Judul: Performa Microbial Fuel Cell dengan Substrat Jerami Padi Hasil Pra-Perlakuan NaOH-Gelombang Mikro dan Inokulasi Bakteri Selulolitik
Abstrak: Microbial Fuel Cell (MFC) merupakan suatu sistem bioelektrokimia yang mampu mengubah substrat organik menjadi arus listrik dengan adanya mikrob sebagai biokatalis. Jerami padi merupakan salah satu residu biomassa hasil samping pertanian yang mengandung energi biokimia tinggi dalam bentuk selulosa. Akan tetapi selulosa yang mampu didegradasi secara biologis dilingkupi oleh matriks lignin yang bersifat resisten terhadap degradasi secara biologis. Oleh karena itu jerami padi perlu mengalami pra-perlakuan. Pra-perlakuan dalam penelitian ini adalah pra-perlakuan NaOH-gelombang mikro dan inokulasi bakteri selulolitik. Atas dasar kompatibilitas substrat jerami padi dengan bakteri selulolitik yang digunakan maka dilakukan isolasi dari jerami padi dengan berbagai tingkat dekomposisi. Sehingga tujuan dari penelitian ini meliputi: (1) mendapatkan bakteri selulolitik asal jerami padi dengan tingkat pelapukan berbeda yang potensial digunakan pada pra-perlakuan jerami padi dan sistem MFC; (2) mengevaluasi pengaruh pra-perlakuan jerami padi dengan NaOH-gelombang mikro dan inokulasi bakteri selulolitik hasil isolasi terhadap perubahan kandungan serat yang meliputi kadar lignin, selulosa, dan hemiselulosa; (3) mengevaluasi pengaruh pra-perlakuan jerami padi dengan NaOH-gelombang mikro dan inokulasi bakteri selulolitik hasil isolasi terhadap performa tegangan listrik, arus listrik dan power density sistem MFC; dan (4) mengevaluasi pengaruh pra-perlakuan jerami padi dengan NaOH-gelombang mikro dan inokulasi bakteri selulolitik hasil isolasi terhadap sifat elektrokimia dan biologis larutan anolit pada sistem MFC. Pada tahap isolasi bakteri selulolitik, sumber sampel dilakukan dengan metode purposive sampling method yakni dengan mengambil jerami padi dengan berbagai tingkat dekomposisi di lahan sawah. Pemilihan sumber jerami padi dengan berbagai tingkat pelapukan dimaksudkan peluang perolehan isolat yang kompatibel dengan substrat jerami padi. Selanjutnya bakteri selulolitik dari sampel jerami padi yang telah diambil secara aseptik diisolasi dengan metode isolasi spread plate pada medium agar CMC (Carboxy Methyl Cellulose). Bakteri selulolitik yang ada diseleksi dengan tahapan yang meliputi uji endoglukanase sebagai tahap seleksi awal, uji toleransi terhadap oksigen dengan tujuan memilih bakteri fakultatif anaerob, uji antagonisme dengan bakteri eksoelektrogen Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554 untuk memilih bakteri selulolitik yang sinergis dengan Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554, uji aktivitas enzim meliputi enzim eksoglukanase dan β-glukosidase sebagai sarana uji kuantitatif degradasi selulosa, serta uji pada sistem MFC untuk melihat kemungkinan bakteri seluloltik yang didapatkan memberi performa sistem MFC yang baik. Bakteri selulolitik potensial yang terpilih melaluti tahapan seleksi tersebut kemudian diidentifikasi secara molekuler melalui 16S rRNA. Jerami padi yang akan dijadikan substrat organik sistem MFC diberi pra-perlakuan terlebih dahulu yang meliputi pra-perlakuan NaOH-gelombang mikro menggunakan alat microwave dan inokulasi bakteri selulolitik hasil isolasi. Pengaruh pra-perlakuan terhadap jerami padi dianalisis melalui perubahan kandungan serat yang meliputi kandungan selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Setelah itu jerami padi masuk pada tahap percobaan sistem MFC. Penelitian terkait performa sistem MFC menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yang terdiri dari tiga faktor dengan empat set perlakuan. Faktor pertama adalah konsentrasi jerami padi (0,2% (w/v); 0,4% (w/v) dan 0,6% (w/v)). Faktor kedua adalah sterilisasi jerami padi (steril dan tidak steril). Faktor ketiga adalah inokulasi bakteri eksoelektrogen, Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554 (dengan penambahan dan tanpa penambahan). Sistem MFC menggunakan sistem desain dual chamber dari bahan akrilik yang dipisahkan oleh membran Proton Exchange Membrane (PEM) Nafion 117 yang masing-masing ruangan anoda dan katoda bervolume sekitar 250 ml, dengan elektroda dari carbon fiber yang
Keyword: arus listrik, efisiensi, power density, tegangan listrik, Xanthomonas translucens ICBB 9762