Judul: Produksi Listrik dari Plant Microbial Fuel Cell (PMFC) pada Tanah Sawah dengan Inokulasi Staphylococcus Saprophyticus ICBB 9554 dan Citrobacter freundii ICBB 9763
Abstrak: Microbial Fuel Cell (MFC) merupakan teknologi bioelektrokimia pengubahan energi kimia dalam substrat organik menjadi energi listrik. Pada MFC, mikrob mengoksidasi bahan organik di ruang anoda menghasilkan karbondioksida, elektron, dan proton; elektron ditransfer melalui sirkuit eksternal ke ruang katoda; kemudian elektron, oksigen, dan proton bereaksi menghasilkan air. Arus maksimum yang dapat dihasilkan oleh MFC bergantung pada laju aktual biodegradasi substrat. Tegangan atau voltase sel teoretis maksimum (juga disebut gaya gerak listrik atau ggl) bergantung pada energi bebas Gibbs dari keseluruhan reaksi yang dapat dihitung sebagai selisih antara potensial redoks standar oksidan katoda (oksigen) dan substrat anoda yang dipilih. Sistem ini kemudian dikembangkan, salah satunya dengan memanfaatkan tanaman, menjadi Plant Microbial Fuel Cell (PMFC). Tanaman berperan dalam hal menyediakan rizodeposit berupa eksudat akar hasil fotosintesis. Mikrob yang digunakan pada penelitian ini adalah Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554 dan Citrobacter freundii ICBB 9763. Tujuan dari penelitian ini adalah (1) melakukan seleksi media pengayaan untuk perbanyakan Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554 dan Citrobacter freundii ICBB 9763 serta mengkaji sinergisme kedua mikrob, (2) mengkaji performa desain reaktor MFC dengan elektroda karbon aktif untuk aplikasi di lahan sawah (3) mengevaluasi pengaruh jenis mikrob dan kombinasi pertanaman padi terhadap produksi listrik sistem PMFC, dan (4) mengevaluasi pengaruh tipe peletakan reaktor PMFC di sawah terhadap produksi listrik sistem PMFC. Penelitian ini terdiri dari empat tahapan. Tahap pertama adalah seleksi media pengayaan untuk masing-masing mikrob Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554 dan Citrobacter freundii ICBB 9763. Peubah yang diukur adalah kepadatan mikrob setiap 24 jam dan selama tiga hari. Pada tahap ini juga dikaji sinergisme kedua mikrob dan karakteristik pertumbuhannya pada berbagai kondisi lingkungan. Penelitian tahap kedua adalah perancangan reaktor dengan elektroda karbon aktif. Aspek yang dikaji meliputi peubah listrik dan biaya produksi. Penelitian ketiga mengkaji produksi listrik PMFC dengan inokulasi mikrob eksoelektrogen di berbagai praktik budidaya padi. Penelitian ini dilakukan di rumah kaca dengan budidaya padi dengan perlakuan salinitas dan pemupukan. Peubah yang dikaji meliputi produksi listrik, pertumbuhan tanaman, dan sifat tanah. Penelitian keempat mengkaji pengaruh tipe peletakan dan penambahan mikrob terhadap produksi listrik PMFC di lahan sawah. Peubah yang diamati pada penelitian ini meliputi produksi listrik, pertumbuhan dan produksi padi, dan sifat tanah. Hasil penelitian pertama menunjukkan Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554 tumbuh baik pada media molase 2% (w/v), yakni mencapai (1,62±0,36)×108 CFU/ml, namun rendah pada media gula pasir yakni hanya berkisar (1,00±0,85)×104 hingga (1,03±0,85)×106 CFU/ml. Citrobacter freundii ICBB 9763 tumbuh baik pada media natrium asetat teknis berkisar (5,80±0,60)×106 hingga (2,07±0,85)×107 CFU/ml. Kedua mikrob menunjukkan kemampuan bekerja secara sinergis karena hasil uji hambat tidak terbentuknya zona hambat dan penggunaan bersama dalam sistem MFC menghasilkan arus listrik tertinggi, yakni 0,27 mA. Kedua mikrob mampu tumbuh pada kondisi salin yakni hingga kadar salinitas 4 dS/m Staphylococcus saprophyticus ICBB 9554 memiliki kepadatan (2,04±0,93)×106 CFU/ml, Citrobacter freundii ICBB 9763 (1,15±0,16)×107, dan ko-kultur (3.76±0.32)×107 CFU/ml. Pengujian kadar salin menghasilkan media pengayaan untuk ko-kultur adalah natrium asetat teknis 5 mM. Selain itu pertumbuhan kedua mikrob eksoeelektrogen baik kultur tunggal maupun ko-kultur tidak terganggu oleh faktor ekologis pH dan suhu. Hasil penelitian kedua uji coba pertama menunjukkan bahwa desain reaktor dengan anoda karbon aktif dan katoda kabel serabut mampu menghasilkan produksi
Keyword: Eksoeleltrogen, Listrik, Microbial Fuel Cell (MFC), Padi, Tanah Sawah