Pemanfaatan Gas Karbondioksida (CO2) pada Kultivasi Mikroalga Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
PEMANFAATAN GAS KARBONDIOKSIDA (CO2) PADA
KULTIVASI MIKROALGA Nannochloropsis sp. UNTUK
MENINGKATKAN KELIMPAHAN SEL
ABDUL RAHMAN PUTRA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pemanfaatan Gas
Karbondioksida (CO2) pada Kultivasi Mikroalga Nannochloropsis sp. untuk
Meningkatkan Kelimpahan Sel adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2013
Abdul Rahman Putra
NIM C54090001
ABSTRAK
ABDUL RAHMAN PUTRA. Pemanfaatan Gas Karbondioksida (CO2) pada
Kultivasi Mikroalga Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Dibimbing oleh MUJIZAT KAWAROE dan ADRIANI SUNUDDIN.
Nannochloropsis sp. adalah mikroalga yang memiliki daya resistensi yang
tinggi terhadap lingkungan yang kurang menguntungkan dan memiliki kandungan
lemak yang tinggi. Tujuan penelitian ini adalah membandingkan laju
pertumbuhan Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2
terhadap kelimpahan sel yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukan bahwa
mikroalga Nannochloropsis sp.
dengan perlakuan injeksi CO2 memiliki
kelimpahan sel yang lebih tinggi dibandingkan perlakuan tanpa injeksi CO2.
Kelimpahan maksimal sel untuk masing-masing perlakuan terjadi pada hari ke -7
dengan 55.86 X 106 sel (injeksi CO2) dan 45.86 X 106 sel (tanpa injeksi CO2).
Selain pertumbuhan jumlah sel yang lebih tinggi, mikroalga dengan perlakuan
injeksi CO2 juga memiliki kandungan lemak lebih tinggi dibandingkan perlakuan
tanpa injeksi CO2. Kandungan lemak diperlakuan injeksi CO2 menghasilkan
20.62% berat kering dan perlakuan tanpa injeksi CO2 18.41% berat kering.
Kata kunci: Nannochloropsis sp., kultivasi, CO2, kelimpahan sel
ABSTRACT
ABDUL RAHMAN PUTRA. Utilization carbon dioxide (CO2) during
Cultivation Nannochloropsis sp. to increase cell abundance. Supervised by
MUJIZAT KAWAROE and ADRIANI SUNUDDIN.
Nannochloropsis sp. is a microalgae that has a high resistance to unfavorable
environment and have a high fat content. The purpose of this study was to
compare the rate of growth of Nannochloropsis sp. with CO2 injection and
without CO2 injection to the abundance of cells produced. The results showed that
the microalgae Nannochloropsis sp. with CO2 injection treatment had a higher cell
abundance compared to the treatment without CO2 injection. Maximum
abundance cells of each treatment occurred on day 7 with 55.86 X 106 cells (CO2
injection) and 45.86 X 106 cells (without CO2 injection). In addition to a higher
of the growth number of cells, microalgae with CO2 injection treatment also has a
fat content higher than the treatment without CO2 injection. Fat content of CO2
injection treatment 20.62% dry weight and the treatment without CO2 injection
18.41% dry weight
Keywords: Nannochloropsis sp., cultivation, CO2, cell abundance
PEMANFAATAN GAS KARBONDIOKSIDA (CO2) PADA
KULTIVASI MIKROALGA Nannochloropsis sp. UNTUK
MENINGKATKAN KELIMPAHAN SEL
ABDUL RAHMAN PUTRA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Ilmu Kelautan
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2013
JuduJ Skripsi : Pemanfaatan Gas Karbondioksida (C0 2) pada Kultivasi
MikroaJga Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Nama
NIM
: Abdul Rahman Putra
: C54090001
Disetujui oleh
Dr. Ir.
Adriani Sunuddin, S.Pi, M .Si
Pembimbing II
(
-
''"a yan Nurjaya, M.Sc
Ketua Departemen
1. .
Tanggal Lulus: 5 Desember 2013
Judul Skripsi : Pemanfaatan Gas Karbondioksida (CO2) pada Kultivasi Mikroalga
Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Nama
: Abdul Rahman Putra
NIM
: C54090001
Disetujui oleh
Dr. Ir. Mujizat Kawaroe, M.Si.
Pembimbing I
Adriani Sunuddin, S.Pi, M.Si
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus: 5 Desember 2013
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Penelitian dilakukan sejak bulan Maret 2013 hingga Juli 2013 dengan judul
Pemanfaatan Gas Karbondioksida (CO2) pada Kultivasi Mikroalga
Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Ir. Mujizat Kawaroe, M.Si dan
Adriani Sunuddin S.Pi, M.Si selaku pembimbing. Selanjutnya ucapan terimakasih
kepada seluruh dosen dan staff Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan atas
ilmu dan pelayanan yang selama ini diberikan selama penulis melakukan
perkuliahan. Terimkasih juga kepada staff Pusat penelitian Surfaktan dan
Bioenergi (SBRC). Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu,
serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Desember 2013
Abdul Rahman Putra
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
METODOLOGI
2
Waktu dan Lokasi Penelitian
2
Alat dan Bahan
2
Tahap Penelitian
3
Pengambilan Data
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
6
Kelimpahan Sel Mikroalga Nannochloropsis sp.
6
Pertumbuhan Biomassa Mikroalga Nannochloropsis sp.
7
Kualitas Air Media Kultur
8
Nilai CO2 Terlarut dan CO2 Tersisa.
8
Kandungan Lemak Mikroalga
9
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
10
Saran
10
DAFTAR PUSTAKA
11
LAMPIRAN
12
RIWAYAT HIDUP
17
DAFTAR TABEL
1
2
Alat dan Bahan yang digunakan dalam penelitian
Perbandingan persentase kadar lemak mikroalga dengan injeksi CO2
tanpa injeksi CO2
2
9
DAFTAR GAMBAR
1 Kelimpahan sel Nannochloropsis sp.
2 Biomasssa Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan tanpa
CO2
3 Nilai CO2 terlarut dan CO2 tersisaji
6
injeksi
7
9
DAFTAR LAMPIRAN
Kelimpahan sel Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
2 Biomasssa Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
3 Karbondioksida terlarut dan tersisa
4 Analisis Statistik
5 Dokumentasi
1
12
13
14
15
15
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Mikroalga adalah mikroogranisme prokariotik yang dapat berfotosintesis
dan dapat tumbuh dengan cepat. Salah satu cara untuk memperbanyak mikroalga
adalah dengan melakukan kultivasi. Kultivasi mikroalga merupakan suatu teknik
untuk menumbuhkan mikroalga dalam lingkungan yang terkontrol, dengan tujuan
meningkatkan laju kelimpahan dan laju pertumbuhan sel (Rocha et al. 2003).
Saat melakukan kultivasi diperlukan cukup cahaya, air, nutrien dan CO2 agar
mikroalga dapat tetap tumbuh secara optimal (Borowitzka 1988). Di antara semua
komponen yang memengaruhi pertumbuhan mikroalga, salah satu yang penting
adalah karbondioksida (CO2).
Penelitian ini menggunakan mikroalga jenis Nannochloropsis sp. dengan
perlakuan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2 untuk melihat perbandingan laju
pertumbuhan selnya. Spesies Nannochloropsis sp. adalah salah satu spesies
mikroalga laut yang memiliki kandungan lipid yang cukup tinggi, berada pada
kisaran 3-68% (Chisti 2007; Kawaroe et al. 2010). Nannochloropsis sp. mudah
dibudidayakan secara kontinyu dan masa panennya singkat, serta memiliki daya
resistensi yang tinggi terhadap lingkungan yang kurang menguntungkan. Hal ini
membuat Nannochloropsis sp. menjadi sangat prospektif untuk dikembangkan
menjadi biodiesel (Kawaroe et al. 2010).
Pemilihan perlakuan menggunakan injeksi CO2 dikarenakan menurut
(Richmond, 2003) Karbondioksida merupakan salah satu faktor yang bisa
memicu pertumbuhan maksimum pada mikroalga. Berdasarkan hasil penelitian
Chiu (2008), mikroalga Nannochloropsis sp. mengalami pertumbuhan yang lebih
baik dengan injeksi karbondioksida dibandingkan tanpa injeksi karbondioksida.
Zumaritha (2011) yang melakukan penelitian mikroalga dalam skala ruangan,
juga menyatakan bahwa penggunaan injeksi CO2 meningkatkan kelimpahan sel
mikroalga dibandingkan kultivasi yang dilakukan tanpa injeksi CO2.
Perlu dilakukan kultivasi dalam skala lebih besar yaitu dalam volume 200
liter untuk membuktikan efektifitas penambahan CO2 dalam hal meningkatkan
kelimpahan sel mikroalga. Selanjutnya hasil kultivasi mikroalga dipanen dan
diekstraksi lemaknya, untuk melihat perbandingan jumlah lemak mikroalga yang
dihasilkan pada kultivasi dengan menggunakan injeksi CO2 dan tanpa CO2.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Membandingkan pertumbuhan sel Nannocloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan
tanpa CO2 pada kultivasi luar ruangan dalam kolam volume 200 liter.
2. Mengetahui pengaruh injeksi CO2 pada kultivasi Nannocloropsis sp. luar
ruangan terhadap persentase kadar lemak yang dihasilkan.
2
METODOLOGI
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret-Juli 2013 di Pusat Penelitian
Surfaktan dan Bioenergi Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (LPPM)
Institut Pertanian Bogor. Penelitian terdiri dari kultivasi mikroalga
Nannochloropsis sp. di dalam labaratorium, dan selanjutnya dilakukan kultivasi
di luar ruangan dalam kolam volume 200 liter.
Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada Tabel 1
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Tabel 1 Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian
Alat dan Bahan
Jumlah
Kegunaan
Botol Kaca 2,5 L
6 buah
Wadah Kultivasi dalam Laboratorium
Mikroskop
1 set
Menghitung kelimpahan sel mikroalga
1 set
Menghitung kelimpahan sel mikroalga
Haemocytometer
Pipet tetes
1 buah
Pengambilan sampel mikroalga untuk
menghitung kelimpahan
Oven
1 buah
Mengeringkan peralatan kaca
pH meter
1 buah
Mengukur nilai pH
Termometer
1 set
Mengukur air kultivasi
Tabung CO2
1 set
Sumber gas CO2
Mixing Chamber
1 set
Alat penyalur gas CO2
Kertas label
1 set
Memberikan label pada sampel
Labu lemak
2 buah
Menampung minyak mentah
Bibit
Nannochloropsis 120 liter
Bibit kultivasi
sp.
Akuades
1 liter
Bahan mencuci alat
Alkohol 70%
1 liter
Sterilisasi alat
Walne,
10 ml
Pupuk di Laboratorium
ZA,Urea,dan TSP
500 gr
Pupuk di luar ruangan
Laminar
1 set
Sterilisasi
Selang
1 rol
Aerasi
Perangkat Soxlet
1 set
Ekstraksi lemak
Neraca Digital
1 buah
Menimbang pupuk dan mikroalga
1 set
Sterilisasi air laut
Autoclave
6 buah
Tempat kultivasi luar ruangan
Bathtub
Air Laut
1200 liter Media kultivasi
3
Tahap Penelitian
Tahap Persiapan
Tahap persiapan merupakan tahap untuk melakukan persiapan sebelum
dilakukannya proses kultivasi, meliputi:
a. Sterilisasi
Sebelum dilakukan proses kultivasi mikroalga, terlebih dahulu dilakukan
proses sterilisasi terhadap alat dan bahan yang akan digunakan. Sterilisasi
bertujuan untuk membunuh mikroorganisme serta bahan kimia yang dapat
menyebabkan kontaminasi (Kawaroe et al. 2010).
Sterilisasi alat dilakukan pada alat kultivasi dalam laboratorium dan di luar
ruangan. Alat - alat terlebih dahulu dicuci dengan cairan pembersih, selanjutnya
bilas hingga bersih dengan air mengalir dan dikeringkan. Sebelum digunakan,
semprot alat yang akan digunakan dengan menggunakan alkohol 70%.
Bahan penelitian berupa air laut juga perlu di sterilkan untuk menghindari
kontaminasi mikroorganisme. Air laut yang digunakan untuk kultivasi di
laboratorium disterilisasikan dengan cara disaring dengan menggunakan kain
saring 0.4 µm, kemudian air hasil saringan direbus hingga mendidih (Isnansetyo
dan Kurniastuty 1995). Air laut untuk kultivasi di luar ruangan disterilkan dengan
cara menyaring air laut dengan kain saring, kemudian dicampurkan dengan
kaporit 60 ppm. Selanjutnya media air laut diaerasi selama 24 jam, sebelum
dinetralkan menggunakan natrium thiosulfat 20 ppm (Isnansetyo dan Kurniastuty
1995)
b. Persiapan Bibit Mikroalga
Bibit mikroalga Nannochloropsis sp. diperoleh dari Laboratorium Pusat
Penelitian Surfaktan dan Bioenergi, Kampus IPB Baranangsiang, Kota Bogor.
Bibit awal yang digunakan adalah 500 ml.
c. Persiapan Pupuk
Pupuk berperan sebagai nutrien bagi pertumbuhan mikroalga. Pada kultivasi
mikroalga skala laboratorium digunakan pupuk walne. Pada kultivasi luar
ruangan pupuk yang digunakan adalah jenis Urea, ZA, dan TSP dengan
konsentrasi masing-masing sebesar 30 ppm Urea, 30 ppm ZA, dan 12 ppm untuk
pupuk TSP.
Tahap Kultivasi
Tahap kultivasi dilakukan dalam dua tahapan yaitu, perbanyakan di dalam
laboratorium dan perbanyakan di luar ruangan dalam kolam volume 200 liter.
Kultivasi di dalam laboratorium dilakukan dengan perbandingan 2/3 air laut steril
dan 1/3 bibit mikroalga (Isnansetyo dan Kurniastuty 1995). Kultivasi dalam skala
laboratorium menggunakan nutrien walne. Kultivasi di dalam laboratorium
dilakukan secara bertahap mulai dari kultivasi 100 ml, menjadi 300 ml dan
dilakukan seterusnya hingga mendapatkan stok bibit sebanyak 20 liter. Setelah
bibit mencapai 20 liter, kultivasi siap dipindahkan menuju wadah kultivasi utama
yaitu bathtub. Mikroalga akan dipindahkan terlebih dahulu menuju ruangan
terbuka yang terkena sinar matahari langsung, hal ini bertujuan untuk adaptasi
4
mikroalga sebelum dipindahkan ke dalam kolam volume 200 liter. Saat kultivasi
berlangsung didalam kolam bervolume 200 liter, maka diberikan perlakuan injeksi
gas CO2 dengan takaran 100 cc/menit selama 2 jam setiap hari.
Pemanenan Mikroalga
Pemanenan mikroalga Nannochloropsis sp. dilakukan dengan
menambahkan larutan NaOH 10% kedalam mikroalga yang siap dipanen. Setelah
itu aduk sampai terjadi pemisahan, lalu didiamkan selama 1 hari (24 jam) hingga
terbentuk natan (pasta mikroalga). Setelah proses pemisahan natan dan air laut
terbentuk, selanjutnya pindahkan air dari natan. Natan (pasta mikroalga)
selanjutnya di keringkan didalam Oven dengan suhu 121 °C. Setelah dikeringkan
akan didapat mikroalga kering, yang selanjutnya siap dilakukan proses ekstraksi.
Tahap Ekstraksi
Mikroalga yang telah kering selanjutnya dimasukan kedalam kertas saring
yang telah dibuat menyerupai selongsong dan selanjutnya diekstrak dalam alat
pemeras mikroalga untuk memperoleh lemak mikroalga. Ekstraksi dilakukan
dengan menggunakan soxhlet dan pelarut n-heksan (pelarut non-polar). Soxhlet
merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk mengekstrak suatu bahan
dengan pelarutan yang sesuai secara berulang-ulang. Sampel mikroalga kering
yang akan diekstraksi ditempatkan dalam selongsong kertas saring yang
permeabel terhadap pelarut dan diletakkan di atas tabung destilasi, dididihkan dan
dikondensaasikan di atas sampel. Kondesat akan jatuh ke dalam timbel dan
merendam sampel dan diakumulasi sekeliling timbel. Setelah sampai batas
tertentu, pelarut akan kembali masuk ke dalam tabung destilasi secara otomastis.
Proses ini berulang terus dengan sendirinya di dalam soxhlet yang digunakan
untuk ekstraksi lipid. Proses berlangsung selam 6 jam untuk hasil terbaik.
Pengambilan Data
Pengambilan Data Kualitas Air
Data kualitas air yang diambil adalah suhu, pH, dan salinitas. Pengambilan
data suhu, pH ,dan salinitas dilakukan setiap hari saat kultivasi utama di dalam
bathtub pada jam yang sama. Pengambilan data dilakukan selama 3 kali ulangan
untuk menjaga akurasi data pengamatan.
Pengambilan Data Kelimpahan Sel Mikroalga
Data kelimpahan sel yang diambil adalah data kelimpahan harian dari
masing-masing wadah mikroalga yang dikultivasi. Pengambilan data kelimpahan
dilakukan setiap hari. Baik mikroalga yang dikultivasi dengan perlakuan injeksi
CO2 maupun tanpa injeksi CO2 diambil sampelnya menggunakan pipet tetes,
kemudian diteteskan pada Haemocytometer tipe Neubeur yang kemudian
diamati di bawah mikroskop Olympus CX21LED dengan 3 kali ulangan, sebelum
dihitung kelimpahannya menggunakan rumus kelimpahan sel mikroalga.
Kelimpahan sel mikroalga dapat dihitung menggunakan rumus pada persamaan
berikut (Kawaroe et al. 2010).
5
(1)
Ni adalah kepadatan sel mikroalga ke-i (jumlah sel/ml) dan ni adalah
jumlah sel mikroalga ke-I dalam kotak pengamatan.
Pengambilan Data Biomassa
Data biomassa sel Nannochloropsis sp. dilakukan dengan mengambil
sampel mikroalga sebanyak 500 ml dari perlakuan media dengan injeksi CO2
maupun tanpa injeksi CO2 setiap hari. Sampel yang diambil selanjutnya
diendapkan menggunkan tawas selama 24 jam. Selanjutnya hasil endapan
dimasukan pada kertas saring Whatman yang telah ditimbang bobotnya dan
disaring dengan menggunkan vaccum pump. Hasil saringan selanjutnya
ditimbang dan dikeringkan menggunakan oven selam ± 3 jam pada suhu 60 °C.
Selanjutnya hasil oven didinginkan kedalam desikator ± 10 menit dan ditimbang
untuk terakhir kalinya. Hasil penimbangan kertas saring sebelum dan sesudah
dilakukan penyaringan dihitung selisihnya dan dimasukan ke dalam rumus
perhitungan bobot biomassa. Persamaan bobot biomassa dihitung menggunakan
rumus berikut (Lin et al. 2012) .
Biomassa
=( − )
(2)
A adalah bobot kertas saring setelah dilakukan penyaringan (gr) dan B
adalah bobot kertas saring sebelum dilakukan penyaringan (gr).
Perhitungan CO2 Terlarut dan CO2 Tersisa
Karbondioksida terlarut dihitung dengan menggunakan rumus pada
persamaan berikut (Boyd, 1982)
CO2
V
N
(3)
S
Volume Sampel adalah jumlah sampel yang dipakai saat melakukan proses
titrasi sebanyak 50 ml. N titran adalah nilai konstanta normalitas larutan titrasi
NaOH (0.0227). Nilai ml titran adalah konsentarsi CO2 terlarut dalam sampel
media kultivasi mikroalga (mg/l)
Perhitungan % Kadar Lemak
Kadar lemak mikroalga dihitung dari berat kering mikroalga menggunakan
persamaan berikut.
Kadar Lemak %
x
%
(4)
A adalah berat kering mikroalga yang akan diekstraksi (gr) dan B adalah
berat lemak mikroalga hasil ekstraksi (gr).
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kelimpahan Sel Mikroalga Nannochloropsis sp.
Penelitian untuk mengetahui kepadatan sel mikroalga Nannochloropsis sp.
dilakukan pada tanggal 1-11 Juni 2013. Penelitian mendapati hasil bahwa
Nannochloropsis sp. yang dikultivasi dengan injeksi CO2 memiliki kepadatan sel
yang lebih tinggi dibandingkan dengan Nannochloropsis sp. yang dikultivasi
tanpa menggunakan injeksi CO2.. Hasil pengamatan kepadatan sel mikroalga
Nannochloropsis sp. yang dikultivasi dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2
dapat dilihat pada Gambar 1.
Kelimpahan Sel (sel/mL) X106
80
60
40
CO2
Tanpa Injeksi CO2
20
Injeksi CO2
CO2
0
0
2
4
6
Hari ke-
8
10
Gambar 1 Kelimpahan sel Nannochloropsis sp.
Kelimpahan sel maksimal pada perlakuan injeksi CO2 terjadi pada hari ke-7
dengan 55.86 106 sel. Perlakuan tanpa injeksi CO2 juga terjadi pada hari ke-7
dengan 45.86 106 sel. Hal ini diduga karena CO2 yang diinjeksikan membantu
Nannnoclhoropsis sp. berfotosintesis lebih baik dibandingkan dengan kultivasi
tanpa injeksi CO2. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakuakan Chiu et al
(2008) yang menyatakan pemberian CO2 dapat meningkatkan kelimpahan sel.
Setelah hari ke-7 terjadi penurunan jumlah sel, diperkirakan menurun karena
jumlah nutrien yang ada di dalam kolam kultivasi telah berkurang(Fogg 1975).
Menurut Nugraha (2012), injeksi CO2 dapat meningkatkan kelimpahan sel
Nannnoclhoropsis sp. Hal tersebut juga sesuai dengan penelitian Chiu et
al.(2008), bahwa pemberian gas karbondioksida pada kultivasi Nannochloropsis
sp. dengan kosentrasi 5% (v/v) mampu meningkatkan jumlah kelimpahan sel
Nannochloropsis sp. hingga 50%, dibandingkan tanpa injeksi CO2.
Berdasarkan hasil uji nilai tengah, diperoleh bahwa p-value = 0.019. Nilai
tersebut menunjukkan bahwa rata-rata pertumbuhan sel pada perlakuan injeksi
CO2 berbeda dengan tanpa injeksi CO2 pada taraf nyata 5%. Uji statistik ini
7
menegaskan bahwa pemberian CO2 pada kultivasi mikroalga Nannochloropsis sp.
memberikan peningkatan yang spesifik dibandingkan perlakuan tanpa
menggunkan injeksi CO2.
Pertumbuhan Biomassa Mikroalga Nannochloropsis sp.
Hasil penelitian menunjukan bahwa dari 3 kali pengulangan perlakuan
pengamatan biomassa mikroalga Nannochloropsis sp. antara kultivasi injeksi CO2
dan kultivasi tanpa injeksi CO2 menunjukan perlakuan dengan injeksi CO2
memiliki biomassa Nannochloropsis sp. rata-rata lebih besar dibandingkan
perlakuan tanpa injeksi CO2.
Peningkatan biomassa pada perlakuan injeksi CO2 diduga terjadi sejalan
dengan peningkatan jumlah sel Nannochloropsis sp. yang diiinjeksi dengan CO2.
Hal ini dikarenakan gas CO2 yang diinjeksikan dapat dijadikan sebagai bahan
fotosintesis yang difiksasi dan selanjutnya dikonversi menjadi biomassa (Lin et al.
2012). Nilai biomassa rata-rata Nannochloropsis sp. dengan perlakuan tanpa
injeksi CO2 adalah 0.26 gr/l. Nilai ini lebih kecil dibandingkan biomassa rata-rata
perlakuan injeksi CO2 yaitu sebesar 0.32 gr/l. Nilai biomassa pada mikroalga
Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2 dapat dilihat pada
Gambar 2.
Biommasa (gr/hari)
0.6
0.4
0.2
CO2
Tanpa Injeksi CO2
Injeksi CO2
CO2
0
0
2
4
6
8
10
Hari keGambar 2 Biomassa mikroalaga Nannochloropsis sp. dengan injeksi
CO2 dan tanpa injeksi CO2
Mikroalga Nannochloropsis sp. mengalami penurunan biomassa pada hari
ke-7 setelah mencapai hari pertumbuhan biomassa maksimal, dikarenakan
semakin menurunya jumlah nutrien pada media kultivasi. Hasil
ini
sesuai
dengan penelitian Nugraha (2012), bahwa pemberian CO2 sebesar 120 cc/hari
saat kultivasi mikroalga Nannocholorpsis sp. mampu meningkatkan biomassa
hingga 31% dibanding kultivasi tanpa injeksi CO2.
8
Kualitas Air Media Kultur
Parameter kualitas air yang diamati adalah suhu, salinitas, dan pH. Pada
kolam kultivasi baik yang dilakukan dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2
menunjukan bahwa nilai yang hampir sama yaitu pada kisaran 24 30 °C.
Mayoritas nilai suhu media kultivasi yang terukur adalah 24-26 °C dikarenakan
pengambilan data suhu yang dilakukan pada jam 10:00 WIB , sedangkan pada
jam 12:00-13:00 WIB suhu air kultivasi bisa mencapai 30 °C. Pengambilan suhu
pada jam 12:00-13:00 WIB ini dilakukan untuk mengukur suhu maksimal pada
media kultivasi. Hasil pengukuran suhu yang dilakukan dengan hasil pengamatan
suhu menunjukan kisaran suhu harian 24-30 °C memberi informasi bahwa pada
kisaran suhu tersebut mikroalga jenis Nannochloropsis sp. tetap bisa hidup
dengan baik. Hal ini sesuai dengan pendapat Rocha et al. (2003) yang menyatakan
bahwa kisaran optimal kultivasi mikroalga Nannochloropsis sp. adalah 25 ± 5 °C.
Hasil pengukuran salinitas harian media kultur mikroalga Nannochloropsis
sp. dengan perlakuan injeksi CO2 berkisar 30-33 psu, sedangkan pada perlakuan
tanpa injeksi CO2 salinitas berkisar antara 30-32 psu. Data ini menunjukan bahwa
salinitas pada media kultur berada pada kestabilan yang cukup baik. Hasil
salinitas pada kisaran 30-33 psu ini membuat mikroalga Nannochloropsis sp. yang
dijadikan objek penelitian mampu hidup dengan baik. Hal ini sesuai dengan
pendapat (Hu dan Gao 2006) yang menyatakan bahwa salinitas terbaik
pertumbuhan mikroalga berada pada salinitas 31 psu dan mikroalga memiliki
toleransi hidup pada salinitas 22-49 psu.
Nilai pH pada perlakuan injeksi CO2 memiliki rata- rata cendrung stabil,
sedangkan pada perlakuan tanpa injeksi CO2 nilai pH cenderung menurun hingga
6.9. Nilai pH pada perlakuan injeksi CO2 mengalami kecenderungan penurunan
dikarenkan CO2 bersifat asam, sehingga medium kultivasi menjadi lebih asam,
dan nilai pHnya cenderung mengalami penurunan.
Nilai CO2 terlarut dan CO2 tersisa
Konsentrasi CO2 terlarut dan tersisa disajikan pada gambar 3. Perhitungan
nilai CO2 terlarut hanya dilakukan pada media kultivasi yang di injeksikan dengan
CO2 .Nilai CO2 terlarut dalam media kultivasi yang di injeksi CO2 mengalami
peningkatan konsentrasi setiap harinya seperti yang terlihat pada Gambar 3. Hal
ini dikarenakan CO2 dalam media kultivasi selain berasal dari tabung sumber CO2
yang diinjeksikan juga berasal dari hasil respirasi Nannochloropsis sp. CO2
maksimal berada pada hari ke 10 yaitu pada angka 73.69 mg/l. Nilai CO2 terlarut
terendah berada pada hari awal kultivasi yaitu 13.56 mg/l. Nilai peningkatan
konsentrasi CO2 berbanding lurus dengan peningkatan kelimpahan sel
Nannochloropsis sp. Jumlah Nannochloropsis sp. yang meningkat juga
meningkatkan sumbangan CO2 yang diberikan terhadap media kultivasi, melalui
hasil respirasi yang dilakukannya. Nannochloropsis sp. adalah salah satu spesies
mikroalga yang dapat tumbuh baik dengan pemberian gas CO2 (Chiu et al, 2008)
CO2 (mg/l)
9
80
70
60
50
40
30
20
10
0
CO2terlarut
terlarut
CO2
CO2
CO2tersisa
tersisa
0
2
4
6
8
10
Hari keGambar 3 Nilai CO2 terlarut dan CO2 tersisa
Konsentrasi CO2 yang diberikan dalam kultivasi pada perlakuan injeksi
CO2 yang berasal dari sumber tabung CO2, tidak semuanya terserap saat
dilakukan proses injeksi . Hal ini dikarenakan beberapa konsentrasi CO2 tidak
terlarut di dalam media kultivasi, namun terdifusi ke udara. CO2 yang tidak
terserap berada pada kisaran 5.50 mg/l sampai 11.30 mg/l dengan rata- rata CO2
tersisa 8.30 mg/l.
Kandungan Lemak Mikroalaga
Setelah dilakukan proses pemanenan mikroalga Nannochloropsis sp.,
didapatkan berat kering mikroalga dan dilakukan ekstraksi terhadap kadar
lemaknya. Kadar lemak mikroalga dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Kadar lemak mikroalga dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2.
Perlakuan
Kadar Lemak
Tanpa Injeksi CO2
18.40%
Injeksi CO2
20.62%
Hasil ekstraksi kadar lemak yang disajikan Tabel 2 diperoleh bahwa dalam
10 liter mikroalga Nannochloropsis sp. yang diinjeksi dengan CO2 didapatkan
rata-rata 6.37 gr mikroalga kering, sedangkan kandungan dari 10 liter mikroalga
Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 adalah 5.73 gr mikroalga kering. Hal ini
menunjukan bahwa dari seluruh mikroalga yang dikultivasi yaitu 200 liter
mikroalaga dengan injeksi CO2 akan didapatkan 127.48 gr mikroalga kering,
sedangkan dari 200 liter mikroalga dengan perlakuan tanpa injeksi CO2
didapatkan 114.60 gr mikroalga kering.
Mikroalga kering dari masing-masing perlakuan, baik perlakuan injeksi CO2
maupun perlakuan tanpa injeksi CO2 selanjutnya diekstraksi untuk mendapatkan
lemak. Pada perlakuan dengan injeksi CO2 didapatkan lemak mentahnya sebesar
1.31 gr atau 20.62% dari berat kering. Pada perlakuan tanpa injeksi CO2
didapatkan lemak mentah sebesar 1.05 gr atau 18.41% berat kering.
10
Kadar lemak mikroalga yang diperoleh dari perlakuan injeksi CO2 lebih
tinggi dibandingkan perlakuan tanpa injeksi CO2. Peningkatan kandungan lemak
ini terjadi sejalan dengan peningkatan sel Nannochloropsis sp. saat dilakukan
injeksi CO2. Hasil ini menunjukan bahwa perlakuan dengan injeksi CO2
memberikan peningkatan jumlah kandungan lemaknya yang linear dengan
peningkatan jumlah sel mikroalga Nannochloropsis sp.
SIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Kultivasi mikroalga Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dapat
meningkatkan kelimpahan sel dan kandungan biomassa mikroalga
Nannochloropsis sp. Rata-rata kelimpahan sel adalah 55.86
106 sel pada
perlakuan injeksi CO2 dan 45.86
106 sel pada perlakuan tanpa injeksi CO2.
Penelitian Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 juga meningkatkan persentase
kadar lemak Nannochlopsis sp. Kadar lemak Nannochloropsis sp. pada
perlakuan injeksi CO2 adalah 20.62% dan pada perlakuan tanpa injeksi CO2
adalah 18.40%.
Saran
Perlu digunakan pelarut lain selain pelarut n- heksan saat melakukan
ekstraksi, untuk mendapatkan kadar lemak yang lebih tinggi seperti pelarut
kloroform. Perlu dilakukan penelitian menggunakan mikroalga jenis lain, untuk
mengetahui pengaruh injeksi karbondioksida terhadap kelimpahan sel mikroalga
jenis lain yang dilakukan di luar ruangan dalam volume 200 liter.
11
DAFTAR PUSTAKA
Borowitzka MA, Borowitzka LJ. 1988. Mikroalga Biotechnology. Cambridge
University Press. 477
Chisti Y. 2007. Biodiesel From Microalgae. Biotechnology Advances 25 (2007)
294-306. doi: 10.1016/j.biotechadv.2007.02.001
Chiu SY, Ya Kao C, Ta Tsai M, Cin Ong S, Hsun Chen C dan Sheng Lin. 2008.
Lipid Accumulation and CO2 Utilization of Nannochloropsis oculata in
Response to CO2 Aeration. Bioresourse Tech. 100: 833 – 838
Fogg GE. 1975. Algal Culture and Phytoplankton Ecology. London (UK): The
University of Wisconsin Press
Hu H dan Gao K. 2006. Response of Growth and Fatty Acid Compositions of
Nannochloropsis sp. to Environmental Factors Under Elevated CO2
Concentration, Biotechnol Lett. 28: 987-992
Isnansetyo A, Kurniastuty. 1995. Teknik Kultur Phytoplankton dan Zooplankton:
Pakan Alami untuk Pembenihan Organisme Laut. Yogyakarta. Kanisius.132
Kawaroe M, Prartono T, Sunuddin A, Sari DW, dan Agustine D. Mikroalga
Potensi dan Pemamfaatan untuk Produksi Bio Bahan Bakar.2010. IPB
Press.150
Lin Q, Gu N, Li G, Lin J, Huang J, Tan L. 2012. Effect of inorganic carbon
concentration on carbon formation, nitrate utilization, biomass and oil
accumulation of Nannochloropsis oculata CS 179. Biores Tech. 111: 353 -359
Li, Y., Mark H, Nan W, Christoper Q. Lan dan Nathalie DC. 2008. Biofuels from
microalgae. Biotech Progr (24) 815-820
Mattjik AA. dan Sumertajaya. 2006. Perancangan Percobaan dengan Aplikasi
SAS dan Minitab Jilid I. Bogor: IPB Press.93
Nugraha AH. 2012. Pemanfaatan Karbondioksida (CO2) Pada Kultivasi Outdoor
Mikroalga Nannochloropsis sp. [skripsi]. Bogor. (ID): Institut Pertanian Bogor
Rocha JMS, Gracia JE, Hendriques MHF. 2003 Growth aspect of the marine
microalga Nannochloropsis gaditana . Biomol Engineer. 20: 237 -242
Zumaritha F. 2011. Pemanfaatan Karbondioksida (CO2) untuk Kultivasi
Mikroalga Nannochloropsis sp. Sebagai Bahan Baku Biofuel [skripsi]. Bogor.
(ID): Institut Pertanian Bogor
12
LAMPIRAN
Lampiran 1 Kelimpahan sel Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
Kelimpahan sel mikroalga Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 (sel)
Hari
Ulangan 1
106 sel/ml
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
19.00
24.75
32.25
35.85
40.00
42.50
45.85
43.75
33.00
42.85
44.4
Ulangan 2
106 sel/ml
18.50
26.50
31.50
37.50
42.00
46.25
40.25
45.10
40.50
39.75
39.45
Ulangan 3
106 sel
Rata-rata
106 sel
19.00
30.250
30.50
38.50
38.50
40.00
37.75
48.75
39.75
41.75
41.50
18.83
27.17
31.41
37.28
40.17
42.92
41.28
45.87
37.75
41.45
41.78
Kelimpahan sel mikroalga Nannochloropsis sp. injeksi CO2 (sel)
Hari
Ulangan 1
106 sel/ml
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
19.00
26.62
38.25
44.50
54.75
50.35
51.00
48.75
52.10
50.50
50.00
Ulangan 2
106 sel/ml
19.00
26.50
36.12
45.75
51.25
55.85
51.50
62.50
51.25
57.25
50.50
Ulangan 3
106 sel/ml
18.50
30.25
36.25
40.75
42.25
45.00
56.25
56.35
52.85
53.35
55.00
Rata-rata
106 sel/ml
18.83
27.79
36.87
43.67
49.41
50.40
52.92
55.86
52.07
53.70
51.83
13
Lampiran 2 Biomasssa Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
Biomassa mikroalga Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 (gr/hari)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
0.15
0.18
0.20
0.22
0.36
0.23
0.27
0.30
0.35
0.16
0.22
0.14
0.17
0.22
0.23
0.25
0.32
0.41
0.40
0.35
0.17
0.22
0.14
0.18
0.23
0.23
0.25
0.35
0.41
0.50
0.35
0.25
0.22
Rata-rata
0.14
0.17
0.21
0.22
0.28
0.30
0.36
0.40
0.35
0.19
0.22
Biomassa mikroalga Nannochloropsis sp injeksi CO2 (gr/hari)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
0.15
0.24
0.28
0.31
0.31
0.34
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
Ulangan 2
Ulangan 3
0.14
0.24
0.28
0.22
0.31
0.34
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
0.14
0.25
0.33
0.31
0.28
0.36
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
Rata-rata
0.14
0.24
0.29
0.28
0.30
0.34
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
14
Lampiran 3. Karbondioksida terlarut dan tersisa
Karbondioksida terlarut kultivasi Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 ( mg/l)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
12.08
14.98
24.93
24.24
41.28
43.91
64.90
55.90
66.94
71.86
75.65
13.89
15.98
33.95
25.95
43.11
44.91
65.9
70.91
62.89
73.84
72.88
14.73
13.98
29.96
29.96
42.33
60.92
63.90
75.90
61.92
73.88
72.55
Rata-rata
13.56
14.98
29.61
26.71
42.24
49.91
64.90
67.57
63.91
73.19
73.69
Karbondioksida tersisa kultivasi Nannochloropsis sp. injeksi CO2 (%)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
11.80
10.30
10.90
8.80
8.50
7.40
7.60
6.70
7.70
5.60
5.50
Ulangan 2
10.20
11.30
10.90
8.90
8.60
7.50
7.80
6.70
7.80
5.60
5.50
Ulangan 3
Rata-rata
12.00
11.30
10.90
8.40
8.60
7.60
7.80
6.70
7.90
5.60
5.50
11.33
10.96
10.90
8.70
8.57
7.50
7.73
6.70
7.80
5.60
5.50
15
Lampiran 4 Analisis Statistik
Kepadatan sel
Uji nilai tengah dua contoh antara CI: tanpa CO2; dengan CO2
Dua contoh T untuk C1 dan C2
Tanpa Injeksi CO2
Injeksi CO2
N
10
10
rata-rata
38708333
47453333
standar deviasi
5617522
8853618
ratan SE
1776417
2799760
Selisih = mu (Tanpa Injeksi CO2) - mu (Injeksi CO2)
Perkiraaan selisih: -8745000
Perbedaan 95% CI : (-15812390, -1677610)
Perbedaaan uji nilai tengah = 0 (vs not =): T-Value = -2.64
0.019 DF = 15
P-Value =
Biomassa sel
Uji nilai tengah dua contoh antara CI: tanpa CO2; dengan CO2
Dua contoh T untuk C1 dan C2
Tanpa Injeksi CO2
Injeksi CO2
Selisih =
Perkiraan
Perbedaan
Perbedaan
0.118 DF
N
11
11
rata-rata
0.2582
0.3191
standar deviasi
0.0853
0.0892
rataan SE
0.026
0.027
mu (Tanpa Injeksi CO2) - mu (Injeksi CO2)
selisih : -0.060909
95% CI: (-0.138778, 0.016960)
uji nilai tengah = 0 (vs not =): T-Value = -1.64
= 19
P-Value =
16
Lampiran 5 Dokumentasi
1
Kultivasi Indoor
2
Kultivasi Outdoor
3
Pasta mikroalga
4
Mikroalga kering
5
Ekstraksi lemak mikroalga dengan
metode soxhlet
1
Lemak mikroalga
ekstraksi
hasil
17
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sungai Penuh, 15 April 1991 dari
ayah Chudri dan Ibu Dahnuar. Penulis merupakan anak ke
delapan dari sepuluh bersaudara. Tahun 2006 - 2009 penulis
menyelesaikan pendidikan di Sekolah Menengah Atas (SMA)
Negeri 1 Sungai Penuh. Tahun 2009 penulis diterima sebagai
mahasiswa Institut Pertanian Bogor, Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
melalui jalur Undangan Seleksi Mahasiswa IPB (USMI).
Selama menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor,
penulis aktif mengikuti kegiatan organisasi diantaranya sebagai Anggota
Kementrian Pertanian Badan Eksekutif Mahasiswa Keluarga Mahasiswa (BEM
KM) IPB periode 2011-2012 dan ketua IMKB (Ikatan Mahasiswa Kerinci Bogor)
tahun 2011. Selain itu penulis juga pernah aktif menjadi asisten mata kuliah
Biologi laut tahun 2011-2013 dan Asisten mata kuliah Biologi Tumbuhan Laut
tahun 2013. Penulis juga aktif mengikuti kompetisi ilmiah diantaranya mengikuti
program kreativitas mahasiswa Gagasan Tertulis (PKM-GT) dan menjadi finalis
Pekan Ilmiah Mahasiswa ke 25 Tahun 2012 di Yogyakarta. Penulis juga mendapat
penghargaan setara medali perak dalam ajang PIMNAS 26 Tahun 2013 di
Lombok.
Dalam menyelesaikan studi di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
penulis melaksanakan peneltian dengan judul “Pemanfaatan gas karbondioksida
(CO2) pada Kultivasi Mikroalga Nannochloropsis sp. untuk meningkatkan
kelimpahan sel”.
KULTIVASI MIKROALGA Nannochloropsis sp. UNTUK
MENINGKATKAN KELIMPAHAN SEL
ABDUL RAHMAN PUTRA
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pemanfaatan Gas
Karbondioksida (CO2) pada Kultivasi Mikroalga Nannochloropsis sp. untuk
Meningkatkan Kelimpahan Sel adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Desember 2013
Abdul Rahman Putra
NIM C54090001
ABSTRAK
ABDUL RAHMAN PUTRA. Pemanfaatan Gas Karbondioksida (CO2) pada
Kultivasi Mikroalga Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Dibimbing oleh MUJIZAT KAWAROE dan ADRIANI SUNUDDIN.
Nannochloropsis sp. adalah mikroalga yang memiliki daya resistensi yang
tinggi terhadap lingkungan yang kurang menguntungkan dan memiliki kandungan
lemak yang tinggi. Tujuan penelitian ini adalah membandingkan laju
pertumbuhan Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2
terhadap kelimpahan sel yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukan bahwa
mikroalga Nannochloropsis sp.
dengan perlakuan injeksi CO2 memiliki
kelimpahan sel yang lebih tinggi dibandingkan perlakuan tanpa injeksi CO2.
Kelimpahan maksimal sel untuk masing-masing perlakuan terjadi pada hari ke -7
dengan 55.86 X 106 sel (injeksi CO2) dan 45.86 X 106 sel (tanpa injeksi CO2).
Selain pertumbuhan jumlah sel yang lebih tinggi, mikroalga dengan perlakuan
injeksi CO2 juga memiliki kandungan lemak lebih tinggi dibandingkan perlakuan
tanpa injeksi CO2. Kandungan lemak diperlakuan injeksi CO2 menghasilkan
20.62% berat kering dan perlakuan tanpa injeksi CO2 18.41% berat kering.
Kata kunci: Nannochloropsis sp., kultivasi, CO2, kelimpahan sel
ABSTRACT
ABDUL RAHMAN PUTRA. Utilization carbon dioxide (CO2) during
Cultivation Nannochloropsis sp. to increase cell abundance. Supervised by
MUJIZAT KAWAROE and ADRIANI SUNUDDIN.
Nannochloropsis sp. is a microalgae that has a high resistance to unfavorable
environment and have a high fat content. The purpose of this study was to
compare the rate of growth of Nannochloropsis sp. with CO2 injection and
without CO2 injection to the abundance of cells produced. The results showed that
the microalgae Nannochloropsis sp. with CO2 injection treatment had a higher cell
abundance compared to the treatment without CO2 injection. Maximum
abundance cells of each treatment occurred on day 7 with 55.86 X 106 cells (CO2
injection) and 45.86 X 106 cells (without CO2 injection). In addition to a higher
of the growth number of cells, microalgae with CO2 injection treatment also has a
fat content higher than the treatment without CO2 injection. Fat content of CO2
injection treatment 20.62% dry weight and the treatment without CO2 injection
18.41% dry weight
Keywords: Nannochloropsis sp., cultivation, CO2, cell abundance
PEMANFAATAN GAS KARBONDIOKSIDA (CO2) PADA
KULTIVASI MIKROALGA Nannochloropsis sp. UNTUK
MENINGKATKAN KELIMPAHAN SEL
ABDUL RAHMAN PUTRA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Ilmu Kelautan
pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI KELAUTAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2013
JuduJ Skripsi : Pemanfaatan Gas Karbondioksida (C0 2) pada Kultivasi
MikroaJga Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Nama
NIM
: Abdul Rahman Putra
: C54090001
Disetujui oleh
Dr. Ir.
Adriani Sunuddin, S.Pi, M .Si
Pembimbing II
(
-
''"a yan Nurjaya, M.Sc
Ketua Departemen
1. .
Tanggal Lulus: 5 Desember 2013
Judul Skripsi : Pemanfaatan Gas Karbondioksida (CO2) pada Kultivasi Mikroalga
Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Nama
: Abdul Rahman Putra
NIM
: C54090001
Disetujui oleh
Dr. Ir. Mujizat Kawaroe, M.Si.
Pembimbing I
Adriani Sunuddin, S.Pi, M.Si
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. I Wayan Nurjaya, M.Sc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus: 5 Desember 2013
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Penelitian dilakukan sejak bulan Maret 2013 hingga Juli 2013 dengan judul
Pemanfaatan Gas Karbondioksida (CO2) pada Kultivasi Mikroalga
Nannochloropsis sp. untuk Meningkatkan Kelimpahan Sel.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Ir. Mujizat Kawaroe, M.Si dan
Adriani Sunuddin S.Pi, M.Si selaku pembimbing. Selanjutnya ucapan terimakasih
kepada seluruh dosen dan staff Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan atas
ilmu dan pelayanan yang selama ini diberikan selama penulis melakukan
perkuliahan. Terimkasih juga kepada staff Pusat penelitian Surfaktan dan
Bioenergi (SBRC). Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu,
serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Desember 2013
Abdul Rahman Putra
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
1
METODOLOGI
2
Waktu dan Lokasi Penelitian
2
Alat dan Bahan
2
Tahap Penelitian
3
Pengambilan Data
4
HASIL DAN PEMBAHASAN
6
Kelimpahan Sel Mikroalga Nannochloropsis sp.
6
Pertumbuhan Biomassa Mikroalga Nannochloropsis sp.
7
Kualitas Air Media Kultur
8
Nilai CO2 Terlarut dan CO2 Tersisa.
8
Kandungan Lemak Mikroalga
9
SIMPULAN DAN SARAN
10
Simpulan
10
Saran
10
DAFTAR PUSTAKA
11
LAMPIRAN
12
RIWAYAT HIDUP
17
DAFTAR TABEL
1
2
Alat dan Bahan yang digunakan dalam penelitian
Perbandingan persentase kadar lemak mikroalga dengan injeksi CO2
tanpa injeksi CO2
2
9
DAFTAR GAMBAR
1 Kelimpahan sel Nannochloropsis sp.
2 Biomasssa Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan tanpa
CO2
3 Nilai CO2 terlarut dan CO2 tersisaji
6
injeksi
7
9
DAFTAR LAMPIRAN
Kelimpahan sel Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
2 Biomasssa Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
3 Karbondioksida terlarut dan tersisa
4 Analisis Statistik
5 Dokumentasi
1
12
13
14
15
15
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Mikroalga adalah mikroogranisme prokariotik yang dapat berfotosintesis
dan dapat tumbuh dengan cepat. Salah satu cara untuk memperbanyak mikroalga
adalah dengan melakukan kultivasi. Kultivasi mikroalga merupakan suatu teknik
untuk menumbuhkan mikroalga dalam lingkungan yang terkontrol, dengan tujuan
meningkatkan laju kelimpahan dan laju pertumbuhan sel (Rocha et al. 2003).
Saat melakukan kultivasi diperlukan cukup cahaya, air, nutrien dan CO2 agar
mikroalga dapat tetap tumbuh secara optimal (Borowitzka 1988). Di antara semua
komponen yang memengaruhi pertumbuhan mikroalga, salah satu yang penting
adalah karbondioksida (CO2).
Penelitian ini menggunakan mikroalga jenis Nannochloropsis sp. dengan
perlakuan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2 untuk melihat perbandingan laju
pertumbuhan selnya. Spesies Nannochloropsis sp. adalah salah satu spesies
mikroalga laut yang memiliki kandungan lipid yang cukup tinggi, berada pada
kisaran 3-68% (Chisti 2007; Kawaroe et al. 2010). Nannochloropsis sp. mudah
dibudidayakan secara kontinyu dan masa panennya singkat, serta memiliki daya
resistensi yang tinggi terhadap lingkungan yang kurang menguntungkan. Hal ini
membuat Nannochloropsis sp. menjadi sangat prospektif untuk dikembangkan
menjadi biodiesel (Kawaroe et al. 2010).
Pemilihan perlakuan menggunakan injeksi CO2 dikarenakan menurut
(Richmond, 2003) Karbondioksida merupakan salah satu faktor yang bisa
memicu pertumbuhan maksimum pada mikroalga. Berdasarkan hasil penelitian
Chiu (2008), mikroalga Nannochloropsis sp. mengalami pertumbuhan yang lebih
baik dengan injeksi karbondioksida dibandingkan tanpa injeksi karbondioksida.
Zumaritha (2011) yang melakukan penelitian mikroalga dalam skala ruangan,
juga menyatakan bahwa penggunaan injeksi CO2 meningkatkan kelimpahan sel
mikroalga dibandingkan kultivasi yang dilakukan tanpa injeksi CO2.
Perlu dilakukan kultivasi dalam skala lebih besar yaitu dalam volume 200
liter untuk membuktikan efektifitas penambahan CO2 dalam hal meningkatkan
kelimpahan sel mikroalga. Selanjutnya hasil kultivasi mikroalga dipanen dan
diekstraksi lemaknya, untuk melihat perbandingan jumlah lemak mikroalga yang
dihasilkan pada kultivasi dengan menggunakan injeksi CO2 dan tanpa CO2.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Membandingkan pertumbuhan sel Nannocloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan
tanpa CO2 pada kultivasi luar ruangan dalam kolam volume 200 liter.
2. Mengetahui pengaruh injeksi CO2 pada kultivasi Nannocloropsis sp. luar
ruangan terhadap persentase kadar lemak yang dihasilkan.
2
METODOLOGI
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret-Juli 2013 di Pusat Penelitian
Surfaktan dan Bioenergi Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (LPPM)
Institut Pertanian Bogor. Penelitian terdiri dari kultivasi mikroalga
Nannochloropsis sp. di dalam labaratorium, dan selanjutnya dilakukan kultivasi
di luar ruangan dalam kolam volume 200 liter.
Alat dan bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian dapat dilihat pada Tabel 1
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Tabel 1 Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian
Alat dan Bahan
Jumlah
Kegunaan
Botol Kaca 2,5 L
6 buah
Wadah Kultivasi dalam Laboratorium
Mikroskop
1 set
Menghitung kelimpahan sel mikroalga
1 set
Menghitung kelimpahan sel mikroalga
Haemocytometer
Pipet tetes
1 buah
Pengambilan sampel mikroalga untuk
menghitung kelimpahan
Oven
1 buah
Mengeringkan peralatan kaca
pH meter
1 buah
Mengukur nilai pH
Termometer
1 set
Mengukur air kultivasi
Tabung CO2
1 set
Sumber gas CO2
Mixing Chamber
1 set
Alat penyalur gas CO2
Kertas label
1 set
Memberikan label pada sampel
Labu lemak
2 buah
Menampung minyak mentah
Bibit
Nannochloropsis 120 liter
Bibit kultivasi
sp.
Akuades
1 liter
Bahan mencuci alat
Alkohol 70%
1 liter
Sterilisasi alat
Walne,
10 ml
Pupuk di Laboratorium
ZA,Urea,dan TSP
500 gr
Pupuk di luar ruangan
Laminar
1 set
Sterilisasi
Selang
1 rol
Aerasi
Perangkat Soxlet
1 set
Ekstraksi lemak
Neraca Digital
1 buah
Menimbang pupuk dan mikroalga
1 set
Sterilisasi air laut
Autoclave
6 buah
Tempat kultivasi luar ruangan
Bathtub
Air Laut
1200 liter Media kultivasi
3
Tahap Penelitian
Tahap Persiapan
Tahap persiapan merupakan tahap untuk melakukan persiapan sebelum
dilakukannya proses kultivasi, meliputi:
a. Sterilisasi
Sebelum dilakukan proses kultivasi mikroalga, terlebih dahulu dilakukan
proses sterilisasi terhadap alat dan bahan yang akan digunakan. Sterilisasi
bertujuan untuk membunuh mikroorganisme serta bahan kimia yang dapat
menyebabkan kontaminasi (Kawaroe et al. 2010).
Sterilisasi alat dilakukan pada alat kultivasi dalam laboratorium dan di luar
ruangan. Alat - alat terlebih dahulu dicuci dengan cairan pembersih, selanjutnya
bilas hingga bersih dengan air mengalir dan dikeringkan. Sebelum digunakan,
semprot alat yang akan digunakan dengan menggunakan alkohol 70%.
Bahan penelitian berupa air laut juga perlu di sterilkan untuk menghindari
kontaminasi mikroorganisme. Air laut yang digunakan untuk kultivasi di
laboratorium disterilisasikan dengan cara disaring dengan menggunakan kain
saring 0.4 µm, kemudian air hasil saringan direbus hingga mendidih (Isnansetyo
dan Kurniastuty 1995). Air laut untuk kultivasi di luar ruangan disterilkan dengan
cara menyaring air laut dengan kain saring, kemudian dicampurkan dengan
kaporit 60 ppm. Selanjutnya media air laut diaerasi selama 24 jam, sebelum
dinetralkan menggunakan natrium thiosulfat 20 ppm (Isnansetyo dan Kurniastuty
1995)
b. Persiapan Bibit Mikroalga
Bibit mikroalga Nannochloropsis sp. diperoleh dari Laboratorium Pusat
Penelitian Surfaktan dan Bioenergi, Kampus IPB Baranangsiang, Kota Bogor.
Bibit awal yang digunakan adalah 500 ml.
c. Persiapan Pupuk
Pupuk berperan sebagai nutrien bagi pertumbuhan mikroalga. Pada kultivasi
mikroalga skala laboratorium digunakan pupuk walne. Pada kultivasi luar
ruangan pupuk yang digunakan adalah jenis Urea, ZA, dan TSP dengan
konsentrasi masing-masing sebesar 30 ppm Urea, 30 ppm ZA, dan 12 ppm untuk
pupuk TSP.
Tahap Kultivasi
Tahap kultivasi dilakukan dalam dua tahapan yaitu, perbanyakan di dalam
laboratorium dan perbanyakan di luar ruangan dalam kolam volume 200 liter.
Kultivasi di dalam laboratorium dilakukan dengan perbandingan 2/3 air laut steril
dan 1/3 bibit mikroalga (Isnansetyo dan Kurniastuty 1995). Kultivasi dalam skala
laboratorium menggunakan nutrien walne. Kultivasi di dalam laboratorium
dilakukan secara bertahap mulai dari kultivasi 100 ml, menjadi 300 ml dan
dilakukan seterusnya hingga mendapatkan stok bibit sebanyak 20 liter. Setelah
bibit mencapai 20 liter, kultivasi siap dipindahkan menuju wadah kultivasi utama
yaitu bathtub. Mikroalga akan dipindahkan terlebih dahulu menuju ruangan
terbuka yang terkena sinar matahari langsung, hal ini bertujuan untuk adaptasi
4
mikroalga sebelum dipindahkan ke dalam kolam volume 200 liter. Saat kultivasi
berlangsung didalam kolam bervolume 200 liter, maka diberikan perlakuan injeksi
gas CO2 dengan takaran 100 cc/menit selama 2 jam setiap hari.
Pemanenan Mikroalga
Pemanenan mikroalga Nannochloropsis sp. dilakukan dengan
menambahkan larutan NaOH 10% kedalam mikroalga yang siap dipanen. Setelah
itu aduk sampai terjadi pemisahan, lalu didiamkan selama 1 hari (24 jam) hingga
terbentuk natan (pasta mikroalga). Setelah proses pemisahan natan dan air laut
terbentuk, selanjutnya pindahkan air dari natan. Natan (pasta mikroalga)
selanjutnya di keringkan didalam Oven dengan suhu 121 °C. Setelah dikeringkan
akan didapat mikroalga kering, yang selanjutnya siap dilakukan proses ekstraksi.
Tahap Ekstraksi
Mikroalga yang telah kering selanjutnya dimasukan kedalam kertas saring
yang telah dibuat menyerupai selongsong dan selanjutnya diekstrak dalam alat
pemeras mikroalga untuk memperoleh lemak mikroalga. Ekstraksi dilakukan
dengan menggunakan soxhlet dan pelarut n-heksan (pelarut non-polar). Soxhlet
merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk mengekstrak suatu bahan
dengan pelarutan yang sesuai secara berulang-ulang. Sampel mikroalga kering
yang akan diekstraksi ditempatkan dalam selongsong kertas saring yang
permeabel terhadap pelarut dan diletakkan di atas tabung destilasi, dididihkan dan
dikondensaasikan di atas sampel. Kondesat akan jatuh ke dalam timbel dan
merendam sampel dan diakumulasi sekeliling timbel. Setelah sampai batas
tertentu, pelarut akan kembali masuk ke dalam tabung destilasi secara otomastis.
Proses ini berulang terus dengan sendirinya di dalam soxhlet yang digunakan
untuk ekstraksi lipid. Proses berlangsung selam 6 jam untuk hasil terbaik.
Pengambilan Data
Pengambilan Data Kualitas Air
Data kualitas air yang diambil adalah suhu, pH, dan salinitas. Pengambilan
data suhu, pH ,dan salinitas dilakukan setiap hari saat kultivasi utama di dalam
bathtub pada jam yang sama. Pengambilan data dilakukan selama 3 kali ulangan
untuk menjaga akurasi data pengamatan.
Pengambilan Data Kelimpahan Sel Mikroalga
Data kelimpahan sel yang diambil adalah data kelimpahan harian dari
masing-masing wadah mikroalga yang dikultivasi. Pengambilan data kelimpahan
dilakukan setiap hari. Baik mikroalga yang dikultivasi dengan perlakuan injeksi
CO2 maupun tanpa injeksi CO2 diambil sampelnya menggunakan pipet tetes,
kemudian diteteskan pada Haemocytometer tipe Neubeur yang kemudian
diamati di bawah mikroskop Olympus CX21LED dengan 3 kali ulangan, sebelum
dihitung kelimpahannya menggunakan rumus kelimpahan sel mikroalga.
Kelimpahan sel mikroalga dapat dihitung menggunakan rumus pada persamaan
berikut (Kawaroe et al. 2010).
5
(1)
Ni adalah kepadatan sel mikroalga ke-i (jumlah sel/ml) dan ni adalah
jumlah sel mikroalga ke-I dalam kotak pengamatan.
Pengambilan Data Biomassa
Data biomassa sel Nannochloropsis sp. dilakukan dengan mengambil
sampel mikroalga sebanyak 500 ml dari perlakuan media dengan injeksi CO2
maupun tanpa injeksi CO2 setiap hari. Sampel yang diambil selanjutnya
diendapkan menggunkan tawas selama 24 jam. Selanjutnya hasil endapan
dimasukan pada kertas saring Whatman yang telah ditimbang bobotnya dan
disaring dengan menggunkan vaccum pump. Hasil saringan selanjutnya
ditimbang dan dikeringkan menggunakan oven selam ± 3 jam pada suhu 60 °C.
Selanjutnya hasil oven didinginkan kedalam desikator ± 10 menit dan ditimbang
untuk terakhir kalinya. Hasil penimbangan kertas saring sebelum dan sesudah
dilakukan penyaringan dihitung selisihnya dan dimasukan ke dalam rumus
perhitungan bobot biomassa. Persamaan bobot biomassa dihitung menggunakan
rumus berikut (Lin et al. 2012) .
Biomassa
=( − )
(2)
A adalah bobot kertas saring setelah dilakukan penyaringan (gr) dan B
adalah bobot kertas saring sebelum dilakukan penyaringan (gr).
Perhitungan CO2 Terlarut dan CO2 Tersisa
Karbondioksida terlarut dihitung dengan menggunakan rumus pada
persamaan berikut (Boyd, 1982)
CO2
V
N
(3)
S
Volume Sampel adalah jumlah sampel yang dipakai saat melakukan proses
titrasi sebanyak 50 ml. N titran adalah nilai konstanta normalitas larutan titrasi
NaOH (0.0227). Nilai ml titran adalah konsentarsi CO2 terlarut dalam sampel
media kultivasi mikroalga (mg/l)
Perhitungan % Kadar Lemak
Kadar lemak mikroalga dihitung dari berat kering mikroalga menggunakan
persamaan berikut.
Kadar Lemak %
x
%
(4)
A adalah berat kering mikroalga yang akan diekstraksi (gr) dan B adalah
berat lemak mikroalga hasil ekstraksi (gr).
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kelimpahan Sel Mikroalga Nannochloropsis sp.
Penelitian untuk mengetahui kepadatan sel mikroalga Nannochloropsis sp.
dilakukan pada tanggal 1-11 Juni 2013. Penelitian mendapati hasil bahwa
Nannochloropsis sp. yang dikultivasi dengan injeksi CO2 memiliki kepadatan sel
yang lebih tinggi dibandingkan dengan Nannochloropsis sp. yang dikultivasi
tanpa menggunakan injeksi CO2.. Hasil pengamatan kepadatan sel mikroalga
Nannochloropsis sp. yang dikultivasi dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2
dapat dilihat pada Gambar 1.
Kelimpahan Sel (sel/mL) X106
80
60
40
CO2
Tanpa Injeksi CO2
20
Injeksi CO2
CO2
0
0
2
4
6
Hari ke-
8
10
Gambar 1 Kelimpahan sel Nannochloropsis sp.
Kelimpahan sel maksimal pada perlakuan injeksi CO2 terjadi pada hari ke-7
dengan 55.86 106 sel. Perlakuan tanpa injeksi CO2 juga terjadi pada hari ke-7
dengan 45.86 106 sel. Hal ini diduga karena CO2 yang diinjeksikan membantu
Nannnoclhoropsis sp. berfotosintesis lebih baik dibandingkan dengan kultivasi
tanpa injeksi CO2. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakuakan Chiu et al
(2008) yang menyatakan pemberian CO2 dapat meningkatkan kelimpahan sel.
Setelah hari ke-7 terjadi penurunan jumlah sel, diperkirakan menurun karena
jumlah nutrien yang ada di dalam kolam kultivasi telah berkurang(Fogg 1975).
Menurut Nugraha (2012), injeksi CO2 dapat meningkatkan kelimpahan sel
Nannnoclhoropsis sp. Hal tersebut juga sesuai dengan penelitian Chiu et
al.(2008), bahwa pemberian gas karbondioksida pada kultivasi Nannochloropsis
sp. dengan kosentrasi 5% (v/v) mampu meningkatkan jumlah kelimpahan sel
Nannochloropsis sp. hingga 50%, dibandingkan tanpa injeksi CO2.
Berdasarkan hasil uji nilai tengah, diperoleh bahwa p-value = 0.019. Nilai
tersebut menunjukkan bahwa rata-rata pertumbuhan sel pada perlakuan injeksi
CO2 berbeda dengan tanpa injeksi CO2 pada taraf nyata 5%. Uji statistik ini
7
menegaskan bahwa pemberian CO2 pada kultivasi mikroalga Nannochloropsis sp.
memberikan peningkatan yang spesifik dibandingkan perlakuan tanpa
menggunkan injeksi CO2.
Pertumbuhan Biomassa Mikroalga Nannochloropsis sp.
Hasil penelitian menunjukan bahwa dari 3 kali pengulangan perlakuan
pengamatan biomassa mikroalga Nannochloropsis sp. antara kultivasi injeksi CO2
dan kultivasi tanpa injeksi CO2 menunjukan perlakuan dengan injeksi CO2
memiliki biomassa Nannochloropsis sp. rata-rata lebih besar dibandingkan
perlakuan tanpa injeksi CO2.
Peningkatan biomassa pada perlakuan injeksi CO2 diduga terjadi sejalan
dengan peningkatan jumlah sel Nannochloropsis sp. yang diiinjeksi dengan CO2.
Hal ini dikarenakan gas CO2 yang diinjeksikan dapat dijadikan sebagai bahan
fotosintesis yang difiksasi dan selanjutnya dikonversi menjadi biomassa (Lin et al.
2012). Nilai biomassa rata-rata Nannochloropsis sp. dengan perlakuan tanpa
injeksi CO2 adalah 0.26 gr/l. Nilai ini lebih kecil dibandingkan biomassa rata-rata
perlakuan injeksi CO2 yaitu sebesar 0.32 gr/l. Nilai biomassa pada mikroalga
Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2 dapat dilihat pada
Gambar 2.
Biommasa (gr/hari)
0.6
0.4
0.2
CO2
Tanpa Injeksi CO2
Injeksi CO2
CO2
0
0
2
4
6
8
10
Hari keGambar 2 Biomassa mikroalaga Nannochloropsis sp. dengan injeksi
CO2 dan tanpa injeksi CO2
Mikroalga Nannochloropsis sp. mengalami penurunan biomassa pada hari
ke-7 setelah mencapai hari pertumbuhan biomassa maksimal, dikarenakan
semakin menurunya jumlah nutrien pada media kultivasi. Hasil
ini
sesuai
dengan penelitian Nugraha (2012), bahwa pemberian CO2 sebesar 120 cc/hari
saat kultivasi mikroalga Nannocholorpsis sp. mampu meningkatkan biomassa
hingga 31% dibanding kultivasi tanpa injeksi CO2.
8
Kualitas Air Media Kultur
Parameter kualitas air yang diamati adalah suhu, salinitas, dan pH. Pada
kolam kultivasi baik yang dilakukan dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2
menunjukan bahwa nilai yang hampir sama yaitu pada kisaran 24 30 °C.
Mayoritas nilai suhu media kultivasi yang terukur adalah 24-26 °C dikarenakan
pengambilan data suhu yang dilakukan pada jam 10:00 WIB , sedangkan pada
jam 12:00-13:00 WIB suhu air kultivasi bisa mencapai 30 °C. Pengambilan suhu
pada jam 12:00-13:00 WIB ini dilakukan untuk mengukur suhu maksimal pada
media kultivasi. Hasil pengukuran suhu yang dilakukan dengan hasil pengamatan
suhu menunjukan kisaran suhu harian 24-30 °C memberi informasi bahwa pada
kisaran suhu tersebut mikroalga jenis Nannochloropsis sp. tetap bisa hidup
dengan baik. Hal ini sesuai dengan pendapat Rocha et al. (2003) yang menyatakan
bahwa kisaran optimal kultivasi mikroalga Nannochloropsis sp. adalah 25 ± 5 °C.
Hasil pengukuran salinitas harian media kultur mikroalga Nannochloropsis
sp. dengan perlakuan injeksi CO2 berkisar 30-33 psu, sedangkan pada perlakuan
tanpa injeksi CO2 salinitas berkisar antara 30-32 psu. Data ini menunjukan bahwa
salinitas pada media kultur berada pada kestabilan yang cukup baik. Hasil
salinitas pada kisaran 30-33 psu ini membuat mikroalga Nannochloropsis sp. yang
dijadikan objek penelitian mampu hidup dengan baik. Hal ini sesuai dengan
pendapat (Hu dan Gao 2006) yang menyatakan bahwa salinitas terbaik
pertumbuhan mikroalga berada pada salinitas 31 psu dan mikroalga memiliki
toleransi hidup pada salinitas 22-49 psu.
Nilai pH pada perlakuan injeksi CO2 memiliki rata- rata cendrung stabil,
sedangkan pada perlakuan tanpa injeksi CO2 nilai pH cenderung menurun hingga
6.9. Nilai pH pada perlakuan injeksi CO2 mengalami kecenderungan penurunan
dikarenkan CO2 bersifat asam, sehingga medium kultivasi menjadi lebih asam,
dan nilai pHnya cenderung mengalami penurunan.
Nilai CO2 terlarut dan CO2 tersisa
Konsentrasi CO2 terlarut dan tersisa disajikan pada gambar 3. Perhitungan
nilai CO2 terlarut hanya dilakukan pada media kultivasi yang di injeksikan dengan
CO2 .Nilai CO2 terlarut dalam media kultivasi yang di injeksi CO2 mengalami
peningkatan konsentrasi setiap harinya seperti yang terlihat pada Gambar 3. Hal
ini dikarenakan CO2 dalam media kultivasi selain berasal dari tabung sumber CO2
yang diinjeksikan juga berasal dari hasil respirasi Nannochloropsis sp. CO2
maksimal berada pada hari ke 10 yaitu pada angka 73.69 mg/l. Nilai CO2 terlarut
terendah berada pada hari awal kultivasi yaitu 13.56 mg/l. Nilai peningkatan
konsentrasi CO2 berbanding lurus dengan peningkatan kelimpahan sel
Nannochloropsis sp. Jumlah Nannochloropsis sp. yang meningkat juga
meningkatkan sumbangan CO2 yang diberikan terhadap media kultivasi, melalui
hasil respirasi yang dilakukannya. Nannochloropsis sp. adalah salah satu spesies
mikroalga yang dapat tumbuh baik dengan pemberian gas CO2 (Chiu et al, 2008)
CO2 (mg/l)
9
80
70
60
50
40
30
20
10
0
CO2terlarut
terlarut
CO2
CO2
CO2tersisa
tersisa
0
2
4
6
8
10
Hari keGambar 3 Nilai CO2 terlarut dan CO2 tersisa
Konsentrasi CO2 yang diberikan dalam kultivasi pada perlakuan injeksi
CO2 yang berasal dari sumber tabung CO2, tidak semuanya terserap saat
dilakukan proses injeksi . Hal ini dikarenakan beberapa konsentrasi CO2 tidak
terlarut di dalam media kultivasi, namun terdifusi ke udara. CO2 yang tidak
terserap berada pada kisaran 5.50 mg/l sampai 11.30 mg/l dengan rata- rata CO2
tersisa 8.30 mg/l.
Kandungan Lemak Mikroalaga
Setelah dilakukan proses pemanenan mikroalga Nannochloropsis sp.,
didapatkan berat kering mikroalga dan dilakukan ekstraksi terhadap kadar
lemaknya. Kadar lemak mikroalga dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Kadar lemak mikroalga dengan injeksi CO2 dan tanpa injeksi CO2.
Perlakuan
Kadar Lemak
Tanpa Injeksi CO2
18.40%
Injeksi CO2
20.62%
Hasil ekstraksi kadar lemak yang disajikan Tabel 2 diperoleh bahwa dalam
10 liter mikroalga Nannochloropsis sp. yang diinjeksi dengan CO2 didapatkan
rata-rata 6.37 gr mikroalga kering, sedangkan kandungan dari 10 liter mikroalga
Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 adalah 5.73 gr mikroalga kering. Hal ini
menunjukan bahwa dari seluruh mikroalga yang dikultivasi yaitu 200 liter
mikroalaga dengan injeksi CO2 akan didapatkan 127.48 gr mikroalga kering,
sedangkan dari 200 liter mikroalga dengan perlakuan tanpa injeksi CO2
didapatkan 114.60 gr mikroalga kering.
Mikroalga kering dari masing-masing perlakuan, baik perlakuan injeksi CO2
maupun perlakuan tanpa injeksi CO2 selanjutnya diekstraksi untuk mendapatkan
lemak. Pada perlakuan dengan injeksi CO2 didapatkan lemak mentahnya sebesar
1.31 gr atau 20.62% dari berat kering. Pada perlakuan tanpa injeksi CO2
didapatkan lemak mentah sebesar 1.05 gr atau 18.41% berat kering.
10
Kadar lemak mikroalga yang diperoleh dari perlakuan injeksi CO2 lebih
tinggi dibandingkan perlakuan tanpa injeksi CO2. Peningkatan kandungan lemak
ini terjadi sejalan dengan peningkatan sel Nannochloropsis sp. saat dilakukan
injeksi CO2. Hasil ini menunjukan bahwa perlakuan dengan injeksi CO2
memberikan peningkatan jumlah kandungan lemaknya yang linear dengan
peningkatan jumlah sel mikroalga Nannochloropsis sp.
SIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Kultivasi mikroalga Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 dapat
meningkatkan kelimpahan sel dan kandungan biomassa mikroalga
Nannochloropsis sp. Rata-rata kelimpahan sel adalah 55.86
106 sel pada
perlakuan injeksi CO2 dan 45.86
106 sel pada perlakuan tanpa injeksi CO2.
Penelitian Nannochloropsis sp. dengan injeksi CO2 juga meningkatkan persentase
kadar lemak Nannochlopsis sp. Kadar lemak Nannochloropsis sp. pada
perlakuan injeksi CO2 adalah 20.62% dan pada perlakuan tanpa injeksi CO2
adalah 18.40%.
Saran
Perlu digunakan pelarut lain selain pelarut n- heksan saat melakukan
ekstraksi, untuk mendapatkan kadar lemak yang lebih tinggi seperti pelarut
kloroform. Perlu dilakukan penelitian menggunakan mikroalga jenis lain, untuk
mengetahui pengaruh injeksi karbondioksida terhadap kelimpahan sel mikroalga
jenis lain yang dilakukan di luar ruangan dalam volume 200 liter.
11
DAFTAR PUSTAKA
Borowitzka MA, Borowitzka LJ. 1988. Mikroalga Biotechnology. Cambridge
University Press. 477
Chisti Y. 2007. Biodiesel From Microalgae. Biotechnology Advances 25 (2007)
294-306. doi: 10.1016/j.biotechadv.2007.02.001
Chiu SY, Ya Kao C, Ta Tsai M, Cin Ong S, Hsun Chen C dan Sheng Lin. 2008.
Lipid Accumulation and CO2 Utilization of Nannochloropsis oculata in
Response to CO2 Aeration. Bioresourse Tech. 100: 833 – 838
Fogg GE. 1975. Algal Culture and Phytoplankton Ecology. London (UK): The
University of Wisconsin Press
Hu H dan Gao K. 2006. Response of Growth and Fatty Acid Compositions of
Nannochloropsis sp. to Environmental Factors Under Elevated CO2
Concentration, Biotechnol Lett. 28: 987-992
Isnansetyo A, Kurniastuty. 1995. Teknik Kultur Phytoplankton dan Zooplankton:
Pakan Alami untuk Pembenihan Organisme Laut. Yogyakarta. Kanisius.132
Kawaroe M, Prartono T, Sunuddin A, Sari DW, dan Agustine D. Mikroalga
Potensi dan Pemamfaatan untuk Produksi Bio Bahan Bakar.2010. IPB
Press.150
Lin Q, Gu N, Li G, Lin J, Huang J, Tan L. 2012. Effect of inorganic carbon
concentration on carbon formation, nitrate utilization, biomass and oil
accumulation of Nannochloropsis oculata CS 179. Biores Tech. 111: 353 -359
Li, Y., Mark H, Nan W, Christoper Q. Lan dan Nathalie DC. 2008. Biofuels from
microalgae. Biotech Progr (24) 815-820
Mattjik AA. dan Sumertajaya. 2006. Perancangan Percobaan dengan Aplikasi
SAS dan Minitab Jilid I. Bogor: IPB Press.93
Nugraha AH. 2012. Pemanfaatan Karbondioksida (CO2) Pada Kultivasi Outdoor
Mikroalga Nannochloropsis sp. [skripsi]. Bogor. (ID): Institut Pertanian Bogor
Rocha JMS, Gracia JE, Hendriques MHF. 2003 Growth aspect of the marine
microalga Nannochloropsis gaditana . Biomol Engineer. 20: 237 -242
Zumaritha F. 2011. Pemanfaatan Karbondioksida (CO2) untuk Kultivasi
Mikroalga Nannochloropsis sp. Sebagai Bahan Baku Biofuel [skripsi]. Bogor.
(ID): Institut Pertanian Bogor
12
LAMPIRAN
Lampiran 1 Kelimpahan sel Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
Kelimpahan sel mikroalga Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 (sel)
Hari
Ulangan 1
106 sel/ml
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
19.00
24.75
32.25
35.85
40.00
42.50
45.85
43.75
33.00
42.85
44.4
Ulangan 2
106 sel/ml
18.50
26.50
31.50
37.50
42.00
46.25
40.25
45.10
40.50
39.75
39.45
Ulangan 3
106 sel
Rata-rata
106 sel
19.00
30.250
30.50
38.50
38.50
40.00
37.75
48.75
39.75
41.75
41.50
18.83
27.17
31.41
37.28
40.17
42.92
41.28
45.87
37.75
41.45
41.78
Kelimpahan sel mikroalga Nannochloropsis sp. injeksi CO2 (sel)
Hari
Ulangan 1
106 sel/ml
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
19.00
26.62
38.25
44.50
54.75
50.35
51.00
48.75
52.10
50.50
50.00
Ulangan 2
106 sel/ml
19.00
26.50
36.12
45.75
51.25
55.85
51.50
62.50
51.25
57.25
50.50
Ulangan 3
106 sel/ml
18.50
30.25
36.25
40.75
42.25
45.00
56.25
56.35
52.85
53.35
55.00
Rata-rata
106 sel/ml
18.83
27.79
36.87
43.67
49.41
50.40
52.92
55.86
52.07
53.70
51.83
13
Lampiran 2 Biomasssa Nannochloropsis sp. injeksi CO2 dan tanpa CO2
Biomassa mikroalga Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 (gr/hari)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
0.15
0.18
0.20
0.22
0.36
0.23
0.27
0.30
0.35
0.16
0.22
0.14
0.17
0.22
0.23
0.25
0.32
0.41
0.40
0.35
0.17
0.22
0.14
0.18
0.23
0.23
0.25
0.35
0.41
0.50
0.35
0.25
0.22
Rata-rata
0.14
0.17
0.21
0.22
0.28
0.30
0.36
0.40
0.35
0.19
0.22
Biomassa mikroalga Nannochloropsis sp injeksi CO2 (gr/hari)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
0.15
0.24
0.28
0.31
0.31
0.34
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
Ulangan 2
Ulangan 3
0.14
0.24
0.28
0.22
0.31
0.34
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
0.14
0.25
0.33
0.31
0.28
0.36
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
Rata-rata
0.14
0.24
0.29
0.28
0.30
0.34
0.36
0.45
0.45
0.36
0.30
14
Lampiran 3. Karbondioksida terlarut dan tersisa
Karbondioksida terlarut kultivasi Nannochloropsis sp. tanpa injeksi CO2 ( mg/l)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
12.08
14.98
24.93
24.24
41.28
43.91
64.90
55.90
66.94
71.86
75.65
13.89
15.98
33.95
25.95
43.11
44.91
65.9
70.91
62.89
73.84
72.88
14.73
13.98
29.96
29.96
42.33
60.92
63.90
75.90
61.92
73.88
72.55
Rata-rata
13.56
14.98
29.61
26.71
42.24
49.91
64.90
67.57
63.91
73.19
73.69
Karbondioksida tersisa kultivasi Nannochloropsis sp. injeksi CO2 (%)
Hari
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ulangan 1
11.80
10.30
10.90
8.80
8.50
7.40
7.60
6.70
7.70
5.60
5.50
Ulangan 2
10.20
11.30
10.90
8.90
8.60
7.50
7.80
6.70
7.80
5.60
5.50
Ulangan 3
Rata-rata
12.00
11.30
10.90
8.40
8.60
7.60
7.80
6.70
7.90
5.60
5.50
11.33
10.96
10.90
8.70
8.57
7.50
7.73
6.70
7.80
5.60
5.50
15
Lampiran 4 Analisis Statistik
Kepadatan sel
Uji nilai tengah dua contoh antara CI: tanpa CO2; dengan CO2
Dua contoh T untuk C1 dan C2
Tanpa Injeksi CO2
Injeksi CO2
N
10
10
rata-rata
38708333
47453333
standar deviasi
5617522
8853618
ratan SE
1776417
2799760
Selisih = mu (Tanpa Injeksi CO2) - mu (Injeksi CO2)
Perkiraaan selisih: -8745000
Perbedaan 95% CI : (-15812390, -1677610)
Perbedaaan uji nilai tengah = 0 (vs not =): T-Value = -2.64
0.019 DF = 15
P-Value =
Biomassa sel
Uji nilai tengah dua contoh antara CI: tanpa CO2; dengan CO2
Dua contoh T untuk C1 dan C2
Tanpa Injeksi CO2
Injeksi CO2
Selisih =
Perkiraan
Perbedaan
Perbedaan
0.118 DF
N
11
11
rata-rata
0.2582
0.3191
standar deviasi
0.0853
0.0892
rataan SE
0.026
0.027
mu (Tanpa Injeksi CO2) - mu (Injeksi CO2)
selisih : -0.060909
95% CI: (-0.138778, 0.016960)
uji nilai tengah = 0 (vs not =): T-Value = -1.64
= 19
P-Value =
16
Lampiran 5 Dokumentasi
1
Kultivasi Indoor
2
Kultivasi Outdoor
3
Pasta mikroalga
4
Mikroalga kering
5
Ekstraksi lemak mikroalga dengan
metode soxhlet
1
Lemak mikroalga
ekstraksi
hasil
17
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sungai Penuh, 15 April 1991 dari
ayah Chudri dan Ibu Dahnuar. Penulis merupakan anak ke
delapan dari sepuluh bersaudara. Tahun 2006 - 2009 penulis
menyelesaikan pendidikan di Sekolah Menengah Atas (SMA)
Negeri 1 Sungai Penuh. Tahun 2009 penulis diterima sebagai
mahasiswa Institut Pertanian Bogor, Fakultas Perikanan dan
Ilmu Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan
melalui jalur Undangan Seleksi Mahasiswa IPB (USMI).
Selama menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor,
penulis aktif mengikuti kegiatan organisasi diantaranya sebagai Anggota
Kementrian Pertanian Badan Eksekutif Mahasiswa Keluarga Mahasiswa (BEM
KM) IPB periode 2011-2012 dan ketua IMKB (Ikatan Mahasiswa Kerinci Bogor)
tahun 2011. Selain itu penulis juga pernah aktif menjadi asisten mata kuliah
Biologi laut tahun 2011-2013 dan Asisten mata kuliah Biologi Tumbuhan Laut
tahun 2013. Penulis juga aktif mengikuti kompetisi ilmiah diantaranya mengikuti
program kreativitas mahasiswa Gagasan Tertulis (PKM-GT) dan menjadi finalis
Pekan Ilmiah Mahasiswa ke 25 Tahun 2012 di Yogyakarta. Penulis juga mendapat
penghargaan setara medali perak dalam ajang PIMNAS 26 Tahun 2013 di
Lombok.
Dalam menyelesaikan studi di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan,
penulis melaksanakan peneltian dengan judul “Pemanfaatan gas karbondioksida
(CO2) pada Kultivasi Mikroalga Nannochloropsis sp. untuk meningkatkan
kelimpahan sel”.