33
Kertas saring yang digunakan pada pengamatan menggunakan kertas saring Whatman No. 41 diameter 90 mm. Kertas saring terlebih dahulu dioven
pada suhu suhu 60
o
C ± 3 jam. Hal ini bertujuan untuk menghilangkan uap-uap air yang mungkin terkandung dalam kertas saring. Setelah dioven kemudian
didinginkan dalam desikator selama ±10 menit untuk memastikan benar-benar tidak ada uap-uap air yang terkandung dalam kertas saring benar-benar telah
hilang. Lalu kertas saring ditimbang dengan menggunakan neraca analitik digital merek Precisa model XB 220A dan dicatat bobot kosongnya b
. Setelah kertas saring digunakan untuk menyaring biomassa mikroalga,
kertas sari kembali dioven pada suhu dan waktu yang sama. Setelah dioven, kertas saring tersebut didinginkan di desikator dengan waktu yang sama. Lalu kertas
saring kembali ditimbang dan dicatat bobot isinya b
1
. Selisih antara b dan b
1
merupakan bobot biomassa mikroalga grl. Lalu bobot biomassa dimasukkan ke dalam persamaan 3 Lin et al., 2012.
Biomassa grl =
−
sa pe
3 dengan:
A = Bobot kertas saring setelah dilakukan penyaringan
B = Bobot kertas saring sebelum dilakukan penyaringan
3.3.5.3 Perhitungan Doubling Time
Doubling time merupakan waktu yang dibutuhkan populasi sel untuk menggandakan dirinya Madigan dan Martinko 2006 dalam Engström, 2012
dan di ekspresikan dalam satuan hari Velea et.al, 2011; Devgoswami et.al, 2011. Doubling time dihitung dengan menggunakan rumus laju pertumbuhan spesifik
yang merujuk pada Guillard dan Ryhter 1962 pada persamaan 2. Jika T pada
34
persamaan laju pertumbuhan spesifik diekpresikan dalam hari, dari � dapat
dikonversikan menjadi doubling time per-hari T
t
, dengan membagi nilai logaritma natural 2 0,6931 dengan nilai
� seperti pada persamaan 4. T
t
= ,693 �
4
3.3.5.4 Kandungan Nutrien
Sampel media kultivasi mikroalga yang akan dianalisis terlebih dahulu diambil dari dalam media kultivasi sebanyak 200 ml dan dimasukkan ke dalam
botol sampel air. Kemudian dimasukkan ke dalam kulkas untuk didinginkan untuk kemudian dianalisis. Sampel air yang akan dianalisis terlebih dahulu disaring
dengan menggunakan kertas saring Whatman No. 42 dengan metode penyaringan biasa.
Analisis kandungan nutrient dilakukan pada Laboratorium Produktivitas Lingkungan ProLing Departemen Manajemen Sumberdaya Perairan MSP
FPIK IPB. Metode yang dilakukan telah terstandarisasi secara nasional oleh Lab. Produktivitas Lingkungan.
3.3.5.4.1 Amonia
Kadar amonia dalam air kultivasi mikroalga hasil penyaringan dianalisis dengan menggunakan metode 4500-NH
3
F APHA, 2005 yang disajikan pada Gambar 15.
35
Gambar 15. Diagram alir metode analisis kadar amonia.
Sampel yang sudah disaring dengan menggunakan kertas saring hingga berwarna bening dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml sebanyak 25 ml.
Kemudian masukkan 1 ml larutan fenol kemudian homogenkan. Setelah itu masukkan 1 ml larutan sodium nitroprusid kemudian homogenkan. Masukkan 1
ml larutan pengoksidasi kemudian homogenkan. Larutan pengoksidasi dibuat dengan mencampurkan larutan alkaline dan sodium hypoklorit 5 dengan
komposisi berdasarkan Tabel 5. Larutan pengoksidasi ini harus dibuat setiap kali akan dilakukan analisis amonia.
25 ml Sampel Erlenmeyer
50 ml 1 ml Lar. Fenol
1 ml Lar. Sodium Nitroprusid 1 ml Lar. Oksidasi
Homogenisasi Tutup dengan
Parafin film Biarkan Selama 1 Jam pada
Ruangan Gelap Suhu 25-27
o
C Masukkan sampel kedalam kuvet
untuk dianalisis di Spektrometer pada panjang gelombang 640 nm.
36
Tabel 5. Komposisi larutan pengoksidasi analisis kandungan amonia. Jumlah
Sampel + Blanko
Sodium Hypochloride
5 ml Alkaline
20 Σ Oxid.
Sol. ml
2 1,5
6 7,5
3 2
8 10
4 2,5
10 12,5
5 3
12 15
6 3,5
14 17,5
7 4
16 20
8 4,5
18 22,5
9 5
20 25
10 5,5
22 27,5
11 6
24 30
12 6,5
26 32,5
13 7
28 35
14 7,5
30 37,5
15 8
32 40
16 8,5
34 42,5
17 9
36 45
18 9,5
38 47,5
19 10
40 50
20 10,5
42 52,5
Setelah semua larutan dimasukkan ke dalam Erlenmeyer sampel, tutup dengan menggunakan Parafin film dan diamkan dalam ruangan gelap selama ± 1
jam dengan suhu 25-27
o
C untuk pembentukan warna yang stabil. Lalu kemudian ambil larutan tersebut dan analisis pada spektrofotometer dengan panjang
gelombang 640 nm dan catat hasil absorbansinya. Hasil absorbansi yang telah dicatat dimasukkan ke dalam persamaan regresi
linier yang dihasilkan dari kurva larutan standar yang telah dibuat. Tabel larutan standar beserta nilai absorbansinya dapat dilihat pada Tabel 6 berikut ini.
37
Tabel 6. Nilai absorbansi larutan standar amonia. Kandungan
Amonia mgl
Nilai Absorbansi
0,003 0,11
0,091 0,2
0,199 0,3
0,276 0,4
0,367 0,5
0,458 1
0,906 slope
0,9014 intersep
0,0065 koef reg
0,9998
Setelah nilai absorbansi dimasukkan ke dalam persamaan regresi linier yang dibuat berdasarkan kurva dari data pada Tabel 5, masukkan kadar hasil
pengukuran C tersebut ke dalam persamaan 5 untuk mendapatkan kadar amonia mg Nl.
Kadar amonia mg Nl = c x ƒp
5 dengan :
c = kadar hasil pengukuran amonia mgl ƒp = faktor pengenceran
3.3.5.4.2 Nitrat
Kadar nitrat dalam air kultivasi mikroalga hasil penyaringan dianalisis dengan menggunakan metode Brucine APHA, 1979 yang disajikan pada
Gambar 16.
38
Gambar 16. Diagram alir metode analisis kadar nitrat.
Air sampel yang sudah disaring dengan hingga bening, dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 5 ml. Siapkan juga larutan blanko yang terbuat dari
5 ml akuades dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Masukkan larutan brucine sebanyak 0,5 ml ke dalam masing-masing tabung reaksi dan aduk hingga
homogen. Masukkan 5 ml. H
2
SO
4
pekat ke dalam masing-masing tabung reaksi dan aduk hingga homogen. Setelah masing-masing larutan dalam tabung reaksi
homogen, panaskan dalam suhu 160
o
C selama ± 30 menit dengan menggunakan hot plate. Lalu dinginkan dan kemudian masukkan sampel dan blanko ke dalam
kuvet untuk dianalisis dalam spektrofotometer dengan panjang gelombang 410 nm dan catat hasil absorbansinya.
Larutan brucine dibuat dengan mencampurkan 250 mg brucine sulfat dan 25 mg sulfanilic acid yang dilarutkan dalam 17,5 ml akuades panas. Lalu
5 ml Sampel
Tabung reaksi
0,5 ml Lar. Brucine
1 ml Lar. H
2
SO
4
pekat, dan aduk Aduk
Panaskan ± 30 menit 160
o
C Larutan Blanko dan Sampel dan
Tabung reaksi terpisah Masukkan sampel kedalam kuvet
untuk dianalisis di Spektrometer pada panjang gelombang 410nm.
0,5 ml Lar. Brucine
1 ml Lar. H
2
SO
4
pekat, dan aduk
5 ml akuades blanko
Tabung reaksi
39
tambahkan ke dalam campuran tersebut 0,75 ml HCl pekat, aduk hingga larut. Biarkan hingga dingin dan encerkan hingga 25 ml dengan menggunakan akuades.
Hasil absorbansi yang telah dicatat kemudian dimasukkan ke dalam persamaan regresi linier kurva larutan standar untuk didapatkan kadar nitrat hasil
pengukuran. Tabel larutan standar beserta nilai absorbansinya disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Nilai absorbansi larutan standar nitrat. Kandungan
Nitrat mgl
Nilai Absorbansi
0,014 0,05
0,071 0,1
0,108 0,2
0,186 0,5
0,421 1
0,81 slope
0,7863 intersep
0,0259 koef reg
0,9998
Kadar nitrat dalam mg nitratl =ppm NO
3 -
diukur dengan menggunakan persamaan 6:
Kadar NO
2
-N = c x ƒp
6 dengan:
c = kadar hasil pengukuran nitrat mgl ƒp = faktor pengenceran
3.3.5.4.3 Nitrit
Kadar nitrit dalam air kultivasi mikroalga hasil penyaringan dianalisis dengan menggunakan metode 4500 NO
2 -
B Colorimetric Method APHA, 2005 yang disajikan pada Gambar 17.
40
Gambar 17. Diagram alir metode analisis kadar nitrit.
Sampel air yang tersaring oleh kertas saring hingga bening dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 10 ml. Lalu masukkan 0,4 ml ke dalam tabung
reaksi, aduk hingga homogen. Diamkan larutan selama 10 menit – 2 jam hingga
pembentukan warna stabil. Setelah warna yang terbentuk stabil, masukkan larutan ke dalam kuvet untuk dianalisis absorbansinya dengan menggunakan
spektrofotometer pada panjang gelombang 543 nm. Larutan pewarna nitrit dibuat dengan menambahkan 100 ml asam fosfat
85 dan 10 gr sulfanilamide H
2
NC
6
H
4
SO
2
NH
2
ke dalam 800 ml air suling bebas nitrit. Setelah pelarutan sulfanilamide sempurna, tambahkan 1 gr N-1-
naphtyil-ethyelendiamine dihydrocloride NED Dihidroklorida. Aduk hingga homogen, kemudian encerkan sampai volume 1 liter dengan air suling bebas nitrit.
Setelah nilai absorbansi tercatat, masukkan nilai tersebut ke dalam persamaan regresi linier kurva larutan standar untuk mendapatkan kadar nitrit
10 ml sampel Tabung Reaksi
0,4 ml Pereaksi Warna Nitrit
Aduk hingga homogen
Diamkan 10 – 120 menit hingga
pembentukan warna stabil Masukkan sampel kedalam kuvet dan amati
absorbansi pada spektrofotometer dengan panjang gelombang 543 nm.
41
hasil pengukuran. Tabel larutan standar beserta nilai absorbansinya disajikan pada Tabel 8.
Tabel 8. Nilai absorbansi larutan standar nitrit. Kandungan
Nitrit mg l
Nilai Absorbansi
0,001 0,02
0,053 0,05
0,139 0,1
0,274 0,15
0,413 0,2
0,552 Slope
2,7584 Intersep
-0,0005 Koef reg
1
Nilai kadar nitrit hasil pengukuran yang didapatkan dari persamaan regresi kemudian dimasukkan ke dalam persamaan 7 untuk mendapatkan kadar NO
2 -
N. Kadar NO
2
-N = c x ƒp
7 dengan:
c = kadar hasil pengukuran nitrit mgl ƒp = faktor pengenceran
3.3.5.4.4 Ortofosfat
Kadar ortofosfat dalam air kultivasi mikroalga hasil penyaringan dianalisis dengan menggunakan metode yang merujuk pada Grasshoff 1976 yang disajikan
pada Gambar 18.
42
Gambar 18. Diagram alir metode analisis kadar ortofosfat.
Sampel air yang telah disaring hingga berwarna bening dimasukkan ke dalam gelas piala sebanyak 35 ml. Lalu masukkan 1 ml larutan Campuran ke
dalam gelas piala dan aduk hingga homogen. Masukkan 1 ml asam askorbat ke dalam gelas piala dan aduk hingga homogen. Tunggu selama 15 menit lalu ukur
absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer dengan panjang gelombang 880 nm.
Larutan campuran dapat dibuat dengan mencampurkan tiga buah larutan, yaitu larutan Amonium molibdate, H
2
SO
4
, dan kalium Antimonil Tartrat. Larutan Amonium molibdate 1 dapat dibuat dengan cara campurkan 9.5 gr ammonium
heptamolibdate tetrahydrate a.g. NH
4
6MO
7
O
24
. 4H
2
0 ke dalam 90 ml akuades kemudian diencerkan hingga 100 ml. Larutan H
2
SO
4
9N 2 dapat dibuat dengan mencampurkan 250 ml H
2
SO
4
pekat ke dalam 750 ml akuades. Larutan kalium antimonil tartat 3 dapat dibuat dengan mencampurkan 3.25 gr kalium antimonil
tartrat a.g. KSbOC
6
H
4
O
6
ke dalam 100 ml akuades dan disimpan ke dalam 35 mL Sampel
Gelas Piala 1 mL Lar.
Campuran 1 mL Lar. As.
Askorbat Aduk hingga
homogen Tunggu 15 menit
Masukkan sampel kedalam kuvet dan amati absorbansi pada spektrofotometer dengan
panjang gelombang 880 nm.
43
botol kaca. Larutan campuran dibuat dengan perbandingan antara larutan 1,2 dan 3 untuk 250 ml larutan campuran ialah 45 ml larutan 1 ditambah dengan 200 ml
larutan 2 dan ditambah lagi dengan 5 ml larutan 3.Larutan asam askorbat yang digunakan dapat dibuat dengan mencampurkan 7 gr asam askorbat a.g. ke dalam
100 ml akuades dan disimpan di dalam botol gelas amber dan simpan ke dalam refrigerator.
Setelah nilai absorbansi tercatat, masukkan nilai tersebut ke dalam persamaan regresi linier kurva larutan standar untuk mendapatkan kadar ortofosfat
hasil pengukuran. Tabel larutan standar beserta nilai absorbansinya dapat dilihat pada Tabel 9 berikut ini.
Tabel 9. Nilai absorbansi larutan standar ortofosfat. Kandungan
Ortofosfat mgl
Nilai Absorbansi
0,008 0,05
0,053 0,1
0,094 0,2
0,146 0,4
0,303 0,8
0,566 1
0,717 Slope
0,6982 intersep
0,0152 koef reg
0,9996
Nilai kadar ortofosfat hasil pengukuran yang didapatkan dari persamaan regresi kemudian dimasukkan ke dalam persamaan 8 untuk mendapatkan kadar
ortofosfat.
44
Kadar P-PO
4
= c x ƒp
8 dengan:
c = kadar hasil pengukuran ortofosfat mgl ƒp = faktor pengenceran
3.3.5.5 Analisis Statistika
Hasil penelitian ini diuji secara statistik untuk mengetahui pengaruh perbedaan tiap kelompok sistem dengan parameter yang diamati. Analisis sidik
ragam yang digunakan yaitu metode rancangan acak kelompok Matjik dan Sumertajaya, 2006.
Y
ij
= a + τ
i
+β
i
+ є
ij
9 Keterangan
Y
ij
= nilai pengamatan pada perlakuan ke-i, kelompok ke-j a
= rataan umum populasi τ
i
= pengaruh perlakuan pengamatan β
j
= pengaruh perlakuan sistem Є
ij
= galat percobaan Hipotesis yang dapat diuji dari rancangan penelitian yang dilakukan ilah
sebagai berikut. H0:
β
1
= 0 = Perbedaan sistem tidak berpengaruh terhadap respons
yang diamati H1:
β
1
≠ 0 = Perbedaan sistem berpengaruh terhadap respons yang
diamati Jika terjadi tolak H0 pada proses pengujian, maka dilakukan pengujian
tahap lanjut menggunakan uji tukey.
45
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Mekanika Sistem
Fotobioreaktor menggunakan bahan kaca transparan dengan tebal kaca 5 mm. Penggunaan bahan dasar kaca bertujuan untuk dapat menunjang proses
fotosintesis. Cahaya pada fotobioreaktor berperan dominan, sebagaimana dalam Das 2011 yang menyebutkan bahwa penetrasi cahaya dan daya tembus pandang
dari bahan mempengaruhi performa fotobioreaktor. Cahaya yang memasuki fotobioreaktor menurut Luo 2005 akan berkurang intensitasnya secara
ekponensial dari permukaan menuju inti reaktor, hal tersebut akan menimbulkan adanya zona gelap pada inti reaktor dan zona terang pada permukaan reaktor.
Arus sirkular bergerak dari dasar fotobioreaktor menuju permukaan lalu kembali lagi ke dasar dan seterusnya diiringi oleh butir-butir udara yang
dimasukkan dari luar dengan menggunakan mesin high blower. Udara yang berasal dari mesin high blower masuk ke dalam ujung power head melalui selang
aerasi yang kemudian dipecahkan atau teratomisasi menjadi ukuran yang sangat kecil. Adanya semburan udara dan penggunaan power head bertujuan untuk
menghasilkan gaya hidrodinamik yang menimbulkan aliran sirkuler yang dapat menyebabkan terjadinya aliran air dari daerah gelap ke daerah terang Gambar
19. Aliran sirkuler di dalam fotobioreaktor yang cepat dapat meningkatkan efisiensi fotosintesis menurut Kok 1953 dan Matthijs et al. 1996, sedangkan
aliran sirkuler yang lebih lambat akan menyebabkan pengurangan efisiensi fotosintesis menurut Janssen et al. 2000a; 2000b; 2001. Berdasarkan
pengamatan sehari-hari, arus sirkular yang terjadi tersaji pada Gambar 19.
