et al. 1985. Sedangkan senyawa nitrit bersifat toksik dan akan menghambat proses pengikatan oksigen oleh hemoglobin di dalam darah. Apabila senyawa
nitrit diikat oleh darah akan terbenbentuk methemoglobin Hb + NO2 = Met-Hb, dan darah yang mengandung Met-Hb berwarna coklat brown blood diseases
Boyd, 1990.
2.2 Microbial Fuel Cell MFC
Fuel cell adalah komponen elektrokimia yang mengubah energi pada reaksi kimia secara langsung menjadi energi listrik, air dan panas. Fuel cell memiliki
prinsip yang sama dengan baterai, namun bahan bakar dan oksidanya berada di luar, sehingga memungkinkan fuel cell dioperasikan terus-menerus sepanjang
reaktan terus disuplai. Salah satu fuel cell berbasis biologi adalah microbial fuel cell. Prinsip kerja MFC mirip dengan hidrogen fuel cell, yaitu terdapat aliran
proton dari ruang anoda menuju ruang katoda melalui membran elektrolit dan aliran elektron yang bergerak ke arah yang sama melalui kabel konduksi Hoogers
2002. Prinsip kerja microbial fuel cell secara umum dapat dilihat pada Gambar 1. Elektron diperoleh dari substrat yang telah dioksidasi dan ditransfer ke
anoda Reguera et al. 2005. Ada beberapa mekanisme transfer elektron dari bakteri menuju elektroda, yaitu menggunakan mediator eksternal seperti tionin
dan neutral red yang biasanya mahal dan beracun, transfer elektron secara langsung dari dinding bakteri ke anoda, menggunakan mediator yang dihasilkan
oleh bakteri Rabaey dan Verstraete 2005, dan menggunakan bakteri yang dapat menghantarkan listrik Gorby et al. 2006. Elektron yang diterima di anoda
kemudian dialirkan melaui sirkut eksternal sebelum bereaksi dengan penerima elektron di katoda. Berbagai kajian terakhir MFC dilakukan terhadap elektroda
Cheng 2006
a
, Cheng 2006
b
, membran Cheng 2006
b
, desain reaktor MFC Liu dan Logan 2004, jenis bakteri yang digunakan Nimje et al. 2009, jenis substrat
yang digunakan Lu et al. 2009, Moon et al. 2006 dan variasi parameter Liu et al. 2005.
Gambar 1 Microbial Fuel cell Logan 2008.
2.3 Sedimen Microbial Fuel Cell SMFC
Sediment microbial fuel cell SMFC merupakan bentuk pengembangan dari microbial fuel cell MFC. Secara alami, mikroorganisme mengoksidasi bahan
organik yang tersedimentasi dari kolom air dan mereduksi Fe III atau Mn IV. Beberapa jenis mikroorganisme juga mendegradasi bahan organik kompleks
sehingga menghasilkan produk fermentasi asetat, dan penerima electron senyawa aromatic dan asam lemak rantai panjang. Asumsi mekanisme kerja
SMFC pada sedimen laut serupa dengan rantai makanan mikroorganisme yang menggunakan anoda elektroda sebagai penerima electron menggantikan Fe III
dan Mn IV Gambar 2.
Bahan organik
Anoda Katoda
Membran Penyemprot
udara
Gambar 2 Model produksi listrik MFC pada sedimen laut Lovley 2006.
Prinsip kerja dari SMFC yang menggunakan mikroorganisme hidup dalam reaksi elektrokimia, menjadikan sistem MFC sangat sensitif terhadap perubahan
kondisi lingkungan yang dapat membunuuh mikroorganisme tersebut Mench 2008. Struktur dan aktivitas mikroorganisme dipengaruhi oleh berbagai
parameter yaitu suhu, pH, potensial redoks, dan kekuatan ion Torres et al. 2008. Liu et al. 2005 juga menyatakan bahwa kinerja SMFC secara umum
tergantung dari komponen-komponen penyusunnya, yang meliputi jenis dan struktur elektroda, ada atau tidaknya membrane penukar proton, serta kelengkapan
membrane. Jenis bahan dan struktur anoda berdampak pada penempelan mikroorganisme, transfer electron, dan oksidasi substrat. Bahan yang biasa
digunakan sebagai anoda adalah karbon carbon cloth atau graphite felt karena stabil terhadap kultur mikroba, memiliki konduktivitas yang tinggi, dan luas
permukaan yang besar Watanabe 2008. Namun penggunaan elektroda berbasis karbon pada katoda akan mengakibatkan ketidakefisienan Kim et al. 2002,
sehingga perlu dilakukan pelapisan dengan katalis, misalnya platinum Pham et al. 2004.
Kondisi lingkungan seperti konduktivitas, juga mempengaruhi kinerja dari SMFC. Air laut memiliki konduktivitas listrik yang tinggi dibandingkan air
sungai, yaitu ∼50,000 dan 500 Scm pada 20 °C. Oleh karena itu, SMFC dengan
Air
Alat Elektronik Bahan organik masuk
dari kolom air
Sedimen
Asam Asetat, produk senyawa lemak minor fermentasi aromatik
Hidrolisis dan Fermentasi Gula, Asam amino
Bahan Organik
menggunakan air laut dapat menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan dengan menggunakan air sungai tawar. Produksi listrik pada SMFC juga
ditentukan oleh jenis katalis pada katoda, bahan yang digunakan pada elektroda, dan jarak kedua elektroda Lowy et al. 2006.
3 METODE
3.1 Waktu dan Tempat