Optimasi Kinerja Kitosan/Magnetit sebagai Flokulan menggunakan Response Surface Methodology untuk Pemanenan Mikroalga Chlorella vulgaris

Abstract

Mikroalga merupakan mikroorganisme uniseluler yang dapat hidup di air tawar maupun air laut. Mikroalga telah dimanfaatkan oleh manusia sebagai bahan dasar biodiesel, namun pertumbuhan mikroalga dapat tidak terkontrol sehingga menyebabkan masalah lingkungan. Kitosan merupakan polimer polikationik yang sering digunakan sebagai bioflokulan untuk pemanenan atau mengatasi limbah mikroalga. Penggunaan kitosan sebagai bioflokulan memiliki kelemahan berupa waktu pengendapan yang cukup lama dan stabilitas flok yang buruk. Hal tersebut dapat diatasi dengan menambahkan partikel magnetik seperti magnetit (Fe3O4). Selain itu partikel magnetik memberikan sifat magnetisme pada flok sehingga flok mudah dipisahkan. Proses flokulasi mikroalga menggunakan kitosan/magnetit dipengaruhi berbagai faktor, seperti karakteristik kitosan (berat molekul derajat deasetilasi), karakteristik mikroalga (umur, jenis, kekuatan ionik medium), karakteristik Fe3O4 (dosis, ukuran), dan faktor operasi (pH, kecepatan agitasi, suhu, waktu pengendapan). Banyaknya faktor tersebut memerlukan optimasi, salah satunya dengan Response Surface Methodology (RSM). Penelitian ini mengoptimasi kinerja kitosan/magnetit pada flokulasi mikroalga Chlorella vulgaris menggunakan RSM. Faktor yang digunakan yaitu pH (3-11), rasio massa Fe3O4:Kitosan (0,167:1-0,1;1), waktu pengendapan (2-60 menit), dan kecepatan agitasi (150-250 rpm) dengan respon efisiensi flokulasi dan penurunan turbiditas. Optimasi menggunakan Box-Behken Design (BBD) yang menghasilkan 27 rancangan penelitian. Mikroalga Chlorella vulgaris dikultivasi dengan kondisi pencahayaan lampu dan aerasi 24 jam dan digunakan untuk flokulasi setelah 7 hari kultivasi. Hasil optimasi menunjukkan respon efisiensi flokulasi 98,173% pada pH 3, rasio massa (Fe3O4:Kitosan) 0,1:1, waktu pengendapan 52,34 menit; dan kecepatan agitasi 179,11 rpm. Penurunan turbiditas 92,7617% pada pH 3, rasio massa (Fe3O4:Kitosan) 0,115:1, waktu pengendapan 53,095 menit; dan kecepatan agitasi 187,993 rpm. Hasil ANOVA menunjukkan faktor yang paling berpengaruh dalam proses flokulasi mikroalga untuk kedua respon yaitu pH dan waktu pengendapan serta tidak ada interaksi yang signfikan. pH memiliki pengaruh kuadratik negatif dimana respon meningkat pada pH rendah kemudian menurun pada pH netral kemudian meningkat kembali pada pH tinggi. Sedangkan waktu pengendapan memiliki pengaruh kuadratif positif dimana respon meningkat pada waktu pengendapan yang meningkat namun respon menurun pada waktu pengendapan yang lebih tinggi.