Pengaruh Jenis dan Jumlah Anoda Terhadap Kinerja Microbial Fuel Cell (MFC)

Abstract

Energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang sangat dibutuhkan manusia saat ini. Indonesia merupakan salah satu negara dengan laju pertumbuhan penduduk yang tinggi, sehingga kebutuhan terhadap energi pun juga semakin tinggi. Penggunaan energi yang tinggi akan berpengaruh terhadap sumber energi yang tersedia. Microbial Fuel Cell (MFC) merupakan suatu inovasi yang dapat dikembangkan untuk menjadi sumber energi alternatif ramah lingkungan. Selain dapat menghasilkan listrik, penggunaan sistem MFC juga dapat bermanfaat sebagai salah satu upaya pengolahan limbah, sehingga mampu meminimalisir terjadinya pencemaran lingkungan. Sistem MFC terdiri dari beberapa komponen, salah satunya adalah komponen elektroda. Pemilihan bahan elektroda yang tepat pada sistem MFC dapat mempengaruhi kinerja yang dihasilkan. Oleh karena itu, dilakukan suatu penelitian yang berkaitan dengan pengaruh jenis dan jumlah anoda yang diharapkan dapat memperoleh hasil kinerja MFC secara optimum berdasarkan parameter-parameter seperti daya dan kerapatan daya listrik. Selain itu, dilakukan pula uji karakteristik fisis berupa pengukuran nilai konduktivitas listrik serta uji SEM-EDS untuk mengetahui morfologi dan komposisi unsur permukaan elektroda, serta bagaimana pengaruhnya terhadap kinerja MFC. Dalam penelitian ini MFC yang digunakan berjenis double chamber berbasis keramik menggunakan limbah cair batik sebagai substrat. Jenis material yang digunakan pada elektroda khususnya anoda divariasikan meliputi aluminium, aluminium berlapiskan grafit, dan aluminium berlapiskan karbon. Sementara itu, jenis material katoda dibuat sama yaitu tembaga. Penelitian dilakukan dengan beberapa tahap yakni tahap aktivasi material, preparasi elektroda dan substrat, serta uji karakteristik fisis dan uji performa kinerja MFC. Uji performa MFC dilakukan dengan pengukuran tegangan (V) serta kuat arus listrik (I) pada masing-masing sistem MFC. Dari data V dan I kemudian dihitung besarnya daya (P) dan kerapatan daya listrik (Pd) yang dihasilkan. Dari nilai daya dan kerapatan daya listrik yang dihasilkan, dapat terlihat bahwa jenis anoda memiliki pengaruh terhadap performa kinerja MFC yang dihasilkan. Jenis anoda aluminium berlapiskan grafit memiliki nilai daya dan kerapatan daya listrik yang lebih tinggi dibandingkan dengan jenis lainnya, dimana daya listrik yang dihasilkan mencapai 2417,99 mW. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh karakteristik fisis yang dimiliki. Oleh karena itu, dilakukan penelitian lebih lanjut pada jenis anoda aluminium berlapiskan grafit dengan memvariasikan jumlah anoda. Pada eksperimen untuk melihat pengaruh jumlah anoda terhadap performa MFC diperoleh bahwa sistem MFC dengan jumlah anoda sebanyak 3 buah menghasilkan daya dan kerapatan daya listrik lebih tinggi dibandingkan dengan variasi jumlah lainnya (1 dan 2 anoda). Nilai daya dan kerapatan daya listrik yang dihasilkan oleh 3 buah anoda masing-masing mencapai 2572,77 mW dan 128,64 mW/cm2 Berdasarkan hal tersebut maka jumlah anoda pada sistem MFC berpengaruh terhadap kinerja yang dihasilkan. Uji karakteristik fisis, berupa uji konduktivitas listrik dan uji morfologi dan komposisi unsur menggunakan SEM-EDS telah dilakukan pada masing-masing jenis anoda untuk mengetahui keterkaitannya dengan kinerja MFC. Nilai konduktivitas listrik tertinggi dimiliki oleh jenis anoda aluminium berlapiskan grafit yaitu sebesar 36,53 S/m dimana hal ini sesuai dengan nilai daya dan kerapatan daya listrik yang dihasilkan yaitu lebih tinggi dibandingkan dengan jenis lainnya. Semakin tinggi nilai konduktivitas listrik, maka akan semakin tinggi pula daya dan kerapatan daya listrik yang dihasilkan. Di samping itu, pada uji SEM diperoleh hasil bahwa anoda aluminium berlapiskan grafit memiliki permukaan yang lebih kasar dibandingkan dengan jenis anoda lainnya. Permukaan yang lebih kasar ini memberikan luas permukaan yang lebih besar, sehingga jumlah mikroba yang membentuk biofilm di anoda juga lebih banyak. Berdasarkan uji EDS diperoleh bahwa komposisi unsur Al dan C yang dimiliki anoda alumunium berlapis grafit lebih tinggi dibandingkan dengan jenis aluminium berlapiskan karbon, sehingga hal tersebut dapat mempengaruhi nilai konduktivitas yang dimiliki serta kinerja MFC yang dihasilkan.