OPTIMASI KINERJA ELEKTRODA DALAM MICROBIAL FUEL CELL PADA SUBSTRAT TANAH DAN SAMPAH

Abstract

Konsumsi energi listrik di Indonesia bergantung pada bahan bakar fosil yang cadangannya semakin menipis. Selain itu, terdapat masalah yang ditimbulkan akibat penggunaannya yaitu menimbulkan efek pemanasan global. Oleh karena itu, energi alternatif yang ramah lingkungan sangat dibutuhkan, salah satunya Microbial Fuel Cell merupakan teknologi terbarukan yang memanfaatkan mikroorganisme sebagai pengkatalis pada proses oksidasi materi organik sehingga menghasilkan energi listrik. Kinerja MFC dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya yaitu kinerja dari anoda dan katoda. Optimasi kinerja dari anoda dan katoda perlu dilakukan untuk mengetahui kondisi terbaik elektroda dalam menghasilkan beda potensial optimum pada sistem MFC. Tujuan dilakukannya penelitian ini yaitu mengetahui perbedaan variasi elektroda dan jenis substrat dalam penentuan beda potensial optimum pada sistem MFC, serta hubungan antara jumlah kultur mikroorganisme pada media MFC dengan beda potensial optimum yang dihasilkan. Penelitian ini menggunakan variasi elektroda, substrat dan massa substrat. Sistem MFC diuji dengan variasi elektroda kabon (C) dan stainless steel (SS) pada masing-masing substrat dengan variasi massa 100, 200, dan 300 g selama 78 jam untuk diukur nilai beda potensialnya serta ditentukan sistem MFC terbaik dengan nilai beda potensial optimum. Masing-masing sistem akan diuji persen karbon, pH, dan bakteri pada kondisi sebelum dan sesudah MFC untuk dibandingkan satu dengan yang lain. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem MFC menggunakan elektroda karbon dengan substrat sampah dan tanah saat kondisi optimum mampu menghasilkan nilai beda potensial sebesar 488-715 milivolt (mV), nilai beda potensial ini lebih tinggi dibandingkan dengan elektroda stainless steel sebesar 439- 566 mV. Hal ini dikarenakan elektroda karbon bersifat biocompatible terhadap aktivitas bakteri dalam transfer elektronnya sehingga memudahkan transfer elektron dan mampu menghasilkan nilai beda potensial yang lebih tinggi. Penentuan kondisi optimum sistem MFC dilakukan dengan uji ANOVA. Hal ini bertujuan untuk memudahkan dalam identifikasi pengaruh masing-masing perlakuan dengan analisis statistika. Hasil uji ANOVA menunjukkan sistem yang mampu menghasilkan nilai beda potensial yang optimum yaitu sistem yang menggunakan elektroda karbon dengan substrat tanah. Hal ini dikarenakan bahan organik pada substrat tanah lebih sedikit dibandingkan sampah sehingga aktivitas bakteri pada MFC tidak terhambat dalam proses degradasinya. Semakin tinggi konsentrasi substrat dapat mengakibatkan efek penghambatan pada aktivitas bakteri. MFC dengan kultur bakteri campuran memiliki ketahanan yang tinggi terhadap gangguan, konsumsi substrat yang dibutuhkan dan hasil energi yang dihasilkan akan lebih tinggi. Produk degradasi yang dihasilkan oleh bakteri satu dengan lainnya akan berbeda. Hal ini membuat bakteri yang berbeda jenis dapat memanfaatkan hasil metabolit bakteri lainnya, sehingga hasil energi yang diperolah sistem MFC dengan kultur campuran lebih tinggi dibandingkan dengan koloni tunggal.