Ekstraksi Lipid Mikroalga Jenis Nannochloropsis sp. dengan Metode Bligh & Dyer(Variabel Waktu Ekstraksi & Perbandingan Volume Pelarut)Fajar Dwi SaputroJurusan Teknik Kimia, FTI, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta,Kompleks Balapan, Yogyakarta, 55222ABSTRAKSejak tahun 2000 kapasitas produksi minyak bumi Indonesia mengalami penurunan (British Petroleum P.L.C., 2011). Oleh karena itu, mulai dikembangkan mikroalga (microalgae) sebagai salah satu tanaman potensial pengganti bahan bakar fosil. Tujuan penelitian ini adalah menentukan perbandingan volume pelarut yang digunakan dan waktu ekstraksi pada ekstraksi lipid mikroalga untuk mendapatkan hasil yang optimal serta mengetahui komposisi lipid dari mikroalga. Penelitian ini diakukan dengan menambahkan pelarut kloroform dan metanol serta larutan NaCl ke dalam mikroalga kering. Kemudian campuran diaduk dengan waktu ekstraksi yang divariasi. Setelah itu, campuran dipindahkan ke dalam corong pemisah untuk pemisahan fase. Dari proses pemisahan diperoleh campuran minyak dan kloroform yang dilanjutkan proses pemisahan dengan proses distilasi. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh titik optimum yaitu pada waktu ekstraksi 50 menit serta perbandingan volume pelarut antara kloroform : metanol yaitu 0,75 : 0,25 dengan yield lipid sebanyak 55,2%. Karakteristik minyak mikroalga dapat diketahui dari analisis kimia, yaitu diperoleh angka asam sebanyak 23,8257 mg KOH/g, angka iodium sebanyak 3,4952 g I2/100 g, dan angka penyabunan sebanyak 375,4315 mg KOH/g. Lipid mikroalga yang diperoleh masih berwarna hijau pekat sehingga perlu dicari cara pemurnian agar dapat diolah menjadi bahan baku biodiesel.

Kata kunci: mikroalga, lipid, kloroform, metanolPENDAHULUANSumber energi yang menjadi pilihan utama bagi masyarakat saat ini adalah sumber energi yang berasal dari bahan bakar fosil, padahal bahan bakar tersebut merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbarui. Menurut British Petroleum P.L.C. (2011), produksi minyak bumi Indonesia mengalami trafik penurunan sejak tahun 2000, sedangkan kebutuhan minyak terus meningkat dan pada tahun 2010 kebutuhan minyak bumi lebih tinggi dibandingkan produksinya.Mikroalga (microalgae) adalah salah satu tanaman potensial yang saat ini sedang dikembangkan sebagai bahan bakar alternatif. Mikroalga sebagai sumber energi generasi ketiga yang dapat diperbarui memiliki kemampuan untuk mengurangi kadar pencemaran lingkungan, serta tidak mengganggu sektor pertanian dan pangan (Wiyarno, 2009). Mikroalga dapat mengurangi pencemaran karena merupakan mikroorganisme yang mampu berfotosintesis (Mata et al., 2010). Permasalahan yang timbul dalam proses pembuatan biofuel dari mikroalga adalah pembudidayaan dan ekstraksinya. Menurut Wiyarno (2009), beberapa hal yang perlu dikendalikan dalam proses pembudidayaan mikroalga secara umum antara lain: tingkat keasaman, suhu, salinitas, suplai CO2, nutrisi, intensitas cahaya, dan kedalaman, sedangkan proses ekstraksinya ada beberapa metode, yaitu metode pelarut, ekspeller, enzimatis, superkritikal, ultrasonik, osmotik, dan elektromekanik. Ekstraksi lipid dengan pelarut dapat dilakukan langsung dari mikroalga kering dan menjadi metode ekstraksi cepat dan efisien yang sedikit mengurangi kelemahan metode lain (Mata et al., 2010). Biasanya pelarut yang digunakan untuk mengambil lipid mikroalga adalah pelarut dengan tingkat kepolaran yang tinggi seperti n-heksana dan kloroform (Wiyarno, 2009). Metode pelarut juga terus mengalami perkembangan dengan adanya penggunaan pelarut ganda yang biasa disebut metode Bligh & Dyer. Metode ekstraksi ini menggunakan kombinasi pelarut antara kloroform, metanol, dan air sehingga lipid yang diperoleh lebih tinggi dibandingkan menggunakan pelarut tunggal (Petrick et al., 2013).Pada penelitian ini akan dilakukan percobaan dengan variasi perbandingan volume pelarut (dalam bentuk fraksi kloroform dalam total pelarut) serta waktu ekstraksi pada ekstraksi lipid mikroalga dengan metode Bligh & Dyer untuk memperoleh hasil lipid yang optimal. Diharapkan penelitian ini dapat menjadi studi pendahuluan yang kemudian akan dikembangkan menjadi bahan bakar yang siap untuk dikonsumsi oleh masyarakat.

METODE PENELITIANJenis mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini adalah Nannochloropsis sp. yang diperoleh dari Balai Besar Budidaya Laut Lampung. Percobaan dilaksanakan dengan memasukkan campuran pelarut kloroform dan metanol sebanyak 50 mL dengan perbandingan tertentu ke dalam beaker glass yang berisi mikroalga kering sebanyak 5 gram seperti pada Gambar 1. Selain pelarut, ditambahkan pula larutan NaCl 1% sebanyak 15 mL ke dalam campuran untuk menghindari pengikatan lipid asam menjadi lipid terdenaturasi. Proses dilakukan pada tekanan 1 atm dan temperatur 27oC dengan kecepatan pengadukan 180 rpm. Setelah proses ekstraksi selama waktu tertentu, dilakukan pemisahan fase ekstrak dan rafinat dengan corong pemisah. Ekstrak berada pada bagian bawah, sedangkan rafinat pada bagian atas. Kemudian ekstrak dipisahkan antara pelarut dan zat terlarutnya (lipid) melalui proses distilasi.

Gambar 1. Rangkaian alat ekstraksiYield dalam penelitian ini merupakan berat lipid yang terambil dibagi berat bahan awal dan dinyatakan dalam persen berat (%).

Analisis hasil percobaan meliputi empat parameter yaitu: angka asam, angka iodium, dan angka penyabunan dengan metode titrasi asam-basa serta untuk mengetahui komposisi asam lemak dalam lipid mikroalga digunakan kromatografi gas (GC).HASIL & PEMBAHASANa. Analisis Bahan BakuSampel yang digunakan adalah mikroalga kering dengan jenis Nannochloropsis sp. Kadar air pada mikroalga tersebut yaitu 14,3% (Balai Besar Budidaya Laut Lampung).b. Pengaruh Waktu Ekstraksi Terhadap Yield LipidSesuai dengan prosedur penelitian bahwa berat sampel dibuat tetap yaitu 5 gram, kecepatan pengadukan pada magnetic stirrer yaitu 180 rpm dan volume pelarut total sebanyak 50 mL dengan perbandingan volume kloroform : metanol yaitu 0,75 : 0,25. Kondisi operasi yang berupa tekanan dan temperatur proses yaitu 1 atm dan 27oC. Perolehan yield lipid dengan variasi waktu ekstraksi pada proses ekstraksi ditunjukkan pada Tabel 1 di bawah ini.Tabel 1. Yield lipid pada variasi waktu ekstraksiSampel

Waktu Ekstraksi(menit)Berat Lipid Terambil(gram)Yield Lipid

(%)

1100,918

2201,0320,6

3301,4128,2

4402,2545

5502,6252,4

6602,4348,6

Dari data di atas, diperoleh grafik hubungan waktu ekstraksi dengan yield lipid yang ditunjukkan pada Gambar 2,

Gambar 2. Hubungan waktu ekstraksi dengan yield lipidBerdasarkan Gambar 6. di atas, dapat dikatakan bahwa semakin lama waktu ekstraksi yaitu pada 10 menit hingga 50 menit maka yield lipid yang diperoleh semakin besar, sedangkan dari 50 menit hingga 60 menit yield lipid mengalami penurunan sebanyak 3,8% yaitu dari 52,4% menjadi 48,6%. Hal ini terjadi karena pada waktu ekstraksi 50 menit kemungkinan titik jenuh terlarutnya lipid telah tercapai sehingga bertambahnya waktu ekstraksi tidak akan memperbanyak lipid yang terekstraksi.c. Pengaruh Perbandingan Volume Pelarut Terhadap Yield LipidSetelah diperoleh waktu ekstraksi optimum yaitu 50 menit, maka dilakukan ekstraksi sampel untuk variasi perbandingan volume pelarut (dalam bentuk fraksi volume kloroform dalam total pelarut kloroform dan metanol) dengan berat tetap yaitu 5 gram dan total volume pelarut yaitu 50 mL. Kecepatan pengadukan pada magnetic stirrer yaitu 180 rpm, sedangkan kondisi operasi berupa tekanan proses yaitu 1 atm dan temperatur proses yaitu 270C. Perolehan kandungan lipid dengan variasi fraksi volume pelarut pada proses ekstraksi yang ditunjukkan pada Tabel 2. di bawah ini.

Tabel 2. Yield lipid pada variasi komposisi volume pelarutFraksi Volume Kloroform dalam PelarutBerat Lipid Terambil(gram)Yield Lipid(%)

0,51,4729,4

0,671,9438,8

0,752,7655,2

Dari data di atas diperoleh grafik hubungan antara fraksi volume kloroform dalam pelarut dengan yield lipid yaitu,

Gambar 3. Hubungan fraksi volume kloroform dalam pelarut dengan yield lipidBerdasarkan data Tabel 2 dan Gambar 3 di atas, dapat dikatakan bahwa dengan waktu ekstraksi tetap selama 50 menit dan semakin banyak komposisi kloroform dibandingkan metanol maka yield lipid yang diperoleh cenderung semakin besar. Hal ini terjadi karena kelarutan lipid lebih banyak ke kloroform dan semakin sedikit metanol juga membuat metanol semakin mudah larut dalam air sehingga mudah dipisahkan pada corong pemisah.

d. Analisis Karakteristik LipidPada penelitian ini dilakukan pula analisis karakteristik lipid yang meliputi analisis angka asam, angka iodium, angka penyabunan, dan kromatografi gas. Analisis karakteristik tersebut bertujuan untuk menentukan kualitas lipid mikroalga sehingga dapat ditentukan kelayakannya untuk dijadikan bahan baku biosolar (biodiesel). Hasil analisis angka asam, angka iodium, dan angka penyabunan lipid mikroalga dapat dilihat pada Tabel 3 di bawah ini.Tabel 3. Hasil analisis kimia lipid mikroalgaParameterNilai Rata RataMetode AnalisaNilai Standar Biodiesel

Angka asam (mg KOH/g)23,8257FBI-A01-03Maks. 0,8

Angka iodium (g I2/100 g)3,4952FBI-A04-03Maks. 115

Angka penyabunan (mg KOH/g)375,4315FBI-A03-03Maks. 500

Hasil analisis kimia menunjukkan bahwa sampel lipid mikroalga memiliki angka asam rata rata sebanyak 23,8257 mg KOH/g. Sementara itu, batas angka asam yang harus dimiliki oleh suatu biodiesel menurut standar di Indonesia adalah maksimal 0,8 (Soerawidjaja, 2005). Hal tersebut menunjukkan bahwa angka asam lipid mikroalga yang didapatkan berada jauh di luar batas kisaran angka asam yang harus dimiliki oleh biodiesel. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan jenis lipid yang dianalisis. Pada penelitian ini, sampel yang dianalisis berupa minyak mentah dari mikroalga sedangkan pada standar digunakan sampel berupa biodiesel.Oleh karena itu, angka asam lipid mikroalga ini dibandingkan dengan angka asam minyak biji jarak yang dilaporkan Pramanik (2003). Minyak biji jarak dijadikan sebagai pembanding karena telah dikenal sebagai salah satu bahan biodiesel yang paling produktif. Berdasarkan penelitian tersebut, minyak biji jarak memiliki angka asam sebanyak 38,2 mg KOH/g. Angka asam lipid mikroalga ternyata lebih kecil dibandingkan angka asam minyak jarak. Hal tersebut secara tidak langsung menunjukkan bahwa tingginya angka asam dapat diatasi melalui proses transesterifikasi minyak mentah menjadi biodiesel.Parameter kedua dan ketiga yang dianalisis adalah angka iodium dan angka penyabunan. Hasil analisis menunjukkan bahwa lipid mikroalga memiliki angka iodium rata rata 3,4952 g I2/100 g dan angka penyabunan rata rata sebanyak 375,4315 mg KOH/g. Sedangkan batas maksimum angka iodium dan angka penyabunan berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI-04-7182-2006) adalah 115 g I2/100 g dan 500 mg KOH/g. Oleh karena itu, lipid mikroalga yang diperoleh pada penelitian ini memenuhi Standar Nasional Indonesia sebagai bahan baku pembuatan biodiesel. Parameter keempat yang dianalisis adalah komposisi asam lemak dalam lipid mikroalga dengan analisis instrumentasi yaitu kromatografi gas. Komposisi asam lemak lipid mikroalga jenis Nannochloropsis sp. dapat dilihat pada Tabel 4. Trabi (1998) melaporkan komposisi asam lemak minyak biji jarak antara lain asam miristat, asam palmitat, asam stearat, arachidic acid, behedic acid, asam palmitoleat, asam oleat, asam linoleat, dan asam linolenat yang dapat dilihat pada Tabel 5. Setelah dilakukan perbandingan antara komposisi asam lemak lipid mikroalga dengan komposisi asam lemak minyak biji jarak ternyata komposisi asam lemak lipid mikroalga memiliki beberapa kesamaan jenis dengan kandungan asam lemak minyak biji jarak sehingga lipid mikroalga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif.Tabel 4. Komposisi asam lemak lipid mikroalga dengan kromatografi gasAsam LemakKadar (%)

C 8:1 Asam kaprilat1,5191

C 10:0 Asam kaprat4,0862

C 12:0 Asam laurat1,2872

C 14:0 Asam miristat8,8416

C 16:0 Asam palmitat26,1353

C 16:1 Asam palmitoleat17,6625

C 18:0 Asam stearat0,5139

C 18:1 Asam oleat7,8981

C 18:2 Asam linoleat3,4980

C 20:5 Asam Eikosapentanoat (EPA)15,1109

Tabel 5. Komposisi asam lemak minyak jarak pagarAsam LemakKadar (%)

C 14:0 Asam miristat0 0,1

C 16:0 Asam palmitat14,1 15,3

C 16:1 Asam palmitoleat0 1,3

C 18:0 Asam stearat3,7 9,8

C 18:1 Asam oleat34,5 45,8

C 18:2 Asam linoleat29,0 44,2

C 18:3 Asam linolenat0 0,3

C 20:0 Arachidic acid0 0,3

C 22:0 Behedic acid0 0,2

(Trabi, 1998)KESIMPULAN & SARAN1. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan titik optimum yaitu pada waktu ekstraksi 50 menit dan perbandingan volume pelarut antara kloroform dengan metanol yaitu 0,75 dengan 0,25 serta diperoleh yield lipid sebanyak 55,2%.2. Pengaruh waktu ekstraksi dapat diketahui dari hasil analisis kuantitatif biodiesel. Semakin lama waktu ekstraksi maka kandungan lipid yang diperoleh semakin banyak, tetapi dari waktu 50 menit ke 60 menit mengalami penurunan karena telah tercapai titik jenuh.3. Sedangkan pengaruh komposisi volume juga diketahui dari kandungan lipid yang diperoleh. Semakin besar komposisi volume kloroform dibandingkan metanol maka kandungan lipid yang diperoleh semakin banyak. Untuk bahan baku sebanyak 5 gram disarankan menggunakan fraksi volume pelarut antara kloroform dan metanol sebanyak 0,75 dan 0,25.4. Karakteristik lipid mikroalga dapat diketahui dari analisis kimia, yaitu diperoleh angka asam sebanyak 23,8257 mg KOH/g, angka iodium sebanyak 3,4952 g I2/100 g, dan angka penyabunan sebanyak 375,4315 mg KOH/g. Selain itu, analisis kandungan asam lemak dengan kromatografi gas (GC) dapat diketahui bahwa lipid mikroalga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif.5. Lipid mikroalga yang dihasilkan masih berwarna hijau pekat sehingga saran penulis yaitu perlu dilakukan pemurnian lebih lanjut agar dapat dijadikan sebagai bahan baku biodiesel.UCAPAN TERIMA KASIHPenelitian ini dibiayai oleh Pemerintah Indonesia melalui DIKTI dalam Program Kreativitas Mahasiswa bidang Penelitian tahun 2012. DAFTAR PUSTAKABritish Petroleum P.L.C. 2011. British Petroleum Statistical Review of World Energy 2011. BP. London.Mata, T.M., A.A. Martins, dan N.S. Caetano. 2010. Microalgae for Biodiesel Production and Other Applications: A Review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14: 217 232.Petrick, I., L. Dombrowski, M. Kroger, T. Beckert, T. Kuchling, dan S. Kureti. 2013. Algae Biorefinery Material and Energy Use of Algae. DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinntzige GmbH. Leipzig.Pramanik, K. 2003. Properties and Use of Jathropa Curcas Oil and Diesel Fuel Blends in Compression Ignition Engine. Renewable Energy 28 (1): 239 248.Soerawidjaja, T.H. 2005. Biodiesel dan Bioetanol serta Penelitian dan Pengembangannya di ITB. ITB. Bandung.Trabi, M, G.M. Gubitz, W. Steiner, dan N. Foidl. 1998. Fermentation of Jatropha curcas Seeds and Press Cake with Rhizopus oryzae. In: Biofules and Industrial Product from Jatropha curcas Symposium: 206 210.Wiyarno, B. 2009. Biodiesel Microalgae, Bahan Bakar Alternatif Generasi Ketiga. IndoAlgaeTech Consultant. Yogyakarta.Page 10