PEMANFAATAN AIR LIMBAH CUCIAN BERAS UNTUK MEMPRODUKSI ENERGI LISTRIK MELALUI MICROBIAL FUEL CELL

OUTLINE PENELITIAN TUGAS RISET

Diajukan oleh :

RESTI PUTERI UTAMINIM 24030110141018

Jurusan KimiaFakultas Sains dan Matematika

Universitas Diponegoro April, 2013

HALAMAN PENGESAHAN OUTLINE PENELITIAN

1. a. Judul Penelitian : Pemanfaatan air limbah cucian beras untuk memproduksi energi listrik melalui microbial fuel cell

b. Bidang Ilmu : Kimia2. Pelaksana Penelitian

a. Nama Lengkap : Resti Puteri Utamib. Jenis Kelamin : Perempuanc. NIM : 24030110141018d. Fakultas/Jurusan : FSM/Kimia

3. Lokasi Penelitian : Laboratorium Kimia Analitik UNDIP4. Bila Penelitian di luar Jurusan Kimia

Nama Institusi : -Alamat : -

5. Lama Penelitian : 6 bulan6. Tanggal Seminar :

Semarang,

Menyetujui,Pembimbing I Pembimbing II

Mengetahui,

Koordinator TR Jurusan, Kepala Lab. Kimia Analitik

I. Latar Belakang

Energi merupakan salah satu persoalan terbesar yang dihadapi manusia

diseluruh dunia, termasuk Indonesia yang merupakan negara dengan konsumsi energi

tinggi. Peningkatan kebutuhan energi terus bertambah namun tidak diimbangi dengan

ketersediaan sumber energi yang memadai (Muchlis, 2003). Indonesia masih

mengandalkan minyak bumi sebagai bahan bakar fosil, sedangkan cadangan minyak

bumi terus berkurang (Pusdatin ESDM, 2010). Oleh sebab itu, perlu sumber energi

alternatif yang berkelanjutan untuk menghindari terjadinya krisis energi.

Microbial fuel cell (MFC) dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif

yang ramah lingkungan dan berkelanjutan (Lovley, 2006). MFC dapat mengubah

energi kimia menjadi energi listrik melalui reaksi katalitik dengan bantuan

mikroorganisme. Selain permasalahan energi, Indonesia juga dihadapkan dengan

permasalahan pengolahan limbah. Limbah rumah tangga yang mengandung banyak

zat organik dapat menimbulkan masalah lingkungan seperti bau tidak sedap, dan

pencemaran terhadap lingkungan perairan bila pembuangan tidak diberikan perlakuan

yang tepat. Zat organik yang terdapat pada limbah dapat dimanfaatkan sebagai

sumber karbon untuk pertumbuhan mikroba pada sistem MFC. Sehingga banyak

keuntungan yang didapatkan dalam proses MFC (Lovley, 2006; Yang, 2008).

Salah satu limbah rumah tangga yang dapat dimanfaatkan adalah air cucian

beras. Air cucian beras dapat menjadi sumber karbon bagi mikroorganisme sehingga

dapat digunakan sebagai substrat pada sistem MFC. Dengan penelitian ini diharapkan

dapat menjadi salah satu alternatif pengolahan limbah serta produksi energi dengan

biaya yang relatif rendah.

II. Perumusan Masalah

Masalah yang dikaji dalam penelitian ini adalah:

Bagaimana potensi penggunaan limbah air cucian beras dalam produksi listrik

dengan sistem MFC.

Bagaimana potensi bakteri Saccharomyces sereviciae dalam sistem MFC

untuk pengolahan limbah dan produksi listrik.

Bagaimana pengaruh desain elektroda dalam kinerja reaktor MFC.

Bagaimana pengaruh konsentrasi bakteri yang ditanamkan pada sistem MFC.

III. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan air limbah cucian beras sebagai

substrat dalam sistem MFC untuk menghasilkan energi listrik. Tujuan lain dari

penelitian ini adalah mempelajari pengaruh desain elektroda pada sistem single-

chamber MFC dan pengaruh konsentrasi bakteri yang ditanamkan pada sistem MFC.

IV. Metode Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Kimia Analitik dan Jurusan

Kimia FMIPA Universitas Diponegoro, Semarang. Penelitian diawali dengan

preparasi alat MFC dengan desain reaktor single-chamber. Elektroda yang digunakan

adalah batang karbon yang kemudian divariasikan menjadi elektroda dengan bagian

anoda dan katoda yang menyatu untuk percobaan pertama dan elektroda dengan

bagian anoda dan katoda yang terpisah untuk percobaan yang kedua. Tutup reaktor

dilubangi sebagai tempat elektroda dan tempat pengambilan sampel untuk analisis

COD. Pada reaktor kemudian diisi air limbah cucian beras sebagai substrat, bakteri,

dan larutan buffer fosfat sebagai larutan penyangga pH.

Pada percobaan ini dilakukan pengukuran terhadap kinerja MFC meliputi kuat

arus (I) dan tegangan (V) dengan menggunakan digital multimeter. dari data kuat arus

dan tegangan, dapat diperoleh nilai power density (mW/m2), yaitu daya persatuan luas

permukaan elektroda. Selain dilakukan pengukuran terhadap listrik, juga dilakukan

analisis kadar COD yang menujukkan perubahan kandungan zat organik yang dapat

dioksidasi selama percobaan MFC berlangsung.

V. Daftar Pustaka

Barua, Pranab K. 2010. Electricity generation from biowaste based microbial fuel cell. International journal of energy, Information and Communication vol. 1.

Behera, Jana. 2010. Rice mill wastewater treatment in microbial fuel cells fabricatied using proton exchange membrane and earthen pot at different pH. Bioelectrochemistry 79: 228-233.

Chae, Kyu Jung. Choi, Mijin. Ajayi, Folusho F. Park, Wooshin. Chang, In Seop. Dan Kim, In S. 2008. Mass transport through a proton exchange membrane (nafion) in microbial fuel cells. Energy & fuels (22): 169-176.

Cheng, Liu. 2006. Increased performance of single-chamber microbial fuel cells using an improved cathode structure. Electrochemistry Communications 8: 489-494.

Cheng, Ka Yu. 2009. Bioelectrochemical system for energy recovery from wastewater. Environmental engineering, faculty of sustainability, environmental, and life sciences. Murdoch University. Australia.

Das and Mangwani. 2010. Recent developments in microbial fuel cells : a review. Scientific & Industrial Research 69: 727-731.

Idham F, Halimi S, dan Latifah S. 2009. Alternatif baru sumber pembangkit listrik dengan menggunakan sedimen laut tropika melalui teknologi microbial fuel cell. Teknologi hasil perairan institut pertanian bogor.

Ieropoulos I, Greenman J, dan Melhuis C. 2008. Microbial fuel cells based on carbon veil electrodes: stack configuration and scalability. International Journal of Energy Research, 32 (13). Pp. 1228-1240.

Kim, MH. 2009. An Analysis of Anaerobic Dual-Anode Chambered Microbial Fuel Cells. Journal compilation Federation of European Microbiological Societies (278): 29-35.

Kristin, Ester. 2012. Produksi Energi Listrik Melalui Microbial Fuel Cell Menggunakan Limbah Industri Tempe. Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Lee, Seung Won. Jeon, Bo Young. Park, Doo Hyun. 2010. Effect of bacterial cell size on electricity generation in a single-compartmented microbial fuel cell. Biotechnol Lett 32: 483-487.

Liu, Hong. Ramanathan Ramnarayan, and Bruce E. Logan. 2004. Production of Electricity during Wastewater Treatment Using a Single Chamber Microbial Fuel Cell. Environ. Sci. Technol 38: 2281-2285.

Liu, H. 2008. Microbial Fuel Cell: Novel Anaerobic Biotechnology for Energy Generation from Wastewater. Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production : Principles and Applications. S. K. Khanal lowa, Blackwell Publishing: 221-243.

Logan and Regan. 2006. Electricity-producing bacterial communities in microbial fuel cells. TRENDS in Microbiology 14: 512-518.

Lovley DR. 2006. Review Bug Juice : Harvesting electricity with microorganism. Nature reviews microbiology Vol 4 : 497 – 508.

Mathuriya and Sharma. 2010. Treatment of Brewery Wastewater and Production of Electricity trough Microbial Fuel Cell Technology. Biotechnology and Biochemistry 6: 71-80.

Min, Booki. Roman, Oscar Benito. Angelidaki, Irini. 2008. Importance of temperature and anodic medium composition on microbial fuel cell (MFC) performance. Biotechnol Lett (30) : 1213-1218.

Muchlis, Moch dan Adhi Darma Permana. 2003. Proyeksi Kebutuhan Listrik PLNTahun 2003 S.D 2020. Jakarta.

Nevin K. P, Richter H, Covalla S. F, Johnson J. P, Woodard T. L, Orloff A. L, Jia H, Zhang M, dan Lovley D. R. 2008. Power output and columbic efficiencies from biofilms of Geobacter sulfureducens comparable to mixed community microbial fuel cells. Journal compilation Society for Applied Microbiology and Blackwell Publishing Ltd, Environmental Microbiology.

Novitasari, Deni. 2011. Optimasi Kinerja Microbial Fuel Cell (MFC) untuk Produksi Energi Listrik Menggunakan Bakteri Lactobacillus bulgaricus. Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Pusdatin. 2010, Buku Pegangan Statistik Ekonomi Energi Indonesia. DESDM 2010.

Rabaey, Korneel. 2003. A Microbial Fuel Cell Capable of Converting Glucose to Electricity at High Rate and Efficiency. Ghent University, Belgium. Kluwer Academic Publisher.

Scott, Keith and Murano, Cassandro. 2007. Microbial Fuel Cells Utilizing Carbohydrates. Journal of Chemical Technology and Biotechnology (82): 92-100.

Sumarsih. 2007. Pertumbuhan mikroba bab I. http://sumarsih07.files.wordpress.com/2008/11/i-pertumbuhan-mikroba.pdf

Wang, feng. 2008. Electricity production from beer brewery wastewater using single chamber microbial fuel cells. Water Science & Technology 57: 1117-1121.

Yang, Jia. 2008. Effects of the Pt loading side and cathode-biofilm on the performance of a membrane-less and single-chamber microbial fuel cell. Bioresource Technology.

Zahara, Nova Chisilia. 2011. Pemanfaatan Saccharomyces cerevisiae dalam sistem

Microbial Fuel Cell untuk Produksi Energi Listrik. Fakultas Teknik

Universitas Indonesia.

LAMPIRAN

Diagram Alir Penelitian

Reaktor Single Chamber

Elektroda Carbon Rod

Limbah Air Cucian Beras

Pelarutan dalam Buffer Fosfat

Aktivasi Mikroba

Eksperimen MFC

Pengukuran

Kuat Arus dan Tegangan Kadar COD

Hasil dan Kesimpulan

Studi Literatur

Preparasi

SubstratAlat MFC Mikroorganisme(Saccharomyces sereviciae)