pemanfaatan microbial fuel cell sebagai penghasil …repository.ppns.ac.id/2220/1/1015040011 - suci...

i

PROPOSAL TUGAS AKHIR (613423A)

PEMANFAATAN MICROBIAL FUEL CELL SEBAGAI

PENGHASIL ENERGI LISTRIK ALTERNATIF DAN

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR IPLT KEPUTIH, SURABAYA \\

SUCI WULANDARI

NRP. 1015040011

DOSEN PEMBIMBING:

ADHI SETIAWAN, S.T., M.T.

TANTI UTAMI DEWI, S.Si., M.Sc.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH

JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

i

TUGAS AKHIR (613423A)

PEMANFAATAN MICROBIAL FUEL CELL SEBAGAI PENGHASIL ENERGI LISTRIK ALTERNATIF DAN PENGOLAHAN LIMBAH CAIR IPLT KEPUTIH, SURABAYA

Suci Wulandari NRP. 1015040011

DOSEN PEMBIMBING: ADHI SETIAWAN, S.T., M.T. TANTI UTAMI DEWI, S.Si., M.Sc.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PENGOLAHAN LIMBAH JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

iii

LEMBAR PENGESAHAN

iv

“Halaman Ini Sengaja Dikosongkan”

v

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

vi


vii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur, penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan kelimpahan rahmat, hidayah, serta kenikmatan yang tidak terhingga

nilainya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul

“Pemanfaatan Microbial Fuel Cell sebagai Penghasil Energi Listrik Alternatif dan

Pengolahan Limbah Cair IPLT Keputih, Surabaya”. Penulisan tugas akhir ini

diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan pada Program Studi

Diploma IV Teknik Pengolahan Limbah di Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya.

Penulis juga menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini tidak akan

berhasil tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik berupa bimbingan, pengarahan

dan motivasi sehingga telah memberikan semangat dalam proses penyusunan

laporan ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan

terimakasih yang dalam kepada:

1. Kedua orang tua tercinta (Juli Hartono dan Anis Safa’ati) yang selalu

memberikan rasa sayang, nasihat, dukungan, motivasi, serta do’a yang tiada

hentinya yang beliau panjatkan untuk segala kemudahan selama menjalani

proses dari awal hingga akhir.

2. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc. MRINA selaku Direktur Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya.

3. Bapak George Endri Kusuma, S.T., M.Sc.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik

Permesinan Kapal.

4. Bapak Denny Dermawan, S.T., M.T selaku Koordinator Program Studi

Teknik Pengolahan Limbah PPNS.

5. Bapak Adhi Setiawan, S.T., M.T selaku dosen pembimbing I yang telah

membantu dan mengarahkan penulis selama mengerjakan tugas akhir ini,

serta meluangkan waktu selama proses bimbingan tugas akhir.

6. Ibu Tanti Utami Dewi, S.Si., M.Sc selaku dosen pembimbing II yang telah

membantu dan mengarahkan penulis selama mengerjakan tugas akhir ini,

serta meluangkan waktu selama proses bimbingan tugas akhir.

viii

7. Pak Farizi Rachman, S.Si., M.Si selaku dosen pengampu statistika yang telah

banyak membantu penulis dalam analisis statistika pada tugas akhir ini.

8. Ibu Tanti Utami Dewi, S.Si., M.Sc selaku Koordinator Tugas Akhir Program

Studi Teknik Pengolahan Limbah sekaligus Dosen Wali yang seringkali

bersedia mendengar keluh kesah kami dalam proses pengerjaan tugas akhir.

9. Bapak Ibu Dosen Teknik Pengolahan Limbah yang telah mendoakan kami

serta memberikan ilmu yang bermanfaat.

10. Muh Rifqi Rizqullah yang telah memberi dukungan, semangat, motivasi,

bantuan tenaga dan waktu serta do’a untuk penulis selama proses pengerjaan

tugas akhir.

11. Emeralda, Citra, Bagas, Nadya, Isti, Nedya dan Dinda Ayu yang turut

menemani penulis sekaligus membantu penulis dalam proses running alat.

12. Teman-teman seperjuangan PL 2015 yang saling mendo’akan dan

memberikan semangat kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penyusunan Tugas

Akhir ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan adanya saran dan kritik dari

berbagai pihak dalam penyempurnaannya. Semoga laporan ini dapat menambah

ilmu pengetahuan dan wawasan dalam perkuliahan dan dunia industri bagi penulis

khususnya serta pembaca pada umumnya.

Surabaya, 27 Juni 2019

Penulis

ix

PEMANFAATAN MICROBIAL FUEL CELL SEBAGAI

PENGHASIL ENERGI LISTRIK ALTERNATIF DAN

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR IPLT KEPUTIH, SURABAYA

Suci Wulandari

ABSTRAK

Kebutuhan energi listrik yang terus meningkat telah memicu dilakukannya

berbagai riset ke arah teknologi inovatif yang lebih efektif, efisien dan ramah

lingkungan untuk memproduksi energi listrik. Salah satu teknologi alternatif yang

bisa dikembangkan adalah Microbial Fuel Cell (MFC) yang berbasis

bioelektrokimia dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk memecah substrat

sehingga menghasilkan energi listrik. Penelitian kali ini difokuskan pada

pemanfaatan limbah cair dari Instalasi Pengolahan Limbah Tinja sebagai substrat

pada sistem MFC dual-chamber yang dilengkapi membran penukar proton

(Nafion 117). Variasi yang digunakan dalam penelitian ini meliputi waktu operasi

dan kombinasi elektroda. Waktu operasi yang digunakan adalah 15 hari.

Kombinasi elektroda yang digunakan adalah Zn/Cu dan Al/Cu. Penelitian ini juga

menganalisis konsentrasi COD, BOD5, TSS dan perubahan pH. Nilai produksi

tegangan tertinggi dihasilkan kombinasi elektroda Zn/Cu pada hari pertama

sebesar 984,955 mV dan kuat arus 9,845 mA. Efisiensi removal terbesar terjadi

pada hari kelima belas dan pada kombinasi elektroda Zn/Cu. Efisiensi removal

terbesar COD sebesar 72,439%, BOD5 sebesar 67,467%, TSS mengalami

kenaikan dan pH 6,96. Berdasarkan pengujian Two Way ANOVA dinyatakan

bahwa waktu operasi dan kombinasi elektroda berpengaruh terhadap tegangan,

arus, daya, power density dan penurunan konsentrasi COD. Waktu operasi dan

kombinasi elektroda tidak berpengaruh terhadap penurunan konsentrasi BOD5,

TSS dan perubahan pH.

Kata kunci: MFC, waktu operasi, kombinasi elektroda, ANOVA.

x


xi

UTILIZATION OF MICROBIAL FUEL CELL AS AN

ALTERNATIVE ELECTRICITY PRODUCER AND WASTE

WATER TREATMENT ON IPLT KEPUTIH, SURABAYA

Suci Wulandari

ABSTRACT

The increasing requirement for electrical energy has triggered a variety of

research towards the more effective, efficient and sustainable technology to

produce electricity. One of alternative technology that can be developed is a

bioelectrochemical based on Microbial Fuel Cell (MFC) by utilizing

microorganisms to break the substrate to produce electrical energy. The research

focused on the utilization of liquid waste from the Fecal Waste Treatment Plant as

a substrate in a dual-chamber MFC system equipped with a proton exchange

membrane (Nafion 117). Variations in this research are operating time and

combination of electrodes. The operating time is 15 days. The combination of

electrodes are Zn / Cu and Al / Cu. This research also analyze the concentrations

of COD, BOD5, TSS and the changing of pH. The highest production value of the

combination of Zn / Cu electrodes on the first day is 984,955 mV and the current

strength is 9,845 mA. The biggest removal efficiency is occurred on the fifteenth

day and on the combination of Zn / Cu electrodes. The biggest COD removal

efficiency is 72.439%, BOD5 is 67.467%, TSS has increased and pH is 6.96.

Based on the Two Way ANOVA test, it was stated that the operating time and

electrode combination had an effect on voltage, current, power, power density

and decreased COD concentration. The operating time and combination of

electrodes have no effect in decreasing of BOD5, TSS concentration and the

changing of pH.

Keywords : MFC, operating time, electrode combination, ANOVA.

xii

“Halaman Sengaja Dikosongkan”

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL............................................................................................i

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ................................................................... v

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................................ ix

ABSTRACT ........................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xvii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xix

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xxi

BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 3

1.3 Tujuan ....................................................................................................... 3

1.4 Manfaat Tugas Akhir ................................................................................ 4

1.5 Batasan Masalah ....................................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5

2.1 Microbial Fuel Cell .................................................................................. 5

2.1.1 Prinsip Kerja Microbial Fuel Cell..................................................... 5

2.1.2 Macam-macam Microbial Fuel Cell ................................................. 6

2.1.3 Faktor Operasional pada Kinerja MFC ............................................. 9

2.1.4 Aplikasi dari Microbial Fuel Cell ................................................... 13

2.1.5 Mikroorganisme pada sistem MFC ................................................. 14

2.2 Konsep Air Limbah menjadi Listrik ...................................................... 15

2.3 Air Limbah Tinja .................................................................................... 17

2.4 Parameter COD (Chemical Oxygen Demand) ........................................ 18

2.5 Parameter BOD (Biochemical Oxygen Demand) ................................... 19

2.6 Parameter TSS (Total Suspended Solid) ................................................ 20

2.7 Parameter pH (Potential Hidrogen) ....................................................... 20

xiv

2.8 Analisis Varians Dua-Arah (Two-Way ANOVA)................................... 21

2.9 Penelitian Terdahulu ............................................................................... 23

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 25

3.1 Rancangan Penelitian .............................................................................. 25

3.1.1 Studi Literatur .................................................................................. 27

3.1.2 Perumusan Masalah dan Penetapan Tujuan .................................... 27

3.1.3 Pengumpulan Data ........................................................................... 27

3.1.4 Metode Penelitian ............................................................................ 28

3.1.5 Waktu dan Lokasi Penelitian ........................................................... 28

3.1.7 Jumlah Sampel Penelitian ................................................................ 30

3.1.8 Pelaksanaan Penelitian .................................................................... 31

3.1.9 Eksperimen MFC ............................................................................. 34

3.1.10 Analisis Data ................................................................................... 35

3.1.11 Uji Statistika Two-Way ANOVA .................................................... 36

3.1.12 Kesimpulan dan Saran ..................................................................... 36

3.2 Alat dan Bahan ........................................................................................ 37

3.2.1 Peralatan .......................................................................................... 37

3.2.2 Bahan ............................................................................................... 37

3.3 Jadwal Penelitian .................................................................................... 38

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 39

4.1 Desain Microbial Fuel Cell .................................................................... 39

4.2 Karakteristik Limbah IPLT Keputih ....................................................... 41

4.3 Hasil Analisis Mikroorganisme .............................................................. 43

4.4 Hasil Pengukuran Energi Listrik ............................................................. 46

4.5 Analisis Kualitas Air Limbah ................................................................. 51

4.6 Statistika .................................................................................................. 59

4.6.1 Tegangan ......................................................................................... 59

4.6.2 Arus ................................................................................................. 62

4.6.3 Daya ................................................................................................. 64

4.6.4 Power Density ................................................................................. 70

4.6.5 COD ................................................................................................. 75

xv

4.6.6 BOD ................................................................................................ 78

4.6.7 TSS .................................................................................................. 80

4.6.8 pH .................................................................................................... 81

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 85

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 85

5.2 Saran ....................................................................................................... 86

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 87

xvi


xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 2 Macam-macam double chamber MFC ............................................... 7

Gambar 2. 3 Macam-macam single chamber MFC ................................................ 8

Gambar 2. 5 Deret sel volta.................................................................................. 10

Gambar 2. 6 Konsep air limbah menjadi listrik dengan dual chamber MFC ....... 15

Gambar 2. 7 Kandungan mikroorganisme pada tinja............................................ 17

Gambar 2. 8 Kurva Histogram .............................................................................. 22

Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian Microbial Fuel Cell .................................... 25

Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan).................................................. 26

Gambar 3. 3 Diagram alir pelaksanaan penelitian ................................................ 26

Gambar 3. 4 Reaktor tampak depan ...................................................................... 32

Gambar 3. 5 Reaktor tampak samping .................................................................. 32

Gambar 3. 6 Reaktor MFC .................................................................................... 32

Gambar 3. 7 Diagram Alir Preparasi Membran Penukar Ion................................ 33

Gambar 4. 1 Skema desain MFC Double-Chamber ............................................. 40

Gambar 4. 2 Rangkaian sistem MFC .................................................................... 41

Gambar 4. 3 hasil analisis bakteri (a) E. coli (b) Shalmonella sp ........................ 45

Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara kombinasi elektroda dengan waktu operasi

terhadap tegangan.................................................................................................. 47

Gambar 4. 8 Grafik hubungan antara kombinasi elektroda dan waktu operasi

terhadap konsentrasi COD .................................................................................... 52


terhadap konsentrasi BOD .................................................................................... 54


terhadap konsentrasi Total Suspended Solid (TSS) .............................................. 56


terhadap konsentrasi perubahan nilai .................................................................... 58

Gambar 4. 14 Pengujian Normalitas Tegangan .................................................... 59

Gambar 4. 15 Pengujian Homogenitas Tegangan vs Kombinasi Elektroda ......... 60

Gambar 4. 16 Pengujian Two Way ANOVA Tegangan ........................................ 61

xviii

Gambar 4. 17 Pengujian Normalitas Arus ............................................................. 62

Gambar 4. 18 Pengujian Homogenitas Arus vs Kombinasi Elektroda.................. 63

Gambar 4. 19 Pengujian Two Way ANOVA Arus ................................................ 64

Gambar 4. 20 Pengujian Normalitas Daya ............................................................ 65

Gambar 4. 21 Histogram Daya .............................................................................. 66

Gambar 4. 22 Pengujian Normalitas Daya dari Data yang Telah Ditransformasi 67

Gambar 4. 23 Pengujian Homogenitas Daya vs Kombinasi Elektroda ................. 68

Gambar 4. 24 Pengujian Two Way ANOVA Daya ............................................... 69

Gambar 4. 25 Pengujian Normalitas Power Density ............................................. 70

Gambar 4. 26 Histogram Power Density ............................................................... 71

Gambar 4. 27 Pengujian Normalitas Power Density dari Data ............................ 72

Gambar 4. 28 Pengujian Homogenitas Power Density vs Kombinasi Elektroda .. 73

Gambar 4. 29 Pengujian Two Way ANOVA Power Density ................................ 74

Gambar 4. 30 Pengujian Normalitas COD ............................................................ 75

Gambar 4. 31 Pengujian Homogenitas COD vs Kombinasi Elektroda ................. 76

Gambar 4. 32 Pengujian Two Way ANOVA perubahan nilai COD ...................... 77

Gambar 4. 33 Pengujian Normalitas BOD ............................................................ 78

Gambar 4. 34 Pengujian Homogenitas BOD vs Kombinasi Elektroda ................. 79

Gambar 4. 35 Pengujian Two Way ANOVA perubahan nilai BOD ...................... 80

Gambar 4. 36 Pengujian Normalitas pH ................................................................ 81

Gambar 4. 37 Pengujian Homogenitas pH vs Kombinasi Elektroda .................... 82

Gambar 4. 38 Pengujian Two Way ANOVA perubahan nilai Ph .......................... 83

Gambar C. 1 Reaktor MFC.................................................................................. 113

Gambar C. 2 Pretreatment Membran .................................................................. 113

Gambar C. 3 Analisis BOD5 ................................................................................ 113

Gambar C. 4 Analisis COD ................................................................................. 113

Gambar C. 5 Analisis Mikroorganisme ............................................................... 113

Gambar C. 6 Analisis Minyak dan Lemak .......................................................... 113

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Karakteristik lumpur tinja .................................................................... 18

Tabel 2. 2 Baku mutu air limbah domestik ........................................................... 18

Tabel 2. 3 Rumus Transformasi Data ................................................................... 23

Tabel 3. 1 Definisi operasional variabel penelitian ............................................... 29

Tabel 3. 2 Sampel analisis kualitas air limbah ...................................................... 31

Tabel 3. 3 Jadwal pelaksanaan penelitian ............................................................. 38

Tabel 4. 1 Karakteristik awal air limbah domestik ............................................... 42

Tabel 4. 2 Hasil Analisis Kelimpahan Bakteri ...................................................... 46

Tabel 4. 3 Transformasi Data Daya ...................................................................... 66

Tabel 4. 4 Transformasi Data Power Density ....................................................... 71

Tabel B. 1 Tegangan dari masing-masing reaktor .............................................. 107

Tabel B. 2 Arus dari masing-masing reaktor ...................................................... 107

Tabel B. 3 Daya dari masing-masing reaktor...................................................... 109

Tabel B. 4 Power Density dari masing-masing reaktor ...................................... 109

xx


xxi

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A Data Hasil Analisis ..................................................................... 91

LAMPIRAN B Tabel Tegangan, Kuat Arus, Daya ........................................... 105

LAMPIRAN C Dokumentasi Penelitian ............................................................. 111

LAMPIRAN D Jadwal Penelitian ....................................................................... 115

LAMPIRAN E Gambar Desain Mfc ................................................................... 119

xxii


1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ketersediaan energi merupakan suatu kebutuhan yang esensial bagi

kehidupan manusia. Penghasil energi yang selama ini di dominasi

menggunakan batubara, minyak bumi dan gas alam. Energi yang dihasilkan

dari batubara, minyak bumi dan gas alam menghasilkan emisi CO2 yang akan

menimbulkan efek rumah kaca. Sekarang ini sedang memfokuskan mencari

sumber energi alternatif terbarukan dan ramah lingkungan, hal ini bertujuan

untuk mengurangi emisi CO2 yang dapat menimbulkan efek rumah kaca.

Salah satu teknologi terbarukan dan ramah lingkungan yang dapat

diterapkan untuk masa depan adalah Microbial Fuel Cell (MFC). MFC ini

merupakan sebuah alat yang dapat menghasilkan energi listrik dari energi

kimia melalui reaksi katalitik menggunakan mikroorganisme. MFC ini

memanfaatkan metabolisme dari mikroorganisme untuk menghasilkan arus

listrik dari berbagai substrat organik (Akbar dkk, 2017). Metabolisme

mikroorganisme yang dimaksud adalah dengan mendegradasi media organik

menjadi ion proton dan elektron. Ion-ion inilah yang dapat menghasilkan

listrik karena adanya perbedaan potensial. Sistem MFC ini juga dapat

digunakan sebagai pengolahan limbah cair untuk menurunkan kadar

kontaminan Chemical Oxygen Demand (COD) dan Biological Oxygen

Demand (BOD).

Penelitian pendahuluan telah dilakukan oleh Akbar dkk (2017), dengan

memvariasikan elektroda yang diapakai yaitu alumunium, seng dan tembaga.

MFC ini menggunakan substrat lumpur sawah serta memakai double

chamber MFC. Penelitian ini tidak menganalisis kandungan organik dalam

substrat lumpur sawah. Penelitian lain juga telah dilakukan oleh Ibrahim dkk

(2017) dengan memvariasikan jenis elektroda yaitu aluminium, besi dan

karbon grafit. MFC ini menggunakan limbah cair industri perikanan serta

memakai single chamber MFC. Penelitian ini dilakukan analisis kandungan

2

organik pada substrat yang digunakan. Penelitian yang akan dilakukan ini

menggunakan sistem MFC double chamber dengan memvariasikan

kombinasi elektroda. Kombinasi elektroda yang dipakai yaitu

aluminium,seng dan tembaga. Substart yang digunakan adalah limbah cair

domestik IPLT Keputih, Surabaya dan dilakukan analisis kandungan COD,

BOD, Total Suspended Solid (TSS) serta perubahan pH.

Salah satu limbah cair yang memiliki kandungan organik terbanyak

adalah limbah cair domestik (Metcalf dan Eddy, 2014). Limbah cair domestik

ini perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu agar sesuai dengan baku mutu

jika akan dibuang ke badan air. Limbah cair domestik ini dapat diolah

dengan menggunakan sistem MFC untuk menurunkan kontaminan COD dan

BOD karena bahan organik inilah yang didegradasi oleh mikroorganisme

menjadi listrik. Dibutuhkan konsentrasi COD yang besar agar proses

terjadinya degradasi semakin lama, sehingga ion proton (H+) dan elektron (e

-)

akan semakin meningkat pada kompartemen anoda (Haslett, 2012).

Salah satu limbah cair domestik ini adalah black water yang nantinya

akan masuk ke septic tank masing-masing rumah. Black water yang telah

masuk ke septic tank akan dibawa oleh truk tinja menuju ke Instalasi

Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT). IPLT merupakan instalasi yang dirancang

untuk menerima dan mengolah lumpur tinja. Penelitian ini menggunakan

substrat dari IPLT Keputih, Surabaya. Hasil analisis awal dalam penelitian

untuk balancing tank menunjukkan bahwa kandungan COD sebesar 2189,795

mg/L serta kandungan BOD 768,24 mg/L. Kandungan COD yang cukup

tinggi memerlukan pengolahan dengan biaya yang cukup besar juga, karena

penggunaan energi yang dipakai cukup besar. Sistem MFC ini memberikan

keuntungan lain yaitu dapat menurunkan beban pencemar organik .

Penelitian menggunakan limbah IPLT Keputih sebagai substrat yang

terdapat diruang anoda, sedangkan pada ruang katoda akan diberikan

aquadest dengan suplai udara dari aerator. Penelitian ini menggunakan

variasi kombinasi elektroda logam yaitu aluminium (Al), seng (Zn) dan

tembaga (Cu). Penelitian dilakukan kombinasi elektroda Al/Cu dan Zn/Cu,

dengan tunjuan pengkombinasian untuk mengetahui kombinasi elektroda

3

yang dapat menghasilkan energi listrik paling tinggi. Variasi lain yaitu waktu

operasi agar dapat diketahui pada waktu yang paling optimum untuk

penurunan kontaminan COD, BOD, TSS dan perubahan pH. Pemanfaatan

limbah IPLT sebagai substrat dalam sistem MFC, diharapkan dapat menjadi

salah satu alternatif dalam penghasil sumber energi yang lebih murah dan

terbarukan. MFC ini memberikan nilai lebih karena dalam satu sistem

menawarkan dua keuntungan, yaitu menghasilkan listrik serta dapat

menurunkan kontaminan organik.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya, maka

dapat dirumuskan permasalah yang ada sebagai berikut :

1. Bagaimana karakteristik dari limbah cair balancing tank IPLT Keputih,

Surabaya?

2. Bagaimana pengaruh kombinasi elektroda dan waktu operasi terhadap

energi listrik yang dihasilkan ?

3. Bagaimana pengaruh kombinasi elektroda dan waktu operasi terhadap

penurunan konsentrasi dari COD, BOD, TSS dan perubahan pH ?

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini diantaranya adalah :

1. Mengidentifikasi karakteristik dari limbah cair balancing tank IPLT

Keputih, Surabaya.

2. Mengidentifikasi pengaruh dari kombinasi elektroda dan waktu operasi

terhadap energi listrik yang dihasilkan.

3. Mengidentifikasi pengaruh kombinasi elektroda dan waktu operasi

terhadap penurunan konsentrasi dari COD, BOD, TSS dan perubahan pH.

4

1.4 Manfaat Tugas Akhir

Adapun manfaat dari penelitian ini diantaranya adalah :

Bagi Mahasiswa

Mampu memberikan rekomendasi energi terbarukan yang dapat

dijadikan sebagai penghasil energi listrik alternatif serta dapat mengolah

limbah cair dalam satu sistem MFC.

Bagi Institusi

Sebagai bahan literatur atau referensi bagi mahasiswa dalam penelitian

sistem MFC lebih lanjut.

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah yang diambil untuk penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Limbah cair domestik yang dipakai diambil dari Balancing Tank

Instalasi Pengolahan Limbah Tinja, Keputih, Surabaya.

2. Reaktor yang digunakan dalam penelitian ini adalah reaktor double

chamber.

3. Tidak membahas besaran gas metan yang dihasilkan serta proses

biologis pada mikroorganisme dalam substrat yang digunakan.

4. Elektroda yang digunakan adalah Al/Cu dan Zn/Cu.

5. Penelitian dilakukan selama 15 hari dengan waktu pengamatan

kandungan COD, BOD dan TSS setiap 5 hari sekali. Sedangkan untuk

energi listrik serta perubahan pH dilakukan pengamatan setiap satu

menit (data real time).

6. Analisis dilakukan secara duplo, namun hanya untuk analisis COD,

BOD dan TSS.

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Microbial Fuel Cell

Microbial Fuel Cell adalah suatu reaktor yang dapat menghasilkan

listrik dari energi kimia melalui reaksi katalitik menggunakan

mikroorganisme. Mikroorganisme ini memanfaatkan bahan organik yang

terkandung dalam suatu larutan untuk di uraikan menjadi ion proton dan ion

elektron, dengan kata lain dapat dikatakan bahwa MFC ini memanfaatkan

metabolisme dari mikroorganisme.

2.1.1 Prinsip Kerja Microbial Fuel Cell

Pada sistem MFC umumnya terdapat ruang anoda, katoda,

membran penukar ion dan sirkuit listrik. Mikroorganisme yang hidup

pada ruang anoda akan menguraikan substrat yang terdapat di ruang

anoda menjadi ion proton, elektron dan CO2. Pada MFC ini

menggunakan kondisi anaerobik, dimana mikroorganisme ini

menggunakan anoda sebagai aseptor insoluble, berbeda dengan pada

kondisi aerob yang mana aseptor elektronnya menggunakan oksigen

atau nitrat untuk membentuk air. Menurut Kristin (2012) bahwa dari

metabolisme mikroorganisme dapat menghasilkan elektron pada

anoda yang kemudian di transfer dengan menggunakan membran

penukar elektron dan dikumpulkan pada MFC. Elektron ini kemudian

mengalir ke katoda melalui sirkuit listrik yang bermuatan. Daya

dihasilkan dengan beda potensial antara anoda dan katoda bersama

aliran elektron.

Menurut Bose et al., (2018a) bahwa didalam MFC,

mikroorganisme inilah yang berperan sebagai katalitik dan

mengoksidasi bahan organik yang terdapat di air limbah. Dari proses

inilah mikroorganisme tersebut dapat menghasilkan listrik. Dalam

sistem MFC ini terdapat elektroda yang terdapat di anoda dan katoda.

Mikroorganisme ini dapat tumbuh pada satu elektroda dan

6

menguraikan bahan organik menjadi ion proton dan ion elektron.

Perbedaan potensial yang dihasilkan saat mikroorganisme

menguraikan ion-ion tersebut sekitar 0,5 V. Memberikan resistor

dapat digunakan untuk menghitung arus listrik dengan menggunakan

hukum Ohm (V = I.R). Daya yang dihasilkan juga dapat dihitung

dengan mengalikan antara arus listrik dan tegangan (P = V.I).

Pemberian resistor/hambatan bertujuan untuk mengatur atau

mengendalikan tegangan dan arus listrik dalam sebuah ragkaian

listrik.

2.1.2 Macam-macam Microbial Fuel Cell

Menurut Haslett (2012) terdapat perbedaan fisik untuk dapat

mengkarakterisasikan Microbial Fuel Cell. Terdapat empat macam

Microbial Fuel Cell yang dapat dibedakan menurut fisiknya, yaitu :

1. Poised Potential MFC

Poised Potential MFC yaitu MFC dengan ditambahkannya

beban eksternal sebagai penyeimbang potensial yang diinginkan

yang disebut potentiostat. Potensial dapat dihasilkan oleh

elektroda pada chamber yang sama ataupun dihasilkan oleh

elektroda yang berbeda chamber yang dihubungkan dengan

membran penukar ion atau dapat juga dengan jembatan garam.

Poised Potential MFC mengendalikan potensial antara anoda dan

katoda. Potensial dapat dikontrol dalam satu kompartemen atau

melintasi kompartemen yang terhubung (proton / membran

penukar kation atau jembatan garam).

Gambar 2. 1 Macam-macam Poised Potential MFC

(Sumber : Haslett, 2012)

7

2. Double Chamber MFC

Double chamber MFC terdiri dari dua ruang, yaitu ruang

anoda dan katoda. Ruang anoda ini merupakan tempat terjadinya

penguraian substrat oleh mikroorganisme menjadi proton dan

elektron. Elektron yang dihasilkan ini dialirkan melalui sirkuit

eksternal yang kemudian dialirkan ke ruang katoda. Anoda dan

katoda ini sama-sama memiliki peran dalam setengah reaksi yaitu

pada anoda terjadi oksidasi dan pada katoda terjadi reduksi.

Ruang anoda dan katoda ini dipisahkan oleh membran penukar

proton/elektron atau jembatan garam. Double chamber MFC

dapat beroperasi secara batch maupun continuous serta dapat juga

diberi beban ekternal ataupun tidak.

Double Chamber MFC dapat memiliki mikroorganisme

dalam anoda dan atau katoda, serta memiliki produk fermentasi

pertumbuhan mikroba yang dipompa masuk. Anoda dan atau

katoda dapat dioperasikan dalam kondisi batch atau kontinu.

Double chamber MFC dapat dioperasikan di bawah beban

eksternal dan dengan membran penukar proton/kation atau

jembatan garam.

Gambar 2. 2 Macam-macam double chamber MFC


3. Single Chamber MFC

Single chamber MFC terdiri dari satu ruang yang mana

didalamnya terdapat dua elektroda yaitu anoda dan katoda. Anoda

merupakan komponen yang harus ada di dalam MFC, sedangkan

untuk katoda bisa diletakkan didalam MFC maupun diluar MFC.

Katoda ini dapat melekat pada membran penukar ion atau dapat

8

dipisah. MFC jenis ini sama seperti double chamber, yaitu dapat

beroperasi secara batch maupun continuous dan dapat diberi

beban eksternal maupun tidak. Single chamber MFC dapat

menggunakan anoda dan katoda di dalam ruang yang sama atau

memiliki katoda yang melekat pada membran penukar proton /

kation yang menghadap udara ambien. Single chamber MFC

dapat beroperasi dengan mikroorganisme di dalam ruang atau

dengan produk fermentasi dari pertumbuhannya. Mereka juga

dapat dioperasikan dengan dan tanpa beban eksternal.

Gambar 2. 3 Macam-macam single chamber MFC


4. Enviromental MFC

Enviromental MFC ini merupakan MFC yang mengambil

keuntungan dari kondisi lingkungan. Terdapat dua macam

enviromental MFC, yaitu tipe pertama adalah MFC dengan dua

elektroda. Anoda diletakkan didalam sedimen yang kondisisnya

anaerobik dan katoda diletakkan diatas sedimen dengan kondisi

aerobik. Mikroorganisme yang dimanfaatkan merupakan

mikroorganisme yang murni terdapat pada lingkungan. Tipe

kedua yaitu MFC dengan memanfaatkan mikroorganisme

fotosintetik untuk memanen cahaya.

Enviromental MFC terdiri dari anoda yang terkubur di

lingkungan anaerob (samudera atau sedimen sungai), dan

katoda yang tergantung di air beroksigen di atas, atau

menggunakan mikroorganisme fotosintesis untuk memanen

cahaya dalam pembangkitan listriknya.

9

Gambar 2. 4 Macam-macam enviromental MFC


2.1.3 Faktor Operasional pada Kinerja MFC

Terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kinerja dari

MFC yaitu material elektroda, pemakaian membran penukar ion,

substrat, pH, temperatur dan waktu operasi.

a. Material Elektroda

Material elektroda yang dipakai harus memiliki fungsi dasar

seperti elektroda yang dapat menghasilkan listrik yang maksimal,

memberikan nilai ekonomis, dan yang dapat meningkatkan

efisiensi coulombic. Pemakaian material elektroda harus

menghindari pori yang berukuran kecil karena ini dapat

menimbulkan penyumbatan dan gampang terisi (Bose, Dhawan,

Kandpal, Vijay, & Gopinath, 2018b). Selain itu pemilihan

elektroda sangat penting untuk menentukan keluaran energi listrik

(Ashoka et al., 2012). Energi listrik yang dapat dihasilkan secara

terus-menerus juga dipengaruhi oleh elektroda yang dipakai

dalam sistem MFC, elektroda harus memiliki permukaan yang

luas, non-korosif, biokompatibel, stabil secara kimiawi dan

mekanik, konduktivitas listrik yang baik dan resistivitas yang

rendah (Akbar dkk, 2017).

Penggunaan elektroda logam mengacu pada perhitungan sel

volta, yaitu sel elektrokimia yang dapat menghasilkan energi

listrik dari reaksi redoks secara spontan (Harahap, 2017). Reaksi

redoks merupakan reaksi gabungan antara reaksi reduksi dan

oksidasi. Reaksi reduksi merupakan reaksi penangkapan elektron

( Eᵒ sel negatif) dan reaksi oksidasi merupakan reaksi pelepasan

10

elektron (Eᵒ sel positif) (Harahap, 2017). Perhitungan sel volta

dirumuskan sebagai berikut :

Eᵒ sel = Eᵒ katoda (positif) - Eᵒ anoda (negatif) ........... (2.1)

Perhitungan untuk sel volta ini mengikuti kaidah dari deret

volta. Deret volta dituliskan sebagai berikut :

Gambar 2. 5 Deret sel volta

(Sumber : Kemdikbud, 2015)

Jika hasil dalam perhitungan Eᵒ sel tinggi, maka akan didapatkan

energi listrik yang tinggi pula.

b. Membran Penukar Ion

Double chamber digunakan membran sebagai pemisah

anatara ruang anoda dan ruang katoda, agar larutan yang terdapat

di masing-masing ruang tidak memcampuri larutan lainnya.

Namun, fungsi utama dari membran ini yaitu dapat melewatkan

proton yang dihasilkan dari ruang anoda menuju ke ruang katoda

namun memakai membran memiliki kerugian saat dipakai dalam

jangka waktu lama karena fouling akan menghambat kinerja dari

sistem MFC (Bose et al., 2018b).

Membran nafion sudah banyak digunakan dalam beberapa

eksperimen sistem MFC, khususnya Nafion-117. Namun, banyak

juga penelitian yang menggunakan jembatan garam sebagai

alternatif penggantian membran penukar ion. Menggunakan

jembatan garam memberikan keuntungan dari segi harga, karena

pembuatannya lebih mudah dan tidak membutuhkan biaya yang

besar. Namun, dalam penggunaan jembatan garam ini memiliki

11

kekurangan yaitu pada listrik yang dihasilkan lebih sedikit karena

memiliki ketahanan internal yang tinggi (Zain, Ching, Jusoh, &

Yunus, 2015).

c. Substrat

Substrat merupakan salah satu kunci keberhasilan dari

sistem MFC ini. Material yang digunakan sebagai substrat harus

mengandung material organik sederhana sampai material

campuran kompleks, namun substrat dengan material organik

sederhana lebih baik untuk digunakan dalam waktu singkat

(Kristin, 2012). Substrat yang digunakan bermacam-macam

sesuai dengan peruntukan penggunaan sistem MFC ini, yang pasti

substrat harus mengandung bahan organik.

Subsrat ini dapat diartikan larutan atau material yang

terdapat dalam ruang anoda, namun dapat juga diartikan material

yang terdapat di ruang anoda dan ruang katoda. Substrat yang

diletakkan dalam ruang anoda sudah jelas harus mengandung

material organik yang nantinya akan diuraikan menjadi ion positif

(proton) dan ion negatif (elektron). Subtrat yang digunakan dalam

ruang katoda merupakan material yang dapat mengikat elektron

yang telah mencapai katoda dan bergabung dengan protein,

oksigen merupakan penangkap elektron yang baik dan

menghasilkan produk akhir berupa air (Bose et al., 2018b).

Namun, belakangan ini telah digunakan bahan kimia untuk dapat

mengikat elektron, yaitu seperti ferricyanide.

Selain menggunakan jenis larutan ferrisianida sebagai

electron acceptor, dapat juga menggunakan oksigen sebagai

electron acceptor. Oksigen merupakan electron acceptor yang

cocok digunakan pada sistem MFC, keuntungannya adalah

memiliki potensi oksidasi yang tinggi, dapat didapatkan secara

gratis, ketersediaannya melimpah, berkelanjutan, produk

terakhirnya menjadi air jadi dapat mengurangi penggunaan

12

pemakaian bahan kimia. Ferrisianida dan oksigen adalah molekul

katoda yang sering digunakan (Haslett, 2012).

d. pH

Sistem MFC ini menggunakan mikroorganisme, jadi pH

merupakan faktor yang sangat kritis yang perlu dipertimbangkan.

pH tidak hanya mempengaruhi metabolisme dan pertumbuhan

dari mikroorganisme, namun dalam sistem MFC juga dapat

menghambat performa dari MFC seperti transfer proton dan

reaksi pada katoda (Kristin, 2012). pH yang cocok untuk

pertumbuhan mikroorganisme dan pembentukan biofilm dalam

sistem MFC adalah berkisar antara 6-9. Pengaruh pH sangat

dipertimbangkan jika menggunakan sistem MFC single chamber

(Bose et al., 2018b).

Penambahan bahan kimia seperti fosfat dan bikarbonat

untuk tetap mempertahankan pH yang sesuai dengan hidup

mikroorganisme memiliki kelemahan, yaitu tidak praktis selain

itu akan menginvestasikan pencemaran lingkungan. Buffer

phosphate jika tidak dilakukan pengolahan yang sesuai akan

menimbulkan eutrofikasi (Bose et al., 2018b).

e. Temperatur

Temperatur merupakan parameter yang penting dalam

penghilangan COD dan penghasilan energi listrik.. Setiap

mikroorganisme memiliki rentang suhu berbeda untuk fase

hidupnya. Pemanfaatan substrat oleh mikroorganisme dapat

ditentukan dari sistem kinematika. Temperatur yang sudah

digunakan pada penelitian sebelumnya adalah 30-45ᵒC (Bose et

al., 2018b).

f. Waktu operasi

Waktu operasi ini sama dengan waktu operasi pada sistem

MFC. Secara ideal, energi listrik yang dihasilkan bergantung pada

konsentrasi COD/BOD yang mana juga mempengaruhi waktu

operasi dari sistem MFC (Kristin, 2012).

13

Pada penelitian Bose et al., (2018a) tentang penggunaan

sistem MFC dengan substrat limbah dari instalasi pengolahan

tinja dengan double chamber. Dari penelitian ini didapatkan

tegangan maksimum dengan waktu operasi selama 2 minggu.

2.1.4 Aplikasi dari Microbial Fuel Cell

Terdapat beberapa fungsi dari Microbial Fuel Cell, yaitu

penghasil energi listrik dan pengolahan air limbah.

a. Penghasil Energi Listrik

Lingkungan

Pada kategori microbial fuel cell ini terdapat dua

tipe, yang pertama memanfaatkan sedimen dan air yang

beroksigen serta fotosintesis dari alga untuk menghasilkan

listrik dari cahaya (Haslett, 2012).

Bidang Medis

Microbial Fuel Cell ini memanfaatkan kondisi

didalam tubuh untuk memberikan kekuatan medis. Tipe dari

MFC ini menggunakan darah sebagai substrat di anoda dan

oksigen di katoda (Haslett, 2012).

b. Pengolahan Air Limbah

Fermentasi

Fermentasi oleh sistem MFC, dibutuhkan

mikroorganisme terlebih dahulu di inokulasi. Produk dari

fermentasi meliputi etanol, metanol, hidrogen dan metan

(Haslett, 2012).

Pembangkit Listrik Skala Kecil (Simultan)

Pada ruang yang sama, pada waktu yang sama

energi listrik dihasilkan saat air limbah di uraikan oleh

mikroorganisme (Haslett, 2012).

14

2.1.5 Mikroorganisme pada sistem MFC

Penggunaan mikroorganisme pada sistem MFC ini terdapat

dua pilihan, dapat menggunakan kultur murni atau menggunakan

mikroorganisme yang heterogen.

a. Kultur Murni

Aerobik

Mikroorganisme dengan fase hidup secara aerobik

mengusahakan menggunakan anoda sebagai akseptor elektron

terakhir sebagai ganti oksigen (Haslett, 2012).

Anaerobik

Mikroorganisme dengan fase hidup secara anaerobik

memanfaatkan kemampuannya untuk menggunakan anoda

sebagai akseptor elektron terakhir (Haslett, 2012).

Fermentatif

Sistem MFC ini memanfaatkan mikroorganisme dalam

memfermentasikan substrat dan menghasilkan energi listrik

dari mengurangi produk dari fermentasi (Haslett, 2012).

Self Mediating

Sistem MFC yang menggunakan mikroorganisme self

mediating ini mengandalkan mikroorganisme untuk

menghasilkan senyawa yang mampu bereaksi dengan elektroda

(Haslett, 2012).

b. Mikroorganisme Heterogen

Enriched (diperkaya)

Mikroorganisme yang heterogen biasanya bersumber dari

lingkungan. Mikroorganisme diperkaya adalah

mikroorganisme yang telah melekat pada elektroda dari sampel

lingkungan yang akan digunakan kembali (Haslett, 2012).

15

Lingkungan

Mikroorganisme yang digunakan tidak hanya berada pada

ruang anoda, melainkan pada ruang katoda. Pada ruang anoda

digunakan mikroorganisme anaerobik dengan mengubah jarak

pelekatan mikroorganisme dengan anoda sedangkan pada

ruang katoda terdapat media pertumbuhan biofilm yang

melekat untuk mereduksi oksigen terlarut oleh elektroda.

Sebagian besar sistem MFC ini menggunakan prokariotik dari

lingkungan (Haslett, 2012).

2.2 Konsep Air Limbah menjadi Listrik

Konsep air limbah yang diubah menjadi listrik dengan sistem MFC dapat

diilustrasikan pada Gambar 2.6.

Gambar 2. 6 Konsep air limbah menjadi listrik dengan dual chamber MFC

(Sumber : Bose et al., 2018b)

Gambar 2.6, sistem MFC untuk ruang anoda diisi dengan air limbah yang

mengandung material organik serta mikroorganisme yang nantinya berperan

dalam mengoksidasi material organik tersebut. Dalam reaksi pengoksidasian

ini terbentuk CO2, elektron dan proton. Proton ini akan menuju ke ruang

katoda dengan bantuan membran penukar ion agar proton dapat dilewatkan

16

dan dapat berada diruang katoda yang berisi larutan yang dapat menangkap

elekktron. Pada Gambar 2.6, pada ruang katoda terdapat oksigen sebagai

penangkap elektron dan menghasilkan air sebagai produk akhirnya. Elektron

yang terbentuk akan mengalir melalui sirkuit listrik yang telah dirangkai

sebagaimana mestinya. Aliran elektron inilah yang dapat menghasilkan energi

listrik. Reaksi yang terjadi pada masing-masing ruang dapat dijabarkan

seperti dibawah ini :

Anoda : molekul biodegradable + H2O + Mikroorganisme CO2 + e- + H

+

Katoda : O2 + 4e- + 4H

+ 2H2O

Reaksi yang terjadi dalam masing-masing kompartemen tidak hanya

reaksi secara biologis, namun terdapat reaksi redoks. Reaksi redoks ini terjadi

karena prinsip utama dari sistem MFC ini adalah menggunakan sel galvani

(sel volta). Secara umum pada ruang anoda akan mengalami reaksi oksidasi

dan pada ruang katoda akan mengalami reaksi reduksi. Reaksi oksida yaitu

reaksi pelepasan elektron, sedangkan reaksi reduksi yaitu reaksi penambahan

elektron.

Energi listrik yang dihasilkan ini dapat diukur menggunakan multimeter,

sehingga dapat diketahui tegangan serta kuat arus yang dihasilkan. Sehingga

dari tegangan dan kuat arus yang di dapatkan dari multimeter, dapat

dihitungan daya listrik yang dihasilkan serta power density.

Daya (P) = V (tegangan) x I (kuat arus) ................................... (2.1)

Power Density =

................................................. (2.2)

Keterangan :

P = Daya (Watt)

V = Tegangan (Volt)

I = Kuat arus (Ampere)

Pd = Power density (Watt/m2)

A = Luas permukaan anoda (m2)

17

2.3 Air Limbah Tinja

Limbah domestik adalah limbah yang dihasilkan dalam kehidupan

sehari-hari dari sisa kegiatan rumah tangga. Salah satu limbah domestik yang

perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu adalah limbah tinja. Sumber

utama pencemaran badan air di perkotaan berasal dari air limbah rumah

tangga, sekitar 76,2% beban cemaran organik di sungai dan sekitar 84%

sampel air tanah telah tercemar oleh tinja (Pamekas dkk, 2007). Secara umum

kandungan mikroba dalam tinja dalam tinja dapat dilihat pada Gambar 2.7

dibawah ini.

Gambar 2. 7 Kandungan mikroorganisme pada tinja

(Toze, 1997)

Dari kandungan tinja ini dapat pula diartikan bahwa air limbah tinja

domina mengandung bakteri patogen Escherichia coli dan biasanya disebut

coliform fecal. Coliform fecal ini merupakan bakteri yang dihasilkan dari tinja

manusia, meliki karakteristik sebagai bakteri gram negatif, berbentuk batang,

bersifat anaerob fakultatif dan tidak membentuk spora (Kolwzan, Adamiak,

Grabas, & Pawelczyk, 2006). Secara umum karakteristik dari lumpur tinja diapat

dilihat pada Tabel 2.1.

18

Tabel 2. 1 Karakteristik lumpur tinja

No Parameter Satuan Konsentrasi

1. Total Solid (TS) mg/l 40.000

2. Total Volatile Solid (TVS) mg/l 25.000

3. Total Suspended Solid (TSS) mg/l 15.000

4. Volatile Suspended Solid (VSS) mg/l 10.000

5. BOD5 mg/l 7.000

6. COD mg/l 15.000

7. Total N mg/l 700

8. NH3-N mg/l 150

9. Total P mg/l 250

10. Alkalinitas mg/l 1.000

11. Lemak mg/l 8.000

12. pH - 6

13. Nitrit – N mg/l 1

14. Nitrat – N mg/l 4

15. Total Coliform MPN/100 ml 50.000.000

16. Fecal Coliform MPN/100 ml 20.000.000

(Sumber : Metcalf dan Eddy, 1991 dalam Sunarya dkk, 2009)

Limbah tinja ini diolah di Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja (IPLT)

yang merupakan salah satu pengolahan lumpur tinja sebagai lanjutan dari

pengolahan yang berasal dari septic tank. IPLT ini dibangun untuk melakukan

pengolahan terhadap limbah rumah tangga agar saat dibuang di badan air sudah

memenuhi baku mutu sehingga tidak mencemari lingkungan dan tidak

membahayakan kesehatan. Secara umum baku mutu yang digunakan setiap IPLT

adalah Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 Tahun 2013 tentang Baku

Mutu Air Limbah bagi Industri dan/atau Kegiatan Usaha Lainnya.

Tabel 2. 2 Baku mutu air limbah domestik

BAKU MUTU AIR LIMBAH DOMESTIK

Volume Limbah Cair Maximum 120 L/(orang.hari)

Parameter Kadar Maksimum (mg/l)

BOD5 30

COD 50

TSS 50

Minyak dan Lemak 10

pH 6-9

(Sumber : PERGUB JATIM No. 72 Thn 2013 Lamp 3)

2.4 Parameter COD (Chemical Oxygen Demand)

COD adalah jumlah oksigen terlarut yang digunakan untuk

mengoksidasi bahan-bahan organik yang terdapat dalam air limbah secara

kimiawi. Prinsip dari pengukuran COD yaitu dengan penambahan sejumlah

tertentu kalium bikromat (K2Cr2O7) sebagai oksidator pada sampel yang telah

ditambahkan dengan asam pekat dan katalis perak sulfat, kemudian

19

dipanaskan selama beberapa waktu (Agustira dkk, 2013). Nilai COD

merupakan ukuran dari pencemaran air yang disebabkan dari bahan organik

(Nurhasanah, 2009). Prinsip reaksi dari pengujian COD sebagai berikut :

H⁺(g) + CxHyOz(g) + Cr2O72-

(l) katalis CO2(g) + H2O(g) + Cr3+

Pada umumnya, nilai COD akan lebih besar dibandingkan dengan nilai BOD

karena COD merupakan kandungan total organik baik yang mudah

terdegradasi maupun susah terdegradasi yang ada pada air limbah (Istighfari,

2018).

Nilai COD dapat diukur dengan menggunakan SNI 6989.73:2009

Tentang Cara Uji COD dengan Cara Refluks Tertutup Secara Titrimetri.

Jumlah oksigen yang dibutuhkan dinyatakan dalam ekuivalen oksigen (O2

mg/liter). Nilai COD yang dinyatakan sebagai mg/liter O2 dapat dihitung

dengan persamaan 2.3.

COD (mg/liter O2) =

...................................................... (2.3)

Dimana :

A : Volume larutan Ferro Amonium Sulfat (FAS) yang dibutuhkan untuk

blanko, dinyatakan dalam mL

B : Volume larutan Ferro Amonium Sulfat (FAS) yang dibutuhkan untuk

contoh uji, dinyatakan dalam mL

M : Molaritas larutan FAS

8000 : berat miliequivalent oksigenn x 1000 mL/liter

2.5 Parameter BOD (Biochemical Oxygen Demand)

BOD merupakan jumlah oksigen terlarut yang digunakan oleh

mikroorganisme untuk mndegradasi bahan organik yang ada pada air limbah.

BOD merupakan parameter yang sering digunakan untuk menentukan derajat

pencemaran air. Prinsip dasar pengukuran BOD adalah dengan mengukur

kandungan oksigen terlarut awal (DOi) kemudian mengukur oksigen terlarut

dari sampel yang telah di inkubasi selama 5 hari pada suhu 20ᵒC dan kondisi

gelap (DO5). Selisih antara DOi dengan DO5 merupakan nilai BOD dalam

satuan miligram oksigen per liter (mg/L) (Agustira dkk, 2013). Menurut

20

Istighfari (2018) jika suatu badan air tercemar oleh zat-zat organik, oksigen

terlarut yang berada pada badan air akan dihabiskan oleh mikroorganisme

selama proses oksidasi tersebut bisa mengakibatkan kematian biota air dan

keadaan menjadi anerobik yang ditandai dengan adanya bau busuk pada air

tersebut. Pengukuran BOD ini menggunakan SNI 6989.72:2009.

2.6 Parameter TSS (Total Suspended Solid)

TSS merupakan total padatan tersuspensi yang berada didalam air

berupa bahan organik maupun anorganik yang dapat disaring dengan

menggunakan kertas saring berpori-pori 0,45 μm (Agustira dkk, 2013). Bahan

yang tersuspensi ini memiliki dampak terhadap lingkungan, menjadi air

semakin keruh sehingga sinar matahari tidak dapat menembus ke dalam

badan air yang dapat menyebabkan gangguan pertumbuhan bagi organisme

produsen.

Berdasarkan SNI 06-6989.3-2004 uji TSS dengan menggunakan

metode gravimetri. Prinsip dari pengujian ini adalah contoh uji yang telah di

homogenkan di saring dengan menggunakan kertas saring yang sebelumnya

sudah ditimbang. Residu yang tertahan pada kertas saring dikeringkan dengan

cara di oven pada suhu 103-105ᵒC. Nilai TSS dihitung dari perbedaan antara

padatan terlarut total dan padatan total. Nilai TSS dapat dihitung dengan

persamaan 2.4.

Mg TSS per liter =

............................................. (2.4)

Dimana :

A : Berat kertas saring + residu kering, dinyatakan dalam mg

B : berat kertas saring, dinyatakan dalam mg

2.7 Parameter pH (Potential Hidrogen)

pH merupakan ukuran kualitas dari air maupun air limbah (Agustira

dkk, 2013). Kadar yang baik untuk kehidupan mikroorganisme yaitu kadar

dimana masih memungkinkan kehidupan biologis di dalam air berjalan

21

dengan baik. Air limbah dengan kualitas air limbah yang tidak netral akan

menyulitkan proses biolis yang dapat mengganggu proses penjernihan.

Pengukuran pH ini menggunakan SNI 06-6989.11-2004 dengan

menggunakan pH meter yang dicelupkan ke dalam larutan uji sampai pH

meter menunjukkan pembacaan yang tetap.

2.8 Analisis Varians Dua-Arah (Two-Way ANOVA)

Analisis varians (ANOVA) adalah kumpulan dari model statistik yang

digunakan untuk menganalisis perbedaan rata-rata antara kelompok dan

prosedur terkait (Binus University, 2015). ANOVA ini digunakan untuk

menganalisis pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat (Istighfari,

2018). Two-Way ANOVA merupakan pengembangan dari One-Way

ANOVA, namun bedanya untuk Two-Way ANOVA untuk mengetahui dan

mengidentifikasi adanya dua faktor yang mungkin menyebabkan perbedaan

dalam variabel terikat. Oleh karena itu, dilakukan analisis varians dua-arah.

Dalam analisis dua-arah, harus mengukur setiap kombinasi dua faktor dari

variabel terikat yang sedang dikaji (Sugiharto, 2009).

Analisis Two Way ANOVA ini memiliki prasyarat untuk dapat

melanjutkan ke analisis Two Way ANOVA, yaitu uji normalitas dan uji

homogenitas. Kedua uji ini harus memenuhi syarat terlebih dahulu kemudian

dapat dilanjutkan di Two Way ANOVA.

a. Uji Normalitas

Pengujian ini digunakan untuk mengetahui apakah data yang dimiliki

berdistribusi/tersebar normal. Ketentuan yang berlaku untuk uji normalitas

ini adalah :

Hipotesis

H0 : Data berdistribusi normal

H1 : Data tidak berdistribusi normal

P-value > nilai α, maka H0 diterima. P-value < nilai α, maka H0 ditolak

Jika data tidak berdistribusi secara normal (P-value < nilai α ) maka

akan dilakukan alternatif untuk mendapatkan nilai normalitas.

22

Alternatif yang dapat dilakukan adalah membuang ouliers,

transformasi data dan mengubah menjadi analisis non-parametrik.

Transformasi Data

Transformasi data ini dilakukan untuk mengubah data agar

dapat dioleh dan dapat memenuhi syarat data harus berdistribusi

normal. Langkah pertama yaitu melihat bentuk histogram terhadap

respon, kemudian disesuaikan dengan bentuk histogram yang telah

ditentukan. Bentuk histogram yang telah ditentukan dapat dilihat

pada Gambar 2.8.

Gambar 2. 8 Kurva Histogram

(Sumber : Gio dan Rosmaini, 2009)

Gambar 2.8 digunakan untuk menentukan menggunakan

rumus yang mana untuk melakukan transformasi data. Rumus yang

digunakan untuk mentransformasi data dapat dilihat pada Tabel

2.3.

23

Tabel 2. 3 Rumus Transformasi Data

Bentuk Grafik Histogram Bentuk Transformasi Data

Moderate Positive Skewness SQRT (x)

Substansial Positive Skewness LG10 (x)

Severe Positive Skewness 1/x

Moderate Negative Skewness SQRT (k-x)

Substansial Negative Skewness LG10 (k-x)

Severe Negative Skewness 1/(k-x)

Sumber : Gio & Rosmaini, 2009)

Tabel 2.3 digunakan untuk menentukan rumus transformasi

data yang digunakan. Data yang telah dimasukkan kedalam

software analisis diubah berdasarkan rumus yang digunakan untuk

transformasi data. Langkah terakhir yaitu melakukan uji normalitas

lagi untuk mengetahui data transformasi berdistribusi normal.

b. Uji Homogenitas

Variabel dependen harus memiliki varian yang sama dalam setiap

kategori variabel independen. Pengujian homogenitas ini dibentuk oleh

variabel independen kategorikal (Dastiana dan Mudiantono, 2013).

Asumsi yang harus dipenuhi dalam pengujian ini adalah :

Hipotesis

H0 : Data homogen

H1 : Data tidak homogen

P-value > nilai α, maka H0 diterima. P-value < nilai α, maka H0 ditolak

2.9 Penelitian Terdahulu

Sebelum penelitian ini dilakukan terdapat beberapa penelitian yang

telah dilakukan yang dijadikan sebagai acuan dan pedoman dalam penelitian

yang akan dilakukan untuk Tugas Akhir ini, diantaranya adalah sebagai

berikut :

1) Penelitian ini dilakukan oleh Debajyoti Bose, Himanshi Dhawan,

Vaibhaw Kandpal, P. Vijay dan M. Gopinath pada tahun 2018. Penelitian

ini menggunakan substrat limbah cair domestik. Penelitian dilakukan

secara batch dengan dual chamber MFC serta volume substrat yang

24

digunakan 250 mL dengan suhu 25±3ᵒC. Elektroda yang dipakai adalah

karbon dengan membran Nafion 117. Pada ruang anoda diisi dengan

substrat 250 mL dan pada ruang katoda diisi dengan larutan buffer

phosphate 250 mL. Kandungan COD awal 820±30 mg/L menjadi 170

mg/L. Tegangan maksimum yang dihasilkan 1,45 V dengan rata-rata

750-850 V. Dioperasikan selama 2 minggu.

2) Penelitian ini dilakukan oleh T. Nuzul Akbar, M. Ramdan Kirom dan

Reza Fauzi Iskandar pada tahun 2017. Penelitian ini menggunakan

substrat lumpur sawah. Penelitian dilakukan secara batch dengan dual

chamber MFC serta volume substrat yang digunakan 400 mL dengan

variasi elektroda yaitu aluminium (Al), seng (Zn) dan tembaga (Cu) serta

dikombinasikan. Pada ruang katoda diberi aquadest dengan suplai udara

dari pompa akuarium serta menggunakan jembatan garam sebagai

pengalir proton. Variasi elektroda ini Al/Al,Al/Cu, Al/Zn, Cu/Al, Cu/Cu,

Cu/Zn, Zn/Zn, Zn/Al, Zn/Cu. Tegangan yang maksimum dihasilkan dari

kombinasi Zn/Cu dan Cu/Zn. Sistem MFC dioperasikan selama 3 jam

dan tanpa melakukan analisis kandungan organik.

25

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Limbah Prodi Teknik

Pengolahan Limbah Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya dan di IPLT

Keputih, Surabaya. Diagram alir penelitian Microbial Fuel Cell

ditunjukkan pada Gambar 3.1 di bawah ini :

Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian Microbial Fuel Cell

(Sumber : Analisis Penulis, 2019)

26

Gambar 3. 2 Diagram Alir Penelitian (Lanjutan)


Sedangkan untuk diagram pelaksanaan penelitian ditunjukkan pada

Gambar 3.3 dibawah ini :

Gambar 3. 3 Diagram alir pelaksanaan penelitian


27

3.1.1 Studi Literatur

Tahap awal dari penelitian ini adalah dengan melakukan studi

literatur dengan mempelajari jurnal publikasi nasional maupun

internasional, internet, buku-buku dan lain sebagainya yang

berkaitan dengan microbial fuel cell dan bioelectricity serta yang

memuat informasi untuk menunjang topik penelitian. Sebagai

pertimbangan dilakukan studi terhadap penelitian-penelitian

sebelumnya yang relevan dengan topik penelitian. Prosedur serta

peralatan yang digunakan merupakan alat skala yang telah

digunakan dalam penelitian sebelumnya.

3.1.2 Perumusan Masalah dan Penetapan Tujuan

Perumusan masalah dan penetapan tujuan terhadap topik

yang diangkat dalam penelitian. Masalah yang diangkat dalam

penelitian adalah energi listrik yang dapat dihasilkan dari sistem

MFC. Kemudian kombinasi elektroda manakah yang dapat

menghasilkan energi listrik tertinggi serta efisiensi removal terhadap

kontaminan organik, TSS dan perubahan pH dalam limbah cair

dengan menggunakan sistem MFC.

3.1.3 Pengumpulan Data

Pengumpulan data ini berdasarkan dua sumber, yaitu :

a. Data Primer

Pengumpulan data primer didapatkan secara langsung,

yaitu melalui sampling influent dari IPLT Keputih. Selanjutnya,

sampel ini di analisis kandungan COD, BOD, TSS dan pH.

Analisis sebelum pengoperasian sistem MFC ini untuk

mengetahui efisiensi removal yang dapat dilakukan oleh sistem

MFC.

b. Data Sekunder

Data sekunder yang didapatkan dari pihak IPLT Keputih

tentang kandungan COD, BOD, TSS dan pH pada influent

merupakan data pendukung. Data sekunder ini digunakan

28

sebagai langkah awal untuk memperkirakan kandungan COD,

BOD, TSS dan pH pada influent IPLT Keputih.

3.1.4 Metode Penelitian

Metode penelitian ini menggunakan reaktor Microbial Fuel

Cell (MFC) dengan sistem batch, sehingga semua sampel harus di

operasikan pada waktu yang bersamaan dengan kandungan influent

yang sama untuk setiap reaktor MFC. Penelitian ini mengacu pada

jurnal-jurnal publikasi internasional maupun nasional. Metode ini

menggunakan reaktor skala laboratorium dengan variasi kombinasi

elektroda dan waktu operasi.

3.1.5 Waktu dan Lokasi Penelitian

Waktu yang dibutuhkan untuk penelitian ini memiliki

jangka waktu pelaksanaa penelitian. Selain itu, lokasi penelitian ini

dilakukan di beberapa tempat untuk menunjang kemudahan dalam

melakukan penelitian ini.

a. Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2019 sampai

bulan Juni 2019.

b. Lokasi Penelitian

Penelitian ini akan dilakukan dibeberapa tempat, yaitu :

1. Laboratorium Limbah PPNS

2. Laboratorium Pengujian Balai Riset dan Standardisasi

Industri Surabaya

3. Laboratorium Kimia PPNS

4. IPLT Keputih, Surabaya

3.1.6 Variabel Penelitian

Variabel yang dilakukan dalam penelitian ini terdiri dari dua

variabel, yaitu variabel bebas dan variabel terikat.

29

a. Variabel Bebas

Variabel yang dibuat bervariasi dengan besar nilai tertentu.

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah jenis kombinasi

elektroda Al/Cu dan Zn/Cu serta waktu operasi.

b. Variabel Terikat

Variabel terikat merupakan variabel yang terjadi akibat

variabel bebas. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah kuat

arus, tegangan, daya dan power density yang dihasilkan oleh

sistem MFC serta efisiensi removal oleh sistem MFC untuk

parameter COD, BOD, TSS serta perubahan pH.

c. Variabel Kontrol

Variabel kontrol merupakan variabel yang dibuat konstan.

Variabel kontrol ini adalah elektroda tembaga (Cu).

Tabel 3. 1 Definisi operasional variabel penelitian No. Variabel Definisi

Operasional

Satuan dan

Kategori

Alat ukur /

Metode

Skala

1. Jenis elektroda

(kombinasi

elektroda Al/Cu

dan Zn/Cu) (X1)

Jenis elektroda

menyatakan

penggunaan

elektroda untuk

sistem MFC

Cm2 - Nominal

2. Waktu operasi

pada tahap

operasi (X2)

Waktu yang

digunakan selama

operasi sistem

MFC. Untuk

kategori energi

listrik diambil

setiap 6 jam sekali

sedangkan

kategori kualitas

limbah dianalisis

setiap 5 hari

sekali. Waktu

operasi ini

berjalan selama

15 hari.

Hari Timer Rasio

3. BOD (Y1) Parameter air

limbah untuk

menentukan

umlah oksigen

terlarut yang

digunakan

mikroorganisme

untuk

menguraikan zat-

zat organik

Ppm

(mg/L)

Titrasi

Winkler

Rasio

30

4. COD (Y2) Parameter air

limbah untuk

menentukan

jumlah oksigen

yang dibutuhkan

untuk

mengoksidasi

bahan organik

secara kimiawi

Ppm

(mg/L)

Refluks

tertututp

Rasio

5. TSS (Y3) Parameter air

limbah yaitu

padatan

tersuspensi

didalam air

berupa bahan

organik maupun

anorganik yang

dapat disaring

menggunakan

kertas saring

Ppm

(mg/L)

Gravimetri Rasio

6. pH (Y4) Derajat keasaman

untuk menyatakan

tingkat keasaman

atau kebasaan

yang dimiliki oleh

limbah cair

- pH meter Rasio

7. Tegangan (Y5) Perbedaan

potensial yang

dapat dihasilkan

dari dua titik

dalam rangkaian

listrik

Volt Multimeter Rasio

8. Kuat Arus (Y6) Banyaknya

muatan listrik

yang mengalir

dalam suatu

penghantar listrik

Ampere Multimeter Rasio


3.1.7 Jumlah Sampel Penelitian

Dalam penelitian ini, jumlah sampel untuk sistem MFC yang

digunakan untuk pengujian tegangan dan kuat arus membutuhkan

sebanyak 2 sampel dengan kombinasi elektroda Al/Cu dengan

Zn/Cu. Sedangkan jumlah sampel untuk COD, BOD, TSS dan pH

sebanyak 7 sampel dengan rincian pada Tabel 3.2.

31

Tabel 3. 2 Sampel analisis kualitas air limbah

Percobaan 1 : Kombinasi elektroda Al/Cu

Percobaan 2 : Kombinasi elektroda Zn/Cu

Percobaan Jenis

Elektroda

Waktu operasi (Hari)

0 5 10 15

Percobaan 1 Al/Cu

Sampel

1

Sampel 2 Sampel 3 Sampel

4

Percobaan 2 Zn/Cu Sampel 5 Sampel 6 Sampel

7

Jumlah sampel 7 x 2 (duplo) = 14 sampel


3.1.8 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksaan penelitian ini terdiri dari pembuatan reaktor MFC,

preparasi membrane, preparasi elektroda serta analisis data.

1. Pembuatan Reaktor MFC

Pembuatan reaktor Microbial Fuel Cell untuk penelitian ini

adalah reaktor Microbial Fuel cell dengan tipe double chamber

MFC. Reaktor ini terbuat dari bahan akrilik dengan ukuran 11

cm x 15 cm x 15 cm. Luas membran yang terkena kontak 9,62

cm2. Luas permukaan elektroda yang tercelup adalah 138,8 cm

2.

Pembuatan reaktor ini sesuai dengan prinsip sel elektrolisis yang

mana terdapat ruang anoda dan katoda yang dipisahkan

menggunakan membran penukar ion, dalam penelitian ini

menggunakan membran jenis Nafion 117. Selanjutnya, di setiap

masing-masing ruang diletakkan elektroda. Elektroda yang

dipakai dalam sistem MFC ini merupakan kombinasi elektroda,

yaitu Al/Cu dengan Zn/Cu. Setiap elektroda ini akan

disambungkan dengan menggunakan kawat tembaga oleh

penjepit buaya kemudian penjepit buaya ini disambungkan

dengan multimeter untuk menunjukkan tegangan dan kuat arus

yang dihasilkan.

32

Gambar 3. 4 Reaktor tampak depan


Gambar 3. 5 Reaktor tampak samping


Gambar 3. 6 Reaktor MFC


33

2. Preparasi Membrane

Membran penukar ion yang digunakan yaitu membran

Nafion 117. Membran ini terlebih dahulu di preparasi yang

bertujuan untuk mengaktivasi dan serta membersihkan membran

dari impurities. Membran di aktivasi dengan langkah-langkah

yang dijelaskan dalam Gambar 3.7.

Gambar 3. 7 Diagram Alir Preparasi Membran Penukar Ion


Membran ini pertama harus dididihkan dengan H2O2 3%

selama 1 jam dengan suhu 80ᵒC lalu dibilas dengan

menggunakan aquadest. Selanjutnya membran dididihkan

kembali dengan menggunakan H2SO4 1 M selama 1,5 jam

dengan suhu 80ᵒC kemudian dibilas dengan menggunakan

aquadest. Membran kemudian disimpan dengan cara

merendamnya dengan aquadest sampai akan digunakan. Jika

akan digunakan dikeringkan dengan cara diangin-anginkan.

34

3. Preparasi Elektroda

Elektroda yang dipakai adalah aluminium (Al), seng (Zn)

dan tembaga (Cu). Elektroda ini juga harus dibersihkan dari

kotoran maupun biofilm yang menempel pada elektroda. Cara

membersihkan kotoran serta biofilm ini dengan menggunakan

amplas, jadi elektroda ini diamplas sampai bersih.

3.1.9 Eksperimen MFC

Pada penelitian dengan sistem MFC ini dilaksanakan dengan

menggunakan variasi penggunaan kombinasi elektroda yaitu Al/Cu

dengan Zn/Cu. Kemudian dilakukan variasi terhadap waktu operasi.

a. Variasi Kombinasi Elektroda

Eksperimen ini terdapat dua reaktor, anoda dan katoda yang

masing-masing reaktor diisi dengan elektroda. Percobaan

pertama variasi kombinasi elektroda ini menggunakan Al pada

ruang anoda dan Cu pada ruang katoda (Al/Cu). Percobaan

kedua menggunakan Zn pada ruang anoda dan Cu pada ruang

katoda (Zn/Cu). Ruang anoda akan diisi dengan limbah cair

domestik dari IPLT Keputih, tepatnya pada Unit balancing tank

sebanyak 2000 mL dan ruang katoda akan diisi dengan aquadest

2000 mL dengan diberi suplai udara dari aerator sebagai

penangkap ion.

b. Variasi lama waktu opearasi

Variasi lama waktu operasi ini dimaksudkan agar dapat

mengetahui pada hari keberapa energi listrik yang dihasilkan

mencapai maksimum dan efisiensi removal terbesar. Variasi

waktu operasi ini mengacu pada penelitian Bose et al., (2018a)

yang telah melakukan penelitian selama 15 hari menggunakan

sistem MFC double chamber dan dengan menggunakan limbah

tinja sebagai substrat. Pada penelitian sebelumnya didapatkan

titik puncak atau tegangan maksimum pada hari ke 10 dan pada

35

hari selanjutnya mengalami penurunan, sehingga digunakan

waktu operasi selama 15 hari.

3.1.10 Analisis Data

Analisis pada eksperimen ini yaitu penghasilan listrik dan

penurunan kandungan COD, BOD, TSS dan perubahan pH pada

limbah cair domestik IPLT, Keputih.

a. Pengukuran Energi Listrik

Pada sistem MFC ini yang akan diukur adalah beda

potensial (tegangan) dan arus listrik. Pengukuran ini dilakukan

menggunakan sistem pembacaan arduino. Sistem MFC ini

dirangkai dengan menggunakan sistem arduino sebagai

pembacaan tegangan yang dihasilkan serta menggunakan

raspberry-pi sebagai alat pencatat data yang telah dibaca. Pada

sistem ini telah terpasang tegangan sebesar 100 Ω. Pembacaan

sistem oleh arduino merupakan rata-rata nilai yang dibaca

selama satu menit, jadi nilai yang di tampilkan pada layar LCD

dan di catat oleh raspberry-pi merupakan hasil pembacaan

rata-rata dalam satu menit. Elektroda yang terpasang pada

masing-masing ruang di sambungkan dengan menggunakan

rangkaian kabel pada alat multimeter. Nilai yang tertera pada

multimeter diamati hingga nilai yang muncul pada layar stabil

dan dicatat. Pengambilan data ini dilakukan setiap satu menit

selama 15 hari penelitian sistem MFC, dengan mencatat nilai

kuat arus dan tegangan yang tertera pada multimeter,

kemudian data ini dicari rata-ratanya setiap satu hari kemudian

dapat menghitung daya rata-rata serta power density yang

dapat dihasilkan dari sistem MFC yang digunakan.

b. Analisis Limbah Cair Domestik

Analisis limbah cair domestik dilakukan untuk mengetahui

efisiensi removal yang terdapat pada sistem MFC. Analisis ini

dilakukan 5 hari sekali untuk mengetahui penurunan

kandungan COD, BOD dan TSS diakibatkan oleh sistem MFC.

36

Namun, untuk perubahan pH dilakukan pengambilan data

setiap satu menit bersamaan dengan pengambilan data untuk

tegangan dan kuat arus listrik. Analisis dilakukan secara duplo

untuk kualitas air limbah, yaitu duplo analisis untuk COD,

BOD dan TSS. Rincian penjelasannya sebagai berikut :

1. Analisis COD dilakukan setiap 5 hari sekali dengan

pengambilan sampel pada siang hari. Prosedur penelitian

mengacu pada SNI 6989.73:2009.

2. Analisis BOD dilakukan setiap 5 hari sekali dengan


mengacu pada SNI 6989.72:2009.

3. Analisis TSS dilakukan setiap 5 hari sekali dengan


mengacu pada SNI 06-6989.3-2004.

4. Analisis pH dilakukan setiap 5 hari sekali dengan

pengukuran pH dilakukan pada siang hari. Prosedur

penelitian mengacu pada SNI 06-6989.11-2004.

3.1.11 Uji Statistika Two-Way ANOVA

Uji statistika ini bertujuan untuk mengetahui apakah variabel

bebas yang digunakan mempengaruhi secara signifikan terhadap

penghasilan tegangan, kuat arus, daya dan power density serta

digunakan untuk mengetahui seberapa pengaruhnya variabel bebas

terhadap efisiensi removal COD, BOD, TSS dan perubahan pH. Uji

statistika dari penelitian ini menggunakan Two Way ANOVA

dengan menggunakan ssoftware Minitab 18.

3.1.12 Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan diperoleh dari data hasil penelitian yaitu dengan

mengolah data dan analisis data, sehingga mampu menjawab

permasalahan dan tujuan dari penelitian yang dilakukan. Hasil dari

eksperimen sistem MFC skala laboratorium untuk mendapatkan

37

kesimpulan berpengaruh atau tidak bnerpengaruhnya kombinasi

elektroda dan waktu operasi terhadap energi listrik serta penurunan

kualitas limbah. Saran ditunjukkan untuk penelitian selanjutnya

untuk lebih memperbanyak variasi agar dapat mengetahui variabel

bebas lainnya yang memiliki pengaruh yang signifikan terhadap

energi listrik serta penurunan konsentrasi kualitas air limbah pada

sistem MFC.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian Microbial Fuel

Cell adalah sebagai berikut :

1. Reaktor MFC

2. Sistem pembacaan arduino

3. Kabel dan Penjepit buaya

4. Beaker Glass

5. Gelas ukur

6. Aerator

7. Rotameter

3.2.2 Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian Microbial

Fuel Cell adalah sebagai berikut :

1. Membran Nafion 117

2. Elektroda (Al, Zn dan Cu)

3. Aquadest

4. NaOH 1 M

5. H2O2 3%

6. H2SO4

7. Aluminium foil

8. Amplas

9. Kawat tembaga

10. Limbah IPLT, Keputih

38

3.3 Jadwal Penelitian

Rencana pelaksanaan penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.6

dibawah ini :

Tabel 3. 3 Jadwal pelaksanaan penelitian

No. Kegiatan Bulan

I II III IV V VI 1. Studi Literatur 2. Perumusan masalah dan

penetapan tujuan

3. Penentuan variabel 4. Pengumpulan data 5. Pelaksanaan penelitian 6. Analisis data 7. Kesimpulan dan saran 8. Penyusunan laporan


39

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi pengaruh kombinasi

elektroda dan waktu operasi terhadap energi listrik yang dihasilkan oleh sistem

MFC dan juga efisiensi penyisihan terhadap BOD, COD, TSS dan perubahan pH.

Sistem MFC ini dioperasikan selama 15 hari dengan kombinasi elektroda seng

(Zn) dan aluminium (Al) pada anoda sedangkan katoda menggunakan tembaga

(Cu). Substrat yang digunakan dalam penelitian ini adalah air limbah dari

balancing tank IPLT Keputih, Surabaya. Desain dari sistem MFC ini

menggunakan double-chamber.

4.1 Desain Microbial Fuel Cell

Desain dari alat MFC ini merupakan penerapan sel elektrokimia dengan

sistem double-chamber yang mana sistem ini terdiri dari dua kompartemen,

yaitu kompartemen katoda dan kompartemen anoda. Sistem MFC dengan

double-chamber ini sering digunakan sebagai sistem MFC untuk menguji

pengaruh dari berbagai kondisi operasional (Lorenzo, Curtis, Head, & Scott,

2009). Sistem MFC ini pada masing-masing kompartemen dapat menampung

volume yang sama yaitu 2000 mL. Kedua kompartemen ini dipisahkan oleh

sebuah membran yaitu Proton Exchange Membrane (PEM) dengan jenis

membran Nafion 117, Lyntech, USA. Membran dengan jenis ini sering

digunakan dalam penelitian MFC sebagai membran penukar elektron.

Membran Nafion 117 ini digunakan untuk memisahkan kompartemen

anoda dan kompartemen katoda, selain itu membran ini digunakan sebagai

jalur bagi H⁺ untuk dapat berpindah dari kompartemen anoda menuju

kompartemen katoda. Luas membran yang terkena kontak yaitu 9,62 cm2.

Membran ini di preparasi terlebih dahulu sebelum dipakai untuk

meningkatkan area pertukaran serta memaksimalkan porositas dari membran.

Membran ini diletakkan di tengah antara kompartemen anoda dan

kompartemen katoda dan digunakan vaselin sebagai perekat antar reaktor

40

anoda dan reaktor katoda. Berikut skema dari desain MFC yang digunakan

dalam penelitian ini, dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4. 1 Skema desain MFC Double-Chamber

Keterangan :

1. Sistem pembacaan arduino

2. Aerator

3. Kawat tembaga

4. Elektroda

5. Membran Nafion 117

Sistem MFC ini menggunakan variasi elektroda, yang pertama

menggunakan elektroda seng (Zn) pada kompartemen anoda dan elektroda

tembaga (Cu) pada kompartemen katoda, sedangkan yang kedua

menggunakan elektroda alumunium (Al) pada kompartemen anoda dan

tembaga (Cu) pada kompartemen katoda. Luas permukaan elektroda yang

terkena kontak untuk masing-masing elektroda yaitu 13,268 x 10-3

m2 dengan

panjang elektroda 6 cm, lebar elektroda 2 mm dan tinggi elektroda 11 cm.

Jarak antar elektroda yaitu 2 cm. Elektroda yang digunakan merupakan

elektroda baru dan harus diamplas terlebih dahulu untuk membersihakan

kotoran-kotoran yang menempel pada elektroda. Kabel tembaga yang muncul

di atas reaktor digunakan untuk menghubungkan elektroda dengan alat

pembacaan tegangan dan arus, dalam penelitian ini digunakan sistem arduino

41

sebagai alat baca dan sistem raspberry untuk mencatat data tegangan dan arus

yang dilakukan setiap satu menit sekali.

Sistem MFC ini dijalankan dengan sistem anaerobik, oleh karena itu

reaktor harus dalam keadaan tertutup saat dijalankan. Kompartemen anoda ini

diisi dengan limbah domestik yang diambil dari balancing tank Instalasi

Pengolahan Limbah Tinja (IPLT) Keputih, Surabaya sedangkan pada

kompartemen katoda diisi dengan aquadest serta diberi suplai udara. Suplai

udara ini dari aerator sebesar 3 L/menit dari pembacaan melalui rotameter.

Rangkaian sistem MFC yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat

pada Gambar 4.2.

Gambar 4. 2 Rangkaian sistem MFC

4.2 Karakteristik Limbah IPLT Keputih

IPLT adalah instalasi yang dirancang untuk menerima dan mengolah

lumpur tinja yang diangkut melalui truk tinja yang diambil dari tangki septik

domestik. Air limbah yang dihasilkan dari IPLT merupakan limbah domestik.

Air limbah domestik biasanya memiliki kandungan polutan organik yang

42

cukup tinggi dan dapat diolah dengan menggunakan pengolahan secara

biologis.

Penelitian ini menggunakan substrat yang diambil dari balancing tank.

Balancing tank ini berfungsi untuk meratakan beban supernatan, baik beban

organik maupun hidrolik. Balancing tank ini merupakan pengolahan kedua,

yaitu setelah Solid Separation Chamber (SSC) yang merupakan pengolahan

pertama. Karakteristik air limbah yang digunakan sebagai substrat dalam

penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 4.1

Tabel 4. 1 Karakteristik awal air limbah domestik

Hasil analisis kimia dari substrat yang dipakai untuk penelitian ini

didapatkan hasil yang menunjukkan bahwa air limbah ini mengandung

polutan organik yang tinggi, yaitu konsentrasi COD sebesar 2189,795 mg/L.

Five-day Biochemical Oxygen Demand (BOD5) menunjukkan jumlah bahan

organik yang ada di dalam limbah untuk menstabilkan limbah secara biologis

selama periode lima hari. Hasil analisis untuk BOD5 menunjukkan nilai

768,24 mg/L, yang berarti air limbah dari balancing tank ini memiliki jumlah

pencemar organik yang tinggi.

Chemical Oxygen demand (COD) merupakan jumlah oksigen total

yang dibutuhkan untuk mengoksidasi bahan organik secara kimiawi, dan

lebih tepatnya COD ini banyak digunakan sebagai parameter untuk

mengetahui banyaknya bahan organik dalam suatu air limbah. COD juga

merupakan salah satu parameter pencemar di dalam air atau limbah yang di

sebabkan oleh bahan organik. Konsentrasi COD yang tinggi menyebabkan

kandungan oksigen terlarut di dalam air atau limbah menjadi rendah bahkan

habis, akibatnya oksigen sebagai sumber kehidupan bagi makhluk air ataupun

Parameter Uji Satuan Hasil Uji Metode Uji

BOD5 Mg/L 768,24 Titrasi Winkler

COD Mg/L 2189,795 Refluks Tertutup-

Spektrofotometri

TSS Mg/L 6270 Gravimetri

Minyak dan Lemak Mg/L 365,8 Gravimetri

pH - 6,97 pH meter

43

kebutuhan mikroorganisme untuk menguraikan bahan organik tidak dapat

terpenuhi sehingga dapat mengakibatkan kematian (Suoth dan Nazir, 2016).

Hasil analisis untuk COD menunjukkan nilai 2189,795 mg/L yang berarti air

limbah dari balancing tank ini memiliki jumlah polutan organik yang tinggi.

Total Suspended Solid (TSS) merupakan bahan-bahan tersuspensi

yang bertahan pada saringan milipore dengan diameter pori 0,45 μm. Hasil

analisis menunjukkan nilai 6270 mg/L. Konsentrasi minyak dan lemak pada

limbah domestik ini menunjukkan nilai 365,8 mg/L. Kandungan minyak dan

lemak yang cukup tinggi pada air limbah domestik dapat mempengaruhi

aktifitas dari mikroorganisme dalam mendegradasi limbah (Supriyadi dan

Karnaningroem, 2014). Hasil analisis pH bernilai 6,97 yang menunjukkan air

limbah domestik masih dalam rentang pH normal.

Tujuan diadakannya analisis awal air limbah (substrat) yang

digunakan adalah untuk mengetahui konsentrasi awal dari air limbah.

Konsentrasi awal dari limbah ini akan dijadikan acuan, karena akan dilakukan

analisa air limbah untuk setiap 5 hari. Analisis karakteristik awal dan setiap 5

hari akan mengetahui efisiensi penyisihan dari konsentrasi COD, BOD, TSS

dan perubahan nilai pH pada air limbah. Konsentrasi awal ini juga digunakan

sebagai acuan awal penelitian, karena berdasarkan teori jika semakin tinggi

nilai konsentrasi COD maka akan semakin tinggi pula nilai tegangan yang

akan dihasilkan.

4.3 Hasil Analisis Mikroorganisme

Menurut Toze (1997) bahwa mikroorganisme khususnya bakteri yang

dominan terdapat pada tinja adalah Escherichia coli, Salmonella sp, Shigella

sp dan Vibrio cholerae. Penelitian ini menggunakan subtrat yang berasal dari

Instalasi Pengolahan Limbah Tinja, maka akan dilakukan analisis untuk

mengetahui keberadaan bakteri yang terdapat pada limbah tinja.

Analisis untuk bakteri E. coli menggunakan media Eosin Methylene Blue

(EMB). Media ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan bakteri E. coli

yang akan ditandai dengan adanya warna hijau metalik pada media EMB.

Analisis bakteri Salmonella sp dan Shigela sp menggunakan media yang

44

sama, yaitu Salmonella Shigella Agar (SSA). Media ini digunakan untuk

mendeteksi keberadaan Salmonella sp dan Shigela sp yang akan terbedakan

dari bakteri yang tumbuh. Keberadaan bakteri Salmonella sp ditandai dengan

adanya pertumbuhan mikrobanya berwarna hitam atau merah (Sari dkk,

2018). Warna hitam yang ditunjukkan oleh pertumbuhan Salmonella sp

dikarenakan sebagai hasil produksi gas H2S (Sari dkk, 2018). Analisis bakteri

Shigella sp ditandai dengan pertumbuhan koloni mikroba kecil, halus dan

tidak berwarna (Sari dkk, 2018). Analisis untuk bakteri Vibrio cholerae

menggunakan media Thiosulfate Citrate Bile Salt Sucrose (TCBS). Media ini

digunakan untuk mendeteksi keberadaan bakteri Vibrio cholerae dengan

ditandai dengan adanya pertumbuhan mikroba kuning, orange, hijau dan hijau

kebiruan (Ihsan & Retnaningrum, 2017).

Analisis kelimpahan mikroorganisme ini bertujuan untuk mengetahui jenis

mikroorganisme serta kelimpahannya. Menurut Prayogo dkk (2017)

mengatakan bahwa semakin banyak koloni bakteri yang terdapat dalam

substrat maka akan semakin banyak mengoksidasi senyawa organik dan

menghasilkan elektron yang akan di transfer ke elektroda. Semakin banyak

elektron yang ditansfer maka akan semakin tinggi pula tegangan yang

dihasilkan. Hasil analisis dari limbah tinja yang digunakan sebagai subtrat

menunjukkan adanya keberadaan bakteri Escherichia coli, Salmonella sp, dan

Shigella sp sedangkan untuk bakteri Vibrio cholerae tidak menunjukkan

adanya pertumbuhan yang berarti tidak adanya bakteri Vibrio cholerae dalam

limbah tinja yang digunakan. Keberadaan bakteri Vibrio cholerae yang

negatif ini dikarenakan habibat dari Vibrio cholerae merupakan di air yang

memiliki tingkat garam yang tinggi (Ananta dkk, 2013). Hasil analisis dari

dari mikroorganisme ini dapat dilihat pada Gambar 4.3.

45

(a)

(b)

(c)

Gambar 4. 3 hasil analisis bakteri (a) E. coli (b) Shalmonella sp dan Shigella sp

(c) Vibrio cholerae

Gambar 4.3 menunjukkan hasil analisis dari bakteri Escherichia coli,

Salmonella sp, Shigella sp dan Vibrio cholerae. Hasil analisis menunjukkan

bahwa bakteri yang di identifikasi terdapat pada kelimpahan 10-1

. Semakin

besar nilai pengenceran maka akan semakin sedikit pula jumlah koloni

bakteri yang terdapat dalam cawan petri. Menurut Waluyo (2010) cawan yang

46

dipilih dan dihitung adalah yang mengandung jumlah koloni antara 30-300.

Hasil analisis menunjukkan bahwa pada kelimpahan yang memenuhi syarat

adalah pada pengenceran 10-1

. Hasil analisa dari kelimpahan dapat dilihat

masing-masing bakteri dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4. 2 Hasil Analisis Kelimpahan Bakteri

No Bakteri Kelimpahan

1 E. coli 5,2 x 103

2 Salmonella sp 1,2 x 103

3 Shigella sp 1,96 x 103

4 Vibrio cholerae Tidak ada

4.4 Hasil Pengukuran Energi Listrik

Penelitian dengan menggunakan sistem MFC ini dilakukan dengan

menggunakan substrat limbah dari balancing tank IPLT Keputih, Surabaya

dengan volume 2000 mL. Kompartemen anoda diisi dengan substrat air

limbah dengan volume 2000 mL dan dioperasikan tanpa menggunakan

mediator (mediator-less), dimana elektron yang dihasilkan dari hasil degdrasi

senyawa organik secara langsung di transfer menuju elektroda tanpa bantuan

zat kimia tambahan. Tegangan dan kuat arus yang dihasilkan diukur dengan

menggunakan sistem batch. Penelitian ini menggunakan resistor sebagai

hambatan listrik eksternal. Nilai resistror yang dipakai adalah 100 Ohm.

Penelitian ini menggunakan variasi jenis elektroda yang dipasang secara

kombinasi yaitu Anoda/Katoda, dengan reaktor pertama menggunakan

pasangan elektroda seng dan tembaga (Zn/Cu) dan pada reaktor kedua

menggunakan pasangan elektroda aluminium dan tembaga (Al/Cu). Sistem

MFC pada penelitian ini menggunakan waktu operasi selama 15 hari.

Tegangan dan kuat arus yang dihasilkan dari sistem MFC dapat dilihat pada

Gambar 4.4.

47

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Zn/Cu

Al/Cu

Te

ga

ng

an

(mV

)

Hari Ke-

Gambar 4. 4 Grafik hubungan antara kombinasi elektroda dengan waktu operasi terhadap

tegangan

Gambar 4.4 menunjukkan hasil pengukuran tegangan yang dihasilkan oleh

sistem MFC selama waktu operasi 15 hari. Hasil pengukuran tegangan yang

ditunjukkan pada Gambar 4.4, nilai tegangan yang maksimal atau yang paling

tinggi dihasilkan pada hari pertama yaitu untuk kombinasi Zn/Cu sebesar

984,955 mV dan untuk kombinasi Al/Cu sebesar 983,495 mV, sedangkan

untuk hari-hari selanjutnya selama 15 hari mengalami penurunan nilai

tegangan. Hari ke-15 menunjukkan nilai paling minimum dari kedua

kombinasi, yaitu 378,943 mV dan 235,489 mV.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa dari hari pertama sampai hari

kelima belas tegangan yang dihasilkan mengalami penurunan setiap harinya.

Jika nilai tegangan yang dihasilkan mengalami penurunan, maka nila kuat

arus, daya dan power density juga akan mengalami penurunan. Nilai tegangan

mengalami penurunan dikarenakan kandungan senyawa organik yang

terdapat pada air limbah terus berkurang karena didegradasi oleh

mikroorganisme, dan juga pada penelitian ini yang dititik beratkan adalah

pada kandungan total senyawa organik atau COD. Seperti pada teori awal,

semakin tinggi nilai COD maka akan semakin tinggi pula tegangan yang

48

dihasilkan. Semakin sedikit kandungan organik dalam suatu limbah maka

akan semakin sedikit pula tegangan yang dihasilkan. Hasil ini juga didukung

dengan reaksi yang terjadi pada substrat, yaitu :

Anoda : molekul biodegradable + H2O + Mikroorganisme CO2 + e- + H

+

Katoda : O2 + 4e- + 4H

+ 2H2O

Limbah domestik yang digunakan sebagai substrat memiliki kandungan

total organik sebesar 2198,795 mg/L. Hari-hari berikutnya mengalami

penurunan kandungan organik. Hari kelima belas kandungan organik total

menjadi 603,525 mg/L untuk kombinasi elektroda Zn/Cu dan 687,21 untuk

kombinasi elektroda Al/Cu. Hal inilah yang menyebabkan nilai tegangan

yang dihasilkan selama 15 hari mengalami penurunan.

Nilai tegangan yang dihasilkan antara kombinasi elektroda Zn/Cu dan

Al/Cu memiliki nilai maksimum yang hampir sama, namun tetap yang

memiliki nilai tegangan maksimum adalah kombinasi elektroda Zn/Cu serta

nilai tegangan yang dihasilkan pada hari-hari berikutnya lebih tinggi

kombinasi elektroda Zn/Cu daripada Al/Cu. Penelitian Çek (2017)

menyebutkan bahwa terdapat keuntungan menggunakan zinc sebagai

elektroda pada sistem MFC. Salah satu keuntungan tersebut yaitu zinc adalah

bahan yang biocompatible dengan bakteri. Pernyataan ini diperkuat dengan

adanya penelitian Radi dan Al-Fetlawi (2016) tentang pengaruh karakteristik

elektroda pada sistem MFC. Penelitian tersebut menggunakan kombinasi

logam Al, Cu dan Zn, kemudian didapatkan kombinasi elektroda Zn/Cu yang

menghasilkan tegangan paling tinggi, hal ini dikarenakan Zn merupakan

anoda yang baik sebagai tempat melekatnya bakteri dan mudah dalam

membentuk biofilm sehingga menunjukkan kinerja yang baik dalam sistem

MFC. Peran Zn untuk mikroorganisme juga berpengaruh terhadap penghasil

energi. Menurut Yuliani (2010) Zn memiliki fungsi untuk melakukan sintesis

protein serta pembelahan sel. Fungsi Zn lainnya adalah berperan dalam

metabolisme, sehingga mikroorganisme ini mudah melekat pada elektroda

Zn.

Nilai kuat arus didapatkan dari sistem MFC dengan menggunakan beban

100 Ohm. Nilai kuat arus dapat dilihat pada Gambar 4.5.

49

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ku

at A

rus

(mA

)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Gambar 4. 5 Grafik hubungan anatara kombinasi elektroda dan waktu operasi terhadap kuat

arus

Hasil pengukuran kuat arus yang ditunjukkan oleh Gambar 4.5. Hasil

pengukuran yang ditunjukkan oleh Gambar 4.5 memiliki trend yang sama

dengan hasil pengukuran tegangan hanya yang membedakan adalah nilainya.

Hal ini dikarenakan mengikuti kaidah hukum ohm yaitu V = I x R, jadi untuk

mendapatkan nilai kuat arus nilai tegangan yang dihasilkan dibagi dengan

hambatan yang terdapat pada sistem pembacaan arduino. Semakin besar nilai

hambatan yang digunakan maka akan semakin kecil pula kuat arus yang

dihasilkan. Nilai maksimum pada penelitian ini terdapat pada hari pertama,

untuk kombinasi Zn/Cu dan Al/Cu nilai kuat arus yang dihasilkan sebesar

9,845 mA dan 9,837 mA. Hari-hari selanjutnya mengalami penurunan sama

dengan nilai tegangan karena nilai arus yang terbaca dipengaruhi oleh nilai

tegangan yang dihasilkan. Oleh karena itu, jika tegangan mengalami

penurunan maka kuat arus juga mengalami penurunan. Nilai minimum pada

masing-masing reaktor 1 dan reaktor 2 pada hari ke-15 yaitu 3,793 mA dan

2,356 mA.

50

Data tegangan serta kuat arus yang telah di dapatkan dapat diolah untuk

mendapatkan nilai daya dengan menggunakan Persamaan 2.1. Nilai daya

yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.6.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Da

ya

(mW

)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Gambar 4. 6 Grafik hubungan kombinasi elektroda dan waktu operasi terhadap daya

Penelitian ini juga menghitung daya (P) yang dapat dihasilkan dari sistem

MFC. Perhitungan daya dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.1

yang mana nilai tegangan dikalikan dengan kuat arus. Daya yang dihasilkan

paling tinggi terdapat pada hari pertama, karena tegangan dan kuat arus yang

dihasilkan yang paling maksimum dihasilkan pada hari pertama. Hasil

penelitian untuk daya maksimum untuk masing-masing reaktor yaitu 9,697

mW untuk kombinasi Zn/Cu dan 9,675 mW untuk kombinasi Al/Cu dan

untuk nilai minimum daya pada hari ke-15 dalam penelitian ini yaitu sebesar

1,437 mW dan 0,555 mW. Penurunan nilai daya ini disebabkan oleh nilai

tegangan dan kuat arus yang menurun karena kandungan organik pada

substrat semakin menurun.

Data nilai daya yang telah di dapatkan dapat diolah untuk mendapatkan

nilai power density dengan menggunakan Persamaan 2.2. Nilai power density

yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.7.

51

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

0,0

1,0x10-2

2,0x10-2

3,0x10-2

4,0x10-2

5,0x10-2

6,0x10-2

7,0x10-2

8,0x10-2

Po

we

r D

en

sity

(mW

/cm

2)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Gambar 4. 7 Grafik hubungan antara kombinasi elektroda dan waktu operasi terhadap

PowerDensity

Penelitian ini juga menghitung power density (kerapatan daya) yang mana

daya yang dihasilkan dibagikan dengan luas permukaan elektroda yang

terkena kontak dengan substrat. Hasil nilai dari power density untuk nilai

maksimumnya pada hari pertama dengan nilai 7,31 x 10-2

mW/cm2 untuk

kombinasi Zn/Cu dan 7,29 x 10-2

mW/cm2 untuk kombinasi Al/Cu. Nilai

minimum yang dihasilkan pada hari ke-15 adalah sebesar 1,08 x 10-2

mW/cm2 dan 4,18 x 10

-3 mW/cm

2. Nilai daya dan power density sama-sama

dipengaruhi oleh tegangan dan kuat arus. Nilai tegangan dan kuat arus

menurun, makan daya dan power density juga akan mengalami penurunan

nilai.

4.5 Analisis Kualitas Air Limbah

Analisis kualitas air limbah ini meliputi analisis COD, BOD, TSS dan pH.

Paramater yang dipilih untuk analisis kualitas air limbah mengacu pada

Peraturan Gubernur Jawa Timur No. 72 Tahun 2013 tentang Baku Mutu Air

Limbah Domestik. Analisis kualitas limbah dilakukan setiap 5 hari sekali

dengan waktu operasi selama 15 hari. Analisis kualitas air limbah ini

52

diperlukan karena sistem MFC ini dapat menurunkan beban polutan organik

pada air limbah. Penelitian Bose et al (2018a) menyebutkan bahwa selain

dapat menghasilkan listrik, sistem MFC ini dapat juga menurunkan beban

organik dalam limbah. Menurut Haslett (2012) bahwa semakin tinggi

konsentrasi COD pada suatu air limbah maka akan dihasilkan beda potensial

yang semakin besar pula. Analisis kualitas air limbah ini juga disertai dengan

analisis kualitas air limbah kontrol bertujuan sebagai pembanding anatara

menggunakan sistem MFC dan yang tidak menggunakan sistem MFC.

Konsentrasi awal dari substrat yang digunakan dalam penelitian dapat

dilihat pada Tabel 4.1. Analisis konsentrasi COD yang diambil setiap 5 hari

sekali selama 15 hari dapat dilihat pada Gambar 4.8. Efisiensi removal COD

dapat dilihat pada Gambar 4.9.

0 5 10 15

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

CO

D (

mg

/L)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Kontrol

Gambar 4. 8 Grafik hubungan antara kombinasi elektroda dan waktu operasi terhadap konsentrasi

COD

53

0 5 10 15

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Efisie

nsi R

em

ova

l (%

)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Kontrol

Gambar 4. 9 Presentase removal COD

Gambar 4.8 menunjukkan konsentrasi COD untuk setiap masing-masing

reaktor selama 15 hari yang dianalisis setiap 5 hari sekali. Reaktor 1 dengan

kombinasi elektroda Zn/Cu. Reaktor 2 dengan kombinasi elektroda Al/Cu.

Reaktor kontrol dengan tidak diberikan perlakuan sama sekali. Pada Gambar 4.8

menunjukkan bahwa konsentrasi COD dari awal penelitian sampai selesai

penelitian mengalami penurunan, tidak terkecuali pada reaktor kontrol.

Konsentrasi COD awal sebesar 2189,795 mg/L. Reaktor 1 pada hari ke-5

memiliki konsentrasi COD sebesar 773,73 mg/L. Hari ke-10 konsnetrasi COD

sebesar 678,06 mg/L. Hari ke-15 konsentrasi COD sebesar 603,525 mg/L.

Penelitian ini sejalan dengan penelitian Bose et al (2018a) yang menyebutkan

bahwa semakin lama waktu operasi maka kandungan organik pada substrat akan

terus menurun. Sama halnya dengan penelitian yang dilakukan, semakin lama

waktu operasi maka konsentrasi COD semakin menurun. Persentase removal

terbesar pada reaktor 1 terjadi pada hari ke-15 yaitu sebesar 72,439%.

Konsentrasi awal dari semua reaktor adalah sama, yaitu 2189,795 mg/L.

Reaktor 2 pada hari ke-5 memiliki konsentrasi COD sebesar 888,51 mg/L. Hari

ke-10 konsnetrasi COD sebesar 777,555 mg/L. Hari ke-15 konsentrasi COD

54

sebesar 696,81 mg/L. Persentase removal terbesar pada reaktor 2 terjadi pada hari

ke-15 yaitu sebesar 68,179%. Reaktor kontrol pada hari ke-5 memiliki konsentrasi

COD sebesar 1244,385 mg/L. Hari ke-10 konsentrasi COD sebesar 980,37 mg/L.

Hari ke-15 konsentrasi COD sebesar 939,48 mg/L. Persentase removal terbesar

pada reaktor kontrol terjadi pada hari ke-15 yaitu sebesar 57,097%. Reaktor

kontrol meskipun tidak diberikan perlakuan apapun tetap saja akan mengalami

penurunan konsnetrasi COD. Hal ini dikarenakan di dalam substrat yang tidak

diberikan perlakuan apapun akan tetap terjadi metabolisme dari mikroorganisme.

Pada penelitian Huggins et al (2014) menyebutkan perbedaan penguraian antara

suspended growth dan attached growth, lebih efektif menggunakann attached

growth untuk menguraikan beban organik.

0 5 10 15

100

200

300

400

500

600

700

800

BO

D5

(m

g/L

)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Kontrol


BOD

55

0 5 10 15

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

Efis

ien

si R

em

ova

l (%

)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Kontrol

Gambar 4. 11 Persentase removal BOD

Gambar 4.10 menunjukkan konsentrasi BOD untuk setiap masing-masing

reaktor selama 15 hari yang dianalisis setiap 5 hari sekali. Reaktor 1 dengan

kombinasi elektroda Zn/Cu. Reaktor 2 dengan kombinasi elektroda Al/Cu.

Reaktor kontrol dengan tidak diberikan perlakuan sama sekali. Pada Gambar 4.10

menunjukkan bahwa konsentrasi BOD dari awal penelitian sampai selesai

penelitian mengalami penurunan, tidak terkecuali pada reaktor kontrol.

Konsentrasi BOD awal sebesar 768,24 mg/L. Reaktor 1 pada hari ke-5 memiliki

konsentrasi BOD sebesar 484,23 mg/L. Hari ke-10 konsnetrasi BOD sebesar

294,06 mg/L. Hari ke-15 konsentrasi BOD sebesar 249,93 mg/L. Penelitian ini

sejalan dengan penelitian Bose et al (2018a) yang menyebutkan bahwa semakin

lama waktu operasi maka kandungan organik pada substrat akan terus menurun.

Sama halnya dengan penelitian yang dilakukan, semakin lama waktu operasi

maka konsentrasi COD semakin menurun. BOD ini merupakan bagian dari COD,

jadi jika konsentrasi COD turun makan konsnetrasi BOD juga kemungkinan akan

turun. Persentase removal terbesar pada reaktor 1 terjadi pada hari ke-15 yaitu

sebesar 67,467%.

Konsentrasi awal dari semua reaktor adalah sama, yaitu 768,24 mg/L.

Reaktor 2 pada hari ke-5 memiliki konsentrasi BOD sebesar 518,61 mg/L. Hari

56

ke-10 konsnetrasi BOD sebesar 322,695 mg/L. Hari ke-15 konsentrasi BOD

sebesar 288,225 mg/L. Persentase removal terbesar pada reaktor 2 terjadi pada

hari ke-15 yaitu sebesar 62,482%. Reaktor kontrol pada hari ke-5 memiliki

konsentrasi BOD sebesar 559,275 mg/L. Hari ke-10 konsentrasi BOD sebesar

376,71 mg/L. Hari ke-15 konsentrasi BOD sebesar 327,975 mg/L. Persentase

removal terbesar pada reaktor kontrol terjadi pada hari ke-15 yaitu sebesar

57,308%. Persentase removal untuk setiap pengambilan 5 hari sekali untuk

masing-masing reaktor dapat dilihat pada Gambar 4.11.

0 5 10 15

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

To

tal S

usp

en

de

d S

olid

(m

g/L

)

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Kontrol


Total Suspended Solid (TSS)

Gambar 4.12 menunjukkan konsentrasi TSS untuk setiap masing-masing

reaktor selama 15 hari yang dianalisis setiap 5 hari sekali. Gambar 4.12

menunjukkan bahwa konsentrasi TSS dari awal penelitian sampai selesai

penelitian mengalami kenaikan konsentrasi. Kenaikan konsentrasi paling besar

terjadi pada hari ke-5, kemudian untuk harik ke-10 dan ke-15 mengalami

penurunan namun konsentrasinya lebih tinggi dibandingkan konsentrasi awal.

Konsentrasi TSS awal sebesar 6270 mg/L. Reaktor 1 pada hari ke-5 memiliki

konsentrasi TSS sebesar 12090 mg/L. Hari ke-10 konsnetrasi TSS sebesar 8940

mg/L. Hari ke-15 konsentrasi TSS sebesar 8330 mg/L. Kenaikan Konsnetrasi TSS

57

pada hari kelima dikarenakan terjadi proses dekomposisi bahan organik yang

menyebabkan konsentrasi TSS mengalami kenaikan. Hal ini juga dikarenakan

terdapat biofilm yang akan mengikat kotoran-kotoran di sekitarnya dan bakteri

untuk melekat, sehingga gumpalan tersebut akan menyumbangkan konsentrasi

TSS. Alasan lain adalah dari segi membran yang pada penelitian Sethuraman et al

(2009) mengatakan bahwa membran Nafion 117 memiliki permeabilitas terhadap

oksigen. Permeabilitas terhadap oksigen inilah yang membuat oksigen pada ruang

katoda dapat berpindah ke ruang anoda. Berpindahnya oksigen dari ruang katoda

menuju ruang anoda akan membuat limbah yang berada pada ruang anoda akan

teraerasi. Limbah yang akan teraerasi akan menimbulkan kenaikan konsentrasi

TSS seperti penelitian yang dilakukan oleh Huggins et al (2014).

Penelitian yang dilakukan sejalan dengan penelitian Ray et al (2016) yang

membahas kombinasi MFC dengan menggunakan membran bioreactor. Penelitian

Ray et al (2016) menunjukkan effluent TSS pada sistem MFC mengalami

kenaikan, oleh karena itu di kombinasikan dengan membran bioreaktor agar

menjadi unit yang efektif dalam menurunkan konsentrasi COD dan TSS. Analisis

TSS pada hari ke-10 mengalami penurunan, hal ini dikarenakan terjadi

ketersediaan bahan organik dalam substrat semakin sedikit dan mengakibatkan

terjadi persaingan antar mikroorganisme, atau dapat dikatakan akan terjadi reaksi

endogenus (Prasad, Sridevi, Lakshmi, & Swathi, 2015).

58

0 5 10 15

6,960

6,962

6,964

6,966

6,968

6,970

6,972

6,974

6,976

6,978

6,980

p

H

Hari Ke-

Zn/Cu

Al/Cu

Kontrol


perubahan nilai

Gambar 4.14 menunjukkan perubahan nilai pH untuk setiap masing-

masing reaktor selama 15 hari yang dianalisis setiap 5 hari sekali. Gambar

4.14 menunjukkan bahwa perubahan nilai pH dari awal penelitian sampai

selesai penelitian menunjukkan nilai yang stabil, yaitu masih pada range pH

normal. Nilai pH awal sebesar 6,97. Reaktor 1 pada hari ke-5 memiliki nilai

pH sebesar 6,96. Hari ke-10 memiliki nilai pH sebesar 6,96. Hari ke-15

memiliki nilai pH sebesar 6,96. Reaktor 2 pada hari ke-5 memiliki nilai pH

sebesar 6,97. Hari ke-10 memiliki nilai pH sebesar 6,97. Hari ke-15 memiliki

nilai pH sebesar 6,98. Reaktor kontrol pada pengukuran nilai pH memiliki

nilai yang sama dari awal penelitian sampai akhir penelitian, yaitu 6,97.

Penelitian ini sejalan dengan penelitian Ma et al (2019) yang menyebutkan

bahwa kenaikan nilai pH dipengaruhi oleh kenaikan temperatur. Penelitian

yang dialakukan oleh Ma (2019) didapatkan grafik hubungan antara pH dan

temperatur, yang mana didapatkan bahwa pH akan mengalami kenaikan jika

temperatur mengalami kenaikan. Penelitian yang dilakukan didapatkan nilai

pH yang stabil karena temperatur yang didapatkan dari awal penelitian

59

sampai akhir penelitian untuk reaktor 1, reaktor 2 dan reaktor kontrol adalah

27⁰C ± 0,5.

4.6 Statistika

Penelitian yang dilakukan memerlukan analisis statistika untuk dapat

menarik kesimpulan. Analisis statistika yang digunakan dalam penelitian ini

menggunakan metode Two Way Anova dengan tingkat signifikansi (α)

sebesar 0,05 (5%) dengan menggunakan software Minitab 18. Hasil dari uji

statistika ini untuk mengetahui seberapa signifikan waktu operasi dan

kombinasi elektroda terhadap energi listrik dan penurunan konsentrasi dari

kualitas air limbah. Prasyarat untuk dapat melakukan uji Two Way Anova

adalah data harus berdistribusi secara normal dan homogen, oleh karena itu

harus dilakukan uji normalitas dan uji homogenitas.

4.6.1 Tegangan

a. Uji Normalitas

Hipotesis dalam pengujian normalitas,

H0 : Data berdistribusi secara normal

H1 : Data berdistribusi secara tidak normal

Gambar 4. 14 Pengujian Normalitas Tegangan

60

Gambar 4.15 menunjukkan hasil dari uji normalitas

terhadap tegangan dengan pengaruh waktu operasi dan kombinasi

elektroda. Gambar 4.15 menunjukkan terdapat 30 nilai dari

tegangan dengan nilai rata-rata 596, standar deviasi 240 dan nilai

statistika dari kolmogrov-Smirnov (KS) sebesar 0,134 P-value >

0,150 lebih dari α 0,05. Nilai P-value > 0,05 maka H0 diterima dan

H1 ditolak, sehingga data dinyatakan berdistribusi normal. Menurut

Efendy dan Muin (2018) bahwa data dikatakan normal dapat

dilihat dari persebaran datanya, jika membentuk garis lurus atau

hampir lurus, maka dapat dikatakan berdistribusi normal.

b. Uji Homogenitas

Hipotesis dalam pengujian homogenitas,

H0 : Data homogen


Gambar 4. 15 Pengujian Homogenitas Tegangan vs Kombinasi Elektroda

P-value pada pengujian homogenitas dengan menggunakan

metode lavene memiliki nilai sebesar 0,563. Nilai P-value > 0,05

maka H0 diterima dan H1 ditolak. Gambar 4.16 menunjukkan tidak

terdapat data yang kosong dan saling beririsan, maka data dapat

2

1

350300250200150

P-Value 0,365

P-Value 0,563

Multiple Comparisons

Levene’s Test

KO

MB

INA

SI

Test for Equal Variances: TEGANGAN vs KOMBINASIMultiple comparison intervals for the standard deviation, α = 0,05

If intervals do not overlap, the corresponding stdevs are significantly different.

61

dikatakan homogen. Pengujian homogenitas ini hanya berlaku

untuk data yang bersifat kategorik, jadi pada pengujian

homogenitas yang diuji hanya data kombinasi elektroda terhadap

tegangan. Waktu operasi dalam penelitian ini merupakan data yang

bersifat numerik.

Pengujian normalitas dan pengujian homogenitas sudah

memenuhi prasyarat untuk melanjutkan ke uji statistika Two Way

Anova.

c. Uji Two Way Anova

Hipotesis dalam pengujian Two Way Anova,

H0 : Tidak ada perbedaan

H1 : Terdapat perbedaan pengaruh

Gambar 4. 16 Pengujian Two Way ANOVA Tegangan

Pengujian Two Way ANOVA ini digunakan untuk

mengetahui pengaruh waktu operasi dan kombinasi elektroda

terhadap tegangan. Pengujian ini memiliki nilai P-value (0,000) <

α (0,05). Hasil P-value dapat menginterpretasikan bahwa waktu

62

operasi dan kombinasi elektroda memiliki pengaruh yang

signifikan pada tingkat signifikansi 0,05 terhadap nilai tegangan

yang dihasilkan. Tingkat kepercayaan atau kebaikan model dari uji

anova ini dapat dilihat dari nilai R-square yaitu sebesar 90,14%.

4.6.2 Arus

a. Uji Normalitas




Gambar 4. 17 Pengujian Normalitas Arus


terhadap arus dengan pengaruh waktu operasi dan kombinasi

elektroda. Gambar 4.18 menunjukkan terdapat 30 nilai dari arus

dengan nilai rata-rata 5,957, standar deviasi 2,403 dan nilai

statistika dari kolmogrov-Smirnov (KS) sebesar 0,140 P-value

0,136 lebih dari α 0,05. Nilai P-value > 0,05 maka H0 diterima dan

H1 ditolak, sehingga data dinyatakan berdistribusi normal. Menurut

Efendy dan Muin (2018) bahwa data dikatakan normal dapat

dilihat dari persebaran datanya, jika membentuk garis lurus atau

hampir lurus, maka dapat dikatakan berdistribusi normal.

63

b. Uji Homogenitas


H0 : Data homogen


Gambar 4. 18 Pengujian Homogenitas Arus vs Kombinasi Elektroda


metode lavene memiliki nilai sebesar 0,600. Nilai P-value (0,600)

> 0,05 maka H0 diterima dan H1 ditolak. Gambar 4.19

menunjukkan tidak terdapat data yang kosong dan saling beririsan,

maka data dapat dikatakan homogen. Pengujian homogenitas ini

hanya berlaku untuk data yang bersifat kategorik, jadi pada

pengujian homogenitas yang diuji hanya data kombinasi elektroda

terhadap arus. Waktu operasi dalam penelitian ini merupakan data

yang bersifat numerik.


memenuhi prasyarat yaitu nilai P-value > nilai α untuk melanjutkan

ke uji statistika Two Way Anova.



2

1

3,53,02,52,01,5

P-Value 0,391

P-Value 0,600


Levene’s Test

KO

MB

INA

SI

Test for Equal Variances: ARUS vs KOMBINASIMultiple comparison intervals for the standard deviation, α = 0,05


64



Gambar 4. 19 Pengujian Two Way ANOVA Arus



terhadap tegangan. Pengujian ini memiliki nilai P-value (0,000) <

α (0,05). Hasil P-value dapat menginterpretasikan bahwa waktu


signifikan pada tingkat signifikansi 0,05 terhadap nilai arus yang

dihasilkan. Tingkat kepercayaan atau kebaikan model dari uji


4.6.3 Daya

a. Uji Normalitas




65

Gambar 4. 20 Pengujian Normalitas Daya


terhadap daya dengan pengaruh waktu operasi dan kombinasi

elektroda. Gambar 4.21 menunjukkan terdapat 30 nilai dari daya

dengan nilai rata-rata 4,108, standar deviasi 2,903 dan nilai

statistika dari kolmogrov-Smirnov (KS) sebesar 0,169 P-value

0,037 lebih kecil dari α (0,05). Nilai P-value < 0,05 maka H0

ditolak dan H1 diterima, sehingga data dinyatakan tidak

berdistribusi normal.

Data yang tidak berdistribusi normal harus ditransformasi

terlebih dahulu, agar memenuhi prasyarat data berdistribusi

normal. Langkah awal adalah dengan melihat histogram dari data

daya. Histogram data daya dapat dilihat pada Gambar 4.22.

66

Gambar 4. 21 Histogram Daya

Histogram pada Gambar 4.22 menunjukkan bahwa data

daya merupakan data yang yang berbentuk Moderate Positive

Skewness. Transformasi data menggunakan Moderate Positive

Skewness dengan mengubah data menggunakan rumus SQRT(x).

Tabel transformasi data dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4. 3 Transformasi Data Daya

HARI KOMBINASI DAYA

1 1 3,113956

1 1,414214 3,110459

1,414214 1 2,84625

1,414214 1,414214 2,57763

1,732051 1 2,705827

1,732051 1,414214 2,359385

2 1 2,683516

2 1,414214 2,265566

2,236068 1 2,683881

2,236068 1,414214 1,595825

2,44949 1 2,616085

2,44949 1,414214 1,355839

2,645751 1 2,529917

2,645751 1,414214 1,326323

2,828427 1 2,441913

2,828427 1,414214 1,131056

108642

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

DAYA

Fre

qu

en

cy

Histogram of DAYA

67

HARI KOMBINASI DAYA

3 1 2,396377

3 1,414214 1,063461

3,162278 1 2,15192

3,162278 1,414214 1,054901

3,316625 1 1,941787

3,316625 1,414214 0,948044

3,464102 1 1,860962

3,464102 1,414214 0,94604

3,605551 1 1,693768

3,605551 1,414214 0,911424

3,741657 1 1,405595

3,741657 1,414214 0,866531

3,872983 1 1,19893

3,872983 1,414214 0,744905

Tabel 4.3 menunjukkan hasil yang data yang telah di

transformasi. Data-data transformasi inilah yang digunakan untuk

uji normalitas. Hasil dari pengujian normalitas dapat dilihat pada

Gambar 4.23.

Gambar 4. 22 Pengujian Normalitas Daya dari Data yang Telah Ditransformasi


terhadap daya yang telah ditransformasi dengan pengaruh waktu

operasi dan kombinasi elektroda. Gambar 4.23 menunjukkan

68

terdapat 30 nilai dari daya dengan nilai rata-rata 1,844, standar

deviasi 0,7594 dan nilai statistika dari kolmogrov-Smirnov (KS)

sebesar 0,136 dan P-value > 0,150 lebih dari α 0,05. Nilai P-value

> 0,05 maka H0 diterima dan H1 ditolak, sehingga data dinyatakan


b. Uji Homogenitas


H0 : Data homogen


Gambar 4. 23 Pengujian Homogenitas Daya vs Kombinasi Elektroda








1,41421

1,00000

1,11,00,90,80,70,60,50,4

P-Value 0,378

P-Value 0,581


Levene’s Test

t-K

OM

BIN

AS

I

Test for Equal Variances: t-DAYA vs t-KOMBINASIMultiple comparison intervals for the standard deviation, α = 0,05


69

terhadap daya. Waktu operasi dalam penelitian ini merupakan data



memenuhi prasyarat yaitu nilai P-value > nilai α (0,05) untuk

melanjutkan ke uji statistika Two Way Anova.





Gambar 4. 24 Pengujian Two Way ANOVA Daya



terhadap daya. Pengujian ini memiliki nilai P-value (0,000) < α

(0,05). Hasil P-value dapat menginterpretasikan bahwa waktu


signifikan pada tingkat signifikansi 0,05 terhadap nilai daya yang

70

dihasilkan. Tingkat kepercayaan atau kebaikan model dari uji


4.6.4 Power Density

a. Uji Normalitas




Gambar 4. 25 Pengujian Normalitas Power Density


terhadap power density dengan pengaruh waktu operasi dan

kombinasi elektroda. Gambar 4.26 menunjukkan terdapat 30 nilai

dari power density dengan nilai rata-rata 0,03096, standar deviasi

0,02188 dan nilai statistika dari kolmogrov-Smirnov (KS) sebesar

0,169 serta P-value 0,037 lebih kecil dari α (0,05). Nilai P-value <

0,05 maka H0 ditolak dan H1 diterima, sehingga data dinyatakan

tidak berdistribusi normal.

Data yang tidak berdistribusi normal harus ditransformasi

terlebih dahulu, agar memenuhi prasyarat data berdistribusi

normal. Langkah awal adalah dengan melihat histogram dari data

71

power density. Histogram data power density dapat dilihat pada

Gambar 4.27.

Gambar 4. 26 Histogram Power Density

Histogram pada Gambar 4.27 menunjukkan bahwa data

power density merupakan data yang yang berbentuk Moderate

Positive Skewness. Transformasi data menggunakan Moderate

Positive Skewness dengan mengubah data menggunakan rumus

SQRT(x). Tabel transformasi data dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4. 4 Transformasi Data Power Density

WAKTU KOMBINASI POWER

DENSITY

1 1 0,270339623

1 1,41421356 0,27003607

1,414213562 1 0,247098604

1,414213562 1,41421356 0,22377824

1,732050808 1 0,234907696

1,732050808 1,41421356 0,204831199

2 1 0,232970789

2 1,41421356 0,196686224

2,236067977 1 0,233002447

2,236067977 1,41421356 0,138542313

2,449489743 1 0,227116684

2,449489743 1,41421356 0,117707853

2,645751311 1 0,219636017

0,070,060,050,040,030,020,010,00

12

10

8

6

4

2

0

POWER_DENSITY

Fre

qu

en

cy

Histogram of POWER_DENSITY

72

WAKTU KOMBINASI POWER

DENSITY

2,645751311 1,41421356 0,115145352

2,828427125 1 0,2119959

2,828427125 1,41421356 0,098193161

3 1 0,208042695

3 1,41421356 0,092324881

3,16227766 1 0,186819993

3,16227766 1,41421356 0,091581792

3,31662479 1 0,168577221

3,31662479 1,41421356 0,082304922

3,464101615 1 0,161560329

3,464101615 1,41421356 0,082130969

3,605551275 1 0,147045356

3,605551275 1,41421356 0,079125768

3,741657387 1 0,122027453

3,741657387 1,41421356 0,075228278

3,872983346 1 0,104085723

3,872983346 1,41421356 0,064669332

Tabel 4.4 menunjukkan hasil yang data yang telah di

transformasi. Data-data transformasi inilah yang digunakan untuk

uji normalitas. Hasil dari pengujian normalitas dapat dilihat pada

Gambar 4.28.

Gambar 4. 27 Pengujian Normalitas Power Density dari Data yang Telah Ditransformasi

73


terhadap powe density yang telah ditransformasi dengan pengaruh

waktu operasi dan kombinasi elektroda. Gambar 4.28

menunjukkan terdapat 30 nilai dari power density dengan nilai

rata-rata 0,1636, standar deviasi 0,06592 dan nilai statistika dari

kolmogrov-Smirnov (KS) sebesar 0,136 dan P-value > 0,150 lebih

dari α 0,05. Nilai P-value > 0,05 maka H0 diterima dan H1 ditolak,

sehingga data dinyatakan berdistribusi normal.

b. Uji Homogenitas


H0 : Data homogen


Gambar 4. 28 Pengujian Homogenitas Power Density vs Kombinasi Elektroda







1,41421

1,00000

0,100,090,080,070,060,050,040,03

P-Value 0,378

P-Value 0,581


Levene’s Test

t-K

OM

BIN

AS

I

Test for Equal Variances: t-POWER DENSITY vs t-KOMBINASIMultiple comparison intervals for the standard deviation, α = 0,05


74


terhadap power density. Waktu operasi dalam penelitian ini

merupakan data yang bersifat numerik.








Gambar 4. 29 Pengujian Two Way ANOVA Power Density



terhadap power density. Pengujian ini memiliki nilai P-value

(0,000) < α (0,05). Hasil P-value dapat menginterpretasikan bahwa

waktu operasi dan kombinasi elektroda memiliki pengaruh yang

75

signifikan pada tingkat signifikansi 0,05 terhadap nilai power

density yang dihasilkan. Tingkat kepercayaan atau kebaikan model

dari uji anova ini dapat dilihat dari nilai R-square yaitu sebesar

91,67%.

4.6.5 COD

a. Uji Normalitas




Gambar 4. 30 Pengujian Normalitas COD


terhadap perubahan konsentrasi COD dengan pengaruh waktu


terdapat 6 nilai dari tegangan dengan nilai rata-rata 736,4, standar




berdistribusi normal. Menurut Efendy dan Muin (2018) bahwa data

dikatakan normal dapat dilihat dari persebaran datanya, jika

76

membentuk garis lurus atau hampir lurus, maka dapat dikatakan


b. Uji Homogenitas


H0 : Data homogen


Gambar 4. 31 Pengujian Homogenitas COD vs Kombinasi Elektroda








terhadap COD. Waktu operasi dalam penelitian ini merupakan data





2

1

300250200150100

P-Value 0,845

P-Value 0,879


Levene’s Test

KO

MB

INA

SI

Test for Equal Variances: COD vs KOMBINASIMultiple comparison intervals for the standard deviation, α = 0,05


77





Gambar 4. 32 Pengujian Two Way ANOVA perubahan nilai COD



terhadap perubahan nilai COD. Pengujian ini memiliki nilai P-

value (0,000) untuk hari dan P-value (0,001) untuk kombinasi

elektroda. Kedua nilai P-value ini < α (0,05). Hasil P-value dapat

menginterpretasikan bahwa waktu operasi dan kombinasi elektroda

memiliki pengaruh yang signifikan pada tingkat signifikansi 0,05

terhadap nilai power density yang dihasilkan. Tingkat kepercayaan

atau kebaikan model dari uji anova ini dapat dilihat dari nilai R-

square yaitu sebesar 99,30%.

78

4.6.6 BOD

a. Uji Normalitas




Gambar 4. 33 Pengujian Normalitas BOD


terhadap perubahan konsentrasi BOD dengan pengaruh waktu


terdapat 6 nilai dari BOD dengan nilai rata-rata 359,6, standar


sebesar 0,295 dan P-value 0,098 lebih dari α 0,05. Nilai P-value >

0,05 maka H0 diterima dan H1 ditolak, sehingga data dinyatakan


b. Uji Homogenitas


H0 : Data homogen


79

Gambar 4. 34 Pengujian Homogenitas BOD vs Kombinasi Elektroda








terhadap BOD. Waktu operasi dalam penelitian ini merupakan data









2

1

400350300250200150100

P-Value 0,997

P-Value 0,988


Levene’s TestK

OM

BIN

AS

I

Test for Equal Variances: BOD vs KOMBINASIMultiple comparison intervals for the standard deviation, α = 0,05


80

Gambar 4. 35 Pengujian Two Way ANOVA perubahan nilai BOD



terhadap perubahan nilai BOD. Pengujian ini memiliki nilai P-

value (0,020) untuk hari dan P-value (0,479) untuk kombinasi

elektroda. Nilai P-value dari hari < α (0,05). Nilai P-value dari

kombinasi elektroda > α (0,05). Kedua nilai P-value ini dapat


tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap penurunan nilai

BOD pada tingkat signifikansi 0,05. Tingkat kepercayaan atau

kebaikan model dari uji anova ini dapat dilihat dari nilai R-square

yaitu sebesar 87,57%.

4.6.7 TSS

Pengujian statistika terhadap TSS tidak diperlukan, karena pada

penelitian ini tidak terdapat penurunan konsnetrasi TSS. Jadi, dapat

81

dikatakan waktu operasi dan kombinasi elektroda tidak berpengaruh

terhadap penurunan konsentrasi TSS.

4.6.8 pH

a. Uji Normalitas




Gambar 4. 36 Pengujian Normalitas pH


terhadap perubahan konsentrasi BOD dengan pengaruh waktu


terdapat 6 nilai dari tegangan dengan nilai rata-rata 6,968, standar





b. Uji Homogenitas


H0 : Data homogen

82


Gambar 4. 37 Pengujian Homogenitas pH vs Kombinasi Elektroda








terhadap pH. Waktu operasi dalam penelitian ini merupakan data









2

1

0,0200,0150,0100,0050,000

P-Value 0,332

P-Value 0,678


Levene’s Test

KO

MB

INA

SI

Test for Equal Variances: pH vs KOMBINASIMultiple comparison intervals for the standard deviation, α = 0,05


83

Gambar 4. 38 Pengujian Two Way ANOVA perubahan nilai Ph



terhadap perubahan nilai pH. Pengujian ini memiliki nilai P-value

(0,339) untuk hari dan P-value (0,048) untuk kombinasi elektroda.

Nilai P-value dari hari > α (0,05). Nilai P-value dari kombinasi

elektroda < α (0,05). Kedua nilai P-value ini dapat


tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap penurunan nilai

pH pada tingkat signifikansi 0,05. Tingkat kepercayaan atau

kebaikan model dari uji anova ini dapat dilihat dari nilai R-square

yaitu sebesar 79,71%.

84


85

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang di dapat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Karakteristik air limbah dari Balancing Tank memiliki konsentrasi

COD sebesar 2189,795 mg/L, BOD5 sebesar 768,24 mg/L, TSS sebesar

6270 mg/L, minyak dan lemak sebanyak 365,8 mg/L dan berada pada

pH 6,97.

2. Variabel waktu operasi dan kombinasi elektroda berpengaruh secara

signifikan untuk menghasilkan tegangan, arus, daya dan power density.

Hal ini dibuktikan dengan menggunakan analisis statistika dengan

metode Two Way ANOVA dengan tingkat signifikansi (α) 0,05.

3. Variabel waktu operasi dan kombinasi elektroda berpengaruh secara

signifikan terhadap penurunan konsentrasi COD. Hal ini dibuktikan

dengan menggunakan analisis statistika dengan metode Two Way

ANOVA dengan tingkat signifikansi (α) 0,05. Pengaruh terhadap

penurunan konsentrasi BOD dan perubahan nilai pH tidak memiliki

pengaruh yang signifikan. Hal ini disebabkan secara deskriptif nilai

yang didapat untuk ketiga parameter tersebut tidak memiliki selisih

nilai yang ekstrim. Waktu operasi dan kombinasi elektroda juga tidak

memiliki pengaruh terhdapa penurunan konsentrasi TSS, karena pada

penelitian ini konsentrasi TSS mengalami kenaikan.

Efisiensi penyisihan terbesar untuk COD pada masing-masing

reaktor 1, reaktor 2 dan reaktor kontrol yaitu 72,439%, 68,179%

dan 57,097%.

Efisiensi penyisihan terbesar untuk BOD pada masing-masing

reaktor 1, reaktor 2 dan reaktor kontrol yaitu 67,467%, 62,482%

dan 57,308%.

Konsentrasi TSS mengalami kenaikan serta pH memiliki nilai yang

stabil tidak mengalami perubahan nilai.

86

5.2 Saran

1. Melakukan penelitian dengan menggunakan sistem continuous untuk

dapat membandingkan energi listrik dan kualitas air limbah yang dapat

diolah oleh sistem MFC.

2. Melakukan penelitian dengan menggunakan dua metode chamber yang

digunakan, seperti membandingkan efektivitas single chamber dengan

double chamber.

87

DAFTAR PUSTAKA

Agustira, R., Lubis, K. S., dan Jamilah. (2013). Kajian Karakteristik Kimia Air,

Fisika Air dan Debit Sungai pada Kawasan DAS Padang Akibat

Pembuangan Limbah Tapioka. Jurnal Online Agroteknologi, 1(3),

Universitas Sumatra Utara, Medan.

Akbar, T. N., Kirom, M. R., dan Iskandar, R. F. (2017). Analisis Pengaruh

Material Logam Sebagai Elektroda Microbial Fuel Cell Terhadap Produksi

Energi Listrik Analysis of the Effect of Metals As an Electrode in Microbial

Fuel Cell To the Electrical Energy Production. E-Proceeding of

Engineering, 4(2), 2123–2138, Bandung.

Ananta, I. P., P, W. I., Dhinarananta, I., Yuniadi, A., dan Hendrayana, A. M.

(2013). Identifikasi Serotipe bamteri Vibrio cholerae Terisolasi dari Es

Bahan Pengawet Ikan yang Digunakan oleh Pedagang Hasil Laut Pasar

Modern dan Pasar Tradisional di Kota Denpasar, 1–15.

Ashoka, H., R, S., dan Bhat, P. (2012). Comparative Studies On Electrodes For

The Construction Of Microbial Fuel Cell. International Journal of

Advanced Biotechnology and Research, 3(4), 785–789.

Bose, D., Dhawan, H., Kandpal, V., Vijay, P., dan Gopinath, M. (2018a).

Bioelectricity Generation From Sewage And Wastewater Treatment Using

Two-Chambered Microbial Fuel Cell. International Journal of Energy

Research, 42(14), 4335–4344.

Bose, D., Dhawan, H., Kandpal, V., Vijay, P., dan Gopinath, M. (2018b).

Sustainable Power Generation From Sewage And Energy Recovery From

Wastewater With Variable Resistance Using Microbial Fuel Cell, Enzyme

And Microbial Technology, 118, 92–101.

Çek, N. (2017). Examination of Zinc Electrode Performance in Microbial Fuel

Cells. Journal of Science, 30(4), 395–402.

Dastiana, C., dan Mudiantono. (2013). Analisis Perbedaan Respon Sikap

Audience Atas Strategi Promosi Product Placement Dalam Film Habibie &

Ainun. Diponegoro Journal of Management, 2, 1–9.

Gio, P. U., dan Rosmaini, E. (2009). Belajar Olah Data Dengan SPSS, Minitab,

R, Microsoft Excel, Eviews, Lisrel, Amos dan Smartpls. USU Press,

Universitas Sumatera Utara, Medan.

88

Harahap, M. R. (2017). Sel Elektrokimia : Karakteristik dan Aplikasi. Circuit,

2(1).

Haslett, N. D. (2012). Development of a eukaryotic microbial fuel cell using

Arxula adeninivorans. Ph.D's Thesis of University of Lincoln, New

Zealand.

Huggins, T., Fallgren, P. H., Jin, S., dan Ren, Z. J. (2014). Energy and

Performance Comparison of Microbial Fuel Cell and Conventional Aeration

Treating of Wastewater. Journal of Microbial & Biochemical Technology.

Ibrahim, B., Suptijah, P., dan Adjani, Z. N. (2017). Kinerja Microbial Fuel Cell

Penghasil Biolistrik Dengan Perbedaan Jenis Elektroda Pada Limbah Cair

Industri Perikanan. JPHPI 2017, 20(2).

Ihsan, B., & Retnaningrum, E. (2017). Isolasi Dan Identifikasi Bakteri Vibrio Sp.

Pada Kerang Kapah (Meretrix Meretrix) Di Kabupaten Trenggalek. Jurnal

Harpodon Borneo, 10(1), 23–27.

Istighfari, S. (2018). Aplikasi Enceng Gondok ( Eichhornia Crassipes ) Dan Kayu

Apu ( Pistia Stratiotes ) Dalam Menurunkan Kadar Bod , Cod , Dan Phospat

Pada Air Limbah Laundry. Skripsi, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya,

Surabaya.

Kolwzan, B., Adamiak, W., Grabas, K., dan Pawelczyk, A. (2006). Introduction

to Enviromental Microbiology. Oficyna Wydawnicza Politechniki

Wroclawskiej, Wroclaw.

Kristin, E. (2012). Produksi Energi Listrik Melalui Microbial Fuel Cell

Menggunakan Limbah Industri Tempe. Skripsi, Universitas Indonesi,

Depok.

Lorenzo, M. Di, Curtis, T. P., Head, I. M., dan Scott, K. (2009). A single-chamber

microbial fuel cell as a biosensor for wastewaters. Water Research, 43(13),

3145–3154.

Ma, F., Yin, Y., dan Li, M. (2019). Start-Up Process Modelling of Sediment

Microbial Fuel Cells Based on Data Driven. Mathematical Problems in

Engineering, 1–10.

Metcalf and Eddy. (2014). Waste Water Engineering Treatment and Resource

Recovery 5th

. McGraw-Hill, Inc., Newyork.

Nurhasanah. (2009). Penentuan Kadar COD (chemical oxygen demand) pada

Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit, Pabrik Karet dan Domestik. Skripsi,

Universitas Sumatera Utara, Medan.

89

Pamekas, Lay, B. W., Sutjahjo, S. H., Hutagaol, P. M., dan Hardjomidjojo, H. H.

(2007). Model For Urban Conservation Of Urban Environmental ( Case

Study Of Town Of Majalaya At The Catchment Area Of Citarum Hulu ). 1(7).

Peraturan Gubernur Jawa Timur Nomor 72 tahun 2013 tentang Baku Mutu Air

Limbah Bagi Industridan/atau Kegiatan Usaha Lainnya.

Prasad, M. P. D., Sridevi, V., Lakshmi, P. K., dan Swathi, A. (2015). Treatment of

Pharmaceutical Industrial Effluent By Microbial Fuel Cell (MFC). IJIRST-

International Journal for Innovative Research in Science & Technology|,

2(01), 241–247.

Prayogo, F. A., Suprihadi, A., dan Raharjo, B. (2017). Subtilis Dengan Substrat

Limbah Septic Tank Serta. Jurnal Biologi, 6(2).

Pusat Teknologi Informasi dan Komunikasi Pendidikan dan Kebudayaan.

Radi, M. H., dan Al-Fetlawi, H. A.-Z. (2016). Influence Of Electrodes

Characteristics On A Microbial Fuel Cell Performance. Journal of Babylon

University/Engineering Science, 25(4), 1328–1338.

Ray, S. G., Bhowmick, G. D., Ghangrekar, M. M., dan Mitra, A. (2016).

Advances In Wastewater Treatment By Combined Microbial Fuel Cell-

Membrane Bioreactor. 13th IWA Specialized Conference on Small Water

and Wastewater Systems, 1–9.

Sari, N., Erina, Abrar, M., Wardani, E., Fakhrurrazi, dan Daud, R. (2018). Isolasi

dan Identifikasi Salmonella sp dan Shigella sp pada Feses Kuda bendi di

Bukittinggi Sumatera Barat. JIMVET, 2(3), 402–410.

Sethuraman, V. A., Khan, S., Jur, J. S., Haug, A. T., dan Weidner, J. W. (2009).

Measuring Oxygen, Carbon Monoxide And Hydrogen Sulfide Diffusion

Coefficient And Solubility In Nafion Membranes. Electrochimica Acta,

54(27), 6850–6860.

SNI 6989.73:2009 tentang Air dan air limbah-Bagian 72 : cara uji kebutuhan

oksigen kimiawi (Chemical Oxygen Demand/COD) dengan refluks

tertutup secara titrimetri

SNI 6989.72:2009 tentang air dan air limbah-bagian 72 : cara uji kebutuhan

oksigen biokimia (Biochemical Oxygen Demand/BOD)

SNI 06-6989.3-2004 tentang air dan air limbah-bagian 3 : cara uji padatan

tersuspensi total (Total Suspended Solid/TSS) secara gravimetri

90

SNI 06-6989.11-2004 tentang air dan air limbah-bagian 11 : cara uji derajat

keasaman (pH) dengan menggunakan pH meter.

Sugiharto, T. (2009). Analisis varians. Universitas Gunadarma, 1–9.

Sunarya, S., Pradiko, H., dan Wahyuni, S. (2009). Perencanaan Instalasi

Pengolahan Lumpur Tinja di Kabupaten Cirebon. 13–63.

Suoth, A. E., dan Nazir, E. (2016). Karakteristik Air Limbah Rumah Tangga (

Grey Water ) Pada Salah Satu Perumahan Menengah Keatas Yang Berada

Di Characteristic Of Domestic Waste Water ( Grey Water ) In One

Kelurahan Kademangan Kota Tangerang. Ecolab, 10(2), 80–88.

Supriyadi, D. B., dan Karnaningroem, N. (2014). Kinerja Sistem Instalasi

Pengolahan Air Limbah dengan Seri Unit Anaerobic Baffled Reactor (ABR)

dan Anerobicbiofilter pada Rusunawa. Proceeding Seminar Nasional

Teknologi Praktis Dalam Upaya Konservasi Air Dan Energi,

Banjarmasin.

Toze, S. (1997). Microbial Pathogens In Wastewater. CSIRO Land and Water

Technical Report, (1).

Yuliani, U. (2010). Kandungan Mineral dan Logam Berat Lintah Laut

(Discodoris sp.) dari Perairan Kepulauan Belitung, 13(3), 576. Skripsi,

Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Zain, S. M., Ching, N. L., Jusoh, S., dan Yunus, S. Y. (2015). Different Types Of

Microbial Fuel Cell (MFC) Systems For Simultaneous Electricity Generation

And Pollutant Removal. Jurnal Teknologi, 74(3), 13–19.

91

LAMPIRAN A

DATA HASIL ANALISIS

105

LAMPIRAN B

TABEL TEGANGAN, KUAT ARUS, DAYA DAN POWER

DENSITY

107

Tabel B. 1 Tegangan dari masing-masing reaktor

TEGANGAN

HARI Zn/Cu (mV) Al/Cu (mV)

1 984,955 983,495

2 900,411 815,357

3 855,830 746,035

4 848,713 722,395

5 848,573 504,574

6 827,380 428,764

7 800,066 419,388

8 760,809 357,590

9 757,788 335,205

10 682,601 333,060

11 613,888 300,051

12 591,593 299,095

13 538,810 288,231

14 447,897 273,995

15 378,943 235,489

Tabel B. 2 Arus dari masing-masing reaktor

ARUS

HARI Zn/Cu (mA) Al/Cu (mA)

1 9,845 9,837

2 8,997 8,149

3 8,555 7,462

4 8,485 7,105

5 8,489 5,047

6 8,272 4,287

7 8,000 4,195

8 7,838 3,578

9 7,578 3,374

10 6,784 3,341

11 6,142 2,995

12 5,854 2,992

13 5,324 2,882

14 4,411 2,740

15 3,793 2,356

109

Tabel B. 3 Daya dari masing-masing reaktor

DAYA

HARI Zn/Cu (mW) Al/Cu (mW)

1 9,697 9,675

2 8,101 6,644

3 7,321 5,567

4 7,201 5,133

5 7,203 2,547

6 6,844 1,838

7 6,400 1,759

8 5,963 1,279

9 5,743 1,131

10 4,631 1,113

11 3,771 0,899

12 3,463 0,895

13 2,869 0,831

14 1,976 0,751

15 1,437 0,555

Tabel B. 4 Power Density dari masing-masing reaktor

POWER DENSITY

HARI Zn/Cu (mW/cm2) Al/Cu (mW/cm2)

1 7,31E-02 7,29E-02

2 6,11E-02 5,01E-02

3 5,52E-02 4,20E-02

4 5,43E-02 3,87E-02

5 5,43E-02 1,92E-02

6 5,16E-02 1,39E-02

7 4,82E-02 1,33E-02

8 4,49E-02 9,64E-03

9 4,33E-02 8,52E-03

10 3,49E-02 8,39E-03

11 2,84E-02 6,77E-03

12 2,61E-02 6,75E-03

13 2,16E-02 6,26E-03

14 1,49E-02 5,66E-03

15 1,08E-02 4,18E-03

111

LAMPIRAN C

DOKUMENTASI PENELITIAN

113

10

Gambar C. 2 Pretreatment Membran

Gambar C. 1 Reaktor MFC

Gambar C. 4 Analisis COD Gambar C. 3 Analisis BOD5

Gambar C. 6 Analisis Minyak dan Lemak Gambar C. 5 Analisis Mikroorganisme

115

LAMPIRAN D

JADWAL PENELITIAN

117

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

Mengidentifikasi

limbah cair

COD, BOD,

TSS, pH, Minyak

dan Lemak 1

Memilih limbah

sebagai substrat

Limbah cair

domestik (IPLT

Keputih) 1 1

Pengumpulan data

kualitas air limbah

Data analisa

kualitas air limbah

3 bulanan dari

IPLT Keputih 2 2

3 82 2 2 2

Pembuatan

Reaktor 2 2

Pembelian bahan-

bahan tambahan 1 1

Membuat

rangkaian sistem

pembacaan 3 3

Merangkai reaktor

MFC 3 3

Trial and Error

Percobaan

penggunaan

reaktor 5 5

Penelitian sistem

MFC 5 5

pengambilan data

tegangan dan

kkuat arus 2 2

3 3

2 2 2 2 2 2 2

5

6 6

3 3

7 2 1 1

8 10

2 2 2 2 2

100 4 5 4 3 1 0 5 8 3 5 8 12 9 2 2 2 2 2 5 2 5 5 3 3

4 9 13 16 17 17 22 30 33 38 46 58 67 69 71 73 75 77 82 84 89 94 97 100

5 Menganalisis kandungan COD, BOD,

TSS dan pH setiap 5 hari sekali

Penyusunan Laporan Tugas Akhir

Menganalisis mikroorganisme pada air

limbah

Melakukan Uji statistika

Menganalisis karakteristik awal air

limbah

Penarikan Kesimpulan

Analisis Data

Penyusunan Proposal Tugas Akhir

1

2

4

Proses penelitian

Jun'19Kegiatan

Studi Lapangan dan Literatur

Pengumpulan data

Progress Pada

Jan'19 Feb'19 Mar'19 Apr'19 Mei'19Bobot

3

4

No.

40

27

Jumlah Kumulatit

Progress Tugas Akhir

Mempersiapkan

reaktor MFC

Pelaksanaan Penelitian

119

LAMPIRAN E

GAMBAR DESAIN MFC

pemanfaatan microbial fuel cell sebagai penghasil …repository.ppns.ac.id/2220/1/1015040011 - suci...

Documents