SNTMUT ISBN:

Transkripsi

1 PENAMBAHAN NUTRISI MAGNESIUM DARI MAGNESIUM SULFAT (MgSO 4.7H 2 O) DAN NUTRISI KALSIUM DARI KALSIUM KARBONAT (CaCO 3 ) PADA KULTIVASI TETRASELMIS CHUII UNTUK MENDAPATKAN KANDUNGAN LIPID MAKSIMUM Dora Kurniasih Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Lampung, Lampung owa.kurniasih@gmail.com Abstrak Penelitian ini membahas pengaruh penambahan nutrisi Magnesium dari MgSO 4.7H 2 O dan nutrisi Kalsium dari CaCO 3 pada pemanfaatan Tetraselmis chuii untuk mendapatkan kandungan lipid maksimum. Tujuan penelitian ini adalah menentukan penambahan MgSO 4.7H 2 O dan CaCO 3 optimum dengan tujuan mendapatkan lipid maksimum pada Tetraselmis chuii. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan masing-masing variasi nutrisi MgSO 4.7H 2 O dan nutrisi CaCO 3, yaitu variasi pertama 0, 0.2, 2 gr MgSO 4.7H 2 O dan 0, 1, 3 gr CaCO 3. Penelitian ini menggunakan fotobioreaktor yang diisi dengan 2 L kultur mikroalga dengan perbandingan air laut dan mikroalga 4:1, maka 1.6 L air laut dan 0.4 L mikroalganya dimasukan dalam fotobioreaktor dengan intesitas cahaya 4000 lux, salinitas 30 ppt, dan laju alir CO 2 4%. Penelitian dimulai dengan mengembangbiakan mikroalga dengan variasi nutrisi tersebut. Kemudian diamati jumlah sel setiap 3 jam sampai diketahui waktu penurunan kepadatan sel, sehingga didapat waktu pemanenan optimal yaitu pada puncak fasa pertumbuhan. Selanjutnya mengembangbiakan mikroalga kembali sampai waktu pemanenan yang didapat. Mikroalga tersebut dipanen dan kemudian diekstrak minyaknya. Proses ekstraksi dilakukan dengan menggunakan pelarut isopropanol dan n- heksana. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase lipid maksimum pada Tetraselmis chuii didapat pada penambahan nutrisi MgSO 4.7H 2 O 2 gr dan 0 gr CaCO 3, yaitu 8,53%. Penambahan MgSO 4.7H 2 O berpengaruh terhadap jumlah lipid yang terkandung pada Tetraselmis chuii, dimana semakin tinggi MgSO 4.7H 2 O yang ditambahkan pada kultur maka lipid yang terkandung pada Tetraselmis chuii semakin tinggi. Berbeda halnya dengan penambahan CaCO 3, dimana penambahan CaCO 3 yang semakin banyak persentase lipid yang dihasilkan semakin dikit. Kata Kunci: Tetraselmis chuii, MgSO 4.7H 2 O, CaCO 3, lipid maksimum Pendahuluan Mikroalga Tetraselmis chuii dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biooil karena di dalamnya terdapat kandungan lipid. Kandungan lipid mikroalga bervariasi tergantung kepada kondisi lingkungan seperti ph, suhu, salinitas, konsentrasi CO 2, dan ketersediaan zat nutrisi. Konsentrasi zat nutrisi di dalam media kultivasi merupakan faktor penting yang menentukan reaksi biokimia secara keseluruhan. Magnesium dapat diperoleh dari MgSO 4. 7H 2 O berfungsi untuk pembentukan klorofil dan unsur Ca sebagai nutrisi dapat di peroleh dari CaCO 3 berfungsi untuk pembentukan sel. Tri Astuti (2009) melakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh penambahan Mg 2+ (magnesium) terhadap produktivitas dan komposisi asam lemak mikroalga Scenedesmus sebagai bahan baku biodiesel. Dari penelitian ini diketahui bahwa penambahan Mg 2+ (magnesium) dapat meningkatkan kadar lipid tetapi tidak berpengaruh terhadap komposisi asam lemak. Data menunjukkan kadar lipid mikroalga meningkat dengan adanya penambahan ion Mg 2+,yaitu dari 14,25% (Mg 2+ = 0 mg/l) menjadi 21,5% (Mg 2+ = 0,1 mg/l) dan 23,50% (Mg 2+ = 1 mg/l). Magnesium diberikan dalam bentuk garam MgSO 4. H 2 O. Tingginya kadar lipid diduga disebabkan oleh kondisi kultur yang stress akibat surplus Mg 2+. Kadar lipid yang tinggi pada mikroalga biasanya diperoleh pada kondisi stress yang terjadi bersamaan dengan penurunan laju perkembangbiakan sel. Perez-Pazos (2011) telah melakukan penelitian tentang pengaruh penambahan CaCO 3 pada sintesis lipid mikroalga Chlorella sp. dengan kondisi cahaya yang berbeda. Pada penelitian ini, digunakan variasi CaCO 3 0,5g/L dan 1,5 g/l. Produksi lipid tertinggi diperoleh pada Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA02-1

2 kondisi cahaya biru dengan penambahan CaCO 3 1,5 g/l dan periode cahaya 6:18 yaitu 0,778 g/l. Penelitian lain juga dilakukan (Anonim) untuk mengetahui pengaruh penambahan kalsium terhadap pertumbuhan mikroalga. Hasil pengamatan pola perkembangan kelimpahan plankton pada perlakuan dengan konsentrasi 25 ppm menunjukkan kecenderungan adanya peningkatan. Pada pengamatan hari ke 3 kepadatan mikroalga pada konsentrasi kalsium 25 ppm adalah sebanyak sel/l, pada hari ke 7 sebanyak sel/l dan mencapai puncak pada hari ke 14 sebanyak sel/l. Sedangkan pada perlakuan dengan konsentrasi kalsium 0 ppm dan 50 ppm cenderung meningkat pada hari ke 7 dan jatuh pada hari ke 14. Untuk perlakuan dengan kondisi 75 ppm, kepadatan sel cenderung menurun pada hari ke 7 dan jatuh pada hari ke 14. Hal ini menunjukkan bahwa pertumbuhan populasi plankton dipengaruhi oleh penambahan kalsium. Produksi lipid pada mikroalga dipengaruhi ketersedian nutrisi dan intensitas cahaya. Beberapa jenis alga menghasilkan lipid dalam jumlah banyak pada keadaan kekurangan nutrisi (Bei wang, 2008). Salah satu nutrisi yangdigunakan yaitu nutrisi MgSO 4 dan CaCO 3. Kandungan minyak alga Tetraselmis chuii yang bergantung dengan kondisi lingkungan yaitu salah satunya ketersediaan zat nutrisi. Penelitian ini membahas penambahan nutrisi MgSO 4.7H 2 O dan CaCO 3 pada kultivasi Tetraselmis chuii untuk mendapatkan kandungan lipid yang maksimum. Metodologi Penelitian Alat dan Bahan Alat yang digunakan pada penelitian ini : photobioreaktor, tabung gas CO 2, lampu neon, aerator, flowmeter, haemocytometer, mikroskop, luxmeter, centrifuge, oven, sokhlet, timbangan digital, vacuum evaporator. Bahan yang digunakan pada penelitian ini : Tetraselmis chuii, air laut, udara, gas CO 2, nutrisi MgSO 4.7H 2 O dan CaCO 3, isopropanol, dan heksana. Prosedur Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan masing-masing variasi nutrisi MgSO 4.7H 2 O dan nutrisi CaCO 3, yaitu 0, 0.2, 2 gr MgSO 4.7H 2 O dan 0, 1, 3 gr CaCO 3. Penelitian ini menggunakan fotobioreaktor yang diisi dengan 2 L kultur mikroalga dengan perbandingan air laut dan mikroalga 4:1, yaitu 1600 ml air laut dan 400 ml mikroalga. Bahan ini dimasukan dalam fotobioreaktor dengan intensitas cahaya 4000 lux, salinitas 30 ppt, dan kandungan CO 2 4%. Penelitian dimulai dengan mengultur mikroalga sesuai dengan rancangan percobaan. Kemudian untuk menentukan jumlah sel diamati setiap 3 jam sampai dicapai penurunan kepadatan sel, untuk menentukan waktu pemanenan optimal yaitu pada puncak fasa pertumbuhan. Selanjutnya mengembangbiakan mikroalga dioperasikan sampai waktu pemanenan yang diperoleh. Mikroalga tersebut dipanen dan kemudian diekstrak minyaknya. Proses ekstraksi dilakukan dengan menggunakan metode imersi. Ekstraksi yang dilakukan dengan menggunakan pelarut isopropanol dan n-heksana,. Analisis Sampel Pertama Massa mikrolaga yang akan diekstrak ditimbang, selanjutnya mikroalga diekstrak, minyak yang didapat ditimbang lalu dihitung persentase minyaknya dengan persamaan : Persentase minyak alga = 100%. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA02-2

3 Hasil dan Pembahasan Persentase lipid (%) CaCO3 0 gr CaCO3 1 gr CaCO3 3 gr MgSO4.7H2O (gram) Gambar 1. Penambahan nutrisi MgSO 4.7H 2 O terhadap persentase lipid. Profil penambahan MgSO 4.7H 2 O dapat dilihat pada Gambar 1, dapat dilihat bahwa pada kondisi tanpa penambahan CaCO 3 0 gr dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O sebanyak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr, persentase lipid yang dihasilkan meningkat. Akan tetapi, pada penambahan CaCO 3 pada 1 gram dan 3 gram dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O sebanyak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr, persentase lipid yang dihasilkan menurun. Hal ini menunjukan bahwa penambahan MgSO 4.7H 2 O berpengaruh terhadap kandungan lipid yang terkandung pada Tetraselmi chuii, dimana semakin tinggi MgSO 4.7H 2 O pada kultur maka kandungan lipid yang terkandung pada Tetraselmis chuii semakin tinggi. Hal ini dikarenakan oleh kondisi kultur stress akibat surplus Mg 2+. Kadar lipid yang tinggi pada mikroalga biasanya diperoleh pada kondisi stress yang terjadi bersamaan dengan penurunan laju perkembangbiakan sel. Akumulasi lipid di dalam sel mikroalga umumnya terjadi pada fase stasioner. (Lubian, 2000). Logam magnesium (Mg 2+ ) merupakan inti dari molekul klorofil. Hasil penelitian menunjukkan sekitar 6 % dari total Mg 2+ di dalam sel mikroalga terikat dalam bentuk molekul klorofil. (Stanier,1983). Namun demikian, respon negatif oleh sel mikroalga dapat terjadi, baik dalam kondisi defisiensi maupun surplus ion Mg 2+,dan akibatnya perkembangbiakan sel terhambat dan pertumbuhan abnormal. Hasil yang diperoleh ini juga didukung dari penelitian sebelumnya, yang dilakukan oleh Tri Astuti (2011). Penelitian tersebut bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan Mg 2+ terhadap produktifitas dan komposisi asam lemak mikroalga Scenedesmus. Hasil analisis menunjukkan kadar lipid pada Scenedesmus,sp meningkat dengan adanya penambahan Mg 2+, yaitu dari 14,25%,menjadi 21,5% dan 23,5%. Berdasarkan data yang telah diperoleh dari pengukuran, hasil penelitian menunjukkan persentase lipid tertinggi diperoleh pada penambahan MgSO 4.7H 2 O 2 gr dan tanpa penambahan CaCO 3 yaitu sebesar 8,53%. Persentase lipid tertinggi diperoleh pada kepadatan sel terendah, yaitu sebesar sel/ml. Hal ini disebabkan karena pada penambahan nutrisi MgSO 4.7H 2 O 2 gr dan tanpa penambahan CaCO 3 mikroalga tersebut tidak fokus pada pertumbuhan sel terhadap pembentukan lipid. Semakin besar resiko mikroalga terancam hidup, maka semakin banyak kandungan lipid yang terbentuk. Sedangkan pada variasi penambahan CaCO 3 persentase lipid yang didapat cenderung tidak stabil. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA02-3

4 Persentase lipid (%) MgSO4.7H2O 0 gr MgSO4.7H2O 0.2 gr MgSO4.7H2O 2 gr CaCO3 (gram) Gambar 2. Penambahan CaCO 3 terhadap persentase lipid Gambar 2 menunjukkan bahwa penambahan CaCO 3 3 gram dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr, persentase lipid yang didapat cenderung menurun yaitu 8,12%, 7,18%, 6.39%. Hal ini dikarenakan nutrisi CaCO3 yang diberikan tidak terkonsumsi dengan baik oleh mikroalga Tetraselmis chuii. Dapat dilihat dari adanya endapan CaCO 3 yang berada di dalam kultur yang dapat mempengaruhi pertumbuhan selnya sehingga kandungan lipid yang terdapat pada mikroalga rendah. Berdasarkan penelitian ini, CaCO 3 tidak sesuai digunakan pada kultur mikroalga Tetraselmis chuii untuk mendapatkan kandungan lipid yang tinggi. Pada penambahan CaCO3 1 gr dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O 0gr 0.2 gr, dan 2 gr, persentase lipid yang didapat cenderung menurun yaitu dari 8.32% (0 gr), 8,27% (0,2 gr) dan 8,211 % (2gr). 0.5 Biomassa (gr) CaCO3 0 gr CaCO3 1 gr CaCO3 3 gr MgSO4.7H2O (gr) Gambar 3 Penambahan MgSO4.7H2O terhadap biomasa Gambar 3 menunjukan bahwa tanpa penambahan CaCO 3 (0 gr) dan pada penambahan CaCO 3 3 gram dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O sebanayak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr biomasa yang dihasilkan meningkat pada penambahan MgSO 4.7H 2 O 0.2 gram dan menurun pada penamabahan MgSO 4.7H 2 O 2 gram. Akan tetapi, pada penambahan CaCO 3 1 gram dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O sebanyak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr biomassa yang dihasilkan menurun. Biomassa (gr) CaCO3 (gr) MgSO4.7H2O 0 gr MgSO4.7H2O 0.2 gr MgSO4.7H2O 2 gr Gambar 4 Penambahan CaCO 3 terhadap biomasa Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA02-4

5 Gambar 4 menunjukan bahwa pada tanpa penambahan MgSO 4.7H 2 O (0 gr) dan pada penambahan MgSO 4.7H 2 O 0.2 gram, dan penambahan MgSO 4.7H 2 O 2 gram dengan variasi penambahan CaCO 3 sebanayak 0 gr, 1 gr, dan 3 gr biomasa yang dihasilkan meningkat pada penambahan CaCO 3 1 gram dan menurun pada penambahan MgSO 4.7H 2 O 3 gram. massa lipid (gr) CaCO3 0 gr CaCO3 1 gr CaCO3 3 gr MgSO4.7H2O (gr) Gambar 5 Penambahan MgSO 4.7H 2 O terhadap produktivitas Gambar 5 menunjukan bahwa pada penambahan tanpa penambahan CaCO 3 (0 gr) dan pada penambahan CaCO 3 3 gram dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O sebanayak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr produktivitas lipid yang dihasilkan meningkat pada penambahan MgSO 4.7H 2 O 0.2 gram dan menurun pada penamabahan MgSO 4.7H 2 O 2 gram. Akan tetapi, pada penambahan CaCO 3 1 gram dengan variasi penambahan MgSO 4.7H 2 O sebanyak 0 gr, 0.2 gr, dan 2 gr produktivitas lipid yang dihasilkan menurun. massa lipid (gr) MgSO4.7H2O 0 gr MgSO4.7H2O 0.2 gr MgSO4.7H2O 2 gr CaCO3 (gr) Gambar 4.6 Penambahan MgSO 4.7H 2 O terhadap produktivitas Gambar 6 menunjukan bahwa pada tanpa penambahan MgSO 4.7H 2 O (0 gr) dan pada penambahan MgSO 4.7H 2 O 0.2 gram, dan penambahan MgSO 4.7H 2 O 2 gram dengan variasi penambahan CaCO 3 sebanayak 0 gr, 1 gr, dan 3 gr produktivitas lipid yang dihasilkan meningkat pada penambahan CaCO 3 1 gram dan menurun pada penamabahan MgSO 4.7H 2 O 3 gram. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan, biomasa dan massa lipid yang tertinggi terdapat pada tanpa penambahan MgSO 4.7H 2 O (0 gr) dan penambahan CaCO 3 1 gr yaitu sebesar gr, massa lipinya dan persentase lipid yang dihasilkan 8.32%. Pada penambahan CaCO 3 yang semakin banyak tidak sesuai dalam pengkulturan mikroalga pada Tetraselmis chuii untuk mendapatkan persentase lipid maksimum, akan tetapi MgSO 4.7H 2 O sesuai untuk ditambahkan pada kultur mikroalga Tetraselmis chuii untuk mendapatkan persentase lipid maksimum. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA02-5

6 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan : 1. Jumlah biomassa dan massa lipid yang tertinggi terdapat pada tanpa penambahan MgSO4.7H2O (0 gr) dan penambahan CaCO3 1 gr yaitu sebesar biomasanya gr, massa lipid gr dan persentase lipid yang dihasilkan 8.32%. 2. Persentase lipid maksimum yang terkandung pada mikroalga Tetraselmis chuii didapat pada penambahan 2 gr MgSO 4.7H 2 O dan tanpa penambahan CaCO 3 0 gr, yaitu sebesar 8,53% 3. Pada penambahan 3 gr CaCO 3, mikroalga Tetraselmis chuii tidak mampu menyesuaikan diri karena lebih banyak terbentuk endapan CaCO 3 yang mempengaruhi pertumbuhan selnya sehingga kandungan lipid yang terdapat pada mikroalga rendah. 4. Semakin banyak MgSO 4.7H 2 O yang ditambahkan dengan tanpa ditambahkan CaCO 3, persentase lipid mikroalga Tetraselmis chuii cenderung meningkat. 5. Penambahan CaCO 3 tidak sesuai dalam pengkulturan mikroalga pada Tetraselmis chuii untuk mendapatkan persentase lipid maksimum, akan tetapi MgSO 4.7H 2 O sesuai untuk ditambahkan pada kultur mikroalga Tetraselmis chuii untuk mendapatkan persentase lipid maksimum. Daftar Pustaka Astuti, J. Tri., Sriwulandari, Lies., Sembiring, T.2011.Pengaruh Penambahan Mg 2+ Terhadap Produktifitas dan Komposisi Asam Lemak Mikroalga Scenedesmus Sebagai Bahan Biodiesel. LIPI : Bandung Bei Wang., Li, Yanqun., Wu, Nan., Q, Lan, Christopher CO 2 Biomigation Using Microalgae. Appl Microbiol Biotechnol. 79: Perez-Pazos Synthesis of Neutral Lipids in Chlorella,Sp. Under Different Light and Carbonate Conditions.Universidad de Narino, Colombia. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA02-6