III. METODOLOGI A. ALAT DAN BAHAN Alat yang digunakan dalam kultivasi yaitu 1 buah unit bak/ wahana raceway (p = 100cm, l = 60cm, dan t = 40cm), 2 unit aquarium (p = 40cm, l =25cm, dan t = 27cm), torn ukuran 1 000 liter, serta saringan 35 mesh. Alat yang digunakan dalam pengujian antara lain: mikroskop cahaya, centrifuge, spektrofotometer, penangas air 95 0 C, COD reactor, labu kjeldhal, Automatic N Distillator, Automatic Absorption Spectrophotometer (AAS), termometer, cool box, botol sampel berbagai ukuran, serta berbagai alat gelas seperti erlenmeyer, gelas piala, gelas ukur, buret, pipet mohr, dan pipet tetes. Media yang digunakan dalam penelitian ini berupa limbah cair Rumah Pemotongan Hewan yang berasal dari UPTD RPH Bubulak, Bogor. Sebelum dipakai sebagai media terlebih dahulu disaring dengan saringan 35 mesh untuk memisahkan padatan-padatan kasar serta dilakukan proses pretreatment terlebih dahulu untuk meminimalisasi gangguan yang ada, menghilangkan bau, dan menurunkan kandungan organik di dalam limbah cair tersebut. Kultur mikroalga yang digunakan sebagai inokulum yakni kultur dalam bentuk konsorsium alamiah mikroalga yang berasal dari Danau LSI IPB. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan mikroalga yang telah beradaptasi dengan cuaca dan iklim daerah Bogor. Berbagai macam bahan kimia yang digunakan dalam pengujian antara lain: pereaksi destruksi TKN, larutan NaOH 6N, larutan H 3 BO 3 2%, larutan H 2 SO 4 0.02%, larutan amonia molibdat, larutan SnCl 2, larutan NaCl 30%, larutan H 2 SO 4 (kadar nitrat), pereaksi brusin sulfaniat, dan larutan lugol 2%. B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dari bulan Februari hingga bulan Juli 2010, bertempat di Laboratorium Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian, IPB, Bogor (Laboratorium Bioindustri, Laboratorium Teknik Kimia, Laboratorium Pengawasan Mutu, Laboratorium Teknik Manajemen Lingkungan, dan Laboratorium Instrumen). C. METODE PENELITIAN 1. Preparasi a. Pembuatan Bak Kultivasi Penelitian Utama dan Tangki Pretreatment Bak kultivasi untuk kultur konsorsium mikroalga didesain dengan dimensi (100 x 60 x 40) cm 3 = 240.000 cm 3 = 240 dm 3 = 240 liter, tinggi media di dalam kolam cukup dangkal yakni sebesar 0.2 m untuk menjamin penetrasi cahaya matahari hingga ke dasar kolam. Dinding kolam kemudian dilapisi dengan plastik waterproof untuk mencegah terjadinya proses adesif. Dilengkapi juga dengan sekat di bagian tengah untuk alat bantu sirkulasi. Sirkulasi media kultur dilakukan secara sederhana, hanya pengadukkan ketika sampling dilakukan. Sirkulasi ini dilakukan untuk mencegah terjadinya pengendapan mikroalga, self shiding, stratifikasi suhu, serta homogenasi media (Kabinawa, 2008). Aliran dalam kolam dibantu oleh baffle yang diletakkan di sudut-sudut kolam sehingga terjadinya dead zone dapat diminimalisir. Rancangan bak kultivasi dapat dilihat pada Gambar 4 dibawah ini. Gambar 4. Desain CAD, (a) Bak kultivasi dan (b) wahana kultivasi 26
Sebelum limbah cair RPH digunakan untuk kultivasi, terlebih dahulu limbah cair ini dilakukan proses pretreatment. Tangki pretreatment digunakan untuk mengolah limbah cair dari RPH yang masih fresh. Hal ini disebabkan sebelum limbah cair digunakan kandungan bahan organik limbah cair terlalu tinggi, menimbulkan aroma yang tidak sedap (bau yang menyengat), dan ketika kultivasi dilakukan mikroalga tidak dapat tumbuh pada media yang telah disediakan (limbah cair RPH) sebab terlalu banyak gangguan dan faktor yang menghambat pertumbuhan mikroalga di dalam limbah cair RPH yang masih fresh tersebut. Tangki pretreatment didesain dengan dimensi 1 000 liter dengan bentuk melingkar, dinding kolam kemudian dilapisi dengan plastik waterproof untuk mencegah terjadinya proses adesif. Dilengkapi juga dengan pompa aerasi di bagian dasar tangki untuk pasokan udara dan alat bantu sirkulasi. Tangki dapat dilihat pada Gambar 5 dibawah ini. Gambar 5. Tangki pretreatment b. Karakterisasi Limbah Organik (COD, Nutrien, Suhu dan ph) Limbah cair organik yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari limbah cair Rumah Pemotongan Hewan (RPH) Bubulak, Bogor. Limbah dari sumber ini disinyalir merupakan penyebab algae blooming secara alami sehingga diperkirakan limbah tersebut mengandung nutrien yang dibutuhkan mikroalga secara umum. Sebelum limbah dipakai sebagai nutrien dan setelah melalui proses pretreatment, terlebih dahulu dilakukan karakterisasi limbah dari segi COD, nutrien, ph, dan suhu. Hal ini dilakukan untuk menduga perlu atau tidaknya faktor pengenceran serta pengendalian ph yang tepat terhadap limbah, sebelum diumpankan sebagai nutrien 27
ke dalam sistem kultur konsorsium mikroalga. Prosedur pengujian COD, N-organik, N-NH 3, N-NO - 3, ortofosfat, dapat dilihat pada Lampiran 1, 2, dan 3. Analisis Kalium dilakukan dengan metode Atomatic Absorption Spectrophotometry (AAS) oleh laboratorium CDSAP, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pengukuran ph dilakukan dengan metode standar APHA ed. 20 th 4500-H + B, 1998 dengan phmeter Beckmann terkalibrasi. c. Karakterisasi Konsorsium Mikroalga. Sampel konsorsium mikroalga dalam sistem kultur ini berasal dari Danau LSI IPB yang diduga memiliki banyak kandungan mikroalga dengan parameter badan air yang berwarna hijau tua. Sampling dilakukan di 3 titik acak dengan jumlah 25% dari volume keseluruhan kultur per bak aquarium yakni 45 liter. Sebelum diinokulasi ke media, dilakukan karakterisasi konsorsium mikroalga dengan menghitung kerapatan sel mikroalga dan prevalensi serta dominasi jenis mikroalga dalam konsorsium. d. Pembuatan Kultur Percobaan Kultur percobaan dilakukan untuk mengetahui kebutuhan waktu pertumbuhan konsorsium mikroalga. Kultur percobaan ini terdiri dari 75% (limbah cair RPH) dan 25% (konsorsium mikroalga) serta 50% (limbah cair RPH) dan 50% (konsorsium mikroalga). Total volume sistem adalah 20 liter terdiri dari 5 liter mikroalga dan 15 liter limbah cair RPH yang ditempatkan di dalam aquarium. Analisis yang dilakukan yaitu analisis pertumbuhan konsorsium mikroalga yang terdiri dari analisis kerapatan sel. Analisis kerapatan sel dilakukan dengan metode Haemacytometer (lihat Lampiran 5), analisis perubahan konsentrasi nutrien, analisis perubahan nilai ph, dan analisis perubahan nilai suhu. Pengamatan terhadap pertumbuhan mikroalga dilakukan setiap hari (mulai dari hari ke-0) selama periode kultivasi. Jumlah sampel yang diambil setiap hari untuk analisis yakni 30 ml. Konsistensi volume dilakukan dengan menambahkan air ke dalam sistem, baik setelah sampling (sesuai dengan volume sampling), serta untuk kontrol evaporasi. 28
2. Kultivasi pada Penelitian Utama Kultur pada penelitian utama menggunakan konsentrasi yakni 75% (limbah cair RPH) : 25% (konsorsium mikroalga) dengan total volume sebesar 100 liter yang terdiri dari 75 liter limbah cair RPH dan 25 liter konsorsium mikrolaga. Secara berkala dalam kurun waktu tertentu tergantung signifikansi perubahan, limbah yang dipakai sebagai sumber nutrien dalam kultur mikroalga dicek parameter nutriennya (konsentrasi N-organik, N-NH 3, N-NO - 3, ortofosfat, dan kalium). Analisis tambahan berupa pengenceran ph. Prosedur analisis N-organik, N-NH 3, N-NO - 3, fosfat, kalium, dan ph dapat dilihat pada Lampiran 1, 2, dan 3. Keseluruhan tahapan penelitian yang telah dijelaskan diatas, disajikan pada diagram metode penelitian pad Gambar 6. Pembuatan Bak Kultivasi Penelitian Utama dan Tangki Pretreatment Tahap 1. Preparasi Karakteristik Limbah Cair RPH Karakteristik Konsorsium Mikroalga Pembuatan Kultur Percobaan Tahap 2. Kultivasi Kultur Penelitian Utama Analisis Pertumbuhan Sel Analisis Perubahan Nutrien, ph, dan Suhu Gambar 6. Diagram metode penelitian Karakteristik Proksimat, kandungan Minyak, Prevalensi dan Dominasi Mikroalga 29