Kinerja Membran Komposit Kitosan-Karagenan pada Sistem Microbial Fuel Cell dalam menghasilkan Biolistrik dari Limbah Pemindangan Ikan

Performance of Chitosan-Carrageenan Composite Membrane on Microbial Fuel Cell System in Producing Bioelectricity from Boiled Fish Wastewater

  • Bustami Ibrahim Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga, Jalan Agatis, Bogor
  • Uju Surfactant And Bioenergy Research Center, Jalan. Raya Pajajaran No. 1, Baranangsiang, Bogor Tengah, RT.02/RW.05, Tegallega, Kecamatan Bogor Tengah, Kota Bogor, Jawa Barat
  • Agus Muhamad Soleh Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Dramaga, Jalan Agatis, Bogor
Keywords: BOD, COD, microbial fuel cell, nilai elektrisitas

Abstract

Microbial fuel cell (MFC) merupakan suatu teknologi yang memanfaatkan mikroba untuk mendegradasi bahan organik dan anorganik menjadi energi listrik, dapat dilakukan menggunakan sistem satu bejana atau dua bejana. Sistem MFC dua bejana menggunakan membran penukar proton yang berfungsi untuk mengalirkan proton yang dihasilkan dari ruang anoda ke ruang katoda, salah satu alternatif membran yang digunakan yaitu komposit kitosan-karagenan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan perbandingan komposit kitosan-karagenan sebagai membran penukar proton pada MFC, menentukan kinerja MFC dalam menghasilkan elektrisitas, serta menentukan kinerja penurunan beban polutan limbah cair pada MFC. Nilai elektrisitas MFC diukur menggunakan multimeter dengan parameter yang diuji adalah tegangan listrik, serta arus listrik. Parameter uji yang digunakan untuk mengukur penurunan beban polutan limbah cair adalah chemical oxygen demand (COD), biologycal oxygen demand (BOD) dan total amonia nitrogen (TAN). Membran komposit kitosan-karagenan dibuat dengan perlakuan perbedaan komposisi kitosan dan karagenan 1:1; 1,5:1; 3:1 (v/v). Perbedaan rasio kitosan dan karagenan pada membran komposit kitosan-karagenan memberikan pengaruh terhadap sifat mekanik membran, nilai elektrisitas MFC, serta beban polutan cair pada MFC. Membran komposit kitosan-karagenan dengan perbandingan 1:1 menghasilkan nilai konduktivitas proton tertinggi sebesar 1,15x10-3 S/cm, kuat tarik tertinggi 7,047 MPa, tegangan listrik 0,97 V, arus 7,02 mA, serta daya listrik 6,84 mW. Nilai COD, BOD, serta TAN limbah cair pemindangan ikan mengalami penurunan sebesar 90%, 76% dan 32%.

References

ASTM] American Standard Testing and Material. 2002. ASTM C39-86 Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. Philadelphia (US): ASTM International.
Ayuni NPS, Yuningrat NW, Citra NW. 2018. Kajian transpor kreatinin menggunakan membran kitosan-alginat tertaut silang polivinil alkohol (PVA). Jurnal Rekayasa Proses. 12(2): 114-120.
Cabello SDP, Molla S, Ochoa NA, Marchese J, Gimenez E, Compan V. 2014. New bio-polymeric membranes composed of alginate-carrageenan to be applied as polymer electrolyte membranes for DMFC. Journal of Power Sources. 265: 345-355.
Chowdhury P, Viraraghavan T, Srinivasan A. 2010. Biological treatment processes for fish processing wastewater. Bioresource Technology. 101: 439-449.
Duan Q, Wang H, Benziger J. 2012. Transport of liquid water through nafion membranes. Journal of Membrane Science. 392: 88-94.
Eldin MSM, Farag HA, Tamer TM, Konsowa AH, Gouda MH. 2019. Development of novel iota carrageenan-g-polyvinyl alcohol polyelectrolyte membrane for direct methanol fuel cell application. Polymer Bulletin. 1: 1-19.
Flimban SGA, Ismail AMI, Kim T, Oh S. 2019. Overview of recent advancement in the microbial fuel cell from fundamentals to applications: design, major elements, and scalability. Energies. 12: 3390-3410.
Fuel Cell Store. 2019. NafionTM Membran [Internet]. [diunduh 2019 Nov 22]. Tersedia pada : https://www.fuelcellstore.com.
Handayani S, Hardi J, Dewi EL. 2010. Membran elektrolit nano silika dengan polieter-eter keton tersulfonasi untuk methanol fuel cell. Jurnal Nanoteknologi Indonesia. 1(1) : 34-39.
Ibrahim B. 2005. Kaji ulang sistem pengolahan limbah cair industri hasil perikanan secara biologis dengan lumpur aktif. Buletin Teknologi Hasil Perikanan. 8(1) : 31-41.
Ibrahim B, Salamah E, Alwinsyah R. 2014. Pembangkit biolistrik dari limbah cair industri perikanan menggunakan microbial fuel cell dengan jumlah elektroda yang berbeda. Jurnal Dinamika Maritim. 4(1): 1-9.
Ibrahim B, Suptijah P, Agung BS. 2017b. Pengaruh jarak elektroda microbial fuel cell pada limbah cair pemindangan ikan terhadap elektrisitas dan beban pencemaran. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia. 20(3): 559-567
Ibrahim B, Suptijah P, Syahreza F. 2017a. Kinerja microbial fuel cell pada pengolahan limbah cair pemindangan dengan membran separator campuran polimer kitosan/PVA. Jurnal Teknologi Industri Pertanian. 27(3): 235-241.
Ibrahim B, Uju, Mukti AC. 2019. Densitas biofilm pada elektroda berpengaruh positif terhadap produksi biolistrik microbial fuel cell limbah cair perikanan. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia. 22(1): 71-79.
Jamieson TS, Stratton GW, Gordon R, Madan A. 2003. The use of aeration to enhance ammonia nitrogen removal in constructed wetlands. Canadian Biosystem Engineering. 45(1): 9-14.
Kim RJ, Cheng S, Oh SE, Logan B. 2007. Power generation using different cation, anion, and ultrafiltration membran in microbial fuel cells. Environmental Science Technology. 41 :1004-1009.
Kusoglu A, Karlsson AM, Santare MH, Cleghorn S, Johnson WB. 2007. Mechanical behavior of fuel cell membranes under humidity cycles and effect of swelling anisotropy on the fatigue stresses. Journal of Power Sources. 170: 345–358.
Lee SW, Jeon BY, Park DH. 2010. Effect of bacterial cell size on electricity generation in A single chambered in microbial fuel cell. Biochemical Engineering Journal. 111: 34-42.
Madigan MT. 2009. Brock Biology of Microorganisms 12th Edition. San Francisco (US) : Pearson.
Nugrahini P, Habibi TMR dan Safitri AD. Penentuan parameter kinetika proses anaerobik campuran limbah cair industri menggunakan reaktor up flow anaerobic sludge blanket (UASB). Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II; 2008; Lampung, Indonesia. Lampung (ID): UNILA.
Park SY, Lee BI, Jung ST, Park HJ. 2001. Biopolymer composite films based on k-carrageenan and chitosan. Materials Research Bulletin. 36 : 511–519.
[PERMEN-LH] Peraturan Menteri Lingkungan Hidup. 2014. Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2014 Tentang Baku Mutu Air Limbah. Jakarta (ID): Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia.
Retnosari AA dan Shovitri M. 2013. Kemampuan isolat Bacillus sp. dalam mendegradasi limbah tangki septik. Jurnal Sains dan Seni Pomits. 2(1) : 2337-3520.
Rusli A, Metusalach, Salengke, Tahir MM. 2017. Karakterisasi edible film karagenan dengan pemlastis gliserol. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia. 20(2) : 219-229.
Scott SJ, Hui YH, 2004. Food Processing: Principles and Applications. Iowa (US) : Black Well.
Shaari N, Kamarudin SK. 2015. Chitosan and alginate types of bio membrane in fuel cell application: An overview. Journal of Power Sources. 289 : 71-80.
Siswanto. 2013. Sintesis dan karakterisasi kitosan-alginat sebagai kandidat membran pada aplikasi hemodialisa [skripsi]. Surabaya (ID) : Universitas Airlangga.
Skoog DA, Holler FJ, Nieman TA. 1996. Principle of Instrumental Analysis 4th edition. New York (US): Saunders College Publishing.
Uju, Riyanto B, Ibrahim B, Ramadhan W, Tanjung IS. 2017. Proses recovery dan pengkonsentrasian protein air perebusan pindang tongkol (Euthynnus affinis) melalui ultrafiltrasi. Jurnal Teknologi industri Pertanian. 27(3): 281-290.
Yu HC, Zhang H, Ren K, Ying Z, Zhu F, Qian J, Ji J, Wu ZL, Zheng Q. 2018. Ultrathin k- carrageenan/chitosan hydrogel films with high toughness and antiadhesion. Applied Material and Interfaces. 10(10) : 9002-9009.
Published
2020-04-30