Perpustakaan Digital ITB

Kebutuhan energi listrik terus meningkat dari tahun ke tahun, sementara pasokan energi tak terbarukan semakin menipis dan penggunaannya menimbulkan dampak lingkungan seperti emisi gas rumah kaca dan pencemaran. Kondisi ini mendorong pengembangan teknologi energi alternatif yang tidak hanya bersifat ramah lingkungan, tetapi juga mampu mendukung pengolahan limbah secara simultan. Salah satu teknologi yang memiliki potensi besar untuk memenuhi dua tujuan tersebut adalah Microbial Fuel Cell (MFC), yaitu sistem bioelektrokimia yang memanfaatkan aktivitas mikroorganisme untuk mengonversi senyawa organik menjadi energi listrik. Namun, performa MFC berbasis limbah cair Palm Oil Mill Effluent (POME) masih belum optimal akibat pembentukan biofilm elektrogenik yang kurang stabil, tingginya hambatan internal, serta belum efisiennya proses elektrokimia yang terjadi di dalam reaktor. Permasalahan inilah yang melatarbelakangi penelitian ini, yaitu untuk mengevaluasi bagaimana faktor operasional tertentu dapat meningkatkan performa biofilm, kinerja elektrokimia, serta kemampuan pengolahan limbah dalam sistem MFC. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi konsentrasi air limbah garam sebagai katolit (0,05 M dan 0,07 M Na), penambahan inokulum Pseudomonas aeruginosa, serta penerapan aerasi pada ruang katoda terhadap peningkatan kinerja MFC dua ruang dengan substrat limbah cair POME. Analisis dan karakterisasi dilakukan melalui karakterisasi biofilm menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM), analisis gugus fungsi biofilm menggunakan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), serta karakterisasi elektrokimia berupa Open Circuit Voltage (OCV), kurva polarisasi (IV), rapat daya (IP), dan hambatan internal menggunakan Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Selain itu, kemampuan pengolahan limbah dievaluasi berdasarkan efisiensi penurunan Chemical Oxygen Demand (COD) sebagai indikator utama degradasi organik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi perlakuan memberikan perbedaan yang sangat signifikan. Pada kondisi tanpa aerasi, kombinasi salinitas 0,07 M Na dan penambahan Pseudomonas aeruginosa menghasilkan biofilm paling tebal, homogen, dan matang secara morfologi. Hal ini diperkuat oleh analisis FTIR yang menunjukkan ketajaman pita serapan terkait polisakarida dan protein serta kemunculan beberapa pita tambahan pada biofilm. Hasil ini mengindikasikan peningkatan kompleksitas dan kematangan biofilm, yang berpotensi meningkatkan transfer elektron pada sistem MFC. Pada aspek elektrokimia, aerasi justru memberikan peningkatan paling signifikan. Variasi dengan Pseudomonas aeruginosa pada 0,07 M Na menghasilkan tegangan OCV tertinggi mencapai 771 mV serta rapat daya maksimum sebesar 681,02 mW/m². Analisis EIS juga menunjukkan hambatan internal yang jauh lebih rendah pada variasi ini, dengan nilai Rs sebesar 1,09 ohm dan Ra sebesar 1,68 ohm. Hasil ini menunjukkan bahwa kombinasi mikroba elektrogenik, salinitas optimal, dan aerasi mampu menciptakan kondisi elektrokimia yang lebih efisien melalui peningkatan konduktivitas ionik dan penurunan activation losses pada katoda. Dibandingkan penelitian sebelumnya, peningkatan performa ini lebih menonjol terutama pada aspek pembentukan biofilm elektrogenik dan peningkatan daya listrik, sehingga mengindikasikan keberhasilan optimasi parameter operasional yang diuji. Persen penurunan COD meningkat pada seluruh variasi dan mencapai nilai tertinggi sebesar 98% pada variasi penambahan Pseudomonas aeruginosa; salinitas 0,07 M Na dengan aerasi. Kondisi dengan aerasi memperbaiki kondisi reaksi pada sistem sehingga pengolahan beban organik lebih efektif, sementara peningkatan salinitas dan penambahan P. aeruginosa memperkuat aktivitas biodegradasi serta pembentukan biofilm yang stabil. Kebaruan penelitian ini terletak pada hubungan sinergis variasi salinitas katolit, penambahan Pseudomonas aeruginosa, dan aerasi aktif yang masih jarang dikaji secara bersamaan pada MFC berbasis limbah POME. Penggunaan katolit bersalinitas tinggi juga berpotensi menjadi alternatif yang lebih ramah lingkungan dibandingkan katolit kimia sekaligus membuka peluang pengolahan dua limbah secara bersamaan. Penelitian ini menunjukkan bahwa kombinasi faktor tersebut dapat meningkatkan efisiensi penurunan COD secara konsisten serta memengaruhi karakteristik biofilm yang juga berkontribusi pada optimasi MFC berbasis POME untuk pengolahan limbah cair industri kelapa sawit yang lebih efektif dengan nilai tambah pemanfaatan listrik ramah lingkungan.