Halo. Kali ini aku mau berbagi tentang jurnal yang baru saja aku baca. Jurnal ini berisis tentang pengolahan limbah cair. okey, check this out

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR DRGANIK DENGAN MICROBIA FUEL CELL

Latar belakang penelitian

Microbial fuel cell (MFC) merupakan 

teknologi yang dapat dikembangkan untuk 

menyelesaikan permasalahan pencemaran 

lingkungan sekaligus krisis energi di masa 

depan. Kemampuan MFC mendegradasi 

limbah dan menghasilkan listrik secara 

simultan menjadikan teknologi ini sangat 

berbeda dengan teknik pengolahan limbah 

lainnya. Rata-rata volume limbah rumah 

tangga yang dihasilkan oleh setiap orang 

adalah 150 liter/hari dengan nilai BOD 

antara 207 mg/L dan 247 mg/L (Said, 

2008). Menurut Logan (2005), suatu kota 

dengan populasi penduduk 100 ribu jiwa 

dapat menghasilkan 16.400 m3

memiliki potensi menghasilkan 2,3 MW listrik 

dengan menggunakan pembangkit MFC.

Sebagai teknologi

yang baru berkembang MFC belum sampai

pada tahap ekonomis untuk dapat diapli-
kasikan sebagai sumber energi baru.

Beberapa hal yang menjadi tantangan bagi

para peneliti dalam mengembangkan MFC

adalah untuk meminimalkan tahanan

internal dan mendapatkan desain MFC yang

mampu menghasilkan output besar dengan

harga konstruksi yang ekonomis.

Penelitian ini menghasilkan prototipe reaktor

microbial fuel cell beraliran kontinyu tanpa

membran yang dibuat dari bahan-bahan

yang murah dan mudah diperoleh di

pasaran. Tujuan penelitian adalah untuk

mempelajari pengaruh waktu tinggal hidrolik

terhadap kinerja prototipe reaktor yang

diusulkan dalam hal penyisihan limbah cair

rumah tangga dan pembangkitan energi

listrik yang dihasilkan, serta profil

perubahannya terhadap waktu.


METODE 

Reaktor MFC beraliran kontinyu seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 1 digunakan

dalam penelitian. Reaktor dibuat dari clean

out PVC 4”, socket PVC 4” dan pipa PVC 3⁄4”.

Reaktor yang dibuat memiliki volume ruang

anoda dan katoda sebesar 1286 ml dan

80,86 ml. Anoda untuk melekatkan mikroba

terbuat dari serat karbon dengan ukuran

masing-masing 15 cm x 11 cm, 15 cm x14,2 cm, 15 x 17,3 cm, 15 cm x 20,4 cm, 15

cm x 23,6 cm, 15 cm x 26,7 cm dan 15 cm x

30 cm dan dibentuk menjadi tabung dengan

diameter 3, 4, 5, 6, 7, 8, dan 9 cm

menggunakan kawat stainless steel ber-
diameter 1 mm. Katoda serat karbon yang

digunakan berukuran 2 cm x 20 cm dengan

salah satu sisinya dilapisi selotip kertas.

2.2 Sumber Mikroba

Larutan sumber mikroba dibuat dari larutan

Flotank yang diencerkan dengan per-
bandingan 1:10 dan ditambahkan 1 g

glukosa monohidrat. Larutan mikroba ini

disirkulasikan selama 21 hari agar mikroba

melekat pada permukaan serat karbon di

ruang anoda. Setiap 3 hari sekali ditambah-
kan 3 g glukosa monohidrat ke dalam

sediaan sumber mikroba.

2.3 Larutan Limbah

Limbah yang digunakan dalam penelitian

adalah limbah buatan dengan nilai COD 250

ppm dengan pH 7,6. Limbah ini dibuat dari

kristal glukosa monohidrat yang dilarutkan

ke dalam air. Limbah dialirkan kontinyu ke

dalam reaktor menggunakan pompa

peristaltik Watson Marflow dengan waktu

tinggal hidrolik limbah di dalam reaktor

divariasikan 0,5; 1; 1,5; dan 2 hari. Nilai

COD limbah keluar reaktor diukur pada hari

ke-2, 3, 4, dan 5.

2.4 Rangkaian Peralatan

Peralatan penelitian dirangkai seperti pada

Gambar 2. Anoda dan katoda dihubungkan dengan kabel listrik dan diberikan beban

sebesar 250 ohm yang dirangkai secara

paralel dengan dataloger DATAQ D710.

Dataloger akan merekam besar tegangan

yang dihasilkan oleh reaktor MFC pada

setiap waktu.

2.5 Aerasi Pasif

Sistem aerasi untuk mensuplai oksigen ke

ruang katoda dilakukan secara alamiah.

Bagian atas ruang katoda yang terbuka

memungkinkan berlangsungnya aerasi per-
mukaan larutan limbah di ruang katoda.

Pengaliran oksigen menggunakan aerator ke

ruang katoda dihindari karena dapat menye-
babkan hilangnya kondisi anaerobik di ruang

anoda.

2.6 Densitas Daya listrik

Data yang terekam pada data logger adalah

voltase (Ecell) yang dihasilkan oleh pasangan

elektroda. Pada rangkaian dipasang resistor

250 Ω sebagai tahanan eksternal (Rext).

Daya listrik yang dihasilkan dihitung dengan

persamaan

cell P=IEcell

Keterangan:

P : daya listrik (Watt)

I : arus listrik (Ampere)

Ecell : voltase (Volt)

Sesuai dengan hukum Ohm (Ecell = IRext)  

R

Ecell²/RextP : daya listrik (Watt)

Ecell : voltase (Volt)

Rext : tahanan eksternal (Ohm)

Densitas daya menyatakan besar daya listrik 

yang dihasilkan persatuan luas permukaan 

elektroda. Densitas daya yang dinyatakan 

terhadap luas permukaan katoda dihitung 

dengan persamaan berikut:

Pkat = Ecell²/AkatRext

Keterangan:

Pkat : densitas daya listrik (Watt/m2

Ecell : voltase (Volt)

Akat : luas katoda (m2

Rext : tahanan eksternal (Ohm)

Daya volumetrik dihitung untuk mengetahui 

jumlah daya yang dihasilkan persatuan 

volume total reaktor.

PV = Ecell²/vRext

Keterangan:

Pkat : densitas daya listrik (Watt/m2

Ecell : voltase (Volt)

v : volume total reaktor (m3

Rext : tahanan eksternal (Ohm)

2.7 Penyisihan COD Limbah

Kemampuan Reaktor MFC menyisihkan 

senyawa organik yang terdapat di dalam 

limbah ditentukan dengan membandingkan 

penurunan COD limbah setelah pengolahan 

dengan nilai awal COD limbah.

 Penyisihan COD = (CODawal-CODakhir)/CODawal  x 100%

3. Hasil dan Pembahasan

Unjuk kerja prototipe reaktor MFC yang 

diusulkan dalam penelitian didasarkan pada 

rapat daya, daya volumetrik, dan penyisihan 

COD. Secara umum, prototipe reaktor MFC 

mampu melangsungkan penguraian kom-

ponen limbah dan pembangkitan arus listrik 

secara simultan. Hanya saja, penurunan nilai 

COD limbah belum mendekati proses-proses 

pengolahan konvensional yang telah dijalan-

kan saat ini.

3.1 Pengaruh Waktu Tinggal terhadap 

Rapat Daya dan Daya Volumetrik

Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu 

tinggal hidrolik limbah di dalam reaktor mempengaruhi besar rapat daya dan daya 

volumetrik yang dapat dihasilkan oleh 

reaktor MFC. Semakin lama waktu tinggal 

limbah di dalam reaktor, semakin tinggi nilai 

rapat daya dan daya volumetrik yang 

dihasilkan (Gambar 3 dan Gambar 4). Nilai 

rata-rata rapat daya listrik yang dihasilkan 

untuk waktu tinggal limbah 0,5; 1; 1,5; dan 

2 hari berturut-turut adalah 38,02; 43,01;

45,35; dan 46,71 mW/m2

volumetrik yang dihasilkan adalah 111,25;

125,86; 132,71; dan 136,69 mW/m3

karena semakin lama waktu tinggal akan 

menyebabkan semakin banyak senyawa 

organik yang didegradasi menjadi H+ oleh 

mikroba di dalam reaktor.

Pola lain yang terlihat adalah kecenderungan 

bertambah besarnya energi listrik yang 

dapat dihasilkan oleh reaktor dari hari ke 

hari. Ini menunjukkan bahwa pada waktu 

awal mikroba melakukan penyesuaian 

kondisi terhadap perubahan laju alir limbah 

ke dalam reaktor. Kecenderungan rapat 

daya dan daya volumetrik yang terus 

meningkat dari hari ke hari juga meng-

indikasikan bahwa reaktor belum mencapai 

kondisi optimum dalam batasan waktu 5 hari 

yang ditetapkan. Energi listrik yang 

dihasilkan akan terus bertambah besar 

sampai tercapainya kondisi steady, waktu 

aklimatisasi ini biasanya kurang dari 10 hari 

(Rodrigo dkk., 2007).

3.2 Penurunan Nilai COD

Kemampuan prototipe reaktor MFC untuk 

menurunkan nilai COD limbah secara umum 

masih belum begitu baik (Gambar 5). 

Dengan berbagai variasi waktu tinggal yang 

dilakukan hanya diperoleh persentase 

maksimum penurunan COD limbah sebesar 

32,36%, yang didapatkan pada waktu 

tinggal hidrolik limbah 1,5 hari. Pada waktu 

tinggal 0,5 hingga 1,5 hari, penurunan COD 

yang dihasilkan cenderung meningkat, dari 

rata-rata 17,99% menjadi 32,26%. 

Sedangkan pada waktu tinggal 2 hari, 

persentase penurunan COD limbah turun 

menjadi 16,31%. Hal ini kemungkinan 

disebabkan oleh tidak terdistribusinya 

dengan baik limbah di dalam reaktor karena 

laju alir limbah yang terlalu kecil. Sedangkan 

pada waktu tinggal 0,5 hari dan 1 hari, 

aliran limbah terlalu cepat mengalir melewati reaktor sehingga hanya sebagian kecil yang 

dapat diurai oleh mikroorganisme. Menurut 

Mahendra dan Mahavarkar (2013), rendah-

nya penyisihan COD pada sistem MFC juga 

dapat disebabkan oleh rendahnya nilai COD 

limbah.

4. Kesimpulan

Prototipe reaktor MFC yang diusulkan 

mampu mengurai kontaminan di dalam 

limbah dan membangkitkan arus listrik 

secara simultan. Dengan variasi waktu 

tinggal hidrolik limbah di dalam reaktor pada 

0,5; 1; 1,5; dan 2 hari diperoleh nilai rata-

rata rapat daya listrik yang berturut-turut 

sebesar 38,02; 43,01; 45,35; dan 46,71 

, dan daya volumetrik sebesar 

mW/m2

111,25; 125,86 132,71; dan 136,69 

. Persentase penurunan COD limbah 

mW/m3

paling besar diperoleh pada waktu tinggal 

1,5 hari yaitu sebesar 32,36%, sedangkan 

pada waktu tinggal 0,5; 1; dan 2 hari, 

penurunan COD yang dihasilkan adalah 

17,99%, 20,60% dan 16,31%. Perbaikan 

terhadap rancangan reaktor MFC beraliran 

kontinyu ini masih perlu dilakukan dan 

dipelajari pengaruhnya. Sistem aerasi 

permukaan yang dipilih dalam penelitian 

membutuhkan luas penampang ruang katoda yang lebih besar sehingga aerasi 

permukaan dapat berlangsung dengan lebih 

baik.

PELUANG UNTUK PENELITIAN SELANJUTNYA

Menurut saya peluang untuk penelitian selanjutnya sangat mungkin terjadi. Hal ini karena kebutuhan energi di masa depan pasti akan mendesak dan kaum cendekiawan pasti akan membuat sebuah penelitian lanjutan entah tentang pemanfaatan limbah cair menggunakan microbia fuell atau dengan metode lain untuk mengatasi krisis energi yang sekaligus mengurangi dampak pencemaran lingkungan dengan bahan-bahan yang mudah didapat dan tidak mahal.

Jurnal ini diambil dari :  

http://www.jurnal.unsyiah.ac.id/RKL/article/view/2425/2284

Mohon maaf jika ada kekurangan. hehe

Sekian dan terima kasih.

BAHAYA MATERIAL YANG BERKOROSI

Korosif adalah material yang dapat menyerang bagian tubuh yang terpapar oleh korosif tersebut. Korosif juga dapat menyerang bahan metal. Korosif mulai menyebabkan secepat benda tersebut mulai bersentuhan mata, kulit, saluran pernapasan, saluran pencernaan, atau metal itu sendiri. Korosif juga bisa berbahaya dgn cara lain tergantung pada material yang korosif tersebut. 

Korosif bisa bersifat asam atau basa. Yang bersifat sama adalah : Asam hidroklorik, asam sulfat, asam kromat, dll. Yang bersifat basa adalah : Amonium hidroxida, potasium hidroxida, dan sodium hidroxida.

BAGAIMANA KOROSI BERBAHAYA PADA KESEHATAN?

Korosif dapat membakar dan menghancurkan jaringan tubuh jika bersentuhan. Jika konsentrasi korosi dari material yang berkorosi itu tinggi dan semakin lama tubuh kita bersentuhan dengannya, maka semakin parah luka yang disebabkan.

BAGAIMANA KOROSI BERBAHAYA PADA MATA?

Material yang korosif dapat menyebabkan iritasi, atau bahkan pada suatu kasus dapat menyebabkan terbakarnya mata. Hal ini bisa menyebabkan bekas luka atau kebutaan permanen. Semakin tinggi konsentrasi dari material yang berkorosi tadi dan semakin lama terkena mata, akan semakin parah luka yang disebabkan.

BAGAIMANA KOROSI BERBAHAYA BAGI KULIT?

Jika kulit bersentuhan dengan material yang berkorosi maka kulit bisa terbakar dan melepuh. Jika sebagian besar bagian tubuh terbakar maka dapat menyebabkan kematian.

BAGAIMANA KOROSI BERBHAYA PADA SAAT MENGHIRUP UDARA?

Jika menghirup uap yang berkorosi atau partikel yang berkorosi, bisa membakar dan mengiritasi lapisan dalam hidung, tenggorokan, batang tenggorokan, dan paru-paru. Dalam kasus yang serius, hal ini bisa menyabakan pulmonary edema, yaitu munculnya cairan pada paru-paru yang bisa berakibat fatal.

BAGAIMANA KOROSI BISA BEERBAHAY BAGI SALURAN PENCERNAAN?

Menelan barang yang berkorosi dapat membakar mulut, tenggorokan, esofagus dan perut. Dalam kasus yang tidak fatal bekas luka yamh tidak parah pada tenggorokan akan meyebabkan menghilangnya kemampuan menelan.

APA BAHAYANYA JIKA KOROSI MENYENTUH METAL?

Banyak korosi yang menyerang dan merusak metal. Bersentuhan dengan korosi dapat merusak wadah, peralatan, dan bahan bangunan yang terbuat dari materia yang memang tidak dapat memperlambat korosi. Jika sebuah metal yang terkena korosi ditempatkan pada suhu yang tinggi, korosi akan semakin parah.

Saat zat yang bersifat asam menyerang metal, gas hidrogen akan dilepaskan. Gas hidrogen adalah gas yang mudah terbakar.

Gas hidrogen juga akan akan dihasilkan jika zat yang bersifat basa menyerang material metal.

APAKAH ADA HAL LAIN YANG BERBAHAYA YANG BERHUBUNGAN DENGAN METAL?

Beberapa korosi bersifat mudah terbakar dan bisa menyebabkan ledakan.

Beberapa korosi juga tidak kompatibel dengan metal. Jika korosi dan metal disatukan maka hal itu dapat menghasilkan bahan beracun atau bahkan bahan peledak.

Sumber : http://www.ccohs.ca/oshanswers/chemicals/corrosive/corrosiv.html

PERGESERAN POSISI KESETIMBANGAN

Seorang ahli kimia perancis, Henry Louis Le Chatelier(1850-1936) berpendapat sebagai berikut :

Jika pada system kesetimbangan diberikan suatu aksi maka system akan mengadakan reaksi sehingga pengaruh aksi tersebut menjadi sekecil-kecilnya.

Pendapat tersebut tekenal dengan asas Le Chatelier.

Dalam keadaan setimbang laju reaksi dari kanan ke kiri sama dengan laju reaksi dari kanan ke kiri. Jika ada aksi dari luar maka kesetimbangan akan mengadakan reaksi dengan cara mengubah laju reaksinya. Perubahan tersebut dinamakan pergeseran kesetimbangan. JIka kesetimbangan bergeser ke kanan, artinya laju reaksi ke kanan yang besar sehingga zat-zat yang sebeah kanan terbentuk lebih banyak. Tapi, jika kesetimabangan bergeser ke arah kiri artinya laju reaksi ke kiri yang besar sehingga zat yang sebelah kiri lebih banyak terbentuk.

Berdasarkan eksperimen, suatu kesetimbangan dapat dipengaruhi oleh konsenrasi, volume, tekanan, dan temperatur.

1.     Pengaruh Perubahan Konsentrasi

Jika konsentrasi salah satu zat ditambah maka kesetimbangan akan bergeser kearah zat yang konsentrasinya ditambah tadi. Jika konsentrasi dikurangi maka kesetimabangan akan bergeser kearah zat yang konsentrasinya dikurangi tadi.

Contoh : 2 SO₂ (g) + O₂(g)               2 SO₃ (g)

Jika kita meningkatkan konsentrasi SO₂ maka, kesetimbangan akan menuju kearah kiri yaitu pereaktan.

Namun, jika kita meningkatkan konsentrasi SO₃, maka kesetimbangan akan bergerak menuju kanan yaitu produk.

2.     Pengaruh Perubahan Volume

Jika volume diperbesar maka kesetimbangan akan bergerak menuju ke reaksi yang koefisiennya besar.

Namun, jika volume diperkecil maka kesetimbangan akan bergerak ke reaksi yang koefisiennya kecil.

Contoh : 2 SO₂ (g) + O₂(g)               2 SO₃ (g)

 Jika kita menambahkan volume SO₂ maka kesetimbangan akan berada di kanan yaitu pereaktan karena koefisien pereaktan lebih besar daripada produk.

Namun, jika kita mengurangi volume SO₂, maka kesetimbangan akan menuju kearah SO₃. Hal ini disebabkan karena koefisien produk lebih kecil daripada pereaktan.

3.     Pengaruh Perubahan Tekanan

Jika tekanan diperbesar, maka kesetimbangan akan bergerak menuju ke reaksi yang koefisiennya kecil.

Namun, jika tekanan diperkecil maka kesetimbangan akan bergerak ke reaksi yang koefisiennya besar.

Contoh : 2 SO₂ (g) + O₂(g)               2 SO₃ (g)

Jika kita memperbesar tekanan SO₂ maka kesetimbangan akan bergerak kearah SO₃, karena koefisien SO₃ kecil.

Jika kita memperkecil tekanan pada SO₂, maka kesetimbangan akan bergerak menuju arah kiri (pereaktan) karena koefisien pereaktan tersebut besar.

4.     Pengaruh Perubahan Temperatur

Jika kita memperbesar temperature reaksi yang sudah setimbang, maka kesetimbangan akan bergeser menuju arah reaksi endoterm.

Namun, jika memperkecil temperature reaksi yang sudah setimbang, maka kesetimbangan akan bergerak menuju arah reaksi eksoterm.

Contoh : N₂(g) + H₂(g)                  2NH₃(g)

Note : Yang mau menambahkan silahkaaan. hehe