Bio-Orkestra untuk Energi Terbarukan

Oleh: Azhar Rafa Ghaida, Hasna Ainaya Fauziyah, Siti Nurjanah, dan Yenni Verawati
Universitas Pendidikan Indonesia

Umur bumi yang semakin tua membuatnya semakin rentan terutama dengan adanya pemanasan global yang semakin tinggi. Sumbangan terbesar pemanasan global ialah penggunaan energi fosil yang sudah tidak terkendali. Kebutuhan manusia sehari-hari mulai dari penggunaan bahan bakar kendaraan hingga bahan bakar untuk peralatan rumah tangga memberi dampak terhadap pemanasan global. Saat ini pemanasan global sudah menjadi sorotan di berbagai negara khususnya Indonesia. Dengan demikian, Indonesia harus memulai pergerakan menuju “Energi Terbarukan” sebagai solusi mengurangi dampak pemanasan global.

Sumber energi terbarukan tentu berbeda dengan bahan bakar fosil. Salah satu contoh energi terbarukan yang sudah banyak orang ketahui, yaitu biogas. Biogas memanfaatkan bahan-bahan “yang tidak berguna”, kemudian diolah dengan proses tertentu sehingga dapat digunakan sebagai sumber energi. Bahan yang biasa digunakan untuk biogas ini diantaranya: kotoran hewan, limbah produksi makanan, atau juga sampah sayuran dan buah-buahan. Bahan-bahan tersebut kemudian diolah dengan bantuan mikroorganisme seperti bakteri, yeast, dan mikroalga. Mikroorganisme mencerna bahan tersebut hingga akhirnya dihasilkan senyawa-senyawa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Akan tetapi, hasil dari biogas memang biasanya tidak sebagus seperti bahan bakar fosil. Hal ini karena adanya senyawa-senyawa lain yang dihasilkan oleh mikroorganisme selama mencerna bahan-bahan untuk pembuatan biogas. Agar hasil biogas memiliki kualitas yang lebih bagus, harus dilakukan “pemurniaan”. Pemurniaan dilakukan untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang mengurangi kualitas biogas seperti fosfor, karbon dioksida, dan nitrogen. Biogas itu gas yang mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Biogas tak memiliki polusi yang tinggi. Alhasil, sanitasi lingkungan pun makin terjaga. Biogas merupakan salah satu produk dari teknologi hijau yang sekarang marak dikembangkan. Gas yang dihasilkan dari proses biologis (anaerobic digester) mampu menghasilkan gas-gas seperti CH4, CO2, H2S, dan H2O. Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroalga adalah suhu, salinitas, dan cahaya. Suhu merupakan faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap proses metabolisme dan fotosintesis. Salinitas sangat penting untuk mempertahankan tekanan osmotik antara sel dengan air sebagai

lingkungan hidupnya. Peranan cahaya dalam pertumbuhan, yaitu dalam proses fotosintesis dengan menyediakan energi untuk diubah menjadi energi kimia dengan bantuan klorofil.
Penelitian terbaru yang dilakukan oleh Xu Ming, et al (2020) menunjukkan bahwa penambahan mikroalga dan bakteri pada saat produksi biogas memberikan dampak yang luar biasa. Kualitas hasil produksi biogas meningkat akibat kolaborasi alga-bakteri. Alga dan bakteri tersebut menghasilkan biogas dengan energi yang besar dan senyawa-senyawa yang tidak diharapkan dalam hasil produksi biogas juga berkurang sehingga hasil produksi biogas menjadi lebih murni.

Simbiosis mikroalga dan bakteri merupakan teknik baru dalam pembuatan biogas. Pemanfaatan mikroalga dan bakteri ini sangat efektif untuk pemurnian biogas. Chlorella vulgaris merupakan mikroalga jenis Chlorophyta yang dimanfaatkan sebagai sumber pemurnian biogas. Mikroalga ini terbukti efisien dalam pembuangan kebutuhan oksigen (COD), nitrogen total (NT), dan fosfor total (TP) dalam penelitian interaksi sistem simbiosis alga-bakteri dan pengaruhnya terhadap penghilangan nutrisi dari air limbah sintesis. Mikroalga melakukan simbiosis dengan bakteri endofitik yang hidup di dalam sel semua tanaman yang sehat. Jadi bakteri yang digunakan untuk bersimbiosis dengan alga ini merupakan bakteri yang secara alami berada di dalam alga tersebut.

Chlorella vulgaris dikultivasi untuk didapatkan kultur sekunder kemudian diisolasi untuk mendapatkan bakteri endofitik yang sudah dimurnikan. Bakteri endofitik yang sudah dimurnikan kemudian diidentifikasi melalui pengamatan secara morfologi, pewarnaan gram, dan dianalisis secara molekuler. Kemudian bakteri endofitik hasil pemurnian ini dikultur bersama-sama dengan mikroalga Chlorella vulgaris. Mengultur dua jenis mikroorganisme dalam satu wadah disebut dengan co-culture. Dengan dilakukannya co-culture ini diharapkan alga dan bakteri dapat bersimbiosis untuk menghasilkan biogas dengan kualitas yang bagus.

Bakteri endofitik berpengaruh terhadap pertumbuhan, fotosintesis, dan anhidrase karbonat intraseluler pada aktivitas Chlorella vulgaris. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Xu Ming, et al (2020) didapatkan bahwa pengaruh bakteri endofitik terhadap pertumbuhan dan proses fotosintesis Chlorella vulgaris serta anhidrase karbonat intraseluler akan optimal pada hari ke-7 dengan perbandingan alga dan bakteri dalam kultur, yaitu 10:1. Keberadaan bakteri endofit ini lebih efektif dalam meningkatkan fiksasi CO2 dan transportasi bikarbonat mikroalga. Bakteri endofitik menyediakan berbagai sumber nitrogen, hormon pertumbuhan, antibiotik, vitamin, asam amino, dan pembawa zat besi yang membantu pertumbuhan mikroalga.

Berbagai pengaruh yang ditimbulkan akibat simbiosis Chlorella vulgaris dengan bakteri endofitik dapat meningkatkan kualitas dari biogas. Dalam penelitian Xu Ming, et al (2020) juga dijelaskan bahwa simbiosis antara Chlorella vulgaris dengan bakteri endofitik dapat menyisihkan kebutuhan oksigen (COD) sebesar 86,6%, nitrogen total (NT) sebesar 88,9%, dan fosfor total (TP) sebesar 81,6%.

Sistem simbiosis bakteri dengan Chlorella vulgaris lebih efektif digunakan untuk pemurnian biogas dibandingkan dengan mikroalga fotosintetik. Selain efektif dalam penyisihan kebutuhan oksigen (COD), nitrogen total (NT) dan fosfor total (TP), teknik ini juga memfasilitasi penyediaan CO2 dalam biogas, meningkatkan pertumbuhan mikroalga, dan sintesis enzim fotosintetik dalam inang mikroalga. Oleh karena itu, penggunaan bakteri endofitik yang bersimbiosis dengan Chlorella vulgaris dinilai sangat efektif dalam meningkatkan kualitas biogas.

Selain menghasilkan biogas dengan kualitas super, teknik ini juga ramah lingkungan dan dapat meminimalisir pengaruh pemanasan global pada bumi.
Pemurnian biogas dengan teknik simbiosis mikroalga dan bakteri memungkinkan untuk diterapkan di Indonesia untuk memulai pergerakan memajukan “Energi Terbarukan”.

Indonesia dikelilingi oleh perairan yang sangat luas, terdiri dari air tawar dan air laut. Chlorella vulgaris hidup di semua air tawar dan air laut di setiap perairan Indonesia. Dengan begitu mudah untuk mendapatkan mikroalga golongan Chlorophyta tersebut sebagai bahan utama pemurnian biogas. Pemurnian biogas dengan teknik simbiosis alga-bakteri ini dapat diterapkan di instansi ataupun perusahaan pembuat energi terbarukan dengan peralatan yang memadai. Pemurnian biogas diharapkan dapat membuat produk biogas yang unggul dan ramah lingkungan.

Banyaknya limbah industri seperti limbah air tahu, kemudian banyaknya hewan ternak kerbau, sapi, dan domba dapat menjadi peluang yang besar untuk dimanfaatkan sebagai sumber atau bahan biogas.

Tidak hanya mengurangi pemanasan global dengan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil, dengan adanya biogas ini juga menjadi solusi untuk permasalahan lingkungan seperti pengolahan limbah industri.