Produksi Mikroalga dengan PhotobioreactorLatar BelakangMikroalga merupakan salah satu organisme yang dapat dinilai ideal dan potensial untuk dijadikan sebagai bahan baku produksi biofuel (Li, et al., 2008 ; Raja, et al., 2008 ; Gouveia and Oliveira, 2009). Kandungan lipid dalam biomassa mikroalga kering spesies tertentu dapat mencapai di atas 50% dengan pertumbuhan yang sangat cepat (Hossain, et al, 2008 ; Hu, et al, 2008 ; Massinggil, 2009). Proses pembiakan mikroalga hanya membutuhkan waktu 10 hari untuk siap dipanen sehingga secara matematis produktivitasnya mencapai (120.000 kg biodiesel/Ha tahun) lebih dari 20 kali lipat produktivitas minyak sawit (5.800 kg biodiesel/Ha tahun) dan 80 kali lipat dibandingkan minyak jarak (1.500 kg/biodiesel/Ha tahun) (Teresa, et al, 2010). Kadar karbohidrat mikroalga juga tinggi (29-31% berat kering untuk spesies clorella) lebih tinggi dari pada ubi singkong (23% berat kering) dan dengan memperhitungkan masa panen, secara matematis produktivitas bioetanolnya mencapai lebih dari 100 kali lipat ubi singkong (Ansyori, 2008).Berdasarkan hal ini maka produksi biodiesel berbahan dasar mikroalga secara logika tentunya akan lebih menguntungkan jika limbah produksinya berupa biomassa mikroalga dimanfaatkan lebih lanjut untuk menghasilkan bioetanol. Mikroalga merupakan mikroorganisme (ukuran 1-100 mm) photosintetik yang berpotensi digunakan untuk produk fine chemicals (Borowitzka,1999), unsur tambahan makanan untuk manusia dan hewan (Dallaire et al,2007), sistem imobilisasi pembentuan senyawa extraselullar (Chetsummon et al,1994), untuk biosorpsi logam berat (Wilde and Benemann,1993), dan fiksasi CO2 (Beneman,1997).Mikroalga menggunakan cahaya untuk memetabolise CO2 menjadi biomasa- CH2O dengan bantuan sinar dan air sesuai dengan reaksi berikut:

CO2 +H2O+cahaya CH2O+O2.

Reaksi tersebut disebut proses fotosintetik dimana oksigen juga di hasilkan sebagai hasil samping. Cahaya yang digunakan untuk proses fotosintetik dapat berupa cahaya sintetik ataupun cahaya matahari yang sampai ke permukaan bumi sekitar 1500-2500 W/m2.

Gambar 1. Bentuk Sel dari berbagai jenis mikroalga

Mikroalga mengandung banyak senyawa yang sangat potensial untuk dijadikan produk. Misalnya untuk pharamasi produk: Eicosapentaenoic acid (EPA) berguna untuk status vascular tubuh manusisa, docosahexaenoic acid (DHA) untuk jaringan saraf otak, b-carotene sebagai pro-vitamin A dan astaxanthin sebagai anti oksidan. Dua produk terakhir telah dikomersialkan dalam skala besar (Borowitzka,1992, Olaizola,2000). Karena mikroalga juga merupakan sarana fotosintetik yang baik, maka mikroalga juga kaya akan pigment dikarenakan mempunyai sifat fluoresecentnya (Apt and Behrens,1999). Mikroalga akhir-akhir ini diexplorasi untuk penggunaannya dalam bidang bioenergi dikarenakan mikroalgae juga mempunyai kandungan karbon dan lipid yang tinggi. Beberapa jenis mikroalga berpotensi sebagai sebagai sumber minyak dengan kadar yang bervariasi tergantung jenis mikroalganya.

1. Photobioreactor Photobioreactor dikembangkan untuk mengatasi permasalahan kontaminasi dan evaporasi yang sering terjadi dalam sistem open pond. Sistem tersebut terbuat dari material tembus pandang dan umumnya diletakkan di lapangan terbuka untuk mendapatkan cahaya matahari. Pada dasarnya, photobioreactor terdapat dalam 2 jenis, plate dan tubular. Photobioreactor tubular lebih sesuai digunakan di lapangan terbuka. Pada dasarnya,, terdapat dua tipe photobioreactor, yaitu tipe flat plate dan tipe tubular. Apabila dibandingkan, tipe tubular lebih cocok untuk aplikasi di luar ruangan karena luasnya permukaan untuk proses iluminasi. Namun, flat plate photobioreactor juga sering digunakan karena tipe ini dapat meratakan intensitas penyinaran sehingga sel yang dihasilkan memiliki densitas yang lebih tinggi. Tipe plate-flat photobioreactor lebih disukai karena: (i) konsumsi energi lebih rendah dan kapasitas transfer massa tinggi; (ii) efesiensi fotosintetis tinggi; dan (iii) tdak terdapat ruang yang tidak terkena cahaya. Desain dari tipe ini juga beragam mulai dari tipe gelas hingga PVC transparan dan tebal.

Gambar 2. Instalasi flat photobioreactorPhotobioreactor memiliki rasio luas permukaan dan volume yang besar. Produktivitas mikroalga menggunakan photobioreactor dapat mencapai 13 kali lipat total produksi dengan menggunakan sistem open raceway pond.

Gambar 3. Instalasi tubular photobioreactor Perbandingan antara penggunaan sistem open pond dengan sistem photobioreactor dapat dilihat pada Tabel 2.Tabel 2. Perbandingan antara penggunaan sistem open pond dengan sistem photobioreactor. (Harun, R., dkk., 2010)Faktor Open pond Photobioreactor

Ruang yang dibutuhkan Tinggi Rendah

Kehilangan air Sangat tinggi Rendah

Kehilangan CO2 Tinggi Rendah

Konsentrasi O2 Rendah Tinggi, terjadi build up

Temperatur Bervariasi Membutuhkan pendingin

Pembersihan Tidak perlu Perlu

Kontaminasi Tinggi Tidak ada

Kualitas biomasa Bervariasi Tergantung produksi

Evaporasi Tinggi Tidak ada

Biaya pemanenan Tinggi Lebih rendah

Kebutuhan energi (W) 4000 1800

2. Kultivasi MikroalgaUntuk memeproleh biomasa yang tinggi, pemilihan jenis photobioreaktor merupakan hal yang penting untuk dilakukan (Richmond, 2000). Mikroalga biasanya dikultivasi di sistem terbuka (open photobioreactors) dan tertutup (closed photobioreactors) dengan diiluminasi baik dengan cahaya buatan ataupun cahaya matahari dengan temparture 27-30oC dan pH 6.5-8. Open pond merupakan sistem kultivasi mikroalga yang palingvlama digunakan. Pada awalnya sistem ini digunakan sebagai sarana pengolahan limbah cair (Oswald,1950).Kultivasi mikroalga dalam open ponds sudah dilakukan beberapa tahun terakhir (Boussiba et al,1988; Tredici and Metrassi,1992; Hase et al,2000). Open pond dapat dikategorikan ke dalam kolam yang menggunakan air alam : danau, tambak atau kolam, sedangkan yang termasuk kolam buatan yaitu kolam dengan menggunakan dinding dari bahan tertentu seperti PVC, semen, atau tanah liat. Bioreaktor yang banyak dipakai yaitu kolam dengan aliran sirkular dengan 1 pedal roda (wheel paddle) untuk menghasilkan. Keuntungan dari open pond ini adalah mudah untuk dibuat, dan lebih mrah dikarenakan hanya menggunakan sinar matahari untuk sistem fotosintetinya. Sebaliknya kelemahan open ponds adalah untuk sistem dengan volume kultur yang besar, sinar matahari tidak sepenuhnya diserap oleh mikroalga di dasar kolam (Ugwu et al,2007). Selain itu, dengan kontak langsung dengan udara maka kehilangan akibat evaporasi relative lebih besar (loss evaporation) dan mixing atau pengadukan tidak maksimal dan mengakibatkan sedimentasi sel di dasar kolam reaktor. Selain itu kontaminasi merupakan permasalahan lain dari kultivasi dalam reaktor ini. Flate photobioreactor termasuk sistem tertutup dan banyak digunakan karena mempunyai surface area yang besar (Milner,1953). Dibanding reactor lain, akumulasi di flat-plate photobioreactor relative rendah akan tetapi mempunyai effisiensi fotosintesis yang tinggi (Hu et al,1996; Richmond,2000). Diantara yang lain, photobioreaktor jenis ini paling banyak digunakan untuk system terbuka (Vonshak and Torzillo,2004). Perpindahan masa di tubular photobioreactor dapat ditingkatkan dengan sistem turbulensi dengan menggunakan static mixer. Kelemahan dari bioreaktor ini adalah kenaikan temperatur yang tinggi, terjadi re-karbonisasi yang mengakibatkan biaya pemeliharaan meningkat.Kultivasi bertujuan untuk menyediakan spesies tunggal pada kultur masal mikroalga untuk tahap pemanenan. Adapun tahapan-tahapannya ialah sebagai berikut : Penyiapan Media tumbuh : media yang digunakan dalam praktikum disini ialah media walne. Sampling : sampling dilakukan didaerah pantai kedonganan dengan menggunakan planktonnet yang berupa seperti jaring hanya saja ukuran pori-porinya lebih kecil, berukuran 2 mikron. Isolasi : Isolasi mikroalga merupakan suatu teknik untuk memisahkan spesies mikroalga dari sumbernya di alam. Tujuannya adalah untuk memperoleh satu spesies mikroalga untuk tahap monokultur. Pengambilan sampel mikroalga diambil dari habitat aslinya kemudian dilakukan perlakuan khusus di laboratorium. Ada beberapa metode isolasi yang dapat digunakan, tapi kali ini digunakan metode pengenceran bertingkat. Kultivasi : Kultivasi mikroalga merupakan suatu teknik untuk menumbuhkan mikroalga dalam lingkungan tertentu yang terkontrol. Tujuannya adalah menyediakan spesies tunggal pada kultur masal mikroalga untuk tahap pemanenan. Proses kultivasi ini dapat dilakukan didalam ruangan (indoor) maupun di luar ruangan (outdoor). Kebutuhan mikroalga selama proses kultivasi harus sangat diperhatikan diataranya: Cahaya Air Karbondioksida Mineral dan NutrienSelama proses kultivasi terdapat fase pertumbuhan mikroalga yaitu:a. Lag or Induction Phaseb. Exponensial Phasec. Phase of Declining Growth Rated. Stationary Phase

Contohnya pada Perkembangan mikroalga Spirulina SP

Spirulina SPSpirulina sp adalah alga hijau biru yang berbentuk spiral. Kata spirulina berasal dari bahasa Latin spira yang berarti spiral. Panjang sel spirulina adalah 300-500 mikron atau sekitar milimeter, dimana kita tidak dapat melihatnya dengan kasat mata. Spirulina dapat hidup di kolam yang hangat dan sedikit mengandung garam. Dia tumbuh sangat cepat dan merupakan salah satu penghasil oksigen di planet ini.spirulina sp berfungsi untuk mencegah penyakit dan mempercepat penyembuhan. Spirulina sp bersifat sangat alkali sehingga dapat membantu memperbaiki keseimbangan pH basa pada sel tubuh.Spirulina sp merupakan makhluk hidup autotrof berwarna kehijauan, kebiruan, dengan sel berkolom membentuk filamen terpilin menyerupai spiral (helix) sehingga disebut juga alga biru hijau berfilamen (cyano bacterium). Bentuk tubuh spirulina sp yang menyerupai benang merupakan rangkaian sel yang berbentuk silindris dengan dinding sel yang tipis, berdiameter 1-12 mikrometer. Filamen spirulina hidup berdiri sendiri dan dapat bergerak bebas.

Kondisi operasi perkembangbiakan mikroalga Spirulina sp.Untuk melakukan perkembangan alga Spirulina sp. tidak dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang fluktuatif khususnya kondisi fisik dan kimiawi lingkungan. Dalam melakukan kultivasi sel Spirulina sp. ada beberapa hal yang harus diperhatikan, diantaranya adalah sebagai berikut:1. Suhu MediumSuhu optimum dari medium yang digunakan adalah 35-370C, karena pada suhu tersebut kandungan karotenoidnya lebih tinggi. Sedangkan apabila suhu di atas 400C, selSpirulina sp.tidak tumbuh dan baru akan tumbuh apabila suhu diturunkan kembali pada suhu optimumnya.2. CahayaSpirulina sp.tahan terhadap intensitas cahaya matahari dalam kultur skala lapang yang berkisar 150.000-350.000 lux.3. PengadukanPengadukan biasanya dilakukan menggunakan hi-blow dengan kecepatan 60 cm/detik secara terusmenerus selama kultur berjalan.

4. Gelembung Udara (bubbling)Gelembung udara adalah sistem pemberian oksigen yang diperkaya dengan 1% CO2ke dalam kultur dengan sistem difusi sehingga oksigen lebih cepat terserap ke dalam medium kultur.5. Makronutrisi dan mikronutrisiUnsur hara makronutrisi didefinisikan sebagai unsur hara yang digunakan untuk pertumbuhan dan perbanyakan sel. Unsur hara tersebut terdiri atas kalsium (Ca), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), sulfur (S), fosfor (P), kalium (K), dan magnesium (Mg). Sedangkan, mikronutrisi yang biasa digunakan dalam kultur mikroalga adalah zat besi (Fe), boron (B), mangan (Mn), dan lain-lain.

Tahapan KultivasiSpirulina sp. KulturSpirulina sp.dimasukkan ke dalam masing-masing medium. Media diaerasi selama 24 jam Media diberi pencahayaan selama 24 jam Media dikultivasi selama 14 hari.

3. Pertumbuhan MikroalgaMikroalga merupakan organisme autotrof yang tumbuh melalui proses fotosintesis. Struktur uniseluler mikroalga memungkinkan mengubah energi matahari menjadi energi kimia dengan mudah. Mikroalga dapat tumbuh dimana saja, baik di ekosistem perairan maupun di ekosistem darat. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroalga, diantaranya faktor abiotik (cahaya matahari, temperatur, nutrisi, O2, CO2, pH, salinitas), faktor biotik (bakteri, jamur, virus, dan kompetisi dengan mikroalga lain), serta faktor teknik (cara pemanenan, dll). Mikroalga dapat tumbuh dengan sangat cepat pada kondisi iklim yang tepat. Umumnya, mikroalga menduplikasikan diri dalam jangka waktu 24 jam atau bahkan 3,5 jam selama fasa pertumbuhan eksponensial. Skematik proses pertumbuhan mikroalga ditunjukkan oleh Gambar.

Gambar 4. Skematik proses pertumbuhan mikroalga

4. Pemanenan Mikroalga Teknik yang banyak diaplikasikan untuk proses pemanenan mikroalga adalah flokulasi, sentrifugasi, dan filtrasi. Proses flokulasi dapat digunakan sebagai tahap awal untuk mempermudah proses selanjutnya. Mikroalga memiliki muatan negatif, sehingga untuk membentuk flok dibutuhkan flokulan kationik seperti Al2(SO4)3, FeCl3, dan Fe2(SO4)3. Filtrasi adalah metode pemanenan yang terbukti paling kompetitif dibandingkan dengan teknik pemanenan yang lain. Jenis filtrasi yang dapat digunakan adalah dead end filtration, mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, filtrasi bertekanan, dan filtrasi aliran tangensial. Kinerja teknik pemanenan secara kuantitatif dapat dievaluasi menggunakan beberapa parameter antara lain: laju pemisahan air, kandungan padatan pada lumpur mikroalga, dan yield dari proses. I. Sentrifugasi Sentrifugasi merupakan proses pemisahan yang menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force untuk memisahkan padatan dan cairan. Proses pemisahan ini didasarkan pada ukuran partikel dan perbedaan densitas dari komponen yang akan dipisahkan. Penelitian Chen, C.Y., dkk pada tahun 2011 menunjukkan bahwa proses sentrifugasi dengan kecepatan tinggi secara efektif dapat memisahkan mikroalga dari cairan medianya. Tes laboratorium pada 500-1000 gr hasil kultivasi mikroalga dalam pond menunjukkan 80-90% mikroalga dapat dipisahkan dalam waktu 2-5 menit. Walaupun proses sentrifugasi efektif digunakan secara teknis, proses ini juga memiliki kelemahan terutama pada investasi alat yang tinggi dan biaya operasional yang tinggi.II. Flokulasi Flokulasi adalah proses dimana partikel zat terlarut dalam larutan membentuk agregat yang disebut flok. Proses flokulasi terjadi saat partikel zat terlarut saling bertumbukan dan menempel satu sama lain. Bahan kimia yang biasa disebut flokulan ditambahkan ke dalam sistem untuk membantu proses flokulasi. Sel mikroalga umumnya berukuran 5-50m. Sel mikroalga dapat membentuk suspensi cukup stabil dengan bahan kimia yang memiliki muatan negatif pada permukaannya. Terdapat dua tipe flokulan yang digunakan yaitu: flokulan inorganik dan flokulan polimer organik/ polielektrolit. Flokulan yang dinilai paling efektif digunakan untuk proses pemanenam mikroalga adalah aluminium sulfat serta beberapa jenis polimer kationik. III. FiltrasiMetode pemisahan ini melibatkan media yang permeabel untuk melewatkan cairan sekaligus menahan padatan sehingga kedua komponen ini terpisah. Proses filtrasi memerlukan pressure drop untuk mendorong cairan melewati media filter. Pressure drop yang umum digunakan adalah gravitasi, vakum, tekanan atau sentrifugal. Menurut penelitian yang dilakukan Grima dkk (2003), proses filtrasi yang paling efektif diaplikasikan untuk proses pemanenan mikroalga dengan ukuran sel yang besar adalah filtrasi bertekanan atau filtrasi vakum. Namun proses filtrasi tidak cocok untuk operasi pemanenan mikroalga yang memiliki ukuran sel yang kecil seperti spesies Dunaliella. Gambar 5 menunjukkan skematik sistem filtrasi aliran tangensial. Kultur mikroalga dan retentat hasil proses filtrasi dipompakan ke modul filter. Filtrat dialirkan ke proses selanjutnya, sedangkan retentat dikembalikan lagi ke tangki umpan sehingga lama kelamaan mikroalga dalam tangki akan semakin terkonsentrasi.

Gambar 5. Skematik sistem filtrasi aliran tangensial

5. Kandungan Mikroalga

Mikroalga memiliki kandungan protein yang sa-ngat tinggi, sehingga mikroalga juga dikenal sebagai single cell protein (SCP). Sumber SCP yang dikenal masyarakat diantaranya Spirulina maxima dan Chlorella vulgaris. Kar-bohidrat dalam mikroalga dapat ditemukan dalam bentuk pati, glukosa, gula dan polisakarida lain-nya. Kandungan lemak rata-rata sel alga bervari-asi antara 1% dan 70% tetapi bisa mencapai 90% dari berat kering pada kondisi tertentu.

Lemak dalam mikroalga terdiri dari gliserol, asam lemak jenuh atau asam lemak tak jenuh. Komposisi lemak pada masing-masing mikroalga dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti perbe-daan nutrisi, lingkungan dan fasa pertumbuhan.

Mikroalga juga merupakan sumber vitamin pen-ting, seperti vitamin A, B, B1, B2, B6, B12, C, E, nikotinate, biotin, asam folat, dan asam panto-tenat. Kandungan vitamin tersebut dapat me-ningkatkan nilai gizi dari sel alga, namun kuan-titasnya berfluktuasi, hal ini disebabkan oleh faktor lingkungan, teknik pemanenan, dan metode pengeringan sel. Mikroalga juga kaya akan pigmen seperti klorofil (0,5% - 1% berat kering), karotenoid (rata-rata 0,1 0,2% berat kering, hingga lebih dari 14% untuk karoten untuk mikroalga Dunaliella sp.) dan phycobili-proteins. Molekul tersebut dapat diaplikasikan untuk kepentingan komersial.

Komoditas ProteinKarbohidratLemak

Bakerss yeast Daging Susu Nasi Kedelai Anabaena cylindrical Chlamydomonas rheinhardii Chlorella vulgaris Dunaliella salina Porphyridium cruentum Scenedesmus obliquus Spirulina maxima Synechocococcus sp. 394326 83743-56 4851-58 5728-3950-5660-716338 138773025-30 1712-17 3240-5710-1713-161513428 2204-72114-2269-1412-146-711

Mikroalga adalah mikroorganisme yang mudah dicerna, sehingga penggunaan mikroalga dalam makanan atau pakan ternak tidak ada batasan. Tabel 3 menunjukkan komposisi protein, karbohidrat dan lemak pada beberapa komoditas bahan pangan.

Tabel.3 Komposisi umum sumber makanan manusia dan alga yang berbeda.

6. Produk Turunan MikroalgaMikroalga merupakan sumber biomasa yang mengandung beberapa kompoenen penting diantaranya karbohidrat, protein, asam lemak, dll, sehingga mikroalga dapat dijadikan sebagai bahan baku untuk memproduksi produk produk yang lain. Gambar 4. menunjukkan beberapa produk turunan mikroalga.

Mikroalga Energi Pangan Pakan biodiesel bioetanol Minyak omega 3 klorofil

Gambar 6. Produk turunan mikroalga A. Biodiesel Biodiesel terbuat dari minyak nabati dan lemak hewani yang mengandung trigliserida. Trigliserida terdiri dari tiga rantai asam lemak yang digabungkan oleh molekul gliserol. Proses pembuatan biodiesel atau transesterifikasi merupakan proses penggantian molekul gliserol dengan methanol yang kemudian membentuk fatty acid methyl ester (FAME) yang disebut biodiesel. Proses pembuatan biodiesel harus memenuhi beberapa parameter seperti: (i) kontinuitas bahan baku harus terjaga; (ii) ongkos produksi harus lebih rendah dari produksi minyak bumi; produk yang dihasilkan harus memenuhi standar bahan bakar. Berdasarkan parameter tersebut, mikroalga merupakan biomasa yang potensial untuk digunakan sebagai bahan baku produksi biodiesel karena tingkat pertumbuhannya sangat tinggi serta memiliki fraksi lipid yang dapat digunakan sebagai bahan baku biodiesel. Tabel 4 menunjukkan minyak yang terkandung dalam beberapa jenis mikroalga. Banyak teknologi yang diteliti untuk mengekstraksi minyak (lipid) dari mikroalga, namun hanya beberapa teknologi yang umum digunakan. Teknologi tersebut antara lain: expeller/ pengepresan minyak, ekstraksi cair-cair dengan menggunakan solven, supercritical fluid extraction (SFE), dan teknik ultrasound. Tabel 5 menunjukkan kelebihan dan kekurangan masing masing teknologi dalam mengekstraksi minyak dari mikroalga. MikroalgaKandungan minyak (% berat kering)

Botryococcus braunii Chlorella sp.Crypthecodinium cohnii Cylindrotheca sp. Dunaliella primolecta Isochrysis sp. Monallanthus salina Nannochloris sp.Nannochloropsis sp. Neochloris oleoabundans Nitzschia sp.Phaeodactylum tricornutum Schizochytrium sp.25752832 201637 232533 20203531683554454720305077

Tabel 4. Kandungan minyak dari beberapa spesies mikroalga B. Bioetanol Bioetanol yang dihasilkan dari biomasa biasanya diproduksi secara proses biokimia seperti fermentasi atau proses termokimia seperti gasifikasi. Biomasa yang digunakan sebagai bahan baku bioethanol adalah jagung dan tebu dimana bahan baku tersebut masih memiliki nilai yang tinggi untuk pangan dan dibutuhkan area luas dalam memproduksinya. Keberadaan mikroalga sangat berpotensi dalam produksi bioethanol untuk menggantikan bahan baku yang masih bernilai pangan tinggi. Mikroalga mengandung karbohidrat dan protein yang dapat digunakan sebagai sumber karbon dalam proses fermentasi pembentukan bioethanol. Tabel 6 menunjukkan kandungan protein dan karbohidrat dari beberapa spesies mikroalga.

Kelebihan dari penggunaan mikroalga sebagai bahan baku produksi bioethanol antara lain: proses fermentasi memerlukan energi yang lebih sedikit dibandingkan dengan proses produksi biodiesel, selain itu produk samping yang berupa karbon dioksida dapat digunakan kembali sebagai sumber karbon dalam proses kultivasi mikroalga. C. Minyak omega 3 Mikroalga secara alami mengandung asam lemak omega 3 yang dapat diekstrak dan dipurifikasi untuk dijadikan produk nutrisi yang bermanfaat bagi manusia. Asam lemak omega-3 (PUFA n-3) merupakan asam lemak tak jenuh ganda yang terdapat dalam makanan sebagai -linolenat acid (ALA, C18:3, n-3) kacangan. ALA merupakan rantai terpendek dari n-3 dan banyak terkandung dalam minyak nabati dan kacang-kacangan. Eicosapentaenoic acid (EPA, C20:5, n-3) dan docosahexaenoic acid (DHA, C22:6, n-3) merupakan produk turunan dari n-3 yang banyak terdapat dalam ikan dan mikroorganisme lain seperti mikroalga dan bakteri. Struktur kimia dari minyak omega 3 dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 7. (a) DHA, (b) EPA, (c) ALA

ALA dapat dikonversi menjadi EPA dan DHA dalam tubuh, namun konversinya sangat terbatas dan tidak efisien, oleh karena itu n-3 harus disediakan dalam bentuk suplemen makanan. Apabila dibandingkan dengan minyak omega 3 dari ikan, mikroalga memproduksi sendiri minyak omega 3 dalam tubuhnya dan membuat proses produksinya lebih sederhana dan ekonomis. Gambar 6. menunjukkan salah satu diagram alir proses produksi mikroalga menjadi produk nutrisi. Karbohidrat akan dikonversi menjadi etanol dan karbon dioksida melalui proses fermentasi yang dilakukan oleh mikroorganisme seperti bakteri dan yeast. Berikut ini adalah persamaan reaksinya.

Tabel 5. Kelebihan dan kekurangan beberapa teknologi dalam mengekstraksi minyak dari mikroalgaMetode EkstraksiKelebihanKekurangan

Pengepresan minyakMudah digunakan, tidak ada keterlibatan solvenMemerlukan jumlah sampel yang sangat banyak, proses lama

Ekstraksi menggunakan solvenSolven yang digunakan relatif murah dan dapat diproduksi kembaliSolven organik memiliki sifat mudah terbakar dan toksisitas tinggi serta biaya recovery solven cukup mahal, selain itu jumlah solven yang digunakan sangat banyak.

Supercritical fluid extractionTidak bersifat toksik dan sistem operasi sederhanaOperasi sering gagal terutama dalam kuantitas besar

UltrasoundDapat mereduksi waktu ekstraksi dan konsumsi solvenKonsumsi energi tinggi dan sulit untuk discale up

Tabel 6. Kandungan protein dan karbohidrat dari beberapa spesies mikroalga dalam % berat kering MikroalgaProteinKarbohidrat

Scenedesmus obliquus Scenedesmus quadricauda Scenedesmus dimorphus Chlamydomonas rheinhardii Chlorella vulgaris Chlorella pyrenoidosa Spirogyra sp. Dunaliella bioculata Dunaliella salina Euglena gracilis Prymnesium parvum Tetraselmis maculate Porphyridium cruentum Spirulina platensis Spirulina maxima Synechoccus sp. Anabaena cylindrical 505647818485158576204957396128455228394663607163435610172152171217263364432141825331540578141316152530

Gambar 8. diagram alir proses produksi mikroalga menjadi produk nutrisi

D. Pakan ternak Komoditas lain yang berbahan baku mikroalga adalah pakan akuakultur atau ternak. Mikroalga sebagai pakan memiliki sifat rendah kalori, kaya mineral, vitamin dan protein serta kandungan lemak rendah (Kumar). Selain itu mikroalga jenis Spirullina, memiliki kandungan nutrisi tinggi seperti protein (6070 % berat), vitamin B12 dan provitamin A (bcarotene) serta mineral dan mudah dicerna oleh ternak. Mikroalga terbukti dapat meningkatkan pertumbuhan berat badan pada ikan, dan babi, selain itu mikroalga yang dijadikan pakan ayam dapat menurunkan kandungan kolesterol dalam telur yang dihasilkan serta warna dari telur menjadi lebih gelap akibat pertambahan kandungan pigmen karoten.

PERTANYAAN DAN JAWABAN1. Sebutkan alasan pemilihan spirulina dalam proses tersebut, kenapa tidak menggunakan mikroalga yang lain?Jawab :2. Maksud dari pengenceran bertingkat adalah?3. Bagaimana cara memilih mikroalga yang sesuai untuk proses?4. Setelah photobioreaktor di hidupkan, apakah ditinggal begitu saja atau ada proses tambahan yang harus dilakukan?5. Photobioreactor TEKNIK Vol. 33 No.2 Tahun 2012, ISSN 0852-1697 60