UJI KUALITATIF GAS METANA (CH4) DAN KARBONDIOKSIDA (CO2) SEDIMEN SUNGAI CAGAR ALAM PULAU DUA,BANTEN

EKSPLORASI KELOMPOK STUDI GENOM 
(Generation of microbiology and molecular)

UJI KUALITATIF GAS METANA (CH4) DAN KARBONDIOKSIDA (CO2) YANG DIHASILKAN OLEH SEDIMEN SUNGAI CAGAR ALAM PULAU DUA  SERANG, BANTEN

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    LatarBelakang

Pemanasan global dan efek rumah kaca merupakan contoh masalah lingkungan yang kita hadapi saat ini akibat adanya pencemaran udara. pemanasan global adalah meningkatnya temperattur rata – rata bumi sebagai akibat dari akumulasi panas di atmosfer yang disebabkan oleh efek rumah kaca (Satriago, 1996 dalam Nugraha et al., 2013), sedangkan efek rumah kaca adalah fenomena menghangatnya bumi karena radiasi sinar matahari dari permukaan bumi yang kemudian dipantulkan kembali ke angkasa dan terperangkap oleh lapisan – lapisan gas karbondioksida (CO2), metana (CH4), Nitrogen dioksida, perfluorokarbon (PFCS), hidroflourokarbon (HFCS), sulfurgheksaflorida (SF6), dan uap air (H2O). Gas – gas tersebut dinamakaan sebagai gas rumah kaca (GRK) (Satriago, 1996 dalam Nugraha et al., 2013).

CH4 adalah salah satu dari gas-gasrumah kaca yang cukup potensial dapat berasal dari sumber alamiah dan sumber yangdiakibatkan oleh kegiatan manusia. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa gasCH4 dapat dihasilkan  dari kotoran hewan, sampah, dan bendungan. Gas CH dapatkeluar secara alamiah dari permukaan bumi.Gas metana lebih berbahaya danmempunyai efek pemanasan 25 kali lebih kuat. Gas ini juga tidak dapat terserap olehklorofil tumbuh-tumbuhan sehingga lebih stabil di atmosfir dibandingkan gas CO yangdapat terserap tanaman melalui proses fotosintesa (Sari, 2012 dalam Nugraha et al., 2013).

Gas – gas tersebut apabila terus dibiarkan akan membawa dampak negatif bagi bumi, namun apabila digunakan sebagai salah satu sumber energi alternatif, gas tersebut dapat memberikan manfaat yang besar bagi bumi terutama manusia. Salah satu sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan memiliki prospek yang cukup baik di masa depan adalah biogas. Biogas merupakan gas yang berasal dari berbagai macam limbah organik dengan melalui proses anaerobik digestion dan dapat dimanfaatkan menjadi energi. Produksinya dapat berasal dari limbah seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan, dan sedimen perairan (Hermawan et al., 2015)

Secara alamiah sedimen yang berasal dari bahan-bahan organik akan terakumulasi oleh aktifitas sekitar perairan dan terdekomposisi oleh mikroba sehingga menghasilkan produk berupa biogas. Biogas ini dapat terbentuk dari proses dekomposisi secara anaerobik pada temperatur rendah. Secara tipikal gas tersebut terperangkap pada sedimen dangkal yang secara termal belum matang (immature), terbentuk di rawa-rawa, sawah, danau air tawar yang anoxik, dan teluk sub-litoral sampai laut (Rice dan Claypool, 1981). Biogas ini tersusun dari beberapa komponen gas seperti CO₂, CH₄, H₂ dan sebagainya. Gas CH₄ dan CO₂merupakan komponen utama untuk biogas sehingga kemudian berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai energi alternatif (Mustafa dan Ismail, 2010).

Cagar Alam Pulau Dua merupakan salah satu kawasan yang cukup potensial sebagai penghasil biogas karena merupakan lahan basah dimana hampir semua tanahnya merupakan lumpur (sedimen) dan berdampingan dengan pertambakan, namun penelitian mengenai biogas di tempat ini belum pernah dilakukan, oleh karena itu menurut kami penelitian ini perlu dilakukan setidaknya dalam skala laboratorium terlebih dahulu.

1.2 Tujuan

1. Mengetahui kondisi fisik kimia air dan sedimen estuari Cagar Alam Pulau Dua

2. Mengetahui kandungan biogas pada sedimen estuari Cagar Alam Pulau Dua      

1.3 Rumusan Masalah

1. Bagaimana kondisi fisik kimia air dan sedimen estuari Cagar Alam Pulau Dua?

2. Berapa besarkandungan biogas pada sedimen estuari Cagar Alam Pulau Dua?

1.4 Uji Hipotesis

1. Kondisi fisik kimia air dan sedimen estuari Cagar Alam Pulau Dua cukup baik

2. Sedimen estuari Cagar Alam Pulau Dua berpotensi sebagai penghasil biogas yakni CH₄ dan CO₂

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Cagar Alam Pulau Dua

      Cagar Alam (CA) Pulau Dua merupakan salah satu kawasan konservasi dalam wilayah Balai Besar Konservasi Sumber Daya Alam (BBKSDA) Jawa Barat dengan ciri khas ekosistem mangrove dan burung-burung air baik migran maupun lokal, sebagai sebuah kawasan konservasi, maka fungsi pengawetan berperan sangat besar dibandingkan aspek pemanfaatan. Tingginya aspek pengawetan pada cagar alam merupakan konsekuensi dari sebuah kawasan suaka alam yang memiliki fungsi pokok sebagai kawasan pengawetan keanekaragaman tumbuhan dan satwa, sebagai wilayah sistem penyangga kehidupan, sebagai tempat penelitian, pengembangan ilmu, pendidikan dan penunjang budidaya (Peraturan Pemerintah No. 68, 1998), oleh karena itu sumberdaya alam dan ekosistem kawasan CA Pulau Dua perlu dikelola, dijaga,  dilestarikan secara optimal agar menjadi sumber dan penunjang kehidupan manusia.

    Topografi kawasan ini secara keseluruhan relatif datar, tidak terdapat bukit-bukit dan ketinggiannya berkisar antara 1-3 m di atas permukaan laut.  Kawasan ini terletak pada dataran rendah yang mendekati pantai dengan topografi datar dan ketinggian antara 0-10 m dpl (Dinas Kehutanan Provinsi Jawa Barat, 2007).  Menurut Silvius et al (1987), Pulau Dua memiliki ketinggian tempat antara 0-4 m  di atas permukaan laut.  Keadaan umum fisik tanah pada bagian Barat pulau agak kering sedangkan bagian Timur umumnya rendah dan berawa.  Kondisi tanah di Pulau Dua terdiri dari kandungan pasir yang tinggi dan tidak mampu menahan air hujan, sehingga tanah umumnya kering. Sumber air tawar tidak ada dan air rawa berasal dari laut yang menggenangi ketika pasang.

2.2. Biogas

Biogas merupakan gas yang timbul dari pendegradasian bahan-bahan organik yang direndam dan disimpan di dalam tempat tertutup atau anaerob (tanpa oksigen dari udara) oleh mikroorganisme. Secara alamiah biogas dapat terbentuk pada areal serta kawasan tergenang seperti kolam, danau, lahan gambut, dan sebagainya. Areal tersebut didasarnya terkandung sampah berupa bahan organik dan mengalami penggenangan air sehingga menyebabkan kondisi anaerobik (Setiawan, 1996).

Mekanisme pembentukan biogas secara alamiah berasal dari proses dekomposisi dan proses pembusukan oleh bantuan mikroorganisme pada kondisi anaerob. Namun, secara alamiah faktor berupa keberadaan oksigen akan sangat berfluktuatif akibat faktor lingkungan yang selalu berubah. Proses untuk mengkondisikan dan memproduksi biogas dapat digunakan sebuah alat yang disebut digester atau fermentor. Alat ini akan menjadi wadah terjadi proses pembusukan dan pendegradasian bahan organik melalui dua tahap yaitu proses aerob dan proses anaerob. Proses yang pertama terjadi diperlukan oksigen (aerob) dan hasil prosesnya berupa karbondioksida (CO₂). Proses ini akan berakhir setelah oksigen di dalam alat habis. Tahap selanjutnya yaitu proses pembusukkan secara anaerob (tanpa oksigen). Tahap proses yang kedua inilah biogas (CH₄) dihasilkan. Berdasarkan hal ini maka untuk menjamin terjadinya biogas, fermentor harus tertutup rapat dan tidak berhubungan dengan udara luar sehingga tercipta kondisi anaerob. (Setiawan, 1996)

2.3. Mikroorganisme Anaerobik Sedimen 

Sedimen mengandung populasi mikroorganisme yang melimpah dengan keanekaragaman yang tinggi (Bisset et al., 2007). Bahkan menurut Urakawa et al. (1999), sedimen dan  tanah mewakili habitat mikroorganisme yang paling kompleks di bumi. Beberapa kelompok fisiologi mikroorganisme sedimen antara lain kelompok mikroorganisme aerob, aerob fakultatif, metanogen, homoasetonogen, pereduksi sulfat, pereduksi sulfur, denitrifikasi, pereduksi besi dan fermentatif (Madigan et al., 2003). Pada danau atau kolam dangkal, seringkali juga ditemukan mikroorganisme fotosintetik di permukaan sedimen (Atlas dan Bartha, 1993). 

Biogas dihasilkan oleh sekelompok mikroorganisme anaerobik obligat yang memiliki kemampuan untuk memfermentasikan bahan organik menjadi kompenen-komponen gas. Kelompok mikroorganisme ini disebut mikroorganisme metanogen yang secara taksonomis dimasukkan kedalam golongan Archaea metanogen (Yazid dan Bastianudin, 2011). Archaea metanogen banyak terdapat di rawa-rawa, sedimen danau, sawah, moist landfills, saluran pencernaan hewan, dan kotoran ternak (sapi, kerbau, kuda, babi, kambing) (Yazid dan Bastianudin, 2011). Archaea merupakan salah satu kelompok prokariotik, yang dibedakan dengan bakteri karena tidak mempunyai membran luar tetapi mempunyai lapisan permukaan berupa sub unitprotein atauglikoprotein yang ada di luar membran  plasma, tidak memiliki peptidoglikan dalam dinding selnya tetapi mempunyai pseudomurein. Perbedaan lainnya terdapat ikatan ether-linked lipid dan RNA polimera sekomplek, sedangkan bakteri mempunyai membran luar dan peptidoglikan dalam dinding selnya (Madigan dan Martinko, 2009).

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di PLT UIN Syarif Hidayatullah Jakarta, Tangerang Selatan. Penelitian ini berlangsung pada bulan Juli 2015 hingga bulan September 2015. 

3.2. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan adalah plastik sampel, roll meter, patok kayu, sekop, botol winkler, Erlenmeyer 1 L, Syringe glass  0,1 L, cawan petri, pipet tetes, probe gas trab, selang plastik, object glass, cover glass, mikroskop cahaya, pH meter, timbangan analitik, corong, Gas analyzer, Lux meter, Wind Meter, GPS dan termometer. Bahan-bahan yang digunakan adalah air Cagar Alam Pulau Dua, sedimen Cagar Alam Pulau Dua, alkohol 70%, aquadest, alumunium foil, karet gelang, vaseline, parafilm, dan lilin parafin.

3.3. Prosedur Kerja Penelitian

3.3.1. Pengambilan Sampel Sedimen dan Air

Sampel sedimen berasal dari Cagar Alam Pulau Dua, Serang-Banten. Pengambilan sedimen diambil dari empat titik (purposive sampling) yang mengalami sedimentasi tertinggi yaitu pada kedalaman ± 5 – 100 cm (Fischer, 2005; Torres et al., 2010; Wells dan Richard, 2011). Setiap titik dibuat kuadran untuk pengambilan sedimen dengan luasan 19 cm x 14 cm. Kuadran ditarik menggunakan roll meter dan masing-masing sisinya ditancapkan patok yang sudah disiapkan. Pencuplikan sedimen dapat dilakukan hingga kedalaman 30 cm (Wells dan Richard, 2011).

3.3.2. Pengukuran Faktor Fisika dan Kimia Titik Sampling

Faktor fisika dan kimia yang diukur saat pengambilan sampel dilapangan yaitu suhu air dan permukaan dan suhu udara, kelembaban sedimen, pH sedimen, kecepatan angin, intensitas cahaya, kedalaman pengambilan sedimen dan koordinat pada masing-masing titik sampling. Pengukuran suhu permukaan air dan suhu udara menggunakan termometer, kelembaban dan pH sedimen menggunakan soil tester, kedalaman menggunakan tongkat kayu yang sudah diberi skala dan titik koordinat menggunakan Global Positioning Sistem (GPS).

3.3.3.Pengujian Produksi Gas Skala Laboratorium

3.3.4. Pengukuran pH Sampel

3.3.5. Analisa Mikroba

DAFTAR PUSTAKA

Atlas, R. M. & artha, R. 193. Microbial Ecology : Fundamental and Aplications. Addison-Wesle Publishng Company. Philippines.

Dinas Kehutanan Provinsi Jawa Barat.2007.  Cagar alam Pulau Dua. http://www.dishut.jabarprov.go.id/ 105index.php. Diakses 23 Desember 2008.

Fischer, H., F. Kloep., S. Wilzcek dan M.T. Pusch.2005. A River’s Liver Microbial Processes within The Hyporheic Zone of A Large Lowland River. Journal Biogeochemistry. 76: 165 – 181.

Hermawan, A.S. 2014. Pemanfaatan Sedimen Situ Kuru Sebagai Inokulum Untuk Produksi Biogas Dengan  Substrat Serasah, Batubara Dan Limbah Sayuran. Skripsi. Fakultas Sains ddan Teknologi Uin Syarif Hidayatullah Jakarta.

Hermawan, B. 2005. Sampah Organik Sebagai Bahan Baku Biogas. http://Chemis-try.org (diakses 10 November 2013 pukul 15.30 WIB).

Madigan, M.T., Maitinko, J.M., & Parker, J. 2003. Biology of Microrganisms. 9th Edition. Pearson Education, Inc. USA.

Madigan, M.T & Martinko. 2009. Brock Biology of Microorganisms. 12th Edition. Pearson Benjamin Cummings. San Fransisco.

Mustafa & Ismail N.R 2010. Pengaruh Tekanan Biogas Terhadap Kinerja Mesin Stasioner. Jurnal Agritek. 11(2): 39-48.

Nugraha, Arif Raditya, S Hermawan., M.R Pikoli, I. Sugoro. 2013. Pengukuran Gas Metana (CH4) dan Karbondioksida (CO2) yang Dihasilkanoleh  Sedimen Danau  Situ Gunung, Sukabumi Jawa Barat pada Skala Laboratorium. Prosiding Seminar Nasional Matematika, Sains, dan Teknologi. Volume 4: B.39-B.45

Peraturan Pemerintah Nomor 68 Tahun 1998 tentang Kawasan Suaka Alam dan Kawasan Pelestarian Alam. http://www.legalitas.org/inclphp/buka.php/d=1900+99&f= Keppres1141999.html

Sari, I.R.J. 2012.Teknologi. Jawa Tengah: SuaraMerdeka, Senin 27 Agustus 2012.

Satriago, H. 1996. Himpunan Istilah Lingkungan untuk Manajemen. Jakarta:  Gramedia Pustaka    Utama.

Setiawan, 1996. Memanfaatkan Kotoran Ternak. Penebar Swadaya. Jakarta.

Silvius M.J., A.P.J.M. Steeman, E.T. Berezy, E. Djuharsa, and A.W. Tufik. 1987. The Indonesian wetland inventory. A Preliminary Compilation of Exist ing Information on Wetlands of Indonesia.  PHPA, AWB/Interwader, Edwin, Bogor (Dua Island).

Sugoro, I., Sasongko, D., Indriani, D., & Adiastuti, P. 2012. Comparison Gamma Irradiated an Raw Lignite in Bioliqufaction Process by Fungus T5. School of Life Science and Technology  – ITB Center for Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi – BATAN Dept. Teknik Kimia – Fakultas Teknologi Industri ITB

Wells, D.V. & R.A. Ortt.  2011.  Deep Creek Lake Sediment Study:  Physical and Chemical Characteristics of Lake Sediments. Department of Natural Resources, Maryland Geological Survey.

Widjajanto, D.W., H. Kusumayanti & S. Rejeki. 2010. Produksi Biogas dari Limbah Kotoran Sapi Perah dengan Reactor Biogas Sistem Batce Di Desa Lerep Kabupaten Ungaran, 8-14 hlm.

Yazid, M. &  Bastianudin, A. 2011. Seleksi Mikroba Metanogenik Menggunakan Irradiasi Gamma Untuk Peningkatan Efisiensi Proses Digesti Anaerob Pembentukan Biogas.  Jurnal Iptek Nuklir Ganendra. 14(1): 47 – 55.

Atlas, 

Mau tahu kegiatan Genom pasca eksplorasi dan uji biogas skala laboratorium, check this out :

Dokumentasi kegiatan eksplorasi Genom :

Dok

Dokumentasi Uji biogas skala laboratorium :

Gambar 1. Uji Ph Larutan sedimen

Gambar 2. Menimbang sedimen

Gambar 3. Uji produksi biogas skala laboratorium



Terima kasih sudah mampir, tunggu kegiatan dan Blog Genom selanjutnya ya..

Verba Volant Scripta Manen !!