Oleh Asc : Prof. Dr. Ir. Eddiwan, M.Sc
Sekolah Tinggi Perikanan dan Kelautan Matauli.
Pendahuluan
Apakah anda pernah mendengar tentang sumberdaya perikanan Mikroalga ? Sebenarnya mikroalga telah lama menjadi kultur yang dikomersialisasikan secara luas. Mikroalga terkenal akan perannya dalam pembangkitan energi seperti bahan bakar hayati (biofuel) dan biodiesel. Mikroalga juga berperan dalam suplemen pakan hewan dan ikan.
Selain memiliki nilai nutrisi yang baik, mikroalga merupakan sumber alami pigmen, antioksidan, dan senyawa bioaktif lainnya yang memiliki sifat fungsional. Maka tidak heran jika metabolit atau hasil metabolisme mikroalga banyak dicari untuk dijadikan produk bernilai tinggi.
Selain itu, mikroorganisme ini juga memiliki laju pertumbuhan yang lebih cepat, menghasilkan senyawa biokimia lebih banyak, dan memiliki hasil signifikan dalam bioremediasi untuk mengurangi jumlah polutan dalam air limbah.
Pengolahan air limbah dengan mikroalga menawarkan beberapa kelebihan, yaitu biaya yang lebih murah dan proses penghilangan nutrisi dalam limbah dan produksi biomassa yang ramah lingkungan. Karena inilah banyak peneliti yang mencari cara untuk mempengaruhi kemampuan metabolism, toleransi, dan bertahan hidup mikroalga di lingkungan.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pengaruh derajat keasaman (pH) dan intensitas cahaya atau periode fase terang (fotoperiode) sangat besar pada pertumbuhan dan produksi alga. Faktor ini juga memiliki dampak terhadap tingkat protein dan karbohidrat alga.
Kemudian, dari sebuah penelitian lanjutan dilakukan untuk mengetahui pemanfaatan mikroalga Scenedesmus sp. dalam mengidentifikasi tingkat pertumbuhan dan produktivitas biomassa. Serta, untuk menentukan kondisi optimal bioremediasi yang mungkin dilakukan di masa depan ketika mikroalga ini diekspos pada air limbah dan produksi biomassa.
Dalam penelitian ini, mikroalga Scenedesmus sp. diambil dan diisolasi dari kolam air tawar di Taman Nasional Endau Rompin, Johor, Malaysia.
Subkultur dilakukan pada sel mikroalga yang diisolasi dalam Media Bold Basal (BBM). Artinya, sel-sel mikroalga yang diisolasi dipindahkan ke BBM. Lalu, BBM diletakkan di bawah cahaya matahari sebagai sumber cahaya selama 12 hari sebelum eksperimen dilakukan. Dalam eksperimen ini, kultur sel mikroalga dikondisikan dengan pH dan intensitas cahaya yang berbeda.
Penelitian ini menunjukkan bahwa mikroalga sensitif terhadap perubahan pH dan menunjukkan pengaruh besar pada kondisi pH. Scenedesmus sp. diketahui lebih produktif pada pH 7 dan pH 8 dengan produktivitas biomassa terbanyak pada pH 7,5.
Mikroalga tetap bisa tumbuh dengan baik di lingkungan ber-pH 9 yang cenderung bersifat basa. Seperti yang sudah disebut sebelumnya, mikroalga sensitive terhadap perubahan pH dan pertumbuhan cenderung meningkat pada lingkungan dengan pH tinggi (basa).
Ini dikarenakan kemampuan mikroalga dalam memproses karbon anorganik. Namun, kisaran pH 7 dan 8 sangat penting agar Scenedesmussp. dapat tumbuh dengan efektif dan memberi dampak besar pada tingkat pertumbuhan alga dan produksi biomassa.
Fotoperiode turut berdampak pada pertumbuhanScenedesmus sp. dalam penelitian ini, terdapat lima kondisi fotoperiode, yaitu 24 jam terang : 0 jam gelap, 16 jam terang : 8 jam gelap, 12 jam terang : 12 jam gelap, 6 jam terang : 18 jam gelap, dan 0 jam terang : 24 jam gelap.
Dimana pertumbuhan mikroalga tertinggi didapatkan ketika mikroalga diekspos pada fotoperiode 18:6, yang menghasilkan produksi biomassa tertinggi sebesar 73.9 × 104 sel/mL/hari dan tingkat pertumbuhan sebesar 0,75 hari-1.
Meskipun demikian, fotoperiode 12:2 dan 24:0 juga bisa dianggap efisien karena tingkat pertumbuhan mikroalganya sejalan dengan pertumbuhan mikroalga yang diekspos pada fotoperiode 18:6.
Hal ini desebabkan oleh peran penting cahaya dalam fotosintesis untuk pertumbuhan sel. Maka dalam fase terang, mikroalga berfotosintesis dan menghasilkan serta mengubah energy, sementara dalam fase gelap, tidak ada reaksi fotosintesis. Fotoperiode juga mempengaruhi nilai nitrisi sel alga dan komposisi kimia.
Dari penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa terdapat peningkatan pertumbuhan dan produktivitas biomassaScenedesmus sp. pada pH dan fotoperiode yang berbeda. pH terbaik untuk pertumbuhan mikroalga dan produksi biomassa adalah yang bersifat basa, lebih tepatnya kisaran pH 7-8.
Sementara itu, fotoperiode terbaik adalah 18:6 dan 12:2. Hal ini juga membuktikan bahwa Scenedesmus sp. dapat dimanfaatkan untuk pengolahan air limbah dalam kondisi alami dan dapat meningkatkan produksi biomassa dengan mengkondisikan pH dan fotoperiode.
Mikroalga dengan Potensi Besar dalam Pengolahan Air Limbah dan Produksi Biomassa Mikroalga, organisme fotosintetik mikroskopis yang ditemukan di sistem air tawar dan laut, telah muncul sebagai solusi berkelanjutan untuk dua tantangan global utama: polusi lingkungan dan permintaan energi terbarukan.
Sifat metabolik dan fisiologisnya yang unik membuat mereka sangat efektif dalam pengolahan air limbah dan produksi biomassa, menawarkan manfaat ganda dalam pemulihan lingkungan dan pengembangan sumber daya hayati.
Mikroalga dalam Pengolahan Air Limbah
Air limbah dari sumber industri, pertanian, dan rumah tangga mengandung berbagai polutan, termasuk nitrogen, fosfor, logam berat, dan bahan organik. Sistem pengolahan tradisional sering kali membutuhkan banyak energi dan mahal. Pengolahan berbasis mikroalga menghadirkan alternatif yang hemat biaya dan ramah lingkungan.
- Penghapusan Nutrisi
Mikroalga dapat mengasimilasi konsentrasi tinggi nitrogen dan fosfor—nutrisi utama yang bertanggung jawab atas eutrofikasi dalam ekosistem perairan. Spesies seperti Chlorella vulgaris, Scenedesmus obliquus, dan Spirulina platensis dikenal karena tingkat penyerapannya yang tinggi, mengubah polutan menjadi biomassa alga. - Penyerapan Logam Berat
Beberapa mikroalga telah menunjukkan kemampuan untuk mengikat dan menyerap logam berat seperti timbal, kadmium, dan arsenik. Melalui proses seperti biosorpsi dan bioakumulasi, organisme ini membantu mendetoksifikasi air limbah. - Pengurangan Beban Organik
Selain menghilangkan nutrisi, mikroalga membantu dalam mendegradasi bahan organik. Dengan menghasilkan oksigen melalui fotosintesis, mereka mendukung bakteri aerobik yang selanjutnya memecah polutan organik yang kompleks. - Pengurangan Patogen
Tingkat pH dan oksigen yang tinggi di kolam alga dapat mengurangi beban patogen, meningkatkan kualitas sanitasi air yang diolah. - Produksi Biomassa dan Aplikasinya
Saat mikroalga tumbuh dengan menyerap polutan, mereka menghasilkan biomassa berharga yang kaya akan protein, lipid, karbohidrat, dan pigmen.
Biomassa ini dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi :
- Biofuel Strain kaya lipid seperti Nannochloropsis dan Botryococcus braunii merupakan sumber biodiesel yang menjanjikan. Biofuel alga menawarkan alternatif terbarukan untuk bahan bakar fosil dengan emisi gas rumah kaca yang lebih rendah.
- Pakan Ternak dan Pupuk
Biomassa alga kaya protein dapat diolah menjadi pakan untuk ikan, unggas, dan ternak. Selain itu, residu alga yang padat nutrisi dapat digunakan sebagai pupuk organik. - Bioplastik dan Biokimia
Fraksi karbohidrat dan lipid dapat berfungsi sebagai bahan baku untuk memproduksi plastik yang dapat terurai secara hayati, pelarut, dan bahan kimia hijau lainnya. - Farmasi dan Kosmetik
Pigmen seperti klorofil, fikosianin, dan antioksidan yang berasal dari mikroalga semakin banyak digunakan dalam suplemen kesehatan dan produk perawatan kulit.
Keunggulan Sistem Mikroalga
Mikroalga sebagai tumbuhan tingkat rendah memiliki beberapa keunggulan yang perlu diperhitungkan dimasa depan, diantaranya adakah (a) Keberlanjutan yaitu dengan menggunakan sinar matahari, CO₂, dan air limbah—sehingga ramah lingkungan; (b) skalabilitas yakni mikroalga dapat diintegrasikan ke dalam operasi skala kecil dan besar; (c) efektivitas Biaya, dimana mikroalga dapat mengurangi ketergantungan pada bahan kimia dan menurunkan biaya operasional dari waktu ke waktu; (d) ekonomi Sirkular yaitu mampu mengubah limbah menjadi produk yang bernilai, mendukung pemulihan sumber daya.
Tantangan dan Prospek Masa Depan
Meskipun berpotensi, beberapa tantangan yang perlu diatasi untuk adopsi skala besar yaitu (a) Optimalisasi Kondisi Pertumbuhan : Variabilitas dalam komposisi air limbah memengaruhi kinerja alga; (b) Pemanenan dan Pemrosesan: Pemisahan biomassa yang hemat biaya masih menjadi hambatan; (c) Pemilihan dan Rekayasa Galur: Diperlukan lebih banyak penelitian untuk mengembangkan galur yang kuat dan berproduksi tinggi.
Perlu untuk kita sadari bahwa mikroalga ini nantinya benar-benar akan menjadi sumberdaya perikanan masa depan yang sangat diunggulkan dan diprioritaskan karena akan menentukan kemajuan ilmu pengetahuan dan perkembangan peradaban manusia.
Paling tidaknya arah masa depan nanti akan meliputi rekayasa genetika, inovasi bioreaktor, dan integrasi dengan teknologi pengolahan lainnya untuk meningkatkan efisiensi dan kelayakan ekonomi.
Kesimpulan
Mikroalga merupakan alat yang ampuh dalam mencapai pengolahan air limbah dan produksi biomassa yang berkelanjutan.
Kemampuannya untuk memulihkan polutan sekaligus menghasilkan produk hayati yang bernilai memposisikannya sebagai pemain kunci di masa depan bioteknologi lingkungan.
Dengan penelitian berkelanjutan dan kemajuan teknologi, sistem mikroalga dapat mengubah cara kita memandang limbah—mengubahnya menjadi sumber daya untuk energi, pertanian, dan industri.
