Pemanfaatan Tegangan Listrik Untuk Meningkatkan Ekstraksi Minyak Mikroalga Sebagai Bahan Baku Biodiesel

Biodiesel merupakan bahan bakar yang bersifat dapat diperbaharui, tidak beracun, dapat didegradasi, memiliki emisi rendah dan ramah lingkungan. Salah satu permasalahan pengembangan biodiesel adalah pada aspek bahan baku. Saat ini bahan baku biodiesel merupakan bahan pangan seperti sawit, kedelai, jagung, kelapa dan bahan baku lain seperti tanaman jarak, nyamplung, kapuk randu dan sebagainya. Bahan nabati yang memiliki potensi untuk dikembangkan dan bukan bahan pangan adalah mikroalga. Kendala penggunaan mikroalga sebagai bahan baku biodiesel adalah proses pengeluaran minyak. Pengambilan minyak mikroalga memerlukan biaya yang besar, sekitar 30-50% dari biaya keseluruhaan. Perlakuan pendahuluan terhadap mikroalga perlu dilakukan untuk mempermudah pengeluaran minyak. Minyak mikroalga terdapat pada sel yang dilindungi oleh membran sel. Agar minyak mudah dikeluarkan dari sel maka dinding sel perlu dirusak atau dibuat berpori. Metode yang memungkinkan untuk membuat pori pada membran sel adalah menggunakan aliran listrik. Terbentuknya pori akibat tegangan listrik disebut elektroporasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk (1) Mendapatkan metode pretreatment menggunakan aliran listrik untuk meningkatkan hasil ekstraksi minyak mikroalga sebagai bahan baku biodiesel. (2) Menentukan energi pretreatment menggunakan listrik tegangan menengah dan listrik tegangan rendah dalam membantu meningkatkan hasil ekstraksi minyak mikroalga. (3) Menentukan asam lemak yang terkandung dalam minyak mikroalga Nannochloropsis sp. Penelitian dilaksanakan pada bulan April 2016 sampai dengan April 2017 bertempat di Laboratorium Sentral Ilmu Hayati, Laboratorium Tegangan Tinggi, Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan Hasil Pertanian, Universitas Brawijaya Malang. Bahan yang digunakan adalah mikroalga Nannochloropsis sp. Penelitian dibagi menjadi 2 tahap. Tahap pertama menggunakan listrik tegangan menengah dengan kombinasi tiga perlakuan. Perlakuan pertama adalah tegangan (Vp) terdiri atas 3 level yaitu Vp1=10,71 kV; Vp2=11,2 kV; Vp3=12,66 kV, perlakuan kedua lama pretreatment (Tp) terdiri atas 2 level yaitu Tp1=30 detik, Tp2=90 detik, dan perlakuan ketiga molaritas larutan (Mp) terdiri atas 2 level yaitu Mp0=0 M dan Mp1=0,1 M. Penelitian tahap kedua menggunakan listrik tegangan rendah berasal dari listrik PLN dalam bentuk Ohmic Heating (OH) dengan perlakuan 3 faktor. Perlakuan pertama tegangan (Vh) terdiri atas 2 level yaitu Vh1=55 V dan Vh2=110 V, perlakuan kedua lama pretreatment (Th) terdiri atas 2 level yaitu Th1=30 detik, Th2=60 detik, dan perlakuan ketiga adalah molaritas larutan (Mh) terdiri atas 3 level yaitu Mh0=0 M; Mh1=0,01 M dan Mh2=0,1 M. Pengamatan dilakukan terhadap perubahan suhu dalam ruang pretreatment, arus dan tegangan listrik, rendemen minyak yang dihasilkan, dan komposisi asam lemak. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan pretreatment mempengaruhi rendemen minyak. Pretreatment listrik tegangan menengah dan listrik tegangan rendah dilanjutkan dengan ekstraksi menggunakan pelarut kimia dapat meningkatkan rendemen minyak mikroalga Nannochloropsis sp. Rendemen minyak mikroalga hasil ekstraksi menggunakan pretreatment listrik teganganx menengah bervariasi antara 2,55-7,37%. Rendemen tertinggi pada kombinasi perlakuan tegangan 10,71 kV (E=3,57 kV/cm), lama paparan 30 detik dan molaritas larutan pengencer 0,1 M (Vp1Tp1Mp1) sedangkan terrendah terjadi pada kombinasi perlakuan tegangan 12,66 kV (E=4,22 kV/cm), lama paparan 90 detik dan molaritas larutan pengencer 0 M (Vp3Tp2Mp0). Rendemen minyak mikroalga hasil ekstraksi menggunakan pretreatment listrik tegangan rendah berkisar antara 3,06-11,20%. Rendemen tertinggi dihasilkan oleh kombinasi perlakuan tegangan 55 V, lama paparan 60 detik dan molaritas larutan 0,1 M (Vh1Th2Mh2) sedangan terrendah dihasilkan oleh kombinasi perlakuan tegangan 110 V, lama paparan 30 detik dan molaritas larutan 0,01 M (Vh2Th1Mh1). Besarnya energi pretreatment per kg minyak dari penggunaan listrik tegangan menengah berkisar antara 2.540-33.740 kJ/kg. Konsumsi energi terkecil dibutuhkan oleh kombinasi perlakuan tegangan 12,66 kV, lama paparan 30 detik dan molaritas larutan 0,1 M (Vp3Tp1Mp1) sedangkan energi terbesar dibutuhkan oleh perlakuan 10,71 kV, lama paparan 90 detik dan molaritas larutan 0 M (Vp1Tp2Mp0). Besarnya energi pretreatment per kg penggunaan listrik tegangan rendah bervariasi antara 2.360- 90.920 kJ/kg. Konsumsi energi paling rendah terjadi pada perlakuan tegangan 55 V, lama paparan 30 detik dan molaritas larutan 0 M (Vh1Th1Mh0) sedangkan konsumsi energi terbesar terjadi pada perlakuan tegangan 110 V, lama paparan 60 detik dan molaritas larutan 0,1 M (Vh2Th2Mh1). Hasil analisa GC-MS terhadap minyak mikroalga Nannochloropsis sp menghasilkan 31 senyawa asam lemak yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan termasuk sebagai bahan baku biodiese