CW-MFC dengan Molases dan Leptochola Fusca sebagai Biosensor Limbah Air Wudhu

Fathul Bari

Pendahuluan

Beragam upaya guna mengatasi permasalahan lingkungan, menjadikan teknologi bioenergi semakin banyak diperkenalkan, salah satunya adalah Microbial Fuel Cell (MFC). Teknologi ini memanfaatkan mikroorganisme untuk mengubah limbah organik menjadi energi listrik. Salah satu inovasi terkini dalam MFC adalah Continuous-flow Microbial Fuel Cell (CW-MFC), yang menawarkan efisiensi lebih baik dalam pengolahan limbah. 

Limbah air wudhu, sebagai salah satu limbah domestik yang kaya akan bahan organik, menjadi target penelitian ini. Penelitian ini mengeksplorasi pemanfaatan molases sebagai sumber karbon dan Leptochola fusca sebagai inokulum mikroba dalam CW-MFC untuk menghasilkan biosensor yang efektif dalam mendeteksi kontaminan di limbah air wudhu.

Metode

CW-MFC yang dirancang dalam penelitian ini terdiri dari dua kompartemen: anoda dan katoda. Pada kompartemen anoda, molases digunakan sebagai sumber karbon. Molases adalah produk sampingan dari proses pemurnian tebu yang kaya akan glukosa, fruktosa dan berbagai nutrisi, sehingga sangat cocok untuk pertumbuhan mikroba.

Leptochola fusca, sebagai spesies rumput yang memiliki potensi dalam mendukung proses biokimia, digunakan sebagai inokulum untuk meningkatkan laju konversi bahan organik menjadi energi.

Setelah mempersiapkan substrat CW-MFC, limbah air wudhu yang telah diproses akan dialirkan secara terus-menerus melalui sistem ini. Parameter kinerja, seperti arus listrik yang dihasilkan, akan diukur secara berkala. Selain itu, kualitas limbah air sebelum dan setelah pengolahan akan dianalisis untuk mengevaluasi efektivitas sistem dalam mengurangi kontaminan.

Hasil dan Diskusi

Hasil awal menunjukkan bahwa penggunaan molases dan Leptochola fusca dalam CW-MFC menghasilkan arus listrik yang signifikan. Pengujian menunjukkan bahwa dengan mengalirkan limbah air wudhu yang terkontaminasi, arus listrik yang dihasilkan dapat mencapai nilai optimal dalam waktu yang relatif singkat. Hal ini menunjukkan potensi sistem CW-MFC sebagai biosensor yang mampu mendeteksi keberadaan kontaminan dalam limbah.

Wudhu merupakan kegiatan kegiatan yang dilakukan untuk mensucikan diri dengan media air. Namun konsumsi air untuk keperluan wudhu menimbulkan kondisi air limbah setelah pencucian tubuh dibuang secara langsung tanpa ada perawatan menuju drainase. 

Hal ini meenyebabkan tingkat penceparan air drainase semakin meningkat dan dapat menimbulkan beberapa efek berbahaya bagi lingkungan dan Kesehatan. 

Berdasarkan Peraturan Pemerintah RI nomor 82 tahun 2001 tentang Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian Pencemaran Air menyatakan bahwa kualitas air bekas wudhu umumnya memiliki kandungan suhu sekitar 27,8oC, COD 29,03 mg/L, ammonia bebas (NH,-N) 0,19 mg/L, BOD5 BOD, 34,38 mg/L, Ph 6,37, oksigen terlarut (DO) 0,85 mg/L dan MPN Coliform <16x104 (Adrianto, 2021).

Kebijakan di beberapa negara saat ini, peneliti tengah mengembangkan teknologi, Constructed Wetland Microbal Fuel Cell (CW-MFC). Constructed Wetland (CW) merupakan teknologi yang digunakan untuk mengolah limbah cair. 

Microbal Fuell Cell (MPC) adalah sebuah perangkat yang menghasilkan listrik dari proses degradasi mikroba substrak organik. 

Mekanisme kerja Constructed Wetlands memanfaatkan akar tanaman, sedimentasi, penyerapan biologis, presipitasi, dekomposisi, transformasi oleh bakteri anaerob dan anaerobik untuk menyaring kadar senyawa atau polutan berbadaya dalam limbah. Sistem Subsurface Flow aliran horizontal berpotensi diterapkan untk mengatasi penyaringan limbah greywater (Adrianto, 2021).

Mekanisme pengolahan limbah air wudhu di CW-MFC dapat dijelaskan melalui proses fermentasi yang dilakukan oleh Leptochola fusca. Mikroba ini berfungsi untuk memecah senyawa organik dalam limbah menjadi asam organik dan hidrogen, yang selanjutnya digunakan oleh mikroba elektrogenik untuk menghasilkan energi listrik. Melalui upaya demikian, sistem tidak hanya berfungsi sebagai sumber energi, tetapi juga sebagai alat untuk memantau kualitas limbah.

Kinerja tertinggi pada mikrofit jenis LFusca dalam menghilangkan penyakit kulit. Leptochloa fusca memiliki presentase penghilangan rata-rata BOD, COD, TDS, TSS, SO42, CL, Cr, minyak dan lemak masing-masing sebesar 64%, 51%, 56%, 67%, 42%, 38%, 47% dan 55%. Selain itu, Leptochloa fusca memiliki efektifitas positif dalam menurunkan kadar total nitrogen dalam air limbah (Adrianto, 2021).

Molases sangat berpeluang untuk menjadi sumber karbon untuk hidupnya bakteri elektrokimia dan menjadi penyalur elektron ke dalam anoda yang nantinya akan menghasilkan listrik. 

Mikroba pada molasses akan menghasilkan energi berupa proton dan lectron dari molasses yang kemudian dikonversikan menjadi energi listrik. Pemanfaatan air limbah tahu dengan dengan kandungan gula dan laktosa sebesar 0,8% mampu menhasilkan beda potensial sebesar 25,5 mV/100 mL dan 33,3 mV/100 mL (Adrianto, 2021).

Mekanisme arah aliran limbah air akan masuk ke dalam sistemn dari atas ke luar dari bawah pada tahap awal air bekas wudhu melewati akar tumbuhan, disini terjadi proses penyaringan residu-residu besar oleh akar dan mikroorganisme. 

Setelah air melewati akar-akar tumbuhan, air akan melwati katoda yang berbeda di bawah, katoda akan mereduksi oksigen maka dari itu katoda perlu ditempatkan pada permukaan sistem agar mendapatkan supply oksigen. Kemudian air akan melewati filter 1 sebelum melewati anoda. 

Pada anoda terdapat molase yang dapat mengelilingi anoda, molase ini bertujuan sebagai substrat dari mikroba-mikroba yang dibawa oleh air sekaligus menjadi bahan baku reaksi oksidasi, mikroba-mikroba yang dibawa oleh air tadi akan membantuk proses oksidasi pada anoda. Dari sini akan dihasilkan aliran elektron dari anoda ke katoda dengan kata lain akan menghasilkan tenaga listrik (Adrianto, 2021).

Kesimpulan

Pemanfaatan CW-MFC dengan molases dan Leptochola fusca menunjukkan potensi yang besar dalam pengolahan limbah air wudhu. Selain berfungsi sebagai biosensor untuk mendeteksi kontaminan, sistem ini juga dapat menjadi solusi berkelanjutan untuk memproduksi energi. Penelitian ini membuka jalan bagi pengembangan lebih lanjut dalam teknologi bioenergi, serta aplikasi praktis dalam pengelolaan limbah domestik. Penggunaan sumber daya yang terbarukan dan ramah lingkungan, seperti molases, memberikan kontribusi positif terhadap keberlanjutan lingkungan. Upaya lebih lanjut dalam penelitian ini diharapkan dapat memperbaiki kinerja sistem dan mengeksplorasi aplikasi lebih luas di sektor lingkungan dan energi.

Referensi

Adrianto, A. 2021. Pemanfaatan Molases dan Leptochola Fusca Pada Teknologi CW-MFC Terintegrasi Elektroda Carbon Sebagai Pereduksi dan Aplikasi Biosensor LImbah Air Wudhu di Masjid Ulil Albab Universitas Islam Indonesia. Indonesia Menuju Energi Bersih. 50 Karya Terbaik Kompetisi Penulisan Artikel Energi Baru Terbarukan. Piala Menteri ESDM RI 2021. Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM). RM Books 

Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM), 2021. Indonesia Menuju Energi Bersih. 50 Karya Terbaik Kompetisi Penulisan Artikel Energi Baru Terbarukan. Piala Menteri ESDM RI 2021. Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM). RM Books