mikro alga 1

Beberapa dekade belakangan ini dunia dilanda krisis energi, pangan, dan air. 

Kenaikan BBM sebab p semakin langkanya sumber minyak bumi, kekurangan pangan sebab p 

populasi manusia yang tak terkendali, dan krisis air yang bersumber dari masalah 

pencemaran lingkungan akibat pembuangan yang tidak terkontrol. Ketiga krisis ini 

mendorong banyak peneliti untuk melakukan langkah tepat bagaimana memecahkan 

persoalan ini . 

Salah satu solusi tepat yang diajukan untuk mengurai benang permasalahan itu adalah 

dengan memanfaatkan teknologi mikroalga. Mikroalga digadang-gadang mampu 

menyediakan stok pangan dan energi dalam waktu yang singkat, memerlukan  lahan yang 

tidak terlalu luas, dapat ditumbuhkan pada lahan non produktif, dan mudah diterapkan dalam 

kehidupan sehari-hari. Lebih jauh lagi, mikroalga dapat dipakai  untuk mengolah limbah 

cair organik sehingga dihasilkan buangan limbah yang lebih aman dan dapat dengan mudah 

dinetralkan kembali oleh alam. Dalam penerapan yang lebih modern, mikroalga dapat 

diterapkan sekaligus untuk memecahkan ketiga batu permasalahan besar ini . Limbah 

cair organik akan lebih aman dibuang di lingkungan setelah digunakan sebagai medium 

mikroalga, sementara biomassa yang dihasilkan oleh mikroalga dapat difokuskan untuk 

pangan atau energi, sehingga sinergi antara pengolahan limbah cair dan produksi biomassa 

dapat berjalan dengan baik. 

Mikroalga adalah sejenis makhluk hidup unisel berukuran antara 1 mikrometer 

sampai ratusan mikrometer yang memiliki klorofil, hidup di air tawar atau laut, 

memerlukan  karbon dioksida, beberapa nutrien dan cahaya untuk berfotosintesis. Mikroalga 

memiliki kinerja yang hampir sama dengan tumbuhan bersel banyak, akan tetapi tidak 

memiliki akar, daun, dan batang untuk berfotosintesis. Menurut beberapa peneliti, mikroalga 

diibaratkan sebagai pabrik kecil dalam ukuran sel mikro yang mengubah karbon dioksida 

menjadi material potensial seperti biofuel, pangan, dan biomaterial melalui energi matahari. 

(Chisti, 2007). 

Keragaman mikroalga di dunia diperkirakan berada dalam kisaran jutaan species, 

sebagian besar belum dikenali dan belum bisa dikultivasi (dibiakkan sendiri). Diperkirakan 

200,000-800,000 spesies hidup di alam, 35,000 spesies dapat dikenali, dan 15,000 komponen 

kimia penyusun biomas nya telah diketahui  Sebagian besar 

mikroalga menghasilkan produk tertentu seperti karotenoid, antioksidan, enzim, polimer, 

peptida, asam lemak, hingga racun yang mematikan 

Gambar 1.1. Bentuk sel mikroalga (a) Spirulina platensis (b) Dunaliella salina

(c) Chlorella vulgaris 

Sejarah pemanfaatan mikroalga pertama kali dalam peradaban manusia masih belum 

jelas. Namun, bahwa mikroalga telah lama digunakan oleh 

suku aztec di pedalaman Meksiko. Hal ini diketahui oleh bangsa Spanyol ketika menjajah 

Meksiko, dan diketahui bahwa penduduk lokal memanfaatkan “makanan berwarna hijau 

biru” yang diperoleh dari danau setempat dan mengolahnya menjadi cake.

Lain halnya dengan orang Kanembu yang hidup di pesisir danau Chad. Mereka 

memperoleh alga basah dari lumpur yang ada  di sekitar danau Chad dan 

mengeringkannya dengan terik matahari. Alga yang kering kemudian dijual di pasar 

tradisional sebagai makanan sehari hari, atau biasa disebut dihe. Dalam budaya orang 

Kanembu, wanita hamil yang mengkonsumsi dihe percaya bahwa makanan ini  baik 

untuk keselamat bayi mereka. 

, dalam website BEAM (Biotehcnological and Environmental 

Application of Microalgae), menjelaskan sejarah budidaya mikroalga secara modern yakni 

diawali pada tahun 1890, budidaya mikroalgae diperkenalkan pertama kali oleh Beijerinck 

dengan menggunakan jenis Chlorella vulgaris, dan dikembangkan oleh Warburg pada tahun 

1900. Budidaya mikroalga mulai menjadi fokus penelitian pada tahun 1948 di Stanford 

(USA), Essen (Jerman) dan Tokyo. Sedangkan budidaya untuk komersialisasi dimulai pada 

tahun 1960 di Jepang dengan menggunakan mikroalga Chlorella dan pada tahun 1970 

menggunakan jenis Spirulina di danau Texcoco Meksiko. Pada tahun 1977, Nippon Ink and 

Chemicals Inc, mendirikan pabrik Spirulina di Thailand, dan pada tahun 1980, sudah ada  

46 pabrik budidaya mikroalga skala besar di Asia, dengan produksi rata-rata satu ton 

perbulan dengan hasil Chlorella yang paling mendominasi. Produk komersial ketiga adalah 

Dunaliella salina, sebagai sumber beta karotin, didirikan di Australia oleh Western 

Biotechnology Ltd dan Betatene Ltd pada tahun 1986. 

) memaparkan beberapa produk yang dapat dihasilkan dari 

mikroalga, diantaranya: 

1. Produk Energi 

Mikroalga berpotensi sebagai sumber energi terbarukan sebab p memiliki 

kandungan yang dapat diolah menjadi beberapa jenis senyawa seperti biodiesel, 

bioethanol, dan methana. 

a. Biodiesel 

Biodiesel Mikroalga, dalam hal ini adalah tumbuhan yang memiliki kandungan 

lemak nabati, berpotensi untuk dijadikan sumber biodiesel. Dewasa ini para peneliti 

menghindari minyak nabati yang berasal dari sumber pangan. Salah satu sumber yang 

dapat diperbaharui, memiliki pertumbuhan lebih cepat dari tanaman lain, 

memerlukan  lahan dan air yang sedikit, adalah mikroalga. Kandungan lemak pada 

mikroalga juga memiliki kandungan lemak tak jenuh yang lebih rendah sehingga 

berpotensi sebagai pengganti minyak sayur. Namun demikian masih perlu dilakukan 

kajian dan penelitian lebih lanjut agar diperoleh bibit mikroalga yang memiliki 

kandungan lipid yang lebih tinggi, selain itu juga pupuk (nutrisi) yang dikonsumsi 

tidak terlalu memakan biaya produksi. Salah satu alternatifnya yakni dengan 

membudidayakan mikroalga pada limbah cair industri yang masih memiliki kandungan 

nutrisi sehingga dapat dimanfaatkan oleh mikroalga sebagai media pertumbuhannya. 

b. Bioethanol 

Bioethanol dapat diproduksi dengan cara fermentasi maupun gasifikasi. Secara 

tradisional, bioethanol diproduksi dari tumbuhan jagung dan tebu. Akan tetapi seiring 

perkembangan jaman, hal ini menjadi kendala sebab p seiring krisis pangan dunia. 

Oleh sebab itu diperlukan sumber lain yang dapat menghasilkan bioethanol. 

Beberapa contoh mikroalga yang mengandung karbohidrat & protein tinggi ada  

pada Tabel 1.2

Mikroalga yang mengandung karbohidrat dan protein yang tinggi dapat 

dimanfaatkan sebagai produk bioethanol dengan metode fermentasi. Namun 

berdasarkan laporan para peneliti, produk bioethanol dari mikroalga masih dalam 

tahap pengembangan sebab p secara komersial masih belum memungkinkan serta 

teknologi yang digunakan masih komplek. 

2. Produk Pangan dan Organik 

Mikroalga dapat digunakan dalam aplikasi yang lebih luas. Selain sebagai produk 

pangan, mikroalga juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pangan, biopolimer 

penghasil plastik, sebagai suplement, obat-obatan, dan keperluan medis lainnya. 

a. Omega 3 

Mikroalga secara alami memiliki kandungan asam lemak omega-3 sehingga 

dapat dimanfaatkan untuk suplement bernilai tinggi Sumber 

omega-3 dapat ditemui dalam bentuk eicosapentanoic acid (EPA) dan 

decosahexaenoic acid (DHA). EPA secara umum digunakan untuk farmasi seperti 

obat migrain, jantung, asma, dan beberapa penyakit berbahaya lainnya. Jenis 

mikroalga penghasil EPA sebagai contoh adalah Pavlova vidiris, Nannochloropsis sp.

Sama halnya dengan EPA, DHA juga berperan penting dalam bidang medis. 

Berdasarkan laporan paramedis, DHA dapat digunakan untuk melawan kangker, 

AIDS, serangan jantung, menurunkan kolesterol, meningkatkan sistim imun, dan 

detoksifikasi (mengeluarkan racun) dari tubuh. Mikroalga yang tumbuh di air laut 

lebih dominan menghasilkan DHA. Schizochytrium mangrove, mikroalga air laut, 

dapat menghasilkan DHA 33-39% dari total asam lemak. 

b. Klorofil 

Klorofil secara medis berfungsi sebagai penawar pada organ hati, 

memperbaiki sel, dan meningkatkan haemoglobin dalam darah. Chlorofil juga dapat 

digunakan sebagai sumber pigmen pada kosmetik dan pangan. Salah satu mikroalga 

penghasil chlorofil tertinggi adalah Chlorella sp.

Mirkoalga jenis Spirulina platensis dikenal luas sebagai suplement yang 

mengandung kadar protein tinggi hingga mencapai 68% dan kandungan vitamin lain. 

Kandungan protein ini lebih tinggi dari daging, kedelai, ikan, dan telur. Beberapa 

mikroalga lain yang mengandung protein tinggi seperti Chlorella sp juga dapat 

digunakan sebagai pakan alami untuk beberapa jenis udang tertentu. Selain itu 

mikroalga penghasil protein dapat digunakan untuk suplement pakan ternak yang 

berfungsi menurunkan lemak dan menambah kadar protein pada daging. 

c. Karotenoid 

Karotenoid dihasilkan dari beberapa jenis mikroalga seperti algae hijau biru. 

Beberapa mikroalga mengakumulasi senyawa karotenoid dalam bentuk 

betakarotein, astaxanthin, dan canthaxanthin. Karoteoid ini memiliki fungsi penting 

sebagai antioksidan, penyedia vitamin A, dan pewarna alami. secara umum, 

mikroalgae penghasil karotenoid tersadi dalam Tabel 1.3. 

3. Mikroalga untuk Pengolahan Limbah 

Mikroalga dapat digunakan untuk pengolahan limbah organik. Secara teknis, 

mikroalga menyerap kandungan senyawa organik dan nutrien yang masih tersisa 

dalam limbah, dan menghasilkan oksigen yang dapat menurunkan kadar COD dan 

BOD dalam limbah lewat bantuan bakteri pengurai zat organic . Selain itu mikroalga dapat menyerapa beberapa senyawa berbahaya yang 

ada  dalam limbah. , mikroalga jenis 

Ascophyllum nodosum secara efektif dapat memindahkan metal cadmium, nikel, dan 

seng dari limbah. Fucus vesiculosus dapat menyerap metal chromium (III), dan 

sebagainya. 

Kultivasi mikroalga dapat juga disebut dengan pembudidayaan mikroalga, atau dapat 

pula disebut dengan kulturisasi. Kultivasi mikroalga bertujuan untuk meningkatkan atau 

memperbanyak jumlah sel mikroalga sehingga diperoleh biomassa sesuai dengan tujuan yang 

diinginkan. 

1. Isolasi Mikroalga 

Hal yang utama dari kutivasi adalah isolasi mikroalga dan penyeleksian yaitu untuk 

mendapatkan jenis alga yang cocok untuk dikultivasi dan dikembangkan dalam skala massal. 

Bibit baru harus diisolasi dalam berbagai kondisi lingkungan sehingga memiliki metabolisme 

yang fleksibel terhadap berbagai media. 

a. Isolasi dari Alam 

Alga dapat diisolasi dari berbagai jenis perairan di alam mulai dari air tawar sampai 

air payau, perairan pantai hingga air laut dengan salinitasi tinggi dan bahkan di tanah 

lembab. Lebih jauh, pemilihan sampel secara luas harus dilakukan untuk mewakili 

semua keadaan lingkungan dan menghindari data yang sama. Penentuan lokasi alga 

dapat diketahui melalui kombinasi peta, sistem informasi geografis (SIG) dan analisa 

menggunakan peralatan. Ekosistem yang dipilih termasuk perairan (contoh : lautan, 

danau, sungai, kolam dan mata air, yang mana termasuk di dalamnya dalam kondisi 

salinitas tinggi, tawar, payau, asam lingkungan beralkali) dan lingkungan terestrial 

dengan berbagai jenis lokasi geografis dengan keanekaragaman genetik. Kumpulan 

jenis alga ini termasuk yang ada di area umum serta yang ada di sistem taman 

nasional. Dalam semua kasus, kepemilikan isolasi strain baru juga harus 

dipertimbangkan. Sampel seharusnya tidak hanya dalam satu waktu singkat tetapi 

juga dalam beberapa jangka waktu mengingat adanya perubahan musim lingkungan. 

Sebagai tambahan, diantara habitat perairan, jenis alga yang ditemukan plantonic 

(bergerak bebas) dan bentos (menempel di lingkungan). Alga plankton mungkin dapat 

digunakan didalam kultur untuk memperoleh biomass, dimana biomassa alga dapat 

diaplikasikan untuk berbagai macam aplikasi. 

b. Teknik Isolasi

Untuk isolasi bibit baru dari habitat alam, kultivasi secara tradisional dapat digunakan 

untuk proses budidaya. Beberapa jenis alga perlu waktu berminggu-minggu hingga 

berbulan-bulan apabila diisolasi dengan metode tradisional. Untuk isolasi skala besar, 

penggunaan teknik isolasi otomatis kinerja tinggi dapat digunakan fluorescence –

activated cell sorting (FACS), yang telah dipakai secara luas dalam industri. Selain itu 

diperlukan kesamaan morfologi saat membandingkan jenis alga. Strain baru juga 

dapat diidentifikasi berdasarkan metode molekular seperti perbandingan galur RNA, 

atau dengan penanda gen lainnya. 

Gambar 2.1. Strain Mikroalga dalam cawan petri 

c. Kriteria dan Metode Pemeriksaan 

Pemeriksaan yang bagus meliputi tiga bagian utama: fisiologi pertumbuhan, 

metabolisme produksi, dan kesegaran strain alga. Fisiologis pertumbuhan meliputi 

beberapa parameter seperti laju tumbuh spesifik maksimal, kerapatan sel maksimal, 

ambang batas lingkungan ( suhu, pH, salinitas, kadar oksigen, kadar CO2 ), dan 

nutrisi yang dibutuhkan. sebab p semua parameter yang dibutuhkan sangat 

berpengaruh, otomatisasi sistem pengembangan dan informasi semua parameter 

teraktual akan sangat membantu. 

Pemeriksaan mengenai metabolisme produksi melibatkan pengaruh komposisi sel 

protein, lemak, dan karbohidrat, dan pengukuran produktivitas organisme sangat 

berguna untuk pengembangan mikroalga berbasis pangan maupun energi. 

Pemeriksaan yang dilakukkan juga tergantung dengan cara-cara pembudidayaan strain 

dan jenis produk yang akan diinginkan. Sebagai contoh, pemeriksaaan untuk produksi 

minyak memperhatikan profil asam lemaknya. Lebih jauh, banyak strain yang 

bermetabolisme ke dalam media tumbuh. Beberapa diantaranya menjajikan produk 

samping yang cukup bernilai, dan pendekatan-pendekatan baru dibutuhkan untuk 

pengembangan metode ini. Untuk kultivasi massal strain alga, penting untuk 

diperhatikan kesegaran strain ini , termasuk beberapa parameter berikut antara 

lain konsistensi budidaya, ketahanan strain, stabilitas pemasaran produk, kerentanan 

dari predator lain di lingkungan ini . Beberapa penelitian menunjukkan bahwa 

hasil uji di laboratorium tidak selalu sama dengan hasil kultivasi di luar ruangan. 

Sehingga untuk menentukkan ketahanan strain, simulasi budidaya skala kecil perlu 

dilakukkan. Pengembangan skala kecil merupakan langkah penting untuk pengujian 

beribu-ribu jenis isolasi strain alga yang berbeda. 

d. Koleksi Kultur sebagai Sumber Data 

Pengoleksian kultur merupakan salah satu cara untuk melestarikan keanekaragaman 

habitat alam, melindungi bahan genetik dan sumber penyedia penelitian dasar. Saat 

ini, hanya ada beberapa pusat koleksi alga di Amerika Serikat dan negara lain. 

Mereka mengumpulkan ribuan strain mikroalga yang berbeda untuk mendukung 

penelitian dan industrialisasi mikroalga. Fungsi dari pusat koleksi tidak hanya terbatas 

sebagai tempat penyimpanan saja. Mereka juga mendukung program penelitian dalam 

menentukan karakteristik strain, cryopreservation, dan filogenik baik untuk kebutuhan 

sendiri maupun hubungannya dengan pihak luar. 

Jumlah strain alga yang tersedia dari pusat koleksi seperti UTEX (The Culture 

Collection of Algae di University of Texas at Austin, Texas ), sekitar 3000 strain, dan 

di CCMP (The Provasoli-Guillard National Center for Culture of Marine 

Phytoplankton at the Bigelow Laboratory for Ocean Sciences in West Boothbay 

Harbor, Maine) lebih dari 2500 strain. Bagaimanapun, sebab p banyaknya strain alga 

yang di kultur dalam beberapa dekade, banyak kultur asli yang hilang disebab pkan 

proses perkembangbiakan atau mengenai penggunaan nutrien yang dipakai untuk 

alga. Untuk mendapatkan berbagai kegunaan dan ketahanan strain ini , dapat 

digunakan untuk kultur massal sebagai pembuatan biofuel maupun pangan, hal itu 

akan lebih bijak apabila mengisolasi strain baru yang langsung diambil dari 

lingkungan. Modifikasi strain dapat dilakukan untuk meningkatkan karakteristik 

mikroalga, seperti aklimasi, bahkan dapat digunakan sintesis modifikasi DNA, dan 

mutasi genetik, agar diperoleh strain mikroalga yang diinginkan. 

Data yang ada pada pusat kultur alga dunia sangat berpotensi sebagai inti untuk pusat 

pengembangan penelitian mikroalga. Data- data yang ada harus mencakup beberapa 

aspek antara lain : 

Data strain : sitologi, biokimia, molekuler, dan hasil pemeriksaan 

Mutasi 

Plasmid dan fag 

Administrasi Strain (Jumlah koleksi, cadangan dll) 

Aplikasi praktis (Umum dan Industri) 

Nama Strain (Spesies, subspesies, taksonomi, referensi yang mendukung) 

Kondisi pertumbuhan (media,suhu, PH) , kondisi pencambahan 

Interaksi secara biologi (Simbiosis, patogenis, toksisitas) 

Data Omic (Genomic, transkriptomik, proteomik, metabolomik) 

Lingkungan dan riwayat strain (habitat khusus, pengkoleksi sebelumnya) 

e. Karakteristik Algae 

Kunci keberhasilan dalam menekan biaya produksi akan menjamin kestabilan kultur 

mikroalga dalam jangka waktu yang lama. Pertumbuhan yang cepat merupakan kunci 

utama untuk meningkatkan produktivitas dan meningkatkan kemampuan bertahan 

dari alga pencemar lain. Karakteristik lain seperti kemampuan tumbuh dengan 

kerapatan sel yang tinggi dalam suatu kutur budidaya yang berkelanjutan dapat 

meningkatkan ketahanan sel dan juga dapat mengurangi kandungan air saat proses 

pemanenan. Serta kemampuan untuk memflokulasi ketika ada suatu penambahan 

bahan kimia dapat mengurangi biaya pemanenan sejauh hal ini  masih dapat 

dikendalikan selama proses kultivasi. 

2. Scale up Mikroalga 

Secara umum budidaya mikroalga didasarkan pada tiga tahap. Tahap pertama dimulai 

dengan skala laboratorium / pembibitan, dilanjutkan pada skala semi massal, dan berakhir 

pada skala komersial 

a. Skala laboratorium 

Pada skala laboratorium, dilakukan kulturisasi mikroalga yang diperoleh dari 

beberapa laboratorium yang membudidayakan mikroalga jenis tunggal. Sebagai 

contoh laboratorium penyedia bibit adalah BBPBAP Jepara, BBPBAP Bogor, LIPI, 

dan sebagaianya. 

Pada tahap inokulasi (transfer ke medium yang lebih besar), mikroalga yang 

digunakan sebagai bibit harus benar-benar steril, memiliki kepekatan yang tinggi. 

Pada skala laboratorium, mikroalga ditempatkan pada erlenmeyer atau gelas kaca 

yang steril, dan benar-benar dijaga kondisi lingkungan seperti pH, intensitas cahaya, 

nutrien, dan pertumbuhannya. 

b. Skala semi massal 

Skala semi massal digunakan untuk mempersiapkan mikroalga ke skala komersial. 

menyarankan, pada fase ini sebaiknya kultur mikroalga dilakukan 

pada rumah kaca untuk menghindari kontaminan dan air hujan. Pada tahap ini 

mikroalga akan beradaptasi ke lingkungan semi steril sebelum dijadikan skala 

komersial. 

Kolam kultur berbentuk bulat dengan tinggi maksimum 50 cm, dan diameter antara 2-

5 m, dengan jumlah kultur 10-15% dari total volume. Intensitas cahaya berada pada 

range 3500-5000 lux, dengan penambahan lampu TL sebagai back-up apabila terjadi 

mendung/hujan. 

Pengadukan kultur dilakukan dengan kecepatan 50-60 cm/detik dengan durasi 2 jam 

pada pagi hari (08.00-10.00), (12.00-14.00) dan (16.00-18.00), untuk menghindari 

pengendapan, penyebaran nutrien yang merata, dan pencahayaan yang seragam. Pada 

kurun waktu selama 6-10 hari, mikroalgae sudah dapat dipindah ke skala komersial / 

skala pilot. 

c. Skala komersial 

Pada skala komersial, keberhasilan mikroalga tergantung pada cuaca luar, lingkungan 

dan kontaminan lain. Beberapa metode kultivasi skala komersial yang umum 

digunakan adalah open pond raceways (sistem bak terbuka), dan photobioreactor 

(sistem tertutup), dan masing-masing metode memiliki kelebihan serta kekurangan 

tersendiri. 

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam budidaya secara komersial adalah faktor 

kontaminan dari mikroorganisme atau mikroalga lain. Beberapa mikroalga dapat 

dimanipulasi keadaan lingkungannya untuk menghindari atau memperkecil 

kontaminan lain. Seperti contoh, Spirulina platensis dapat hidup di lingkungan ber 

pH dan salinitas yang tinggi. Kondisi ini menguntungkan bagi Spirulina dan dapat 

mematikan beberapa kontaminan mikroba lain. Hal lain yang perlu diperhatikan 

adalah durasi pemanenan, serta peremajaan medium. Beberapa mikroalga hanya dapat 

digunakan pada rentang pemanenan 3 sampai 4 kali, untuk itu perlu dilakukan 

peremajaan atau pengurasan bak. 

3. Faktor Pertumbuhan 

Faktor pertumbuhan mikroalga mempengaruhi hasil biomassa, maupun jenis produk 

yang diinginkan. Terkadang biomassa yang sedikit menghasilkan produk yang diinginkan 

dalam jumlah banyak, untuk itu diperukan optimasi komposisi yang seimbang antara 

banyaknya biomassa dan banyaknya produk dalam biomassa mikroalga. Beberapa faktor 

pertumbuhan mikroalga yang dapat menaikkan laju pertumbuhan biomass di antaranya: 

1. Intensitas Cahaya 

Cahaya menjadi faktor penting dalam pertumbuhan mikroalga sebab p dibutuhkan 

dalam proses fotosintesis. Intensitas cahaya sering disebutkan dalam satuan 

microEinsteins/m2

s atau setara dengan satu mol photons. Beberapa satuan lain seperti 

micromol/ m2

s, Lux dan W/m2

 juga digunakan. melaporkan bahwa 

aktivitas fotosintesis naik seiring kenaikan intensitas cahaya. Hal ini menjadi penting 

apabila mikroalga dibiakkan dalam kedalaman tertentu, semakin dalam medium 

mikroalga, intensitas cahaya yang dibutuhkan juga semakin tinggi. bahwa Chlorella sp dapat tumbuh dalam keadaan maksimum pada 

kondisi intensitas cahaya 5000 lux. 

Sebagian besar mikroalga tidak dapat tumbuh dengan baik dalam keadaan 

pencahayaan yang konstan, sebab p memerlukan  waktu instirahat untuk menyimpan 

makanan. Terkadang dilakukan manipulasi durasi pencahayaan light .dark (L/D) 

antara lain 16:8, 14:10 atau 12:12 waktu pencahayaan. 

2. Temperatur 

Temperatur menjadi parameter pertumbuhan mikroalgae yang cukup penting sebab p 

didasarkan pada tempat tumbuhnya, baik dalam iklim tropis maupun sub tropis. 

Sebagian besar algae dapat tumbuh pada suhu antara 15 sampai 400

C. Beberapa 

mikroalga dapat tumbuh subur pada kondisi suhu kisaran 24-260

C. Pada suhu di 

bawah 160

C, mikroalga masih dapat tumbuh dalam keadaan lambat. Namun pada 

suhu di atas 350

C, beberapa mikroalga dapat mati atau lysis (pecah). Studi tentang 

pengaruh temperatur dan growth rate mikroalga telah dilakukan oleh Goldman dan 

Carpenter (1974), dan dilaporkan bahwa kenaikan temperatur pada range tertentu 

dapat menaikkan growth rate mikroalga. 

3. Nutrien 

Nutrient adalah faktor penting dalam produksi biomass alga. Sebagian besar 

mikroalga memerlukan  makronutrien seperti karbon, (C), nitrogen (N), hidrogen 

(H), sulfur (S), kalium (K), magnesium (Mg), dan fosfor (P) Sedangkan 

mikronutrient digunakan untuk meningkatkan pertumbuhan sel dan metabolisme. 

Keberadaan mikronutrien tidak bisa diganti oleh zat lain. Kebutuhan mikronutrien 

juga berbeda beda berdasarkan habitat mikroalga (air laut, payau, tawar). Beberapa 

unsur mikronutrien di antaranya, zat besi (Fe), boron (B), mangan (Mn), vanadium 

(Va), silikon (Si), selenium (Se), cuprum (Cu), nikel (Ni), dan molybdinum (Mo). 

4. Oksigen 

Oksigen menjadi faktor peganggu dalam pertumbuhan algae. Oksigen dapat 

dihasilkan dari reaksi fotosintesis algae. Level oksigen terlarut dalam medium yang 

semakin tinggi dapat membahayakan proses fotosintesis  ,Jika 

digunakan sistem budidaya bak terbuka (open pond), gas oksigen akan mudah teruap 

ke atmosfir. Sedangkan untuk kultur tertutup, gas oksigen dapat terakumulasi pada 

medium dan menjadikan racun 

5. Karbon Dioksida 

Karbon dioskida digunakan mikroalgae untuk proses fotosintetis layaknya tumbuhan 

berklorofil lainnya.  melakukan penelitian tentang transfer massa 

CO2 pada medium mempengaruhi laju pertumbuhan mikroalgae. Namun tingginya 

kadar CO2 dalam medium juga dapat mempengaruhi pH. 

melakukan penelitian ini  dan mendapatkan hasil bahwa semakin tinggi kadar 

CO2 di atas 33% dari komposisi udara normal, laju pertumbuhan mikroalgae menjadi 

terhambat. 

6. pH 

Sebagian besar algae tumbuh pada kondisi pH normal antara 6 sampai 8. Akan 

tetapi beberapa algae jenis cyanobacteria seperti Spirulina platensis hanya dapat 

tumbuh pada kondisi alkali/basa. Sementara Chlorella secara umum dapat hidup 

dalam kondisi pH antara 7-8. 

7. Salinitas 

Mikroalga air laut umumnya rentan terhadap perubahan salinitas pada medium. 

Dunaliella salina dan Spirulina platensis adalah contoh mikroalga yang dapat 

tumbuh subur pada salinitas yang tinggi 

8. Pengadukan k

Pengadukan pada medium mikroalga dibutuhkan agar tidak terjadi pengendapan 

biomass, selain itu difungsikan untuk pencampuran nutrient, dan meningkatkan 

difusifitas gas CO2. Beberapa metode pengadukan yang umum digunakan adalah 

bubling menggunakan udara (dapat membahayakan sel), dan paddle atau pengaduk 

otomatis. Beberapa mikroalga dapat tumbuh baik tanpa pengadukan jika 

konsentrasinya tidak terlalu pekat. 

4. Masa Pertumbuhan Mikroalga 

Masa pertumbuhan mikroalga dapat diukur berdasarkan biomas, maupun jumlah sel 

dalam mediumnya. Fase pertumbuhan mikroalga dapat digambarkan dengan grafik dalam 

keadaan mikroalga homogen, sistem batch (terakumulasi), dengan kondisi supply nutrient 

yang ditentukan di awal pembibitan   Diagram fase pertumbuhan mikroalga 

berdasarkan Fogg dan Thake (1987) adalah sebagai berikut: 

Gambar 2.3. Grafik Pertumbuhan Mikroalga

1. Fase Lag 

Fase lag adalah fase adaptasi mikroalga dalam medium baru. Pada tahap ini 

mikroalga memerlukan  waktu untuk menyesuaikan diri sebab p lingkungan 

inokulum (bibit) cenderung berbeda dari lingkungan sebelumnya. Selama masa 

adaptasi, sel alga lebih sensitif terhadap nutrient, temperatur, dan kondisi yang 

berbeda dari kondisi aslinya. Sel alga dapat sewaktu waktu memiliki pertumbuhan 

sel yang semakin menurun, bahkan mati, apabila tidak dapat beradaptasi dengan 

baik. 

2. Fase Eksponensial (fase log) 

Pada fase ini kecepatan pertumbuhan mikroalga dapat dihitung berdasarkan kenaikan 

biomassan dan selisih waktu yang dibutuhkan. Kecepatan pertumbuhan (growth rate) 

adalah salah satu indikasti penting sel berhasil melalui fase adaptasi. Durasi fase 

eksponensial bergantung pada volume inokulum, kecepatan pertumbuhan, medium, 

dan kondisi lingkungan untuk mensupport pertumbuhan alga. Fase eksponensial 

ditandai dengan terjadinya periode pertumbuhan yang cepat, sel membelah dengan 

laju konstan, aktivitas metabolik konstan, dan keadaan pertumbuhan seimbang antara 

supply makanan dan kenaikan mikroalga. Pada fase ini dapat dilakukan pemanenan 

biomassa sehingga hasil yang didapatkan akan maksimum. 

3. Penurunan Fase Log 

Penurunan pertumbuhan secara umum dipengaruhi oleh biomassa yang telah 

mencapai tahap populasi maksimum, sehingga kebutuhan makanan pada medium 

menjadi berkurang. Selain itu fase penurunan pertumbuhan mikroalga dapat 

dipengaruhi oleh sumber cahaya, dan akumulasi oksigen yang dihasilkan dari reaksi 

fotosintesis. Akumulasi oksigen dapat mempengaruhi keasaman sel. Sedangkan 

jumlah sel yang semakin banyak dapat menghalangi cahaya masuk ke medium. 

4. Fase Stasioner 

Fase stasioner adalah fase di mana tidak adalah lagi pertumbuhan mikroalga, atau 

kecepatan pertumbuhan (growth rate) menjadi nol. Pada fase ini, terjadi akumulasi 

racun akibat metabolisme mikroalga, kekurangan nutrien, dan perubahan kondisi 

lingkungan. Jumlah sel mikroalga yang hidup sama dengan jumlah sel yang mati. 

5. Fase Kematian 

Pada fase ini jumlah sel mikroalga yang mati lebih banyak dari jumlah sel yang 

hidup. Nutrien semakin menipis (bahkan habis), cadangan makanan dalam tubuh sel 

menjadi berkurang, dan penumpukan racun semakin meningkat. Pada fase ini sel 

yang mati bahkan dapat lisis (pecah) dan larut ke dalam medium. 

5. Kultivasi Mikroalga 

Beberapa metode kultivasi mikroalga dapat diterapkan sesuai dengan kenginginan. 

Kultivasi ini dapat ditinjau dari berbagai segi seperti dari segi nutrien, cara pemanenan, dan 

sistem pond yang ingin digunakan. 

1. Sistem Kultivasi/budidaya 

Kultivasi mikroalgae dibedakan menjadi dua, open pond dan closed pond 

photobioreactor. Masing masing cara kultivasi memiliki kelebihan dan kekurangan 

ditinjau dari beberapa aspek seperti biaya investasi, kontaminasi dan sebagainya. 

a. Open Pond 

Sistem kultivasi open pond rentan terhadap serangan mikroalgae dan protozoa 

asing. Akan tetapi tidak menutup kemungkinan digunakan untuk mikroalga 

jenis tertentu yang hidup pada lingkungan ekstrim seperti Spirulina yang dapat 

tumbuh pada alkalinitas yang tinggi, Dunaliella yang tumbuh pada salinitas 

yang tinggi, dan Chlorella yang tumbuh pada medium dengan nutrien yang 

tinggi dan kompleks. Ditinjau dari produktivitas biomas, sistem open pond 

kurang efisien dibanding photobioreaktor sistem tertutup. Hal ini disebab pkan 

potensi evaporasi medium, temperatur yang fluktuatif, dan pengadukan yang 

kurang sempurna. 

Pada umumnya, kultivasi mikroalgae secara komerisial menggunakan metode 

open pond sebab p dipilih berdasarkan biaya investasinya yang murah. Di antara 

desain open pond lainnya, desain raceway lazim ditemui dalam industri 

pengolahan mikroalga. Sistem raceway ini ditujukan untuk menghindari 

sedimentasi biomas dan mempermudah pencampuran nutrien dengan medium. 

Pond memiliki kedalaman 0.2-0.5 meter, dan medium diaduk menggunakan 

paddle wheel. 

Gambar 2.5. Komponen Open Pond Photobioreactor 

b. Closed Pond Photobioreactor 

Sistem kultivasi ini lebih memiliki ketahanan terhadap kontaminan bakteri dan 

algae lain dibanding sistim terbuka, sehingga spesies algae tunggal dapat terjaga 

dan menaikkan yield biomass. 

Closed pond biasanya didesain dalam bentuk tubular, plate, dan bentuk kolom. 

Sistem ini juga lebih fleksibel, reaktor dapat dioptimasi sesuai karakterisasi 

mikroalgae. Parameter seperti pH, temperatur, konsentrasi CO2 dan nutrien 

dapat dikontrol dengan mudah. Kelemahan dari sistem ini adalah biaya yang 

tinggi apabila diterapkan dalam skala komersial dan kesukaran dalam proses 

scale up. Dalam skala kecil, luas area permukaan terhadap rasio volume dapat 

dengan mudah didapatkan. Akan tetapi jika skala desain dinaikkan, rasio antara 

volume dan luas permukaan cenderung menurun. Di lain hal, terjadinya 

akumulasi oksigen pada sistem tertutup juga dapat merugikan pertumbuhan 

mikroalgae ,

 

Gambar 2.7. komponen closed pond photobioractor 

w metode kultivasi terkadang cocok dibiakkan pada kondisi lahan 

tertentu, atau mikroalga jenis tertentu, atau didasarkan pada kondisi 

iklim/pencahayaan. Beberapa metode terkadang cocok digunakan di satu 

tempat dan juga didasarkan pada aspek ekonominya, kemudahan dalam 

perawatan, efisiensi energi, dan biomas yang didapatkan. 

2. Material Pond 

Material pond secara umum memiliki karakteristik: non toxic (inert dari bahan kimia), 

mudah dibersihkan, disterilkan, dan mudah diperoleh. Beberapa mikroalga tidak 

cocok pada material pond tertentu, untuk itu perlu diperhatikan material yang akan 

dipakai. 

Beberapa material pond yang direkomendasikan di antaranya: 

Teflon (sangat mahal, biasa digunakan pada skala laboratorium) 

Polycarbonat (mahal dan dapat rusak jika dilakukan sterilisasi autoclave 

secara terus menerus) 

Polystyrene (murah, tidak bisa dilakukan sterilisasi autoclave) 

Gelas Borosilicate (dapat menghambat beberapa spesies mikroalga.) 

3. Medium Mikroalga 

Ada beberapa list medium yang digunakan untuk pertumbuhan mikroalga sesuai 

habitat dan jenisnya. Beberapa medium yang umum digunakan antara lain medium 

BBM (bold bassal medium) untuk mikroalga hijau jenis air tawar, BG-11 untuk jenis 

mikroalga hijau biru jenis air laut, dan medium mikroalga hijau jenis air laut 

menggunakan medium HSM (high salt medium)/ Sueoka. 

b. Sueoka (HSM) Medium 

Medium ini dapat digunakan untuk Chlamydomonas dan beberapa spesies lain seperti 

Dunaliella salina 

pH akhir medium adalah 6.8. Level pH dapat diatur menggunakan 1N HCl dan 1N 

NaOH. Perlu dilakukan autoclave dengan waktu 20 menit atau lebih jika penggunaan 

nutrient lebih dari 1 liter. Nutrien didiamkan selama semalam sebelum digunakan

c. BG-11 Medium 

Medium ini umum digunakan untuk jenis cyanobacteria, dan dapat ditambahkan 

larutan vitamin f/2 untuk beberapa spesies tertentu. 

Budidaya mikroalga terbagi dalam beberapa alternatif pilihan. Budidaya ini dapat 

dilakukan pada reaktor buatan yang disebut photobioreaktor, yakni reaktor yang 

memanfaatkan sumber cahaya sebagai sumber fotosintesis untuk pertumbuhan mikroalga. 

Pada umumnya untuk skala massal, budidaya mikroalga menggunakan suatu kolam 

terbuka yang biasa disebut Open Pond. Open pond merupakan sistem kultivasi yang sangat 

lama digunakan. Pada awalnya, kolam atau pond sebenarnya digunakan sebagai media 

pengolahan limbah cair, dengan perkembangan saat ini pond diterapkan pada kultivasi 

mikroalga skala massal. Open Pond dapat dikategorikan ke dalam perairan alami seperti 

danau dan laguna serta kolam buatan atau kontainer yang terbuat dari bahan tertentu seperti 

PVC, semen, atau tanah liat. Open Pond atau biasa disebut juga bioreaktor kolam terbuka 

merupakan salah satu jenis bioreaktor yang paling murah dan mudah dikonstruksi apabila 

dibandingkan photobioreaktor tertutup, sebab p dari pencahayaan hanya menggunakan sinar 

matahari sebagai sumber cahaya mikroalga dalam melakukan fotosintesis. 

Pemilihan jenis photobioreaktor sendiri sangat penting sebab p dapat menentukan 

hasil biomassa yang akan dihasilkan. Beberapa sistem budidaya yang umum digunakan yaitu 

kolam dangkal, kolam melingkar, dan kolam raceway dengan aliran sirkular menggunakan 1 

pedal roda (paddle wheel). Kelemahan dari sistem open pond yaitu volume sistem kultur 

yang besar sehingga sinar matahari yang masuk tidak sepenuhnya dapat terserap oleh 

mikroalga di dasar kolam. Selanjutnya akibat kontak langsung dengan udara maka evaporasi 

cairan relative besar dan proses pengadukan tidak dapat maksimal sehingga terjadi 

pengendapan atau sedimentasi sel di dasar kolam. Permasalahan lain yang muncul dari 

sistem open pond yaitu adanya kontaminasi langsung dari lingkungan sekitar. 

1. Jenis- Jenis Photobioreaktor 

Pemilihan jenis photobioreaktor sangat perlu diperhatikan. Hal ini  dapat 

berpengaruh pada tingkat produksi biomassa yang akan dihasilkan. Pada dasarnya ada dua 

jenis photobioreaktor, yaitu photobioreaktor tertutup dan photobioreaktor terbuka. 

Photobioreaktor tertutup mempunyai kondisi yang lebih terkontrol dibandingkan dengan 

photobioreaktor terbuka. Photobioreaktor sendiri merupakan sebuah bioreaktor dengan 

beberapa tipe sumber cahaya seperti sinar matahari (daylight lamp) , lampu fluorescent, atau 

led. Pada sistem tertutup juga memungkinkan pertumbuhan mikroalga semakin cepat sebab p 

adanya peningkatan konsentrasi karbondioksida, yang merupakan salah satu faktor penentu 

dalam kultivasi mikroalga. Photobioreaktor tertutup lainnya yaitu Quasi-closed system yang 

merupakan sebuah kolam yang ditutupi dengan bahan transparan (greenhouse) di semua 

bagian. 

Pada bagian ini akan lebih dibahas mengenai photobioreaktor terbuka atau yang biasa 

disebut Open pond. Kolam terbuka atau Open pond merupakan sistem kultivasi mikroalga 

yang dilakukan di luar ruangan. Sistem seperti ini hanya cukup dibuat semacam kolam 

sirkuit, sebab p faktor pencahayaan didapat secara langsung dari sinar matahari, serta 

kebutuhan akan karbondioksida diambil dari lingkungan sekitar. Pada sistem kolam sirkuit, 

bibit mikroalga, media tumbuh (pada umumya air), dan nutrisi dicampurkan secara langsung 

dalam kolam yang bergerak menyerupai aliran sirkuit. Aliran air dibuat dengan sistem 

pemompaan, sehingga mikroalga dan nutrisi tetap dapat tercampur dan tidak terjadi 

pengendapan mikroalga dan nutrisi yang ditambahkan didasar kolam. Kolam pada umumnya 

dibuat dangkal supaya mikroalga tetap dapat memperoleh sinar matahari, sebab p sinar 

matahari hanya dapat masuk pada kedalaman air yang terbatas. Variasi yang dapat diterapkan 

pada sistem Open Pond yaitu dengan memberikan atap transparan (green house) yang masih 

dapat ditembus sinar matahari untuk melindungi mikroalga dari kontaminasi luar seperti air 

hujan, kotoran yang terbawa angin dan lain-lain. Tetapi pada prakteknya,cara ini hanya dapat 

diaplikasikan pada kolam yang berukuran relatif kecil, dan belum dapat mengatasi beberapa 

masalah yang terjadi pada sistem terbuka. 

Ada banyak tipe sistem kultivasi mikroalga sistem open pond, antara lain menurut 

ukuran, bentuk, bahan yang digunakan untuk konstruksi, jenis pengadukan, dan sudut 

inklinasi. Banyak desain konstruksi yang disarankan, tetapi ada empat desain utama yang 

dapat dikembangkan dan dioperasikan pada skala massal, yaitu: 

1. Unstirred ponds 

Yang termasuk jenis pond ini adalah danau dan kolam alami. Pond tanpa 

pengadukan merupakan salah satu jenis pond yang paling ekonomis diantara jenis 

metode kultivasi skala komersial yang lain. Jenis mikroalga yang dikembangkan yaitu 

Dunailiella salina. Mikroalga jenis ini dikembangkan untuk diambil β-karoten, dan 

banyak dikembangkan di Australia Barat dan Australia Selatan. Unstirred Ponds 

mempunyai luasan yang sangat besar dengan konstruksi yang sangat sederhana, tanpa 

penutup, dan mempunyai kedalaman kurang dari setengah meter. Untuk ukuran pond 

yang lebih kecil, dapat dimodifikasi dengan adanya pelapisan plastik di atas 

permukaan kolam. Unstirred open pond sangat terbatas untuk mikroalga yang 

mempunyai kemampuan tumbuh pada kondisi yang sangat sulit dan mampu bersaing 

dengan kontaminan lain yang tumbuh seperti protozoa, mikroalga lain, virus dan 

bakteri. 

2. Inclined ponds 

Inclined pond adalah tipe pond yang menggunakan pompa untuk menggerakkan aliran 

medium dari bawah ke atas. Beberapa peneliti menyatakan bahwa dengan sistem pond 

ini diperoleh produktivitas yang tinggi.  bahwa 

produksi Chlorella dapat mencapai 25gram/m/hari dalam kurun waktu setahun. 

Inclined pond secara luas digunakan di Republik Cheko untuk perkembangbiakan 

Spirulina platensis, Chlorella sp, dan Scenedesmus sp dengan produktivitas 18 sampai 

25gram/m/hari 

Keunggulan dari sisctem ini adalah diantaranya: (1) didapatkan flow turbulen dengan 

kedalaman kultur yang relatif dangkal (kurang dari 1 cm) sehingga diperoleh 

konsentrasi sel mencapai 10gr/liter. (2) rasio volume dan permukaan relatif tinggi 

dibanding jenis pond lainnya  Sedangkan kelemahan dari pond 

ini diantaranya: (1) sedimentasi sel akan semakin tinggi jika dioperasikan pada 

turbulensi yang rendah, sehingga dimungkinkan masuknya kontaminan dan 

menurunnya produktivitas. (3) medium mudah terevaporasi, absorbsi CO2 relatif 

rendah. (3) biaya pemompaan kultur yang semakin membengkak sebab p dioperasikan 

secara kontinyu. . Pada sistem ini diperoleh produktivitas biomas yang 

relatif sama dengan metode pond lain. Akan tetapi dengan biaya operasional yang 

cukup tinggi, maintenance, dan konstruksinya, menjadikan pond ini tidak feasibel. 

3. Central pivot ponds 

Circular central pivot biasa juga disebut dengan Kultivasi sirkulasi. Umumnya sistem 

ini digunakan di negara Asia Tenggara untuk budidaya Chlorezlla sp . 

Sistem pond ini rekatif paling tua jika dibanding dengan sistem pond lain. Selain itu 

metode pond ini juga dapat digunakan untuk pengolahan limbah. 

Gambar 3.1. Berbagai macam bentuk open pond. (a) unstirred pond, (b) central pivot pond, 

(c) inclined pond (d) raceway pond. 

4. Raceways ponds

Kolam terbuka aliran sirkuit adalah paling sederhana untuk budidaya massal 

mikroalga. Dalam sistem ini, kolam dangkal biasanya sekitar 30-50cm, dan ganggang 

yang dibudidayakan dalam kondisi identik dengan lingkungan alami mereka. Kolam 

ini dirancang dalam konfigurasi raceway, di mana sebuah Paddle wheel berputar 

mencampur sel-sel alga dengan nutrien yang ditambahkan. Biasanya terbuat dari 

beton yang dibentuk, atau hanya cukup digali ke dalam tanah kemudian dilapisi 

dengan lapisan plastik untuk mencegah tanah menyerap cairan alga. Baffle dalam 

saluran mengatur aliran di sekitar putaran dan sering dioperasikan secara terus 

menerus. Untuk beberapa jenis mikroalga laut, air laut atau air dengan salinitas tinggi 

dapat digunakan sebagai medium tumbuh. Kolam dengan sistem terbuka, sering 

mengalami banyak kehilangan air sebab p penguapan. Dengan demikian, kolam 

terbuka tidak memudahkan mikroalga menyerap karbon dioksida secara efisien, dan 

produksi biomassa terbatas   Produktivitas biomassa juga dibatasi oleh 

kontaminasi dari spesies alga lain yang tidak diinginkan serta organisme yang 

memakan ganggang. Selain itu, kondisi budaya yang optimal sulit untuk 

mempertahankan di kolam terbuka 

2. Sirkulasi Pond 

Dalam beberapa kasus perancangan kolam terbuka, perlu diperhatikan beberapa aspek 

termasuk salah satunya masalah sirkulasi air kolam. Sistem sirkulasi dapat berpengaruh 

langsung terhadap siklus udara yang masuk dalam kolam. Selain itu dengan mengetahui 

adanya sistem sirkulasi, dapat diketahui sistem persebaran nutrisi yang ditambahkan 

sehingga mikroalga tidak mengalami kekurangan maupun kelebihan nutrisi yang dapat 

memicu  terhambatnya pertumbuhan mikroalga dan adanya keracunan yang berefek 

pada kematian mikroalga. Beberapa model aliran sirkulasi open pond disajikan pada Gambar 

3.2. sampai Gambar 3.5. 

3. Konstruksi Pond Raceway 

Salah satu tipe konstruksi open pond yang biasa digunakan untuk pembiakan 

mikroalga adalah jenis raceway. Beberapa komponen yang harus diperhatikan dalam 

konstruksi raceway adalah ukuran rasio panjang dan lebar pond, kecepatan paddle/kincir, 

kolam intermediet, dan sump. 

a. Ukuran Pond dan Geometri

Pond kolam sirkuit merupakan salah satu cara pembudidayaan yang 

memerlukan  banyak sinar matahari, sehingga cukup memerlukan  luasan area 

yang besar. Oleh sebab p itu diperlukan suatu perhitungan luasan yang tepat sehingga 

dapat diperoleh hasil yang optimal. 

Dasar geometri dapat menentukan ukuran perancangan pond, aliran, dan rasio 

panjang dan lebar (L/W). Pemilihan dari ukuran dan bentuk pond dapat menetukan 

faktor ekonomi dan efek lain dalam sistem ini  seperti pengadukan dan 

penyebaran udara dalam pond ini . Optimasi geometri secara sederhana dapat 

menunjukkan luasan pond dengan rasio L/W (length/wide, panjang/lebar) dalam 

Gambar 3.5. ditunjukan perbandingan L/W dengan luasan pond. 

Pemilihan rasio L/W harus memperhatikan luasan minimal area yang ada dan juga 

faktor lain yang mungkin dapat berpengaruh. Contoh Pond Aliran Sirkuit (Raceway 

Ponds) disajikan dalam Gambar 3.7. 

b. Sump 

Sump merupakan bagian yang dibuat lebih dalam pada kolam yang biasa 

digunakan untuk penambahan CO2. Sump juga digunkan untuk mengurangi kecepatan 

aliran saat padatan inert dan komponen organik yang mengendap sudah terakumulasi 

dan harus dihilangkan. Untuk 8 hektar pond, kedalaman sump berkisar 1,5 meterakan 

mengakibatkan penyerapan CO2 95%. Kedalaman ini cukup untuk mencegah adanya 

pusaran air dan udara yang terjebak dalam saluran pipa. Desain untuk Sump tunggal 

yaitu dipasang menyilang sesuai dengan lebar saluran. Panjang dan lebar dari sump 

sendiri disesuaikan dengan besarnya padatan yang harus dihilangkan. Pada umumnya, 

desain panjang disesuaikan batas minimal yaitu berkisar 1 meter. Pipa distribusi CO2

dipasang pada dasar akhir dari Sump, sehingga tidak akan terjadi dekomposisi 

padatan. 

Gambar 3.8. cekungan dalam pond (disebut sump) 

c. Mixing 

Mixing merupakan bagian penting dalam pembuatan kolam raceway. Bagian ini 

berfungsi menaduk mikroalga agar tidak cepat lmengendap, selain itu juga 

berfungsi sebagai pengaduk nutrisi, dan pengaduk bagian bagian sel mikroalga 

agar mendapat cahaya matahari yang seragam, dan sebagai pencampur udara agar 

lebih cepat terdifusi ke dalam medium.Salah satu tipe pengaduk yang cukup 

terkenal digunakan dalam kultivasi mikroalga adalah paddle wheel. Selain itu 

dapat juga digunakan tipe pengaduk lain seperti propeller, gas lifting, gas 

sparging, maupun pengadukan tradisional. 

Keunggulan paddle wheel dibanding jenis mixer pond lain di antaranya yaitu (1) 

mudah diaplikasikan untuk skala komersial dan tidak memerlukan  perawatan 

yang intens (2) tidak membahayakan sel alga sehingga meningkatkan efektivitas 

pemanenan (3) mudah didesain sesuai kebutuhan. Selain memiliki kelebihan, 

paddle wheel juga memiliki beberapa kelemahan diantaranya (1) biaya pembuatan 

yang relatif mahal, (2) panjang head (sirip) paddle secara aktual maksimum hanya 

0.5 meter sehingga tidak dapat diaplikasikan untuk pond dengan area diatas 20 

hektar. Secara umum, perhitungan kecepatan paddle wheel adalah sebagai berikut: 

v = kecepatan (meter/detik) 

Rh = radius hidraulik, (meter) 

s = slope hidraulik ( head loss/unit panjang) 

n = nilai kekasaran material pond 

Jika kecepatan dan panjang channel sudah diketahui, persamaan dapat 

disederhanakan untuk mencari head loss

 hL = 

di mana hL = head loss (meter) 

 L = panjang channel (meter) 

Secara umum, nilai n adalah 0.010 untuk permukaan pond yang kasar, 0.014 

untuk permukaan pond yang belum halus, 0.017-0.025 untuk permukaan yang 

cukup halus, 0.029 untuk permukaan yang halus. Sedangkan nilai 0.018 

secara umum digunakan untuk kalkulasi head loss untuk pond skala besar. 

Pada umumnya efisiensi yang digunakan berkisar 70-75% untuk pompa 

sentrifugal dan 30-40% untuk tipe paddle wheel atau pompa airlift. 

Power pompa juga dapat bergantung pada kedalaman pond. Jika pond yang 

digunakan semakin dalam, maka power pompa yang digunakan semakin besar 

(Welssman dan Gosbel, 1987). 

Untuk perhitungan power mixing, dapat dihitung dengan persamaan 

P = 

di mana p = power (watt) 

 A= pond area (meter2

) 

e = overall efisiensi sistem pengadukan 

d. Kolam intermediet (perantara). 

Kolam intermediet digunakan untuk scale up mikroalga dari skala mikro hingga 

skala komersial. Kolam intemediet dapat juga disebut kolam pembibitan. Scale up

mikroalga dilakukan dari pond dengan ukuran 200-300 liter, dan bertahap sampai 

didapatkan volume yang diinginkan. Biasanya bibit yang digunakan untuk start 

up adalah berkisar 10-15%. 

Gambar 3.9. Kolam intermediet open pond 

e. Pertimbangan dalam desain open pond. 

ada  beberapa pertimbangan dalam pembuatan desain open pond, di 

antaranya yaitu (1) Kolam dibangun secara beriringan atau dengan bentuk kolam 

sirkuit. (2) Pengadukan secara lambat sehingga menghasilkan gelombang yang 

kecil. (3)Untuk pengadukan dapat digunakan paddle wheel, water jet (pompa air), 

dan air pump (pompa air) (4) Dimensi untuk 100 ton air yaitu 50m x 5m x 0,4m 

Dalam sistem open pond, produktivitas Spirulina yang dapat dicapai 0,35g/Lt, 

sedangkan Luasan area yang dibutuhkan untuk kapasitas 100 ton air berkisar 

sampai dengan 250 m2

. Pemilihan dimensi open pond ini dapat menjadi alternatif 

dalam budidaya mikroalga, namun harus diingat bahwa resiko kontaminan yang 

cukup tinggi, risiko sirkulasi udara yang rendah, dan pengadukan dengan efisiensi 

rendah. Selain itu semakin besar volume, maka resiko juga akan semakin besar. 

1. Open pond dengan paddle wheel

Beberapa faktor yang dipertimbangkan untuk Open Pond menggunakan Paddle 

Wheel 

- Pola pengadukan 

- Material pelapis paddle wheel ( anti air, tahan terhadap bahan kimia minimal 20 

tahun, berwarna putih/abu-abu ) 

- Jenis kultivasi yang akan dilakukan 

- Penanganan pengukuran dengan pH meter 

- Penanganan penghitungan jumlah alga 

- Saringan alga ( opsional ) 

- Panel Sinar matahari ( opsional ) 

Gambar 3.10. open pond dengan paddle wheel. 

2. Open pond dengan waterjet 

Material yang dipertimbangkan untuk Open Pond menggunakan Waterjet (Pompa 

air) 

- Mekanisme sirkulasi pompa air 

Material pelapis paddle wheel ( anti air, tahan terhadap bahan kimia minimal 20 

tahun, berwarna putih/abu-abu ) 

- Jenis kultivasi yang akan dilakukan 

- Penanganan pengukuran dengan PH meter 

- Penanganan penghitungan jumlah alga 

- Saringan alga ( opsional ) 

- Panel Sinar matahari ( opsional ) 

Gambar 3.11. Open pond dengan waterjet pump 

3. Open pond dengan Airpump 

Material yang dipertimbangkan untuk Open Pond menggunakan Airpump (Pompa 

Udara) 

- Bebas minyak 

- Material pelapis paddle wheel ( anti air, tahan terhadap bahan kimia minimal 20 

tahun, berwarna putih/abu-abu ) 

- Jenis kultivasi yang akan dilakukan 

- Penanganan pengukuran dengan pH meter 

- Penanganan penghitungan jumlah alga 

- Saringan alga ( opsional ) 

- Panel Sinar matahari ( opsional ) 

Kultivasi mikroalga secara praktis dapat digunakan dalam berbagai tujuan yang 

berbeda seperti untuk produksi hidrokarbon, protein, bahan farmasi, pengolahan limbah cair, 

konversi energi dan berbagai kombinasi dari tujuan-tujuan ini . Untuk mecapai tujuan 

itu, maka perlu dilakukan proses pemisahan yang berbeda pula. Mikroalga akan 

menghasilkan biomassa yang kemudian akan berbentuk endapan sel dalam jumlah banyak. 

Oleh sebab p itu proses pemisahan endapan sel mikroalga merupakan tahapan yang penting. 

Efisiensi dari proses pemisahan dengan air dan model pengeringan mikroalga bisa menjadi 

faktor yang mendasar dari segi kelayakan ekonomi sistem produksi mikroalga. Sebagai 

contoh, kombinasi proses kultivasi mikroalga untuk tujuan pengolahan air dan produksi 

protein, pemisahan memiliki dua tujuan yang harus dicapai, yaitu proses pengambilan 

mikroalga bebas air dan memperoleh biomassa dengan konsentrasi protein yang tinggi baik 

untuk standar pakan hewan ( feed grade ) maupun standar konsumsi manusia ( food grade ). 

Sebelum masuk mengenai masalah pemanenan alga, berikut akan disampaikan tahapan alga 

pada waktu proses pembibitan. 

1. Tahapan Pemanenan 

Pemisahan alga dari mediumnya merupakan masalah utama dalam suatu proses 

industri sebab p ukuran alga yang sangat kecil, pada alga eukariot bersel satu berkisar 3 - 

30μm, dan jenis cyanobakteria berkisar 0,2 – 5 μm. Pada umumnya kelarutan suatu kultur 

antara 200 – 600 mg/l, dan dibutuhkan volum air yang cukup banyak untuk pemrosesannya. 

Pengambilan kembali biomass alga berpengaruh 20 - 30% dari keseluruhan biaya produksi. 

Langkah-langkah pemanenan bukan hanya tentang biaya, tetapi juga sangat berpengaruh 

terhadapproses selanjutya. Metode pemanenan alga yang sudah ada saat ini yaitu secara 

kimia, mekanik, operasi berbasis listrik dan dengan berbagai kombinasi dan urutan beberapa 

metode ini   Pemanenan secara biologi 

sedang diteliti lebih lanjut sebab p dapat mengurangi biaya pemanenan. Belum ada metode

terbaik untuk pemanenan mikroalga, semua mempunyai kelebihan dan kelemahan masing￾masing. Berikut akan disampaikan beberapa metode pemanenan mikroalga ini . 

a. Cara Kimiawi 

Flokulasi secara kimia sering dilakukan sebagai pretreatment awal untuk menaikkan 

ukuran partikel sebelum digunakan metode lain seperti flotasi. Polimer elektrolit dan 

sintesis sering ditambahkan untuk mengkoagulasi dan memflokulasi sel mikroalga 

sebab p mempunyai muatan ion +3, kation besi 

alumunium, alumunium sulfat dan besi klorida sering digunakan sebagai ion penetral. 

Dengan pertimbangan proses selanjutnya, produksi bioproduk dari alga juga 

menggunakan logam garam untuk koagulasi dan flokulasi. Alumunium sulfat juga 

menunjukkan dapat menghambat aktifitas pembentukan metan dan pengasaman oleh 

bakteri dari cairan umpan (Cabirol et al., 2003). Pengolahan dengan alumunium pada 

tanah juga dapat meningkatkan logam berat dan memicu  kekurangan fosfor 

pada tanaman 

Polimer alam dapat digunakan sebagai flokulan untuk mengurangi masalah polusi 

ini , meskipun belum banyak penelitian tentang hal itu. Divakaran dan 

Sivasankara Pillai (2002) telah berhasil memflokulasi dan mengendapan alga dengan 

adanya penambahan chitosan. Kation pati juga diindikasikan dapat digunakan sebagai 

agen flokulasi (Pal et al., 2005). 

b. Cara Mekanik 

Sentrifugasi mungkin adalah metode yang paling sering digunakan untuk proses 

recovery alga yang tersuspensi. Tenaga sentrifugal dimanfaatkan untuk pemisahan 

berdasarkan perbedaan massa jenis. Jenis pipa sentrifugal mudah dibersihkan dan 

disterilisasi dan cocok untuk semua jenis mikroalga, tetapi harus dipertimbangkan 

investasi awal serta biaya operasi yang tinggi (Shelef et al., 1984). Teknologi 

sentrifugasi merupakan metode teraktual saat ini, tetapi masalah biaya menjadi 

kendala utama apabila digunakan untuk skala yang besar. 

Metode filtrasi sering digunakan untuk pemanenan strain alga berfilamen. Dijelaskan 

bahwa kolam alga dengan laju aliran tinggi lebih mudah dipanen alga berfilamennya 

dengan saringan mikro untuk mempertahankan sel yang berukuran besar dan 

mengeluarkan alga tak berfilamen yang berukuran lebih kecil (Vonshak and 

Richmond, 1988., Wood, 1987) . Penelitian lain mengungkapkan bahwa tidak dapat 

dipastikan jenis alga yang dominan dalam spesies ini  (Hoffmann, 1998). Jenis 

alga berfilamen kurang cocok untuk aplikasi sebagai biofuel sebab p memilii 

kandungan lemak yang sedikit (Mulbry et al., 2008). Untuk jenis alga tersuspensi 

yang lebih kecil, filtrasi dengan aliran tangensial perlu dipertimbangkan sebab p lebih 

mudah ditangani dari pada filtrasi sistem dead-end, tetapi adanya penyumbatan 

(fouling) memicu  membran harus sering diganti sehingga cukup berpengaruh 

pada biaya (Uduman et al., 2010), dan tenaga yang dibutuhkanpun cukup tinggi. 

Pemanenan secara sedimentasi merupakan jenis pemanenan yang paling murah dan 

mengasilkan konsentrasi padatan sekitar 1,5% (Uduman et al., 2010), tetapi sebab p 

adanya fluktuasi massa jenis sel mikroalga, kenyataanya sangat cukup sedikit 

perusahaan yang mengaplikasikan cara ini (Shen et al., 2009). Dengan kecepatan 

pengendapan 0,1 – 2,6 cm/jam, sedimentasi cukup lambat dan banyak biomassa yang 

rusak selama proses pengendapan (Greenwell et al., 2010). 

Dissolved air flotation (DAF) merupakan metode yang umum digunakan dalam 

pengolahan air limbah (Friedman et al., 1977). sebab p alga mengandung banyak air, 

DAF biasa lebih dipilih daripada metode sedimentasi. Keuntungan utama dari metode 

DAF yaitu telah terbukti dapat diaplikasikan untuk skala massal, tetapi memiliki 

kelemahan yaitu penggunaan flokulan akan berpengaruh kurang baik pada saat proses 

selanjutnya (Greenwell et al., 2010; Hoffmann, 1998). 

a. Cara berbasis Listrik 

Metode pemisahan berdasarkan elektroporesisi mikroalga merupakan salah satu cara 

yang dapat digunakan. Sel alga dapat terkonsentrasi sebab p adanya aliran arus listrik 

(Kumar et al., 1981). Keuntungan dari pendekatan cara ini yaitu tidak adanya 

penambahan bahan kimia, tetapi bagaimanapun juga perlu tenaga yang besar dan 

biaya kelistrikan yang tinggi membuat metode ini kurang menarik, apalagi untuk 

skala massal (Uduman et al., 2010). 

b. Cara Biologi 

Alga diketahui terkadang dapat secara spontan terflokulasi tanpa ada penambahan 

bahan kimia (Sukenik dan Shelef, 1984). Pengembangan dan pengendalian cara ini 

dapat secara signifikan menekan biaya panen. Meskupun penggunaan istilah 

autoflokulasi dan bioflokulasi sering digunakan bergantian, tetapi keduanya 

menggambarkan fenomena yang berbeda. 

Autiflokulasi terjadi sebab p level pH yang tinggi sebab p adanya konsumsi karbon 

dioksida terlarut dalam cairan alga. Peningkatan pH disebabkan ion kalsium dan 

phosphat yang jenuh. Jika ion kalsium berlebih, endapan kalsium phosphor akan 

bermuatan positif. Sel alga akan menjadi penyokong endapan padat ini  dan 

merubahnya menjadi bermuatan netral (Lavoie dan de la Noüe, 1987). Autoflokulasi 

mungkin tidak dijumpai pada semua jenis air. Konsentrasi optimal untuk endapan 

kalsium phosphor pada pH 8,5-9 berkisar 3,1-6,2 mg/l phospat dan 60-100 mg/l 

kalsium (Sukenik and Shelef , 1984) Masalah ini  dapat diatasi dengan 

penambahan kapur dalam kolam open pond. Cara ini akan membawa nitrogen, 

phosphor dan pengurangan alga hingga diatas 90% (Nurdogan dan Oswald, 1995). 

Bioflokulasi biasa diartikan adanya flokulasi sebab p biopolimer. Banyaknya 

fitoplangkton yang mengendap berpengaruh dengan meningkatnya konsentrasi EPS 

(ekstraseluler polimer substrat) (Bhaskar dan Bhosle, 2005). Passow dan Alldredge 

(1995) melaporkan diatom yang terkontrol mengalami flokulasi massa sesaat setelah 

adanya peningkatan jumlah sel yang tertutup oleh biopolimer. Produksi EPS 

dilaporkan akan mengalami fase maksimal pada akhir fase tumbuh (Bhaskar dan 

Bhosle, 2005; Staats et al., 1999), meskipun cahaya dan suhu juga cukup berpengaruh 

pada bioflokulasi (Wolfstein dan Stal, 2002). Pendekatan biologis lain yaitu flokulasi 

alga secara mikrobiologi.Yaitu dengan menambahkan agen mikroba pemflokulasi 

kedalam kultur alga (Lee et al., 2008). Selain itu juga diumpankan 0,1 gr/l asetat, 

glukosa atau gliserin dan diaduk selama 24 jam, maka akan didapatkn recoveri 

sebesar 90 % dengan faktor konsentrasi 226. Penelitian lain menunjukkan adanya 

efisiensi flokulasi menggunakan mikroba tanah dari pada menggunakan alumunium 

sulfat atau policrilamida untuk proses pemanenan Chlorella vulgaris (Oh, et al., 

2001). 

Cara biologi lain yaitu pemanenan menggunakan ikan planktivorous seperti tilapia. 

Proses kontrol eutrofikasi dilakukan pada kolam aliran sirkuit untuk menumbuhkan 

alga. Alga kemudian diumpankan kedalam kolam ikan, dan kotoran ikan akan 

membentuk endapan yang kemudian dibawa ke permukaan pada sabuk konveyor 

untuk kemudian dimasukkan pada digester anaerobik (Brune et al., 2007). Peneliti 

lain juga menggambarkan proses yang sama dengan mengumpankan air yang kaya 

akan nutrien melewati saringan berpori untuk menumbuhkan Periphyton. Kotoran 

dari tilapia yang dimasukkan pada alga ini , kemudian dikumpulkan pada kolom 

pengendap. Penurunan total phospor dan nitrogen masing-masing sebesar 82% dan 

23%. 

2. Teknologi Pemanenan Mikroalgae 

Proses pemanenan mikroalga merupakan suatu proses pemisahan padatan – cairan. 

Pemisahan padatan-cairan dapat diklasifikasikan dalam dua jenis proses pemisahan. Pertama, 

cairan dibatasi dalam tangki penampung, sehingga hanya partikel yang dapat bergerak bebas 

dalam badan cairan. Yang termasuk jenis ini adalah sedimentasi dan flokulasi. Kedua, gerak 

partikel dibatasi media semipermeabel, sehingga cairan tetap dapat mengalir. Filtrasi dan 

Screening merupakan contoh dari jenis kedua ini . Salah satu faktor yang sangat 

berpengaruh dalam proses pemisahan yaitu adanya perbedaan massa jenis antara padatan dan 

cairan. 

1. Filtrasi dan Screening 

Filtrasi dan penyaringan merupakan proses pemisahan padatan dari cairan melewati 

media permeabel yang dapat ditembus suatu cairan dan menahan endapan yang 

berupa padatan. Pada proses pemisahan mikroalga, padatan dapat berupa sebagai 

biomassa yang mempunyai ukuran tertentu. 

Penyaringan ( Screening ) 

 Prinsip dasar dari penyaringan yaitu melewatkan partikel melalui saringan berlubang 

dengan ukuran tertentu. Pertikel yang lolos harus sesuai dengan ukuran saringan. 

Metode ini pada umumnya digunakan untuk pemisahan padat – padat, tetapi pada 

perkembangannya juga diaplikasikan pada pemisahan padat – cair. Untuk pemanenan 

mikroalgae peralatan yang digunakan terdiri dari dua alat utama yaitu saringan mikro 

( mikrostrainers ) dan filter getar. 

Filtrasi

Proses filtrasi merupakan suatu proses dengan menggunakan adanya perbedaan 

tekanan yang mendorong suatu cairan melewati media penyaring. Besarnya perbedaan 

tekanan yang digunakan didasarkan pada tujuan penggunaan, misalnya secara 

gravitasi, tekanan vakum, maupun sentrifugal. 

Dua tipe dasar filtrasi yang biasa digunakan : 

1.Filtrasi pada permukaan ( Surface Filter ) 

Pada filtrasi ini padatan akan terdeposisi membentuk cake pada lapisan permukaan 

tipis filter. Lama-kelamaan, cake ini  akan mendekati lapisan permukaan, 

sehingga cake akan bergeser sendiri dan fiter media hanya sebagai penyokong cake. 

Saat cake semakin banyak, maka aliran akan semakin tertahan. Dengan demikian 

perlu dibuat tekanan konstan agar laju alir umpan tidak mengalami hambatan. 

2.Filtrasi pada kedalaman (Deep Filter) 

Padatan akan terdeposisi diantara filter media. Permasalahan yang terjadi untuk 

pemisahan alga yaitu media tidak akan mampu untuk menahan semua alga yang 

cenderung lebih cepat berpindah, sehingga perlu sering dilakukan pencucian. 

Hasilnya ukuran filter semakin besar dan kandungan padatan biomass akan semakin 

berkurang. Bagaimanpun juga penelitian lebih lanjut tentang filtrasi yang efektif dan 

efisien masih terus dilakukan sehingga akan didapatkan kentungan dan dapat 

mengurangi biaya dan energi. Pada pembahasan selanjutnya akan disampaikan 

beberapa peralatan Filtrasi untuk pemanenan alga. 

Alat-alat Filtrasi

1.Filter bertekanan

Pada filter bertekanan, gaya dorong (driving force) filtrasi menggunakan tekanan 

cairan yang dipompa dan dikendalikan dengan tekanan gas pada tangki umpan. Filter 

bertekanan dapat mengolah umpan hingga mencapai 10% padatan. Filter bertekanan 

dapat dibagi menjadi dua kategori, yaitu plate and frame filter presses dan pressure 

vessels containing filter element.

Mekanisme kerja alat ini pada umumnya, pelat dan frame penekan dipasang secara 

berurutan. Pelat dapat berbentuk persegi maupun persegi panjang tergantung pada 

bentuk rongga frame, kemudian setelah bentuk plat dan frame sudah sesuai, diberi 

tekanan secara bersama-sama dengan alat hidrolik atau sekrup penekan. Pelat ditutupi 

dengan kain penyaring yang akan menahan jelly alga. Slurry akan dipompa melalui 

frame dan filtrate akan dialirkan dari pelat. 

Jenis kedua dari Filter bertekanan yaitu adanya lapisan-lapisan penyaring dalam suatu 

tangki seperti, rotary drum pressure filter, cylindrical element filters, vertical tank 

vertical leaf filters, horizontal tank vertical leaf filters, and horizontal leaf filters. 

2. Filter vakum ( Vacuum Filters ) 

Pada filter vakum, gaya pendorong saat proses filtrasi diakibatkan sebab pn adanya 

tenaga penghisap dari sisi filtrat medium. Secara teori, kehilangan tekanan yang 

diijinkan untuk proses filtrasi vakum adalah 100 kPa, tetapi dalam prakteknya hanya 

terbatas pada 70 atau 80 kPa. Aplikasi vakum filter dimana proporsi dari partikel yang 

halus dalam umpan masuk rendah, maka relative lebih murah menggunakan filter 

vakum dibandingkan filter bertekanan sebab p dapat mengurangi kadar air lebih 

banyak. Lebih jauh, jenis filter ini dapat dikembangkan ke skala yang lebih besar 

yang dapat berguna untuk proses pencucian, pengeringan, dan proses lain yang 

diperlukan. 

3. Saringan mikro (Microstrainers)

Saringan mikro tersusun atas sebuah rotari drum yang ditutup dengan saringan kain, 

baja, ataupun poliester. Cairan disemprotkan sehingga partikel-partikel dapat 

mengumpul melalui sudut tempat yang ditentukan. Microstariner cocok untuk 

kultivasi alga dalam skala besar. Keuntungan dari mikrostrainer antar lain : konstruksi 

sederhana, operasi mudah, biaya investasi yang rendah, gesekan sebab p adanya 

pergerakan cepat partikel dapat diabaikan, kebutuhan energy rendah dan rasio filtrasi 

tinggi. 

Masalah yang dihadapi yaitu tidak semua jenis padatan dapat disaring dan sulitnya 

penanganan fluktuasi padatan. Persoalan ini  dapat diatasi dengan memvariasikan 

kecepatan putaran. Permasalahan lain yaitu adanya kemungkinan munculnya bakteri 

dan mikroalga lain dalam saringan kain ini . Pertumbuhan ini  dapat 

dihambat dengan penyinaran sinar ultraviolet. Bagaimanapun juga, penggunaan 

mikrostrainer perlu adanya pencucian secara berkala. 

Mikrostrainer digunakan secara luas untuk menghilangkan partikel dari keluaran 

limbah. dan mengurangi adanya alga dalam air. Mikrostrainer cocok digunakan untuk 

mikroalga yang memilik sel besar ( Spirulina sp.), dan kurang efektif untuk 

mengurangi mikroalga bersel kecil ( Scenedesmus; Chlorella ). Tetapi permasalahan 

ini  dapat diatasi dengan memodifikasi mikrostrainer menjadi rotating 

microstrainer dengan pencucian balik secara kontinyu. 

4. Vibrating Screen Filters 

Vibrating Screen Filter atau saringan getar banyak digunakan untuk kebutuhan 

industri seperti industri kertas dan industri makanan. Tetapi dalam perkembangannya 

juga dapat digunakan mengurangi konsentrasi sampah perkotaan. Pemanfaatan 

vibrating screen biasa digunakan untuk memisahkan Spirulina. Selain itu vibrating 

screen juga dapat diaplikasikan untuk pemisahan Coelastrum. Pemanenan secara 

kontinyu dapat meningkatkan total padatan tersuspensi hingga 5-6 %. Sedangkan 

pemanean secara diskontinyu dapat meningkatkan total padatan tersuspensi hingga 7-

8%. 

5. Catridge Filters 

Jenis saringan ini dipilih sebab p penggunaanya yang mudah dan dapat di ganti 

sewaktu-waktu. Bahan cartridge terbuat dari bahan kertas, kain, ataupun membran 

yang mempunyai ukuran pori hingga 0,2μm. Suspensi mikroalga dapat dipompa, 

disedot, maupun memanfaatkan gaya gravitasi turun melewati saringan. Untuk 

menjaga ketahanan cartridge dan frekuensi penggantiannya, saringan cartride harus 

selalu dibatasi agar padatan yang terkandung dalam cairan kurang dari 0,01% berat. 

6. Cross Flow Ultra Filtration (SUF) 

Ultra filtrasi aliran silang dikembangkan oleh Israel Desalination Engineering 

(Zarchin Process) Ltd. Sistem ini mengadopsi dari sistem pengolahan limbah alga, 

bekerja sama dengan Technion Environmental Research Center yang bertujuan untuk 

menghasilkan produksi alga konsentrasi tinggi dan dapat dimanfaatkan sebagai 

sumber protein. Dengan sistem ini, konsentrasi alga yang dihasilkan dapat mencapai 

20 kali lipat, tetapi energy yang diperlukan cukup tinggi, sehingga metode ini masih 

kurang ekonomis.

7. Magnetic Separation

High Gradient Magnetic Filtration (HGMF) digunakan untuk menghilangkan partikel 

tersuspensi dan menghilangkan logam berat dari limbah. Metode ini didasarkan 

sebab p adanya partikel magnetik (biasanya Fe3O4) pada larutan. Partikel bermagnet 

ini  mengalami koagulasi dengan alga dan kemudian larutan ini  melewati 

kolom magnetik pada saringan berpori yang mana alga akan tertahan. Bitton, et 

al.(1974) melaporkan bahwa efisiensi yang dihasilkan dari metode ini antara 55 – 94 

%, percobaan ini dilakukan di danau Florida Amerika Serikat dengan menggunakan 

alum sebagai flokulan dan filter magnetik komersial. Pada percobaan, didapatkan 

hasil bahwa alga yang terambil diatas 90% dengan 5-13 ppm FeCl3 sebagai flokulan 

utama dan 500-1200 ppm magnet Fe3O4 sebgai bibit magnet yang dilakukan pada 

skala laboratorium dan kolam pond. Estimasi biaya untuk skala komersial tidak 

dijelaskan lebih lanjut. 

2. Gravity Sedimentation 

Pengendapan secara gravitasi merupakan salah satu proses pemisahan padat –

cair dimana umpan yang tersuspensi dipisahkan antara slurry dengan konsentrasi 

tinggi dan air keluaran yang jernih. Untuk mengurangi partikel mikroalga yang dapat 

mengendap secara cepat, pengendapan gravitasi memberikan hasil lebih bagus. 

Bagaimanapun untuk menghilangkan partikel dengan diameter lebih kecil dari ukuran 

mikron dan untuk keperluan praktis, flokulasi harus dilakukan agar ukuran partikel 

memungkinkan untuk dilakukan pengendapan. 

Proses Sedimentasi pada umumnya dibagi menjadi a) klarifikasi dimana 

kejernihan pada lairan atas merupakan hal yang diutamakan dan umpan yang masuk 

biasa diencerkan dan b) proses pengentalan dimana ketebalan lapisan bawah adalah 

tujuan utama dan umpan slurry biasa mempunyai konsentrasi tinggi. (Svarovsky, 

1979). Proses yang pertama disarankan untuk digunakan pada pemisahan alga (Mohn 

1980), sedangkan proses yang kedua lebih ditujukan untuk proses pengonsentrasian 

bubur alga. 

a. Flotasi 

Flotasi adalah pemisahan secara gravitasi yang didasarkan adanya penambahan udara 

atau gelembung gas pada partikel padatan yang kemudian dibawa ke permukaan 

cairan dan mengapung sehingga dapat di ambil bagian yang terapung. Keberhasilan 

dari proses flotasi tergantung pada ketidakstabilan partikel tersuspensi. Semakin tidak 

stabil makan semakin tinggi kontak partikel udara. Proses flotasi dikelompokkan 

berdasarkan produksi gelembungnya yaitu antar lain : Dissolved air flotation (DAF), 

electrolytic flotation dan dispersed air flotation (Svarovsky 1979). 

1. Dissolved air Flotation (DAF)

Produksi gelembung udara pada DAF didasarkan pada tingginya kelarurat udara 

dalam air sebagai fungsi tekanan. Hal ini  dapat dicapain dengan tiga cara : 

Saturasi pada tekananatmosferik dan flotasi tekanan vakum, saturasi dibawah tekanan 

statis dan saturasi pada tekanan diatas atmosferik dan flotasi dibawah kondisi 

atmosferik (Svarovsky 1979).

Pemisahan alga dengan DAF dapat dilakukan dengan cara flokulasi. Keluaran bak 

klarifikasi tergantung pada parameter operasional seperti : kecepata recycle, takanan 

udara tangki, waktu tinggal hydrolik dan kecepatan flotasi partikel (Bare et al, 1975, 

Sandbank et al, 1979), sedangkan konsentrasi slurry tergantung pada kecepatan 

skimmer dan ketinggian permukaan air (Moraine, et al., 1980) 

Kolam alga yang mengandung banyak spesies alga dapat berhasil diklarifikasi dengan 

peralatan DAF dan tercatat konsentrasi alga mencapai 6%. Konsentrasi alga masih 

dapat ditingkatkan dengan adanya flotasi tahap kedua (Bare et al, 1975, Friedman et 

al, 1977, Moraine, et al., 1980, Viviers dan Briers 1982). Sekilas nampak bahwa 

parameter operasional untuk DAF ditentukan oleh kehandalan metode pemisahan alga 

yang tinggi, tetepi dosis flokulan yang optimal harus ditentukan untuk tiap operasi 

agar mendapatkan hasil yang maksimal. Koopman dan Lincoln (1983) meneliti 

mengenai autoflokulasi alga, dengan flokulasi menggunakan alum atau polimer C-3, 

didapatkan alga yang dapat dihilangkan mencapai 80 – 90 % pada bak flotasi dengan 

laju alir 2m/jam, dengan konsentrasi alga terflotasi lebih dari 6% padatan. 

Bagaimanapun, fenomena autiflokulasi terbatas pada konsentrasi oksigen terlarut 

diatas 16mg/l dan tidak sesuai untuk konsentrasi rendah. 

2. Electroflotasi 

Pada metode ini, gelembung gas terbentuk dari proses elektrolisi. Reaksi ada anoda 

sebagai berikut : 

2Cl-  Cl2(g) + 2e￾dan reaksi pada katoda adalah 

2H2O + 2e-  H2(g) + 2OH￾Klorin yang terbentuk terlarut dalam air dan bereaksi dengan komponen-komponen 

kimia. Gas hidrogen dengan kelarutan rendah didalam air akan mengapungkan flok 

alga. Beda potensial dibutuhkan untuk menjaga kebutuhan arus untuk pergantian 

gelembung setaiap saat dan juga tergantung pada konduktivitas elektrik dari umpan 

larutan. 

Pada penelitian skala meja, Contreras et al (1981) menjelaskan metode electrolytic 

sangat efisien sebab p flokulasi alga menggunakan hidroksida selama elektrolisis 

memicu  presipitasi Mg(OH)2 dan flokulasi lanjutan. Untuk mendapatkan 

klarifikasi yang bagus, flokulasi menggunakanalum harus diikuti dengan 

elektrofotation secara simultan, walaupun metode ini memerlukan waktu tinggal yang 

lebih singkat (Sandbank et al., 1974). 

Jenis mikroalga yang dapat dipanen dengan metode ini dapat mencapai 5% padatan 

float alga. Dekantasi setelah 24 jam dapat meningkatkan konsentrasi padatan hingga 

7-8% (Shelef et al., 1977; Sandbank, 1979). Energy yang dibutuhkan dengan metode 

elektrofoltasi cukup tinggi, tetapi secara umum untuk unit skala kecil dengan luas 5m2

atau lebih kecil, biaya operasi elektroflotasi lebih murah dibandingkan unit DAF. ay

3. Dispersed Air Flotation

Proses ini menggunakan gelembung-gelembung besar dengan diameter 1 mm, yang 

didapatkan dari kombinasi agitasi dengan injeksi udara ( flotasi buih / froth flotation) 

atau dengan penggelembungan udara melewati media berpori ( flotasi busa / foam 

flotation). Selektivitas proses berdasarkan kebasahan relatif permukaan padatan. 

Hanya partikel yang mempunyai afinitas tertentu yang dapat muncul ke permukaan 

bersama gelembung udara. Kebasahan dan pembuihan dapat dikendalikan dengan tiga 

jenis reagen kimia : a) Pembuih b) Agen lapisan permukaan aktif yang dapat 

mengendalikan kebasahan permukaan dengan variasi sudut kontak dan komponen 

elektrokinetik c) Modifikasi dengan pengaturan pH. Proses flotasi untuk pemanenan 

alga dapat dikontrol dengan pengaturan pH. Titik kritis pH berkisar pada level 4 dan 

dapat diubah sesuai dengan karakteristik permukaan alga. 

b. Sentrifugasi 

Proses pemisahan sentrifugal merupakan pemisahan dengan menggunakan tenaga 

sentrifugal sehingga membuat padatan berpindah dari cairannya. Peralatan 

sentrifugasi dibagi menjadi (hydrocyclone) dan sedimenting centrifuges. Pemisahan 

sentrifugal menggunakan prinsip dimana objek diputar secara horizontal pada jarak 

tertentu. Apabila objek berotasi di dalam tabung atau silinder yang berisi campuran 

cairan dan partikel, maka campuran ini  dapat bergerak menuju pusat rotasi, 

namun hal ini  tidak terjadi sebab p adanya gaya yang berlawanan yang menuju 

kearah dinding luar silinder atau tabung, gaya ini  adalah gaya sentrifugasi. Gaya 

inilah yang memicu  partikel-partikel menuju dinding tanbung dan terakumulasi 

membentuk endapan. 

3. Contoh Pemanenan Skala Industri 

Beberapa industri memilih menggunakan alat pemanen secara mekanik sementara 

yang lain masih terfokus pada cara biologis. Beberapa perusahaan bahkan mencoba mencari 

jalan lain untuk memotong tahapan pemisahan alga.

a. Pemanen Mekanis 

Salah satu perusahaan “Alga to Energy” (A2E) menggunakan suatu alat pemanen 

yang biasa disebut Pemanen Shepherd. Pemanen ini  menggunakan belt atau 

sebuk yang berjalan secara kontinyu melalui kutur alga dan sabuk ini  

menggunakan sistem vakum. Sabuk yang bergerak, mengumpulkan alga yang siap 

dipanen dengan sistem vakum sehingga alga akan terikut dalam sistem vakum 

sebelum sabuk ini  meleawti kultur alga lagi. Patent ini  tidak secara 

langsung membahas penggunaan dalam sistem pengolahan air limbah, tetapi 

disebutkan pula untuk budidaya alga skala massal menggunakan beberapa 

infrastruktur tambahan seperti fasilitas pengolahan limbah. 

Algaventure System, Inc. juga menggunakan pemanen sabuk kontinyu dengan 

eksraksi kapiler. Desain ini menggunakan sabuk primer untuk mengumpulkan alga 

dan sabuk kapiler sekunder yang terbuat dari polimer absorben. Sabuk sekunder 

kontak dengan bagian dasar sabuk primer sehingga air akan terserap dari alga. 

Biomassa kering di sabuk primer dikumpulkan dan oleh sabuk sekunder dikompresi 

untuk mengurangi kadar air sebelum sabuk sekunder kontak lagi dengan sabuk 

primer. Paten ini juga tidak membahas penggunaan alat panen pada sistem 

pengolahan limbah, tetapi perusahaan juga menjelaskan adanya potensi untuk limbah. 

MBD Energy Australia menggunakan pabrik pengolah limbah batu bara dan 

mencakup kolam sirkuit untuk produksi mikroalga. Perusahaan ini berkolaborasi 

dengan Evodos Jerman untuk menggunakan pemisahnya. Pemisah Evodos yaitu 

sebuah sentrifuge yang dapat menghilangkan padatan dari konsentratnya. Rakitan 

bagian dalam terbuat dari piringan yang melengkung tetapi bersifat fleksibel. Bagian 

ini  dapat dilepas dan diputar dari bentuk lengkung menjadi lurus dan padatan 

alga tidak terjepit didalam piringan. 

Scipio Biofuels megembangkan alga pada reaktor tubular terutup. Pemanenan secara 

kontinyu menggunakan sentrifuge kecepatan rendah. Sebuah ruangan melingkar 

dengan dinding kasar terus berputar yang memaksa sel alga tetap pada dinding 

ini .sebab p gumpalan atau sel alga yang besar tidak dapat melewati dinding kasar 

itu, sehingga sel yang berukuran kecil juga terhambat pada dinding ini . Sebuah 

pisau tipis kemudian melewati dinding ini  untuk mengelupas gumpalan alga 

yang menempel. Paten ini juga tidak menjelaskan penggunaann untuk pengolahan 

limbah. Beberapa perbandingan cara pemanenan mikroalga yang digunakan beberapa 

industri ditunjukkan pada tabel 4.5. 

Secara umum, teknologi pemisahan Pada proses pemanenan mikroalga, terjadi beberapa 

tahapan. Pertama endapan mikroalga masih mengandung banyak air yang berbentuk algae 

slurry (lumpur alga) harus dikurangi kadar airnya (dewatering) hingga membentuk Jeli algae 

( algae cake ). Kedua, alga yang telah berbentuk jeli alga yang mengandung sedikit air, untuk 

dilakukkan proses lanjut seperti pengeringan, ekstraksi dan lain-lain. 

a. Cara Flokulasi 

Penambahan suatu bahan kimia dalam kultivasi mikroalga merupakan salah satu cara 

untuk mendorong alga mengalami flokulasi. Hal ini  merupakan salah satu 

tahapan proses dalam teknologi pemisahan seperti halnya pengendapan 

(sedimentation), pengapungan (flotation), penyaringan (filtration) dan sentrifugasi 

(centrifugation). 

Tahapan pemanenan mikroalga: 

Jenis bahan kimia yang digunakan dalam flokulasi mikroalga secara luas dibagi 

kedalam dua kelompok, yang pertama agen anorganik ( inorganic agents ) termasuk 

ion logam polivalen (polyvalent metal ions) seperti Al3+ dan Fe3+ . Untuk pengolahan 

air dan air limbah pada umumnya digunakan Lime ( Ca(OH)2 ). Kedua, Polimer 

organik termasuk didalamnya anion, kation dan non-ion. Polimer ini  pada 

umumnya lebih dikenal sebagai Polielektrolit, termasuk juga jenis polimer nonionik, 

polimer sintetis dan juga polimer alam. Contoh untuk polimer sintetis antara lain : 

polyacrylate, polyethylene amine, polyvinyil alcohol, polystyrene sulfanate, 

polyvinyil pyridium. Sedangkan untuk polimer alam sebagai contoh yaitu : alginat 

dan chitosan. Berbagai jenis flokulan yang akan pengaruhnya terhadap kondisi 

operasi, nilai pH, dan dosis disajikan dalam tabel . 

4. Pengeringan Mikroalga 

Tahapan akhir dalam proses pengolahan alga yaitu proses pengeringan untuk 

penghilangan air slurry sehingga kadar air tinggal 12 – 15 %. Pengeringan atau dehidrasi 

yaitu mengkonversi biomassa ala ke dalam produk yang lebih stabil untuk disimpan. Proses 

dehidrasi merupakan permasalahan utama sebab p menyumbang 70 – 75% biaya proses 

(Mohn, 1978). Jenis pengeringan berbeda-beda tergantung pada investasi biaya dan 

kebutuhan energi. Pemilihan metode pengeringan tergantung juga pada skala operasi dan juga 

peruntukan suatu produk alga ini . Kebanyakan metode pengeringan digunakan untuk 

pengolahan air limbah dan tidak semua dapat diterapkan pada pengeringan alga, terutama 

ketika hal ini  diperuntukkan sebagai umpan. 

Pada tahap ini masih belum dapat diketahui secara pasti jenis pengeringan yang sesuai 

untuk masing-masing alga. Sekilas akan disampaikan beberapa metode utama pengeringan. 

j1. Flash Drying 

Flash drying merupakan metode pengeringan secara cepat dalam mengurangi 

kandungan air dengan cara menyemprotkan ataupun menginjeksikan campuran 

material kering dan basah ke dalam aliran gas panas. Flash drying lebih banyak 

digunakan untuk pengeringan lumpur pada pengolahan air limbah, namun dapat juga 

digunakan untuk mengeringkan biomassa mikroalga dengan efisien. 

2. Rotary Dryers 

Pengering rotary menggunakan silinder yang berputar untuk menggerakan material 

yang akan dikeringkan dari satu tempat ke tempat lainnya dengan gravitasi. Banyak 

pebedaan pengering yang dikembangkan untuk kebutuhan industri, termasuk jenis 

pemanas langsung yang mana material akan kontak langsung dengan gas pemanas. 

Sedangkan pemanasan tak langsung, dimana gas pemanas dipisahkan dari material 

yang akan dikeringkan menggunakan suatu sekat. Pengering rotary kiln dan pengering 

drum merupakan jenis yang paling banyak digunakan untuk pengeringan lumpur 

limbah cair. Sedangakan untuk pengeringan alga, lebih cocok apabila menggunakan 

pengering drum. Pengeringan alga menggunakan pengering drum mempunyai 

keuntungan ganda yaitu sampel yang lebih steril dan dapat memecah dinding sel. 

Mohn, (1978) mencoba membandingkan penggunaan spray drying dan drum drying 

untuk pengeringan alga. Pengeringan menggunakan drum drying lebih disarankan 

sebab p lebih baik dalam hal daya serap, energi yang dibutuhkan lebih kecil, dan 

investasi yang lebih murah. Konsentrasi alga yang didapatkan mencapai 25% kering. 

3. Spray Drying

Sistem spray drying hampir sama dengan flash drying , keduanya sama-sama terjadi 

proses pengeringan secara cepat (Shelef, et al., 1984). Spray drying melibatkan 

atomisasi cairan, pencampuran gas/ droplet dan pengeringan dari droplet cair. 

Droplet yang sudah dikabutkan biasa disemprotkan turun kedalam kolom vertikal 

melewati aliran gas panas. Pengeringan akan selesai dalam beberapa detik. Produk 

hasil dapat diambil di dasar kolom dan aliran gas dikeluarkan melewati pemisah debu 

cyclon. Spray drying sangat cocok apabila bimassa alga digunakan sebagai makanan 

manusia (food grade). Tetapi metode ini cukup mahal dari segi biaya. 

4. Metode pengeringan panas lain 

Cross-flow Air Drying ( Pengeringan dengan aliran udara silang ) 

Metode pengeringan ini pertama diuji di CFRRI, Mysore, India (Becker & 

Venkataraman, 1982). Padatan Spirulina yang mengandung 55 – 60% kandungan air 

dikeringkan pada suhu 620

C selama 14 jam dengan blok pengering. Ketebalan jelly 

alga sekitar 2-3mm memberikan hasil produk yang baik dengan kandungan air 4-8%. 

Proses ini lebih murah dibandingkan drum drying dan lebih cepat dari pada 

pengeringan matahari. Pada metod ini, dinding sel Chlorella dan Scenedemus tidak 

dapat dipecah. 

Vacuum Shelf-Drying (Pengeringan vakum) 

Vacuum Shelf Drying merupakan metode lain pengeringan alga. Spirulina

dikeringkan menggunakan vacuum shelf dryer pada suhu 50 – 650

C dan tekanan 0,06 

atmosfer. Kandungan air akhir yang didapatkan 4%. Metode ini memerlukan  modal 

awal dan biaya operasi yang tinggi. 

5. Sun Drying (Pengeringan matahari)

Pengeringan dengan bantuan sinar matahari merupakan metode yang paling tua untuk 

penyediaan bahan pangan dan sampai saat ini masih digunakan terutama pada negara 

berkembang. Sun drying dilakukan dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari 

secara langsung. Klelemahan metode ini yaitu dengan adanya pemanasan langsung 

akan membuat degradasi klorofil pada biomassa alga, yang akan memicu  

adanya perubahan warna pada produk. Disisi lain radiasi secara langsung akan 

memicu  pemanasan berlebih pada biomassa alga . Metode ini sangat bergantung 

pada kondisi cuaca. Pada proses radiasi tidak langsung, pemanasan berlebih dapat 

dicegah dan laju pengeringan lebih tinggi tetapi produk akhir yang dihasilkan kurang 

menarik. 

Pengeringan sinar matahari tidak disarankan untuk penyediaan produk alga untuk 

konsumsi manusia sebab p proses pengeringan yang lambat, sehingga moisture 

contentnya masih tinggi. 

Mikroalga dikenal sebagai tumbuhan mikro yang dapat diaplikasikan dalam berbagai 

aspek mulai dari pangan, energi, pengobatan, dan pengolahan limbah. Akan tetapi teknologi 

mikroalga masih memiliki kelemahan yakni di bagian pemanenan biomas yang masih sering 

menjadi kendala, dan terkadang dapat membengkakkan biaya operasi. Permasalahan ini 

mendorong banyak peneliti untuk melakukan riset tentang teknologi mikroalga yang lebih 

baik. 

Salah satu teknologi mikroalga yang menarik untuk diikuti adalah teknologi 

imobilisasi mikroalga. Teknologi imobilisasi biasa digunakan untuk enzim. Namun Park et al

(1966) memperkenalkan metode imobilisasi dengan sel mikroalga dengan menggunakan jenis 

Chlorella. Penelitian tentang imobilisasi mikroalga terus berlanjut, hingga pada tahun 1969, 

Hiller dan park melaporkan bahwa mikroalga jenis Anacystis nidulans, Pirpyridium cruentum

dan Chlorella pyrenoidosa dapat diimobilisasi pada glutaraldehid pada penelitian antara 

hubungan intensitas cahaya dan produksi oksigen dari mikroalga. 

Gambar 5.1. Imobilisasi Chlorella vulgaris dalam matrix polimer untuk pengolahan limbah 

Sumber: http://www.bashanfoundation.org 

Sedangkan teknologi imobilisasi mikroalga untuk aplikasi pengolahan limbah cair 

pertama kali diperkenalkan oleh Chevalier dan Prof de la Noue (1985) di Universitas Laval, 

Quebec, Canada, untuk menghilangkan kadar nitrogen dan posphor pada limbah cair. Dan 

akhirnya pada tahun 1990, sebagian besar peneliti melaporkan kajian tentang aplikasi 

imobilisasi mikroalga untuk treatment logam pada limbah cair. 

1. Imobilisasi 

Imobilisasi sel didefinisikan sebagai sel yang dipertahankan pergerakannya baik 

secara natural atau disengaja dalam fase cair dan dalam sistem tertentu dalam suatu matriks 

sehingga sebagian besar pergerakannya berkurang namun masih dapat memperlihatkan 

aktifitas katalitiknya serta dapat digunakan berulang ulang. Teknik imobilisasi ini dapat 

dilakukan pada enzim maupun sel mikroba. Berbeda dengan metode entrapment (penjeratan), 

metode imobilisasi tidak hanya terjerat pada matriks pembungkus, namun sel dapat terabsorb 

ke dalam material support (matriks) nya. 

Salah satu kelebihan metode imobilisasi adalah didapatkannya densitas kultur yang 

lebih tinggi dengan tidak memerlukan  banyak tempat dan medium seperti air jika dibanding 

dengan kultur cara biasa. Selain itu kelebihan imobilisasi sel yaitu: 

a. Imobilisasi sel dapat memberikan stabilitas sel yang lebih baik 

b. Imobilisasi sel dapat digunakan pada sistem aliran kontinyu 

c. Pemanenan biomas menjadi lebih mudah 

Selain memiliki kelebihan, imobilisasi sel juga memiliki kelemahan di antaranya: 

a. Ongkos untuk bahan matrik menjadi tinggi bila diaplikasikan dalam skala 

komersial 

b. Transfer massa yang kurang baik 

c. Kehilangan aktifitas selama imobilisasi 

d. Perubahan karakteristik 

(Mallick, 2002) 

2. Metode Immobilisasi Mikroalga 

Dalam laporannya, Mallick (2002) memaparkan beberapa metode imobilisasi yang 

cocok diterapkan untuk mikroalga, yaitu: 

a) Covalent Binding 

Metode ini sering digunakan pada imobilisasi enzim, namun sedikit peneliti yang 

melaporkan penggunaannya pada sel. Beberapa cara memasukkan sel ke dalam matrik 

pembungkus di antaranya adalah cara diazotation, amino bond, schiff`s base 

formation, metode alkilasi dan sebagainya. Kelemahan dari metode ini adalah pada 

sel yang digunakan akan mengalami perubahan karakterisasi sel. Persiapan pelekat 

matrik juga terkadang menjadi kendala sehingga dapat menurunkan kinerja matrik. 

b) Adsorption 

Metode ini menggunakan proses penyerapan reversibel. Perbedaan antara penggunaan 

sel dan enzim pada metode ini adalah pada sel yang diikat menggunakan sekat 

multipoint sehingga lebih kuat terhadap sorbent. 

c) Entrapment 

Metode entrapment ini terdiri atas penjeratan komponen aktif secara fisik pada film, 

gel, fiber, coating dan enkapsulasi. Metode ini dapat digunakan dengan cara 

mencampur sel dengan polimer matrik sehingga dihasilkan struktur yang dapat 

menjerat sel. Kelebihan dari metode ini adalah didapatkannya area permukaan yang 

lebih luas antara substrat dan sel, dengan volume yang lebih kecil dan kecenderungan 

imobilisasi yang simultan. Kelemahan metode ini terletak pada ketidakatifan sel 

selama mikroenkapsulasi sehingga dibutuhkan konsentrasi sel yang lebih tinggi. 

d) Imobilisasi afinitas 

Metode ini didasarkan pada prinsip afinitas kromatografi. Imobilisasi afinitas ini tidak 

dipengaruhi reaksi kimia antara matrik dan sel kecuali untuk material absorbent. 

Selain itu, harus diperhatikan struktur matrik yang dapat mengikat permukaan sel. 

Metode ini biasanya digunakan untuk sel yang memiliki karakteristik yang sensitif. 

3. Aplikasi 

Aplikasi mikroalga yang terimobilisasi hampir sama dengan aplikasi mikroalga secara 

umum. Akan tetapi imobilisasi mikroalga lebih mengacu pada efisiensi penggunaan biomass 

yang terjerat sehingga dapat dipanen dengan lebih mudah. 

a) Produk Bernilai Tinggi

Beberapa peneliti melaporkan bahwa teknik imobilisasi mikroalgae berperan penting 

dalam produktivitas sel alga. Produksi hidrogen dari algae Anabaena dapat 

ditingkatkan tiga kali lipat dengan bantuan imobilisasi. Brouers dan Hall (1986) 

memaparkan pengaruh kenaikan produksi ammonia dan hidrokarbon dengan spesies 

Mastigocladus laminosus dan Botrycoccus sp., dengan teknik imobilisasi. Santos-

Rosa et al (1989) juga melaporkan kenaikan produksi amonia dari alga 

Chlamidomonas reinhardtii yang diimobilisasi pada Barium-alginat. Sementara Leon 

dan Galvan (1995) mempelajari pengaruh produksi gliserol pada C.reinhardtii yang 

diimobilisasi pada Ca-alginat. Perbandingan produksinya rata-rata 7gr/L 

dibandingkan tanpa imobilisasi 4g/L. 

b) Pengurangan Logam 

Dalam perkembangan teknologi mikroalga, aplikasi pengurangan logam dan 

radionuklida menggunakan imobilisasi mikroalga pada limbah menjadi hal yang 

cukup menarik bagi para peneliti. Lebih jauh lagi mikroalga berpotensi dalam proses 

recover element penting seperti emas, perak, dan uranium. 

c) Treatment N dan P

Banyak peneliti yang melaporkan penggunaan mikroalga sebagai treatment Nitrogen 

(N) dan Phosphor (P) pada limbah dengan teknologi imobilisasi. Sebagain besar 

peneliti melaporkan bahwa teknik imobilisasi lebih efisien dalam menyerap kadar N 

dan P di banding alga tanpa diimobilisasi. Meskipun demikian, Jeanfils dan Thomas 

(1986) memaparkan bahwa mikroalga yang diimobilisasi tidak berdampak besar 

dalam penyerapan kadar N dan P. Mereka mengobservasi Scenedesmus obliquus 

yang diimobilisasi dengan alginat, dan dilaporkan bahwa penyerapan nitrit tidak 

dipengaruhi oleh faktor imobilisasi, melainkan dari faktor lamanya kultur mikroalga. 

Hal ini bertolak belakang dengan penelitian Megharaj. et al., (1992) yang menyatakan 

bahwa lamanya umur mikroalga yang terimobilisasi tidak berpengaruh dalam 

penyerapan nitrogen maupun phosphor. Mereka melakukan eksperimen dengan 

Chlorella emersonii yang diimobilisasi dengan alginat pada kultur batch untuk 

pengambilan kadar phosphor. Dari penelitian ini  diperoleh hasil bahwa 

phosphor dapat terserap lima kali lebih cepat pada fase eksponensial dibanding 

mikroalga tanpa diimobilisasi pada fase stasioner. 

Mallick dan Rai (1994) melaporkan tingginya efisiensi penyerapan N dan P pada 

Chlorella dan Anabaena yang diimobilisasi dibanding sel yang bebas. Sementara 

Vilchez dan Vega (1994) menemukan bahwa C. reinhardtii secara efisien dan stabil 

dapat menurunkan kadar nitrogen yang terkandung dalam limbah. Beberapa faktor 

yang berpengaruh dalam penyerapan nitrogen dan phosphor dengan menggunakan 

mikroalga yang diimobilisasi adalah konsentrasi matrik, temperatur, pH, dan loading 

sel. 

Perkembangan teknologi pengolahan limbah dengan imobilisasi mikroalga juga 

sampai pada desain reaktor yang digunakan. Sawayama et al (1998) telah membuat 

desain photobioreaktor tubular dengan mikroalga cyanobacteria thermofil,, 

Phorpiridium laminosum¸ yang diimobilisasi pada selulosa hollow fiber. Penyerapan 

nitrat dan phosphat dilakukan pada suhu 430

C dengan medium limbah. Pengolahan 

limbah dengan menggunakan mikroalga cyanobacteria thermofil memiliki kelebihan 

sebab p meminimalisasi kontaminasi. 

Perkembangan penelitian terbaru adalah dari de-Bashan et al (2004). Mereka 

mengembangkan sistem co-imobilisasi kombinasi antara mikroalga dan bakteri. 

Mikroalga yang digunakan berupa Chlorella vulgaris atau Chlorella sorokiniana dan 

bakteri Azospirillum brasilense untuk mengolah limbah kota (selokan) yang 

mengandung nitrat dan phosphat. Bakteri A. brasilense dapat meningkatkan 

pertumbuhan, pigmen, kandungan lipid, dan ukuran sel jika diimobilisasikan pada 

matrix alginat yang kecil. Metode ini juga dapat menyerap kandungan nitrat dan 

phosphor secara signifikan dibandingkan imobilisasi mikroalga saja. Hasil efisiensi 

100% ammonium, 15% nitrat, dan 36% phosphor selama enam hari. Sedangkan 

dengan imobilisasi jenis mikroalga saja didapatkan 75% ammonium, 6% nitrat, dan 

19% phosphor. 

4. Konsep Bioreaktor untuk Imobilisasi Mikroalga 

Pada beberapa tahun yang lalu para peneliti hanya fokus pada teknik imobilisasi dan 

karakter dari sistem imobilisasi untuk mikroalga. Seiring meluasnya aplikasi imobilisasi 

mikroalga, maka kebutuhan akan penelitian bioreaktor juga semakin meningkat. Mallick 

(2002) menjelaskan beberapa konsep bioraktor untuk imobilisasi mikroalga. 

a) Fluidized Bed- Bioreactor (FBR) 

Dalam konsep bioproses, proses operasi memerlukan  waktu tinggal yang lebih 

cepat. Oleh sebab itu lebih cocok jika metode ini menggunakan sistem fluidized bed. 

Pada umumnya, katalis yang digunakan harus berukuran kecil agar bisa terfluidisasi, 

selain itu juga harus stabil penggunaannya untuk jangka waktu yang lama. Travieso et 

al. (1992) memaparkan desain reaktor fluidized bed dengan material kolom flexiglass 

volume 1 liter dan diameter internal 5.3 cm. Kolom bioreaktor diisi dengan pelet 

mikroalga yang telah diimobilisasi dengan diameter 5 mm. ketinggian bagian dalam 

penopang kolom adalah 24 cm, dan waktu retensi selama 8 jam. Efek fluidisasi 

diperoleh pada aerasi 10.8 liter/menit. Pada percobaan diperoleh hasil bahwa 

Chlorella vulgaris yang telah diimobilisasi lebih efisien dalam pengolahan limbah 

dibanding dengan menggunakan Chlorella kessleri. 

Garbisu et al. (1993) juga melakukan penelitian menggunakan bioreaktor fluidized 

bed untuk penyerapan phosphor dengan menggunakan imobilisasi cyanobacteria 

Phorpiridium laminosum dalam sistem batch maupun kontinyu. Dalam penelitian 

ini  digunakan tiga tipe fluidized bed, yakni desain funnel, tipe kolom, dan bed 

dalam gelas erlenmeyer. Bioreaktor dioperasikan pada intensitas cahaya 100 μmol 

photon mг2

 sг1

 dan suhu 450

C dengan dilakukan kontrol pada bagian bawahnya 

menggunakan waterbath. Pada penelitian ini diperoleh hasil bahwa efisiensi untuk 

penyerapan phosphor kurang efisien. Akan tetapi penelitian ini dapat dijadikan 

rujukan sebagai bagian kemungkinan dalam penelitian lanjutan yang berpontensi. 

Berbeda dengan peneliti lain, Canizares et al (1993), yang melaporkan bahwa 

Cyanobacteria Spirulina maxima yang dibiakkan pada bioreaktor fluidized bed 

dengan medium swine dapat menyerap ammonium-nitrogen sebanyak 90% dengan 

konsentrasi limbah pada pengenceran 25 dan 50%. 

b) Packed Bed Bioreaktor 

Ada beberapa inovasi desain bioreaktor, termasuk packed bed horizontal dan kolom 

ganda. Robinson et al (1989) mendesain reaktor packed bed skala kecil dengan kolom 

khromatografi Pharmacia K9/30. Dimensi kolom memiliki panjang 30 cm dan 

diameter internal 0. 9 cm. packing reaktor berasal dari 400 alga yang telah 

diimobilisasi dari jenis Chlorella emersonii dengan matrix kalsium alginat. Operasi 

packed berada pada temperatur kamar dengan tujuan untuk menyerap kadar 

phosphor. Beberapa peneliti lain juga melakukan penelitian tentang penyerapan 

nutrien pada reaktor packed bed. Gil dan Serra (1993) melakukan penelitian dengan 

menggunakan photobioreaktor skala laboratorium dengan packing Phorpiridium 

uncinatum yang diimobilisasi pada foam polyvinyl. Pada kondisi optimum operasi, 

diperoleh hasil bahwa 90% supply nitrat pada influen (50 mg/l) telah dapat diserap 

oleh alga dengan waktu tinggal 3-4 jam. 

Tam dan Wong (2000) melakukan penelitian tentang penyerapan nitrat dan phosphor 

pada reaktor packed bed yang terbuat dari kolom PVC dengan menggunakan lima 

algal bead yang memiliki konsentrasi 4 sampai 20 bead/ml. Didapatkan hasil bahwa 

kadar NH4 + -N (30mg/l) dapat diserap tanpa sisa dan 95% kadar PO4

3- (5.5mg/l) 

dapat terserap dengan baik selama 24 jam. 

c) Bioreaktor Parallel plate (PPR) 

Bioreaktor ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1972 dengan nama ‘Reinberg’ 

oleh Texas Instrumen. ada  beberapa desain variasi dari reaktor ini , akan 

tetapi secara umum bagian bawahnya dibangkitkan oleh tenaga elektroda. 

Salah satu contoh penggunaan bioreaktor parallel plate adalah pada penelitian 

pemanfaatan mikroalga Chlorella untuk menurunkan kadar nitrogen dan phosphor 

pada limbah domestik. Pada penelitian ini  digunakan bioreaktor dengan material 

dari polyethylen, kontrol suhu200

C, dengan instalasi sistem bubling udara dan tanpa 

penambahan cahaya. Dari penelitian ini diperoleh hasil efisiensi pengurangan nitrogen 

60.7% dan phosphor 84%. (Zhang, et al. 2012) 

d) Bioreaktor Air-lift 

Reaktor ini cocok digunakan untuk skala laboratorium dan termasuk tipe terbaru 

dalam teknologi fermentasi. Pada reaktor ini content diaduk dengan cara pneumatik 

oleh udara atau gas lain yang diinjeksi ke dalam reaktor. Aliran ini juga memiliki 

fungsi transfer gas pada medium. Vilchez dan Vega (1995) mempelajari efisiensi 

penyerapan nitrit oleh Chlamydomonas reinhardtii yang diimobilisasi dengan 

kalsium alginat dengan menggunakan reaktor air lift sistem kontinyu dan diskontinyu. 

Pada sistem diskontinyu diperoleh hasil efisiensi penyerapan nitrit 90 mikro mol / jam 

dengan menggunakan loading rate 90 mikro gram klorofil/ gram gel setelah delapan 

hari. Sementara dengan menggunakan sistem kontinyu diperoleh hasil 120 mikro 

mol/jam selama 21 hari. Pada penelitian ini disimpulkan bahwa sistem kontinyu lebih 

baik digunakan. Dan kelemahan dari metode ini tidak bagus jika digunakan pada 

skala komersial. 

e) Bioreaktor Hollow Fiber 

Salah satu kendala ketika menggunakan material gel pada sistem bioreaktor adalah 

stabilitas kinerja yang kurang baik seperti masalah struktur reaktor yang cenderung 

tidak awet. Sebagai contoh hal ini terungkap ketika Robinson (1998) melakukan 

penelitian dengan menggunakan reaktor packed bed skala kecil dan melaporkan 

bahwa perawatan sel alginat pada reaktor cenderung sukar. 

Sistem bioreaktor hollow fiber memiliki banyak ukuran. Robinson (1998) melakukan 

penelitian tentang pengurangan kadar phosphor dengan menggunakan alga yang telah 

diimobilisasi. Penelitian tahap pertama diperoleh bahwa kadar phosphat dapat diserap 

seiring kenaikan waktu dan waktu setling pada reaktor. 

Sawayama et al (1998) juga melakukan penelitian menggunakan reaktor hollow fiber 

dengan material reaktor dari PVC dan strain cyanobacteria thermofilik Phorpiridium 

laminosum. Desain reaktor seperti pada Gambar 5.2. sebelum diinokulasi, tube 

bioreaktor disterlilisasi dengan 1% larutan natrium hipochlorit dan dibilas dengan air 

distilasi. Imobilisasi dengan bioreaktor hollow fiber ini bagus digunakan untuk 

mengurangi kadar Phosphorus dibandingkan imobilisasi kitosan. 

Beberapa dekade trakhir, dunia mengalami gejolak krisis pangan, energi, dan air 

bersih. Banyak negara besar mengalami penurunan angka pendapatan, sementara populasi 

penduduk semakin meningkat. Krisis di Eropa, Amerika, dan beberapa negara belahan lain 

memberikan dampak secara tidak langsung kepada kebutuhan pangan dunia. Harga pangan 

semakin naik seiring kenaikan beberapa bahan baku lainnya. Hal ini juga pernah terjadi di 

era perang dunia, di mana harga kebutuhan pokok melambung tinggi. Akhirnya para peneliti 

berbondong bondong melakukan eksperimen di bidang pangan yang dapat disediakan secara 

murah dan massal. 

Salah satu sumber pangan yang dapat dijadikan solusi dari masalah ini  adalah 

protein sel tunggal yang berasal dari fungi, yeast, bakteri, maupun mikroalga. Pada bab ini 

akan difokuskan pada pembahasan mikroalga sebagai penyedia protein. Lebih jauh lagi, 

mikroalga sebenarnya tidak tepat jika dirujuk sebagai penyedia protein sel tunggal, sebab p 

biomassanya yang memiliki lebih banyak senyawa pangan selain protein seperti pigmen, 

lipid, karbohidrat, vitamin dan mineral

Mikroalga sebagai stok pangan sebenarnya sudah lama digunakan oleh bangsa China. 

Mirkroalga yang digunakan umumnya adalah Arthospira, Nostoc, dan Aphanizamenon lebih 

dari 2000 tahun yang lalu. Diketahui juga bawah bangsa Aztec telah mengkonsumsi Spirulina

pada abad 14-16. Produksi mikroalga sebagai stok pangan mulai digalakkan besar besaran 

ketika perang dunia kedua, di mana Jepang, Amerika, dan Jerman waktu itu sedang 

menghadapi krisis. (Potvin, dan Zhang, 2010). 

Sampai saat ini mikroalga masih digunakan oleh masyarakat sebagai sumber protein, 

vitamin, dan mineral, serta diantaranya digunakan sebagai

Read More