Electronic Theses and Dissertation

Penelitian disertasi ini berfokus kepada potensi metode-metode alternatif untuk diaplikasikan dalam proses pengolahan limbah lindi di masa mendatang. Sampel lindi, kultur mikroalga, kultur bakteri, dan sedimen yang digunakan pada penelitian ini dikumpulkan dari Unit Pelaksana Teknis Dinas (UPTD) Balai Penanganan Sampah Regional (BPSR) Aceh. Penelitian pemanfaatan konsorsium mikroalga-bakteri untuk pengolahan lindi dilakukan dengan menggunakan fotobioreaktor yang berbentuk silinder dengan diameter 10 cm dan tinggi 40 cm. Volume efektif limbah lindi dan konsorsium mikroalga-bakteri dalam fotobioreaktor adalah 2.000 mL. Variasi aerasi pada fotobioreaktor dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan gas karbon dioksida terhadap penyisihan polutan lindi dan pertumbuhan konsorsium mikroalga-bakteri. Sementara itu, penelitian penggunaan sel bahan bakar mikroba sedimen (SBBMS) dilakukan menggunakan reaktor yang berbentuk persegi panjang dengan panjang 45 cm, lebar 20 cm, dan tinggi 12 cm. Ketinggian sedimen dan limbah lindi di reaktor SBBMS masing-masing adalah 4 cm. Anoda ditanamkan di dalam sedimen dengan jarak 2 cm dari dasar reaktor, sementara katoda diletakkan pada lindi dengan jarak 4 cm dari anoda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pertumbuhan konsorsium mikroalga-bakteri pada fotobioreaktor dengan dan tanpa penambahan gas karbon dioksida masing-masing mencapai 117,65 mgL-1 dan 109,4 mgL-1. Namun, tidak ada perbedaan yang signifikan terhadap penyisihan polutan pada fotobioreaktor dengan dan tanpa penambahan gas karbon dioksida. Penyisihan kebutuhan oksigen kimiawi atau chemical oxygen demand (COD) pada fotobioreaktor mencapai 76% dan reduksi senyawa nitrogennya (amonia, nitrat, dan nitrit) berkisar antara 67%-75%. Penelitian dilanjutkan menggunakan reaktor SBBMS dengan tiga jenis material elektroda yaitu seng (Zn), tembaga (Cu), dan besi (Fe) yang hasilnya menunjukkan bahwa tegangan tertinggi dihasilkan dari elektroda Cu yaitu sebesar 407 mV, sementara tegangan tertinggi dari elektroda Zn dan Fe adalah 110 mV dan 23 mV. Keseluruhan kinerja reaktor SBBMS menunjukkan hasil yang positif terhadap penyisihan polutan lindi. Persentase penyisihan COD pada elektroda Zn, Cu, dan Fe berkisar antara 40%-41%, sedangkan penyisihan senyawa nitrogennya berada pada rentang 30%-45%. Penelitian tahap selanjutnya difokuskan untuk mengevaluasi penggunaan katoda grafit dan variasi anoda (tembaga dan stainless steel yang dielektroplating oleh tembaga). Hasilnya menunjukkan bahwa daya reaktor SBBMS meningkat hingga empat kali lipat pada anoda yang dimodifikasi dari 16,7 mW menjadi 67,5 mW. Penyisihan senyawa nitrogen (amonia dan nitrat) pada tahap ini menunjukkan peningkatan dari tahapan sebelumnya, yaitu sekitar 44%-89%. Tahap terakhir penelitian SBBMS dijalankan dengan variasi jumlah elektroda menggunakan elektroda grafit. Hasilnya menunjukkan bahwa penambahan jumlah elektroda meningkatkan daya dari 45,11 mW menjadi 60,74 mW. Efisiensi penyisihan senyawa COD berkisar antara 29%-35%, sedangkan penyisihan senyawa nitrogen mencapai 56%-99%. Selama proses penelitian SBBMS berlangsung, biofilm terbentuk dan berkembang pada permukaan anoda yang citranya dilihat menggunakan scanning electron microscope (SEM). Hasil uji komunitas mikroorganisme menunjukkan bahwa genus paling dominan yang teridentifikasi pada biofilm adalah Thiobacillus (14%) yang berasal dari filum Proteobacteria. Akhirnya, dapat disimpulkan bahwa pemanfaatan konsorsium mikroalga-bakteri dan sel bahan bakar mikroba sedimen yang diusulkan pada penelitian ini berpotensi untuk meningkatkan efisiensi penyisihan polutan lindi sekaligus menghasilkan produk samping yang memiliki nilai tambah.

This research focuses on the potential for alternative methods in the leachate treatment process. Leachate samples, microalgae cultures, bacterial cultures, and sediments used in this study were collected from Aceh Regional Waste Management Center (UPTD. BPSR). An experimental study on the utilization of microalgae-bacteria consortia for leachate treatment was carried out using a cylindrical photobioreactor with a diameter of 10 cm and a height of 40 cm. The landfill leachate and microalgae-bacteria consortium volumeee in the photobioreactor is 2,000 mL. Aeration variations in the photobioreactor were carried out to determine the effect of adding carbon dioxide gas on the growth of the microalgae-bacteria consortium and the removal of pollutants. Meanwhile, research on the use of sediment microbial fuel cells (SMFC) was carried out using a reactor made of acrylic with a length of 45 cm, width of 20 cm and height of 12 cm. The height of the sediment and leachate in the SMFC reactor is 4 cm. The anode was embedded in the sediment at a distance of 2 cm from the bottom of the reactor, while the cathode was placed in the leachate at a distance of 4 cm from the anode. The results showed that the growth of the microalgae-bacteria consortium in the photobioreactor with and without the addition of carbon dioxide gas were 117.65 mgL-1 and 109.4 mgL-1, respectively. However, there was no significant difference in pollutant removal. The removal of chemical oxygen demand (COD) in the photobioreactor reached 76%, and the reduction of nitrogen compounds (ammonia, nitrate, and nitrite) ranged from 67%-75%. The research continued using an SMFC reactor with three types of electrode materials, namely zinc (Zn), copper (Cu), and iron (Fe). The results showed that the highest voltage was produced from the Cu electrode (407 mV), while the highest voltage from the Zn and Fe electrodes was 110 mV and 23 mV. The overall performance of the SMFCs reactor showed positive results in removing leachate pollutants. The percentage of COD removal from Zn, Cu, and Fe electrodes ranges from 40%-41%, while the removal of nitrogen compounds is in the range of 30%-45%. Further research focused on evaluating the use of graphite cathodes and anode variations (copper and stainless steel electroplated with copper). The results show that the SMFCs power increases fourfold on the modified anode from 16.7 mW to 67.5 mW. The removal of nitrogen compounds (ammonia and nitrate) shows an increase from the previous stage, around 44% - 89%. The final stage of SMFCs research was carried out with variations in the number of electrodes using graphite electrodes. The results show that increasing the number of electrodes increases the power from 45.11 mW to 60.74 mW. The efficiency of removing COD compounds ranges from 29% to 35%, while the removal of nitrogen compounds reaches 56% to 99%. During the SMFCs research process, a biofilm forms and grows on the anode surface, whose image is viewed using a scanning electron microscope (SEM). The results of the microorganism community test showed that the most dominant genus identified in the biofilm was Thiobacillus (14%), which came from the phylum Proteobacteria. Ultimately, the use of microalgae-bacteria consortium and sediment microbial fuel cells proposed in this study have the potential to increase the efficiency of leachate pollutant removal while producing side products that have added value.