Use Of Chitosan-Natural Zeolite Composite As Membrane Separator In Surimi Wastewater Microbial Fuel Cell

Bustami Ibrahim, Uju Uju, Mudji Ana Yanti

Abstract


Microbial Fuel Cell (MFC) is a technology that uses exoelectrogenic bacteria to produce electrical energy. This study aims to determine the effect of the ratio of natural chitosan and zeolite on the characteristics of the chitosan / zeolite composite membrane as a PEM separator in MFC, to determine the performance of MFC in producing electricity, and to determine the performance of reducing the organic load of fishery wastewater in MFC technology applications. The chitosan/zeolite separator membrane was made with different ratio of chitosan and natural zeolite 1: 3, 1:1, 3: 1, and without a membrane (w/w). The chitosan / zeolite separator membrane is a proton exchange membrane that can transfer 20% positive ions. Separator membrane with a ratio of 3: 1 resulted in a tensile strength value of 0,855 MPa and a water uptake value of 1,8%, and ratio of 1:1 produced the highest conductivity value of 10,57 S/cm, the highest electric voltage was 0,59 V, the highest electric current was 0,51 mA, and the highest electric power was 0,30 mW. The values of COD, BOD, and TAN decreased by 45%, 46%, and 92%, and the pH value increased to 8,4.


Full Text:

PDF

References


[APHA] American Public Health Association. 2012. Standar Methods for the Examination of Water ans Wastwater 22th edition. New York (US): American Public Health Association. 5210-5220.

[ASTM] American Standard Testing and Material. 2002. ASTM C39-86 Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens. Philadelphia (US): ASTM International.

[KKP] Kementerian Kelautan dan Perikanan. 2018. Kelautan dan Perikanan dalam Angka 2018. Jakarta (ID): Kementerian Kelautan dan Perikanan.

[PERMEN-LH] Peraturan Menteri Lingkungan Hidup. 2014. Peraturan Menteri Lingkungan Hidup Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2014 Tentang Baku Mutu Air Limbah. Jakarta (ID): Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia.

Anggraini Y. 2013. Membran Komposit Polistirena Tersulfonasi-Natrium Alginat untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell. [Skripsi]. Bogor(ID): IPB University.

Barbosa, G. P., Debone, H. S., Severino, P., Souto, E. B., & Da Silva, C. F. 2016. Design and characterization of chitosan/zeolite composite films - Effect of zeolite type and zeolite dose on the film properties. Materials Science and Engineering. 60. 246–254.

Bengi FM, Wahyuni AS, Syamsuryani W, Mustika D. Perbandingan arus dan tegangan larutan elektrolit berbagai jenis garam. Jurnal Pendidikan Fisika dan Sains. 1(1): 32-36.

Berliana, A. 2016. Biodegradabilitas Bakteri Isolat Lokal Pendegradasi Lipid. [Skripsi]. Lampung (ID): Universitas Lampung

Christgen B, Scott k, Dolfinf J, Head IM, Curtis TP. 2015. An evaluation of the performance and economics of membranes and separators in single chamber microbial fuel cells treating domestic wastewater. Plose One. 1-13.

Crab R, Avnimelech Y, Defoidt T, Bossier P, Verstraete. 2007. Nitrogen removaltechniques in aquaculture for a sustainable production. Aquaculture. 270: 1-14.

Du Z, Li H, Gu T. 2007. A state of the art review on microbial fuel cells: a promising technology for wastewater treatment and bioenergy. Biotechnology Advances. 25(5): 464–482.

Dwijani WS, Budiarsa IWS, Indra NMW. 2010. Efektivitas sistem pengolahan instalasi pengolahan air limbah Suwung Denpasar terhadap kadar BOD, COD, dan amonia. Jurnal Kimia. 4 (2): 141-148.

Handayani S. 2008. Membran elektrolit berbasis polieter-eter keton tersulfonasi untuk direct methanol fuel cell suhu tinggi [Disertasi]. Depok (ID): UI.

Handayani S, Hardi J, Dewi EL. 2010. Membran elektrolit nano silika dengan polieter-eter keton tersulfonasi untuk methanol fuel cell. Jurnal Nanoteknologi Indonesia. 1(1) : 34-39.

Hasanah U, Wirman SP, Retnowaty sf, Suroso A. 2015. Uji pH, karakter fisik, dan organoleptik pada manisan buah manga udang. Jurnal Photon. 5(2): 119-129.

Hou Y, Li K, Luo H, Liu G, Zhang R, Qin B, Chen S. 2013. Using crosslinked polyvinyl alcohol polymer membrane as a separator in the microbial fuel cell. Frontier Environmental Science Engineering. 8(1):137-143.

Hricova D, Stephan R, Zweifel C. 2008. Review: Electrolyzed Water and Its Application in The Food Industry. Journal Food Protection. 71 (9): 1934- 1947.

Huang L, Regan JM, Quan X. 2011. Electron transfer mechanisms, new applications, and performance of biocathode microbial fuel cells. Bioresour Technol. 102:316–323.

Ibrahim B. 2004. Pendekatan penerapan produksi bersih pada industri pengolahan hasil perikanan. Buletin Teknologi Hasil Perikanan. 7(1): 1-11.

Ibrahim B, Salamah E, Alwinsyah R. 2014a. Pembangkit biolistrik dari limbah cair industri perikanan menggunakan microbial fuel cell dengan jumlah elektroda yang berbeda. Jurnal Dinamika Maritim. 4(1): 1-9.

Ibrahim B, Suptijah P, Agung BS. 2017a. Pengaruh jarak elektrodan microbial fuel cell pada limbah car pemindangan ikan terhadap elektrisitas dan beban pencemaran. JPHPI. 20(3): 559-567.

Ibrahim B, Suptijah P, Syahreza F. 2017b. Kinerja microbial fuel cell pada pengolahan limbah cair pemindangan dengan membran separator campuran polimer kitosan/PVA. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia. 27(3): 235-241.

Ibrahim B, Uju, Soleh AM. 2020. Kinerja Membran Komposit Kitosan-Karagenan pada Sistem Microbial Fuel Cell dalam Menghasilkan Biolistrik dari Limbah Pemindangan Ikan. JPHPI. 23(1): 137-146.

Iswanto BW, Astono, Sunaryati.2007. Pengaruh penguraian sampah terhadap kualitas air ditinjau dari perubahan senyawa organik dan nitrogen dalam reaktor kontinyu skala laboratorium. Jurnal Teknologi Lingkungan. 4(1).

Kharisma T, Ariesta N, Arrisujaya D. 2020. Karakteristik membran komposit berbasis kitosan/PVA termodifikasi lempung dari Babakan Madang Bogor. Jurnal Sains Natural Universitas Nusa Bangsa. 10(1): 33-42.

Kurniati E, Haji ATS, Permatasari CA. 2019. Pengaruh penambahan EM4 dan jarak elektroda terhadap listirk yang dihasilkan MFC (air lindi). Jurnal Sumberdaya Alam dan Lingkungan. 6(3): 19-30.

Lee CH, Terbish N, Holder SL, Popuri SR, Nalluri LP. 2019. A study on development of alternative biopolymers based proton exchange membrane for microbial fuel cells and effect of blending ratio and ionic crosslinking on bioenergy generation and COD removal. Journal of Polymer Research. 26(2019):285.

Lestari AP, Ain C. 2014. Karakteristik dan toksisitas limbah cair dari kegiatan perikanan di pasar kobong, semarang terhadap Chlorella sp. Management of Aquatic Resources Journal. 3(4). 201– 207.

Liu W, Sun SJ, Zhang X, De Yao K. 2003. Self-aggregation behaviour of alkylated chitosan and it is effect on the release of a hydrophobic drug. Biomater Science Polymers. 14: 851–859.

Logan BE. 2008. Microbial Fuel Cells. Wiley (US): Hoboken.

Nurkilah S. 2018. Membran Komposit Kitosan-Polivinil Pirolidon Terikat Silang untuk APlikasi Sel Bahan Bakar Metanol Langsung. [Skripsi]. Bogor (ID): IPB University.

Oktavia DA, Mangunwidjaja D, Wibowo S. 2012. Pengolahan limbah cair perikanan menggunakan konsorsium mikroba indogenous proteolitik dan lipolitik. AGROINTEK. 6(2): 65-71.

Oktavia DA, Febrianti D, Ayudiarti DL. 2019. Biodegradasi limbah cair tempat Pelelangan Ikan Brondong, Lamongan menggunakan biremediasi asal limbah cair perikanan. Semnaskan-UGM XVI. 301-306.

Panoyotova MI. 2001. Kinetics and thermodynamics of chopper ion removal from washwater by use of zeolite. WASTE MANAGEMENT. 21(2001): 671-676.

Poppo A, Mahendra MS, Sundra IK. 2008. Studi kualitas perairan pantai di kawasan industri perikanan desa Pengambengan, Kecamatan Negara, Kabupaten Jembrana. Journal of Ecotrophic. 3(2): 98-103.

Priambodo Y. 2017. Analisis Sumber Pencemaran Air PDAM Bandar Lampung di Tingkat Konsumen. [Skripsi]. Lampung (ID): Universitas Lampung.

Putro A. 2013. Membran komposit kitosan-zeolit untuk aplikasi Direct Methanol Fuiel Cell. [Skripsi]. Bogor (ID): IPB.

Safitri UN, Anggo AD, Fahmi AS. 2020. Kinerja sedimen Microbial Fuel Cell penghasil listrik dengan nutrien limbah industru filet ikan. Jurnal Ilmu dan Teknologi Perikanan. 2(1): 20-28.

Setyawan H. 2012. Kajian Fluk dan Sifat Mekanik Membran Selulosan Asetat yang Didadah Titanium Oksida. [Skripsi]. Bogor(ID): IPB University.

Skoog DA, Holler FJ, Nieman TA. 1996. Principle of Instrumental Analysis 4th edition. New York (US): Saunders College Publishing.

Sumardilan, Retnowaty SF, Fitria Y, Suroso A. 2015. Uji karakteristik fisis, pH, dan organoleptik sari buah belimbing wuluh (Averrhoa bilimbi) dengan penambahan pengawet sintesis dan pengawet alami. Jurnal Photon. 5(2): 71-79.

Sumarlan SH, Wibisono Y, Hawa LC, Nurwindi LL. 2017. Pengaruh penambahan enzim papain dalam pembuatan hidrolisat protein dari limbah cair surimi. Jurnal Keteknikan Pertaniian Tropis dan Biosistem. 5(1): 56-65.

Sumiati, Suroso A, Wirman SP, Retnowaty SF. 2015. Uji pH dan karakter fisis pada air manisan buah salak sidempuan (Salacca sumatrana). Jurnal Photon. 5(2): 43-52.

Syahreza F. 2017. Kinerja Microbial Fuel Cell pada pengolahan limbah cair pemindangan dengan membran separator campuran polimer kitosan/PVA [Skripsi]. Bogor (ID): IPB University.

Ting M, Zhenyu C , Ying W. 2013. Preparation of PVDF based blendmicroporous membrans for lithium ion batteries by thermally inducedphase separation: I. Effect of PMMA on the membran formationprocess and the properties. Membr. Sci. 444: 213-222.

Utami, R., 2012, Modifikasi Zeolit Alam dengan Nanokitosan sebagai Adsorben Ion Logam Berat dan Studi Kinetikanya terhadap Ion Pb(II). [Skripsi]. Depok (ID): UI.

Vania V. 2016. Studi penyisihan logam seng (Zn2+) pada limbah elektroplating menggunakan membran kitosan dan zeolit. [Skripsi]. Surabaya (ID): Institut Teknologi Sepuluh November.

Wang J, Zheng X, Wu H, Zheng B, Jiang Z, Hao X, Wang B. 2008. Effect of zeolit on chitosan/zeolite hybrid membranes for direct methanol fuel cell. J Power Source. 178:9-19.

Warastuti Y, Abbas B, Suryani N. 2013. Pembuatan komposit polikaprolakton-kitosan hidroksiapatitt iradiasi untuk aplikasi biomaterial. Majalah Metalurgi. 12(2): 149-160.

Wisodjodarmo LA, Arti DK, Dewin EL. 2012. Karakteristik grafit matriks polistiren sebagai material untuk separator Proton Exchange Membran Fuel Cell. Jurnal Sains Materi Indonesia. 14(2): 103-107.

Wu H, Zheng B, Zheng X, Wang J, Yuan W, Jiang Z. 2007. Surface-modified Y zeolite-filled chitosan membrane for direct methanol fuel cell. Journal of Power Sources. 173(2007): 842-85




DOI: https://doi.org/10.35308/jpterpadu.v4i2.8478

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


                                           Jurnal Perikanan Terpadu
                                e-ISSN: 2745-6587  I  DOI: 10.35308

Dept of Fisheries, Faculty of Fisheries and Marine Science, Universitas Teuku Umar
Jl. Alue Peunyareng, Ujong Tanoh Darat, Meureubo, Kabupaten Aceh Barat, Aceh 23681, Indonesia
+62 852-5555-3040 l +62 852-1871-1142 l +62 813-6017-8635
License Creative Commons is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License