STRUKTUR KOMUNITAS PTERIDOPHYTA (TUMBUHAN PAKU) DI KAWASAN CAGAR ALAM SITU PATENGAN CIWIDEY KABUPATEN BANDUNG

STRUKTUR KOMUNITAS PTERIDOPHYTA (TUMBUHAN PAKU) DI KAWASAN CAGAR ALAM SITU PATENGAN CIWIDEY KABUPATEN BANDUNG

Tina Yulistania S.Pd., Endah Lestari S.pd., Erland Yudistira S.Pd., Riza Fidiawati S.pd.,Sri Mulyana S.pd., Hanum Isfaeni M.Si.

E-mail: ndhh.lestari@gmail.com

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur komunitas Pteridophyta (tumbuhan paku) di Kawasan Cagar Alam Situ Patengan Ciwidey Kabupaten Bandung. Penelitian ini menggunakan metode deskiptif dengan teknik survai. Pengambilan sampel dilakukan dengan simple random sampling.  Penelitian dilakukan pada bulan Oktober 2016. Hasil penelitian menunjukkan Pteridophyta (tumbuhan paku) yang ditemukan di kawasan Cagar Alam Patengan meliputi 17 jenis, 15 marga, 12 suku, 4 bangsa, dan 2 kelas; Jenis tumbuhan paku dengan tingkat kemerataan tertinggi adalah Cibotium baranetz (J.) Sm.  (99 individu/400 m2) sedangkan jenis tumbuhan paku dengan densitas terendah yaitu Pleocenemia irregularis (5 individu/400 m2); Indeks keanekargaman komunitas tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan berkisar dari  1,699- 2,5021 (kategori sedang); Indeks Nilai Penting (INP) yang paling tinggi adalah Nephrolepis bisserata sebesar 98,.313 sedangkan nilai indeks penting terendah adalah Christella leveille yaitu 9,362. Dengan indeks nilai penting ini menujukan bahwa spesies yang paling mendominasi adalah Nephrolepis bisserata; 

Kata Kunci: Pteridophyta, keragaman, Situ Patengan

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki keindahan alam dengan luas daratan 1,86 juta km2 dengan 17.508 pulau, salah satu yang terbesar adalah hutan. Hutan menyimpan beragam flora, fauna, serta keindahan alam sehingga dapat dimanfaatkan (Ria, 2011). Hutan dimanfaat sebagai kawasan konservasi flora dan fauna, tempat pelestarian dan objek wisata. Bandung dikenal dengan kawasan wisatanya yang masih tergolong ramah lingkungan dan di kenal keasriannya. Salah satunya adalah Kawasan Cagar Alam Situ Patengan Ciwidey. 

Meningkatnya kehidupan menyebabkan meningkat pula kebutuhan perekonomian manusia. Salah satu cara melengkapi kebutuhan adalah dengan mengambil hasil hutan yang ada. Sebagai suatu kawasan cagar alam, perkembangan ekosistem pada kawasan Situ Patengan Bandung perlu dijaga untuk tumbuh secara alami tanpa adanya campur tangan manusia. Namun, karena kurangnya pemahaman dan kesadaran dari sebagian warga, kerusakan akibat eksploitasi jenis penyusun komunitasnya pun tak dapat dihindari.

Pengambilan hasil hutan yang tidak memperhatikan estetika lingkungan menyebabkan kerusakan lingkungan hal inilah yang menyebabkan eksploitasi Hutan. Salah satu upaya pelestarian lingkungan bisa dilakukan dengan mengidentifikasi flora dan fauna yang terdapat di hutan. Berdasarkan hasil penelusuran studi literatur yang dilakukan menyebutkan bahwa masih sedikitnya identifikasi mengenai Pteridophyta atau tumbuhan paku. Langkah awal yang dapat dilakukan dalam menjaga kelestarian ekosistem di kawasan Cagar Alam situ patenggan, dengan adanya eksploitasi terhadap komponen penyusunnya (tumbuhan paku) adalah dengan memahami berbagai kondisi biologis dan proses-proses ekologi yang terjadi seperti sekarang ini. 

Pola kehidupan masyarakat patengan yang menjadikan kawasan situ menjadi tempat wisata akan sangat mempengaruhi kehidupan tumbuhan disekitar tempat tersebut, khususnya tumbuhan paku. Hal ini akan menyebabkan Factor abiotik dari lingkungan situ patengan menjadi berubah. Lingkungan abiotik akan menentukan pola persebaran, penyebaran dan kelimpahan dari spesies tanaman saat ini, dan ini menjadi topik perdebatan (Tuomisto and Poulsen 2003, Gilbert dan Lechowicz 2004). Pemaparan bahwa pola dari distribusi tanaman, menganggap bahwa perbedaan antarspesies, persyaratan niche mendasari pola distribusi spesies, dan hal ini menekankan pada peran lingkungan abiotik (McKane et al.2002, Potts et al. 2004).

Dipilihnya tumbuhan paku sebagai objek dalam penelitian ini, selain sebagai salah satu komponen penyusun vegetasi di kawasan Cagar Alam Situ Patengan tumbuhan ini mempunyai bermacam manfaat diantaranya adalah; sebagai tanaman hias contohnya suplir; digunakan untuk sayuran contohnya paku pohon dan paku air daun dan rhizomanya dapat digunakan sebagai ramuan obat contohnya paku langlayangan, paku kikir, dan paku duditan dan batang tumbuhan paku dapat digunakan untuk bahan bangunan, kesenian, dan untuk media tanam contohnya paku tiang. Berdasarkan hal tersebut maka penelitian yang kami ambil mengenai struktur komunitas tumbuhan Pteridophyta atau paku didaerah situ patengan.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Cagar Alam Patengan Kabupaten Bandung pada 03 November 2016 selama 2 hari meliputi, pengambilan data lapangan selama 1 hari dan identifikasi selma 1 hari. Alat yang dibutuhkan adalah kantong plastik, tali rafia, patok, termometer, luxmeter, higrometer, soil tester, binokuler, sticker label, kamera, kunci identifikasi. Bahan yang dibutuhkan adalah tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan Kabupaten Bandung.

Cara atau langkah kerja yang dilakukan pada penelitian melalui beberapa tahapan anatara lain: Penentuan stasiun, stasiun yang digunakan sebanyak 4 stasiun dengan 2 transek, masing-masing transek terdapat 2 kuadran. Jarak interval setiap transek 10 m, kuadran amazon dengan ukuran 5x5 m, dengan jarak kuadan 1 m ke kanan dan ke kiri.; Pengambilan sampel, dilakukan dengan metode simple random sampling. Jenis tumbuhan paku yang terdapat pada quadran amatan dicatat nama berserta habitat dan dihitung jumlah cacah individunya; Pengukuran Parameter Lingkungan, subtransek diukur kondisi faktor lingkungannya antara lain: suhu udara dilakukan dengan termometer yang diletakkan pada plot penelitian, kelembapan udara dilakukan dengan menggunkan higrometer yang diletakkan pada plot penelitian, intensities cahaya dilakukan dengan menggunakan luxmeter yang diarahkan pada vegetasi yang diamati, kelembapan tanah diukur dengan menggunakan soiltester yang ditancapkan ke tanna dan PH tanah yang dilakukan dengan menggunakan soiltester. 

Metode analisis data yang dilakukan pada penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan anatara lain: Identifikasi Jenis, dilakukan dengan pengamatan langsung dengan foto dari objek yang susan teridentifikasi; Indeks kemerataan, dilakukan dengan rumus, Terakhir adalah penghitungan Indeks Nilai Penting, yang hasilnya akan digunakan utuk menetapkan dominasi suatu jenis. Nilai penting menggambarkan kedudukan ekologis suatu jenis dalam komunitas, (Mueller-Dombois dan ellenberg, 1974: Soerianegara dan Indrawan, 2005): INP = Kerapatan relatif (KR) + Frekuensi relatif (FR)+ dan Dominasi relatif (DR). Selain penghitungan Faktor-faktor tersebut, maka dilakukan juga analisis parameter lingkungan habitat tumbuhan paku, yaitu dengan analisis deskriptif dengan mengacu pada kondisi umum yang ditemukan dari seluruh kuadran amatan.  

HASIL DAN PEMBAHASAN 

Jenis tumbuhan paku yang ditemukan pada 16 kuadran yang diamati di 4 stasiun di kawasan Cagar Alam Patengan, Ciwidey Kabupaten Bandung Jawa Barat. Menurut V. B. Amoroso dan W. P. Winter (2003) Pterydophyta terdiri atas 4 kelas yaitu kelas Pteropsida, kelas Lycopsida, kelas Psilotopsida, dan kelas Sphenopsida. Dari hasil pengamatan di daerah plot penelitian ditemukan 17 jenis Pterydophyta, meliputi 15 marga, 12 suku, 4 bangsa dan 2 kelas.

Variasi spesies Pterydophyta di Cagar alam Patengan termasuk tinggi, karena cagar alam patengan memiliki habitat serta kondisi lingkungan yang cocok untuk pertumbuhan Pterydophyta. Pterydophyta  ada  yang  hidup  sebagai  saprofit  dan  ada  pula  yang  epifit. Selain itu menurut Edwina (2012) mengatakan bahwa tumbuhan paku sebagian besar bersifat higrofit. Tumbuhan paku ini menyukai  tempat  lembab  (Yudianto, 1992). Hal ini dikuatkan oleh pendapat Ashwini et. Al (2014) bahwa tumbuhan paku  menyukai tempat teduh, dengan intensitas cahaya sedang dan tingkat  kelembaban yang tinggi akan tetapi  pada  umumnya kebanyakan  adalah  jenis  tumbuhan paku terrestrial.

Indeks kemerataan tertinggi Pteridophyta atau tumbuhan paku, di kawasan Cagar Alam Patengan, Ciwidey Kabupaten Bandung Jawa Barat adalah Cibotium baranetz (J) Sm. Yaitu 24,75, sedangkan indeks kemerataan terendah terdapat pada spesies Christella leveille yaitu 1,75. Indeks kemerataan ini menunjukan perbandingan jumlah individu suatu spesies perluas wilayah sampling. Tingginya densitas Cibotium baranetz dan Cyclosorus Innterupsusi dibandingkan dengan jenis lain yang ditemukan menunjukkan bahwa Cibotium baranetz dan Cyclosorus Innterupsus merupakan tumbuhan yang paling mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan di kawasan Cagar Alam Patengan. Menurut Ronald dalam Barbour (1987) menyatakan bahwa masing-masing spesies mampu tumbuh baik dan berhasil memperbanyak diri jika tumbuh dalam kisaran kondisi lingkungan tertentu. Sedangkan untuk tumbuhan paku dengan densitas rendah yaitu Pleocenemia irregularis (C.Presl) dan Christella leveille. Faktor intensitas cahaya dapat diduga sebagai faktor penentu distribusi Pleocenemia irregularis (C.Presl)  dan Christella leveille  di Kawasan Cagar Alam Patengan. Karena dari 5 faktor lingkungan yang diamati pada area diketemukannya Christella levielle dan Pleocenemia irregularis (C.Presl) hanya faktor intensitas cahaya yang menunjukkan pola perbedaan yang mencolok dibandingkan dengan area yang lain. Menurut Sophia (1992, diacu dalam Ratih 2002) Christella leveille  Moore termasuk kelompok paku-pakuan yang menyukai tempat terlindung (heliofob).

Indeks keanekaragaman komunitas Pteridophyta atau tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan, Ciwidey Kabupaten Bandung Jawa Barat dari empat stasiun yang dihitung menggunakan rumus Shannon-Wienner diperoleh hasil bahwa nilai keanekaragaman tertinggi pada stasiun 4 yaitu 2,5021. Stasiun dengan nilai terendah pada stasiun 1 yaitu 1,699. Sehingga memiliki rata-rata indeks keragaman yang terdapat pada plot penelitian berkisar antara 1,699-2,5021 (kategoti sedang). Kategori sedang ini meninjikan bahwa dalam komunitas tersebut masih terjadi perkembangan dari keanekaragaman tumbuhan tersebut (Edwina, 2012).

Keanekaragaman dapat digunakan sebagai salah satu parameter untuk mengukur kestabilan komunitas. Semakin tinggi nilai indeks keanekaragamannya, maka komunitas tersebut akan lebih stabil (Fachrul 2007). Hal ini menunjukkan bahwa komunitas tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan stabil, dengan demikian komunitas tersebut memiliki potensi untuk mengalami perkembangan kearah kestabilan yang lebih mantap atau sebaliknya. Berdasarkan besarnya indeks diversitas maka komunitas tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan menunjukkan masih dalam proses perkembangan. Dalam rangka usaha konservasi di kawasan Cagar Alam Patengan, perlu dilakukan pemantauan lebih lanjut untuk mengetahui perubahan struktur komunitas tumbuhan paku di kawasan tersebut.

Indeks nilai penting (INP) komunitas tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan, Ciwidey Kabupaten Bandung Jawa Barat di peroleh individu yang mendominasi di area plot penelitian adalah Cibotium baranetz, kemudian di posisi kedua ada Nephrolepis bisserat. Sedangkan individu yang paling sedikit adalah Pleocenemia irregularis. Namun dari perhitungan indeks nilai penting diketahui bahwa yang paling tinggi adalah Nephrolepis bisserata sebesar 98.313 sedangkan nilai indeks penting terendah adalah Christella leveille yaitu 9,362. 

Beragamnya nilai INP ini menunjukkan adanya pengaruh lingkungan tempat tumbuh seperti kelembaban, suhu dan tidak mampu atau kalah berkompetisi , seperti perebutan akan zat hara, sinar matahari dan ruang tumbuh dengan jenis - jenis lainnya yang sangat mempengaruhi pertumbuhan dari diameter  batang pohon. Menurut Odum (1992), jenis yang dominan mempunyai produktivitas yang besar. Keberadaan jenis dominan pada lokasi penelitian menjadi suatu indikator bahwa komunitas tersebut berada pada habitat yang sesuai dan mendukung pertumbuhannya. 

Spesies yang dominan dalam suatu komunitas tumbuhan biasanya memiliki INP paling tinggi diantara spesies lainnya. Selain itu besarnya INP juga menandakan besar atau tidaknya pengaruh spesies tersebut dalam suatu komunitas tumbuhan . Hasil penelitian ini menunjukan bahwa Nephrolepis bisserata adalah spesies yang paling dominan. Nephrolepis bisserata merupakan organisme yang memiliki karakteristik tumbuh di tempat terbuka atau epifit pada pohon lain. Hal ini sesuai karena penelitian ini dilakukan di area terbuka.

Analisis parameter habitat tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan, Ciwidey Kabupaten Bandung Jawa Barat tidak menggambarkan kondisi lingkungan sepanjang tahun. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa pH tanah pada seluruh area yang diamati bersifat netral dengan kisaran  6,8 – 7. Kelembaban tanah berkisar antara 30-65 %, suhu udara berkisar 24.5 0C-27,5 0C, dengan kelembaban udara antara 87,5-93 %, dan intensitas cahaya antara 1300-1450 lux.

Jika kondisi lingkungan berubah melebihi tingkat toleransinya, maka akan menyebabkan kemusnahan tumbuhan dari habitat tersebut. Berdasarkan hal tersebut kondisi lingkungan yang diamati pada penelitian ini masih dalam kisaran toleransi untuk pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan paku di kawasan tersebut. Keanekaragaman jenis paku-pakuan dipengaruhi oleh faktor lingkungan, semakin tinggi tempat kelembaban tinggi atau suhu rendah dapat menyebabkan tumbuhan tidak dapat hidup, sehingga keanekaragaman jenis rendah (Edwina,2012). Hal ini dikuatkan oleh pendapat dari Karst (2005) yang menyatakan bahwa faktor abiotik sangat menentukan pola persebaran dan kelimpahan dari tumbuhan paku.

KESIMPULAN

Keanekaragaman jenis Pteridophyta di Cagar Alam Patengan, Ciwidey Kabupaten Bandung Jawa Barat terrasuk tinggi karena memiliki habitat seta kondisi lingkungan yang cocok untuk pertumbuhan tanaman Pteridophyta. Faktor yang menyebabkan perbedaan indeks kemerataan dipengaruhi karena perbedaan kondisi habitat pada stasiun yaitu adanya perbedaan intensitas cahaya. Indeks keragaman yang diperoleh adalah dalam kategori sedang, hal ini menunjukkan bahwa komunitas Pteridophyta diwilayah ini mengalami perkembangan kearah stabil. Berdasarkan Indeks nilai penting yang diperoleh individu dominan pada wilayah ini adalah Nephrolepis bisserata, yang merupakan tumbuhan yang memiliki karakteristik tumbuh di tempat terbuka atau epifit pada pohon.    

SARAN

Penelitian perlu dilakukan diberbagai area di Cagar Alam Patengan, Ciwidey Kabupaten Bandung Jawa Barat dengan area penelitian yang lebih luas. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap kehidupan tumbuhan paku di kawasan Cagar Alam Patengan perlu kiranya dilakukan penelitian lebih lanjut pengukuran kondisi faktor lingkungan secara berkelanjutan.

DAFTAR PUSTAKA

Ashwini, et.all . (2014). Ecology and phenology of plant communities of Gentianaceae in Montane Grasslands of Karnataka, Southern India. Society For Journal tropical reseach. India.

Barbour,  G.M.,  J.K.  Burk  dan  J.K.  Pitts.  1987.  “ Terrestrial  plant  ecology”.  New York: The Benyamin/Cummings Publishing Company, Inc

De Winter, W.P and Amoroso, V.B. 2003. Plant Resources of South-East Asia no. 15(2). Cryptogams: Ferns and Ferns Allies. Bogor: prosea foundation.

Dr. C. G. G. J Van Steenis . 1975 . Flora untuk sekolah di Indonesia . Pradnya Paramiat. Jakarta 

Edwina, rudyarti (2012) persebaran dan keanekaragaman jenis tumbuhan paku – pakuan pada ketinggian yang berbeda di daerah terbuka dan tertutup kawasan hutan bebeng, cangkringan, sleman, yogyakarta. S1 thesis, universitas negeri yogyakarta. 

Ely Triana. 2014. Kolaborasi Konfirmasi Di Kawasan Ciwedey. Institute Pertanian Bogor.

Gilbert, B., and M. J. Lechowicz. 2004. Neutrality, niches, and dispersal in a temperate forest understory. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 101:7651– 7656.

International Union for Conservation of Nature and Natural Resources- United Nations Environment Programme-Worl Wildlife Fund. 1980. World Conservation Strategy: Living resource conservation for sustainable development.

Karst, J. et al.  Fern community assembly: the roles of chance and the Environment at local and intermediate scales. Ecology, 86(9), 2005, pp. 2473–2486.

McKane, R. B., L. C. Johnson, G. R. Shaver, K. J. Nadelhoffer, E. B. Rastetter, B. Fry, A. E. Giblin, K. Kielland, B. L. Kwiatkowski, J. A. Laundre, and G. Murray. 2002. Resource-based niches provide a basis for plant species diversity and dominance in arctic tundra. Nature 415:68–71.

Odum EP.1980. Dasar-Dasar Ekologi terjemahan Thahjono Samingan (1993). Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Odum, Howard T. "Ekologi sistem : suatu pengantar / Howard T. Odum; penerjemah Supriharyono, Koen Praseno, Retno Purwani ; penyunting B. Srigandono "1992

Potts, M. D., S. J. Davies, W. H. Bossert, S. Tan, and M. M. N. Supardi. 2004. Habitat heterogeneity and niche structure of trees in two tropical rain forests. Oecologia 139:446–453.

Ratih D. 2002. Keanakragaman Jenis Tumbuhan Paku Di Kawasan Air Terjun Montel Desa Colo Kabupaten Kudus (skripsi). Semarang: Universitas Negeri Semarang.

Ria puspita sari. 2011. Strategi Pengembangan Usaha Taman Wisata Alam (TWA) Telaga Warna Puncak-Bogor. Institute Pertanian Bogor.

Soerianegara, I dan Andry Indrawan. 2005. Ekologi Hutan Indonesia. Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor. Bogor

Tjitrosoepomo G. 1991. Taksonomi Tumbuhan (Scizophyta, Thallophyta, Bryophyta, Pterydophyta). Yogyakarta: Gadjah Mada University Press

Tuomisto, H., and A. D. Poulsen. 2000. Pteridophyte diversity and species composition in four Amazonian rain forests. Journal of Vegetation Science 11:383–396.

Yudianto, Suroso. 1992.Pengantar  Cryptogamae  (Sistemik  Tumbuhan  Rendah). Bandung : Penerbit Tarsito.

BIOFUEL SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF DAN APLIKASINYA DALAM DUNIA PENDIDIKAN

Endah Lestari S.Pd, Dr. Dahlia Sukmawati, Dr. Rusdi, M.Biomed

(Dibuat untuk memenuhi Tugas Mata Kuliah Isu-Isu Kontemporer)

ABSTRAK 

Pertumbuhan perekonomian yang pesat menyebabkan meningkatnya kebutuhan manusia akan transportasi yang berdampak pada naikknya jumlah kendaraaan bermotor.  Sumber bahan bahar fosil yang berasal dari minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui dan menimbulkan beberapa masalah pencemaran lingkungan. Meningkatnya emisi gas berbahaya di atmosfer seperti NOx, COx menyebabkan diperlukannnya sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan mudah diperoleh. Penanaman kesadaran masyarakat akan lingkungan sejak dini merupakan salah satu upaya mengatasi masalah pencemaran saat ini, salah satunya adalah pendidikan. Pengenalan mikroalga yang menjadi generasi ketiga dari bahan alternatif (biofuel) pada dunia pendidikan dapat menjadi solusi sebagai upaya mengatasi pencemaran dan energi terbaharukan yang ramah lingkungan. Tiga proses yang dapat digunakan dalam pembuatan mikroalga antara lain: Cara konvensional pemanenan dan ekstrasi, Bioflocculation dan Proses biorefinery untuk menghasilkan biofuel mikroalga skala industri. Reproduksi yang cepat dan cara mendapatkannya yang mudah dapat menjadikan mikroalga sebagai biofuel terbarukan saat ini.

Kata kunci: Biofuel, mikroalga, etanol, biodiesel, bioflocculaton, biorefinery  

1. PENDAHULUAN

Bahan bakar yang digunakan masyarakat pada saat ini pada umumnya adalah bahan bakar yang berasal dari fossil. Bahan bakar fosil adalah bahan bakar yang berasal dari makhluk hidup yang sudah mati selama beratus-ratus tahun dan mengendap menjadi minyak bumi melalui proses destilasi. Proses destilasi akan menjadikan minyak bumi menjadi beberapa bagian berdasarkan perlakuan suhu, dimulai menjadi avtur sebagai bahan bakar pesawat terbang hingga menjadi aspal.

Pertumbuhan perekonomian yang pesat menyebabkan meningkatnya kebutuhan manusia akan sarana transportasi, hal itu menyebabkan meningkatkan industri automotif. Banyaknya kendaran saat ini menyebabkan polusi lingkungan terutama bensin dan diesel. Fakta dilapangan menyebutkan bahwa 22% gas efek rumah kaca (GHG) berasal dari mesin kendaraan, bertambah menjadi 52% sejak tahun 1990 sampai tahun 2011, International Energy Agency (IEA) memperkirakan emisi gas penyebab pencemaran akan terus bertambah sebesar 92% antara tahun 1990 sampai 2020 karena diramalkan sekitar 8,6 milyar ton CO2 akan ada di atmosferdari 2020-2035. Hal ini tentu akan mempengaruhi kenaikan suhu udara sebesar 2 ͦC dan ini akan menyebabkan kematian 100 milyar orang, perubahan iklim, menyebabkan penyakit iritasi pada paru-paru, oedema, bronkitis karena emisi gas Nox, mengganggu perkembangan jaringan di anak-anak, kematian janin akibat emisi gas CO dan HC yang menyebabkan terganggunya sistem peredaran darah serta pernapasan. (M. Mofijur., et al. 2015)

Gambar 1. Emisi CO2 di beberapa sektor

Selama lima tahun kebelakang Indonesia mengalami kekurangan atau keterbatasan bahan bakar fosil. Meningkatnya populasi manusia dapat diartikan meningkatnya pula kebutuhan akan kebutuhan transportasi, akibatnya pemerintah melakukan import bahan bakar dengan harga bersubsidi. Untuk mengurangi pembiayaan bahan bakar bersubsidi perlu adanya penambahan bahan bakar domestik sebesar 55,5% dengan energi alternatif untuk menggantikan bahan bakar fossil. (Muhammad Jusufa & Erliana Gintinga. 2013)

Biofuel sebagai bahan alternatif diharapkan memiliki kemampuan baru dalam keanekaragaman suplay bahan bakar ramah lingkungan, dapat menggantikan bahan bakar fossil, mengurangi emisi GHG. Bahan bakar alternatif yang baik seharusnya dapat diproduksi secara besar dan dapat diperbaharui serta dapat mengurai polusi.

Perkembangan teknologi untuk mengembangan teknologi terbarukan, khususnya bahan bakar alternatif ramah lingkungan (biofuel) perlu ditanamkan sejak dini. Kesinambungan antara teknologi terbarukan dalam dunia pendidikan sangat diperlukan agar terciptanya pemikiran-pemikiran baru pada generasi penerus. Oleh karena itu, pembelajaran dan pengenalan mengenai teknologi terbaru perlu dipelajari memalui buku paket disekolah maupun pengetahuan yang dimiliki oleh guru.

1. EUTROFIKASI 

Polusi nutrisi (eutrofikasi) dapat dapat menyebabkann perubahan struktur dan fungsi di  ekosistem. Dampak negatif dapat terjadi jika ampas nutrisi lepas dalam sistem perairan. Dampak positif dapat terjadi jika produksi alga untuk memperbaiki nutrisi pada air. Contohnya, penelitian Agrikultur menemukan bahwa 60%-90% nitrogen keluar dan 70%-100% fosfor keluar dapat dilihat dari limbah pupuk yang digunakan alga. Perbaikan dari polusi air dari blooming alga seharusnya memiliki keuntungan jika terjadi pada pada perairan bebas karena dapat digunakan untuk produksi biofuel dalam skala kecil. (Raphael, Slade & Ausilio Bauen. 2013)

1. BAHAN BAKAR BIOFUEL RAMAH LINGKUNGAN DAN APLIKASINYA PADA DUNIA PENDIDIKAN

Berdasarkan pengamatan penulis mengenai hubungan bahan bakar alternatif ramah lingkungan (biofuel), biofuel sudah dipelajari siswa/siswi sejak bangku sekolah. Siswa/siswi mempelajari mengenai biofuel pada kelas XII SMA, pada bab bioteknologi. Hasil pengamatan yang dilakukan pada dua buku paket kelas XII SMA yang telah diamati berdasarkan kurikulum KTSP 2006 dan kurikulum 2013 pembelajaran mengenai biofuel masih sangat minim. 

Buku paket KTSP 2006 dan kurikulum 2013 menyebutkan bahwa biofuel sebagai teknologi bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan diperoleh dari generasi ke satu dan ke dua yaitu gula, khamir, sampah organik dan gas dari kotoran. Sedangkan soal yang sering muncul dalam beberapa ujian dan ujian nasional banyak membahas mengenai eutrofikasi mikroalga yang selalu menimbulkan dampak negatif lingkungan.  

Berdasarkan pernyataan diatas penulis akan banyak membahas mengenai biofuel sebagai bahan bakar alternatif, jenis-jenis biofuel serta teknik pembuatan biofuel dari mikroalga.Informasi yang diberikan penulis berdarkan jurnal yang telah dikembangkan oleh bebetapa jurnal yang telah dipublikasikan secara internasional.

1. JENIS-JENIS BIOFUEL DAN DAMPAKNYA PADA LINGKUNGAN

Biofuel sebagai bahan bakar alternatif disarankan dari bahan yang dapat diperbaharui dalam bentuk padat, cair maupun gas. Biofuel dalam bentuk padat berasal dari jerami dalam bentuk butiran atau bulatan dari pohon khusus yaitu basket willow dan sida hermaphorodita. Biofuel dalam bentuk cairan berasal dari fermentasi alkohol dari karbonhidrat menjadi etanol yang berasal dari minyak tanaman. Biofuel dalam bentuk gas berasal dari fermentasi anaerobik bentuk cair atau padatan kotoran hewan dari agricultur hewan, seperti pupuk padat atau pupuk tanaman. (Magdalena Fracl., et al. 2010) .

Biofuel ini dapat menggantikan gasolin dan diesel. Terdapat 4 generasi bahan bakar alternatif yaitu: generasi pertama, di produksi dari gula, minyak tanaman, dan lemak hewan. Generasi kedua, dari jerami, jagung dan pohon. Generasi ketiga, berasal dari minyak alga dan generasi keempat, berasal dari CO2 dari udara meliputi; pyrolysis, gasification, upgrading, teknologi manipulasi genetik yang mensekresikan hidrokarbon.  (Sara P., et al. 2015)

1. Biofuel generasi pertama (biodiesel)

Biofuel generasi pertama berasal dari minyak kedelai, minyak bunga matahari, minyak jagung, minyak zaitun dan lain sebagainya. Biodiesel dapat di produksi dari minyak tanaman dengan empat proses yang berbeda yaitu: pyrolysis/cracking, dilution dengan campuran hidrokarbon, emulsification, dan transesterification. (M. Mofijur., et al. 2015).

Potensial minyak tanaman tidak di desain dalam jumlah besar karena dapat mengurangi keanekaragaman hayati tanaman karena penebangan hutan yang dapat mengganggu wilayah ekologi. (Sara P., et al. 2015)

1. Biofuel generasi kedua (ethanol)

Ethanol menghasilkan O2 yang rendah dengan berat 34%, menggunakan proses fermentasi. Sumber ethanol berasal dari tanaman pangan seperti jagung, singkong, gandum dan kentang.Indonesia sangat berpotensial menghasilkan ethanol yang berasal kentang (4-5 bulan penanaman) dibandingkan singkong (10 bulan penanaman). Indonesia menempati peringkat keempat sebagai negara penghasil kentang terbaik di daerah jawa barat berdasarkan survei tahun 2001-2011. 6 KL ethanol/ ha dapat dihasilkan 30 t/ha hasil panen akar segar dan 20% tepung kanji. (Magdalena, Fracl., et al. 2010).

Gambar 2. Skema proses produksi bioetanol dari high-gravity SPRs

Berdasarkan tabel diatas penambahan enzim hydrolisis jenis selulosa dan pektinase dapat membantu proses pembentukan ethanol pada SPRs (sweet potato reduce), . Serat berperan penting dalam reduksi viscosity dan produksi glukosa. Konsentrasi glukosa dan produksi etanol yang dihasilkan pada kentang sangat besar. Pada Tabel 1 menunjukkan jenis yeast atau ragi yang digunakan untuk menghasilkan enzim, akhirnya 79.00 g/L etanol dapat diproduksi dari enzim hidrolisis yang berasal dari Saccaromycess cerevisiae,  dengan membandingkan proses lainnya proses ini dapat mendeskripsikan pembentukan energi dalam skala industri karena sangat ramah lingkungan, hasilnya sangat tinggi, rendah biaya dan sangat mudah dibuat. (Fangzhong, wang., et al. 2016)

Tabel 1. Perbandingan aktivitas spesifik sumber enzim dari sistem enzimatik yang berbeda

  

Aktifitas spesifik (U/mg)	FPase	Pectinase	α – amylase
P. axalicum JUA 10-1	0,60 ± 0,02	13,97 ± 1,33	0,04 ± 0,01
T.reesei TI	0,41 ± 0,02	1,23 ± 0,02	0,02 ± 0,00
Commercial pectinase	0,01 ± 0,00	529,79 ± 36,01	0,07 ±0,00
Niger	0,05 ± 0,00	2,12 ± 0,12	0,07 ± 0,01
T. reesei TX	0,28 ± 0,02	0,81 ± 0,02	0,01 ± 0,00

Pengguanaan bahan makanan sebagai bahan baku pembuatan biofuel atau bahan bakar alternatif akan mengakibatkan berkurangnya sumber bahan pangan bagi manusia dan hewan. Berkurangnya sumber bahan pangan dapat mengakibatkan permasalahan baru pada bidang ketahanan pangan di beberapa negara. ((Magdalena, Fracl., et al. 2010).

1. Biofuel generasi ketiga (mikroalga)

Permasalahan yang berasal biofuel dari stock bahan makanan yang dapat dikonsumsi hewan dan manusia membuat manusia berfikir memiliki bahan bakar alternatif, yaitu bahan bakar yang terbuat dari mikroalga. Mikroalga adalah sel tunggal yang merupakan organisme mikroskopis yang dapat dijumpai di air tawar maupun air laut. Mikroalga merupakan organisme yang paling tua di bumi, memiliki lebih dari 300.000 spesies, tanaman thallopyta tanpa akar, batang dan daun, memiliki klorofil dan bersifat steril dalam reproduksinya. Klasifikasi mikroalga di bedakan berdasarkan warna tubuhnya, selain itu dalam beberapa mikroalga memiliki kandungan minyak sebesar 80% dari massa tubhnya. (Firoz, alam., et al. 2012).

Produksi biofuel dari mikroalga memiliki beberapa keuntungan yaitu: tidak bersaing dengan bahan pangan, organisme fototrofik (pertumbuhannya optimal dibawah matahari); fiksasi CO2 dari atmosfer, pembokaran gas berat industri dan dapat larut dari karbonat; mengandung garam anorganik (N, P, K); suhu antara 20-30 C; kurang lebih 50% berat kering tubuhnya terdiri dari karbon; berat kasar tubuh alga adalah 183 t dari CO2; mikroalga mengahasilkan lemak, hidrokarbon, dan minyak kompleks lainnya pada beberapa spesies; dapat menghasilkan 80% produksi minyak, massa minyak diproduksi per unit volume mikroalga perhari hasil signifikannya adalah (100000 L/ha) jika dibandingkan sumber lainnya seperti kedelai (446 L/ha), bunga matahari (925 L/ha), minyak jarak (castor) (1413 L/ha), kelapa (2689 L/ha), dan palem (5950 L/ha). (A. Kleinova., et al. 2012)

Laju pertumbuhannya cepat (3,5 jam) karena dapat tumbuh di banyak lahan dan air laut, memiliki kemampuan fiksasi, siklusnya sangat pendek yaitu selama 1-10 hari dibandingkan dengan tanaman yang membutuhkan waktu 1 sampai 2 kali panen dalam satu tahun. (Firoz, alam., et al. 2012).

Mikroalga merupakan teknologi terbaru bahan bakar ramah lingkungan yang perlu diaplikasikan sebagai biofuel atau bahan alternatif. Berikut adalah beberapa cara yang dapat digunakan untuk mengelola mikroalga sebagai bahan bakar alternatif.

1. Cara konvensional pemanenan dan ekstrasi

Media penanaman atau pemanenan alga dapat dilakukan pada air tawar dan air laut. Pada umumnya pemanenan memiliki banyak proses untuk menghasilkan diesel dari mikroalga, berikut adalah bagan bagaimana diesel di proses sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan dari mikroalga.

Gambar 3. Proses aliran diagram dan deskripsi produksi bahan bakar dari mikroalga.

Bentuk oval menunjukkan bahan dan kotak menunjukkan teknik pengerjaan

Proses pembuatana mikroalga menjadi bahan bakar alternatif menjadi diesel melalui beberapa tahapan seperti pada bagan diatas. Pertama, proses pemanenan alga (harvesting) melalui beberapa proses yaitu: kolam transparan, filtrasi membran, teknologi elektrolisis menghasilkan; hidrogen (katoda) dan oksigen (anoda) melalui gelembung gas yang terdapat pada permukaan alga, sentrifugasi digunakan untuk; menampilkan energi dari setiap proses, ultrasonik; menggunakan prinsip gelombang dengan membolak-balikan gelombang seperti pada gambar dibawah. Setelah pemanenan, alga perlu melalui proses drying yang dicapai dengan cara pemanasan dan pendinginan alga untuk mengeluarkan dehidrat di atsmosfer.

 

Gambar 4.A) Skema konseptual aliran ultrasonic pemanenan menunjukkan gelombang dinamik (merah) dan sumbu X menunjukkan gaya radiasi dan alga yang terjebak. Positive arah x ( yaitu kekanan ) dan di negative arah x ( yaitu ke kiri ), kekuatan radiasi ganggang terdiri dari anti - node ke node . B) harverter ultrasonic kecil dengan garis konsentrasi ganggang yang berbeda .

Kedua, ekstrasi terdiri dari dua proses yaitu membuka sel (disruption cell) dan pelarutkan (solvent extraction), pemisahan (separation). Proses pembukaan dinding sel alga untuk mendapatkan lemak yang terdapat didalam sel, lemak atau lipid yang terdapat pada mikroalga terdapat pada sitoplasma dan dinding sel. Dinding sel mikroalga kompleks dan memiliki struktur pelindung filamen yang membuat mikroalga lebih kuat dan sulit untuk dirusak.  Proses pelarutan dan pemisahan dilakukan dengan destilasi dan decompresion. Proses ekstrasi untuk menghasilkan biocrude atau konsentrasi lemak, lemak ini lah yang akan menjadi bahan bakar alternatif berupa diesel. (James E. Coons., et al.2014).

Tabel 2. Jenis alga yang dapat digunakan dengan cara konvensional dan pemanenan 

Sumber alga	Habitat	Jenis
Scenedesmus acutus	Air tawar	Alga hijau
Chlorella vulgaris	Air tawar	Alga hijau
Microcystis species	Air tawar	Alga biru hijau
Phaeodactylum tricornutum (marine diatom)	Air laut	Diatom
Chlorococcum	Air laut	Alga hijau
Tetraselmis species	Air laut	Alga hijau
Nannochloris oculata	Air laut	Alga hijau
Tetraselmis species	Air laut	Alga hijab



1. Bioflocculation

Bioflocculation adalah inovasi metode pengeringan (dewatering), ramah lingkungan, proses flocculation dengan menggunakan biomolekul dari sel mikroba. Bioflocculation juga merupakan metode pemanenan mikroalga, pada percobaan dalam jurnal menggunakan mikroalga D. brasiliensis dengan air  B. Lichbeniformi. 

 

Gambar 5. Sistem kultifasi mikroalga. Gambar diatas menggambarkan aplikasi sistem untuk 50L kolom PBR (kultur utama menggunakan inokulasi dan kultur kedua menggunakan kultur PBR, pencampuran gas di campur dengan CO2 dan udara sebelum mereka diletakkan dalam kultur PBR, S sample port)

Proses pembentukan biofuel dari mikroalga dengan proses bioflocculation dengan mendistributsikan kultur mikroalga dari jaringan flocculation menggunakan PH 3 dengan 1 M HCL selanjutnya di sentrifugasi dengan kecepatan 200 rpm selama 2 menit. Efesiensi dari proses flocculation mencapai 98%. Bioflocculation  sangat mudah, efektif, ekonomis dan ramah lingkungan. Hasil  γ-PGA oleh Bacillus licheniformis CGMCC 2876 dapat digunakan  pada skala industri untuk menghasilkan biofuel. (Theonese, Ndikubwimana., et al. 2016).

Tabel 3. Teknik dan efisiensi pemanenan mikroalga

Teknik penanaman	Spesies Mikroalga	Jenis	Volume percobaan	Efisiensi pemanenan (%)
Flocculation with B. licheniformis broth	Desmodesmus brasiliensis	Alga hijau	50–200	≥98
pH increment	Tetraselmis suecica,	Alga hijau	10–1000	≥80
	Chaetoceros calcitrans,	Diatom
	Chlorella muelleri	Alga hijau
	Skeletonema sp	Fitoplankton, diatom
	Rhodomonas salina	Cryptophyta
	Attheya septentrionalis	Alga hijau
	Nitzschia closterium	Alga hijau
	Thalassiosira pseudonana	diatom
Foam fractionation	Chaetoceros sp.	Alga emas	220	90
Foam flotation	Chlorella sp.	Alga hijau	10–10.2	≥92
Flocculation	Scenedesmus sp.	Alga hijau	1000	>96
Gravity sedimentation coupled with filtration	Staurosira sp	Diatom	200	80
Centrifugation	Chaetoceros muelleri	Alga hijau	550	90
Flotation under vacuum	Not precised		2000	49,5



1. Proses biorefinery untuk menghasilkan biofuel mikroalga skala industri

Proses biorefinery menggunakan teknik PAP dan CAP menggunakan jenis mikrolaga Scenedesmus acutus (LRB-AP 0401) yang diteliti oleh Dr. J.McGowen at the Arizona State University.

 

Gambar 6. Diagram proses aliranparallel alga processing (PAP) dancombine alga processing (CAP). (A) PAP (B) CAP

Proses Biorefinery digunakan untuk menghasilkan prosuk komersil biofuel mikroalga. Menggunakan 2 proses yaitu parallel algal processing (PAP) dan  combined algal processing (CAP). PAP dilakukan dnegan menipiskan asam pada langkah awal untuk mengaktifkan struktur hidrolisis alga dan memperkuat polisakarida untuk melepaskan monomer gula (glukosa dan manosa) dalam keadaan encer, dalam keadaaan residu padat (kaya akan lemak dan protein) dari solid/liquid separation (SLS).

Combined algal processing (CAP), digunakan pada industri untuk menghasilkan etanol dari jagung atau gandum. Dengan menggunakan enzim hidrolisis dan ampas yang dihasilkan dapat digunakan untuk fermentasi etanol. CAP dapat menghasilkan biofuel dari mikroalga sebesar 0,95 USD per galon gasolin, dengan 9% reduksi. 

Kedua proses tersebut PAP dan CAP menggunakan proses fermentasi dengan menggunakan Saccaromyces cerreviceae. Etanol yang dihasilkan dari proses fermentasi di cek menggunakan cairan komatografi (HPLC). (Ton Dong., et al., 2016)

1. DIESEL, BIODIESEL DAN BIOETANOL

Biofuel seperti biodiesel dan etanol dihasilkan dari bahan bakar yang dapat diperbaharui merupakan bahan bakar alternatif dari petroleum. Biodiesel dengan menggunakan transesterificasi diperoleh dari minyak tanaman, lemak hewan, minyak sayur dan minyak sisa restoran. Sumber biodiesel lain berasal dari minyak kacang kedelai, minyak bunga matahari, minyak jagung, minyak palem, alga dan lain sebagainya. Etanol terbuat dari jagung, singkong, ubi dan lain sebagainya. Produksi besar etanol berasal dari beberapa teknik fermentasi glukosa, destilasi, dehidrasi dan denaturasi. Etanol dan biodiesel keduanya memiliki beberapa teknik kimia dan fisika yang berbeda. Beberapa hal yang mempengaruhi kualitas biofuel (M. Mofijur, 2014)

1. Kualitas penyimpanan
2. Komposisi asam lemak
3. Tipe produksi
4. Proses penyulingan
5. Parameter produksi

1. PROFITABILITAS PENGGUNAAN BIODISEL DARI MIKROALGA

Untuk biodiesel yang dihasilkan dari mikroalga untuk diterimaoleh penduduk, harus memenuhi standar umum. Penyimpanan biofuel yang berasal dari mikroalga atau
minyak nabati, menimbulkankesulitan tertentu. Apabila masa penyimpananya terlalu lama dalam tangki kendaraan bermotor dapat menyebabkan pembentukan zat lumpur sehingga menyebabkan viskositas. (Belarbi et al, 2000;. Chisti, 2007 dalam Magdalena Frac., et al. 2010).

Selain melalui teknik kimia, rekayasa genetika dapat diterapkan untuk meningkatkanekonomi produksi biodiesel dari mikroalga(Dunahay et al, 1996;.. Roessler et al, 1994 dalam Magdalena Frac., et al. 2010. Page 9234). Secara khusus,rekayasa genetika dapat digunakan untuk mencapai berikut: 

1. untuk meningkatkan efisiensi proses fotosintesisdalam mat produksi. 
2. Peningkatan multiplikasi mikroorganisme;
3. peningkatan berat kadar minyak
4. suhu ditingkatkantoleransi dari mikroorganisme dan membatasitingkat kerugian yang disebabkan oleh turunnya suhu, penguranganphotoinhibition dan pengurangan sensitivitas fotooksidasimenyebabkan kerusakan sel (Zhang et al.,1996; Chisti, 2007 dalam Magdalena Frac., et al. 2010).

1. KESIMPULAN

Mikroalga yang dapat menyebabkan blooming alga  atau eutrofikasi, bukan hanya menghalangi sinar matahari untuk masuk ke dasar perairan sehingga menyebabkan bau pada perairan. Mikroalga dapat digunakan dibeberapa bidang antara lain agrikultur, ilmu kesehatan dan kimia, kosmetik dan industri farmasi bahkan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan (biofuel). Penggunaan mikroalga dalam produksi biofuel merupakan teknologi yang sangat efiseien dan ramah lingkungan, banyak teknik yang dapat digunakan untuk menghasilkan bahan bakar alternatif atau biofuel dari mikroalga dalam skala industri.

DAFTAR PUSTAKA

Alam Firoz *a, Datea Abhijit, Rasjidina Roesfiansjah, Mobinb Saleh, Moriaa Hazim Baquic Abdul.(2012). Biofuel from algae- Is it a viable alternative?. Procedia Engineering 49, 221 – 227

D.A ,Pratiwi,. Maryati, Sri. DKK. 2006. BIOLOGI untuk SMA/MA kelas XII. Jakarta: Erlangga.

Dong, Tao, P. Knoshaug, Eric., Davis, Ryan, Lieve M.L. Laurens, Stefanie VanWychen, Philip T. Pienkos ⁎, NickNagle. (2016). Combined algal processing: A novel integrated biorefinery process to produce algal biofuels and bioproducts . Algal Research xxx xxx–xxx

Frac Magdalena 1*, Jezierska-Tys2 Stefania and Tys1Jerzy. (2010). Microalgae for biofuels production and environmental applications: A review. African Journal of Biotechnology Vol. 9 (54), pp. 9227-9236, 

Jusufa Muhammad,*, Erliana Gintinga. (2014). The Prospects and Challenges of Sweet Potato as Bio-ethanol Source in Indonesia. Energy Procedia 47, 173 – 179

Kelompok peminatan. 2013. BIOLOGI untuk SMA/MA kelas XII. Masmedia

Kleinováa A. a*, Cvengrošováa Z., J. Rimarčíka, E. Buzetzkia, J. Mikulecb, J.Cvengroša. (2012). Biofuels from algae. Procedia Engineering 42,  231 – 23.

M. Mofijur*, M.G. Rasul, J. Hyde, M.M.K. Bhuyia. (2015). Role of Biofuels on IC Engines Emission Reduction. Energy Procedia 75, 886 – 892

Mofijur, M. *, Rasul , M.G., Hyde J.. (2015). Recent Developments on Internal Combustion Engine Performance and Emissions Fuelled With Biodiesel-Diesel-Ethanol Blends:  6th BSME International Conference on Thermal Engineering  Australia Procedia Engineering 105, 658 – 664

Ndikubwimana1, Theoneste, Xianhai Zeng2,3*, Theophile Murwanashyaka1, Emmanuel Manirafasha1, Ning He1,3, Wenyao Shao1 and Yinghua Lu1,3. (2016). Harvesting of freshwater microalgae with microbial bioflocculant: a pilot‑scale study. Ndikubwimana et al. Biotechnol Biofuels, 9:47

P. Sara Cuellar-Bermudez a, S Jonathan. Garcia-Perez a, Bruce E. Rittmann b, Roberto Parra-Saldivar. (2015). Photosynthetic bioenergy utilizing CO2: an approach on flue gases utilization for third generation biofuels. Journal of Cleaner Production, 53e65

Slade, Raphael., Bauen ,Ausilio.(2013). Micro-algae cultivation for biofuels: Cost, energybalance, environmental impacts and futureprospects. Biomass and bioenergy 53,  2 9e3 8

Wang Fangzhong 1,2, Yi Jiang1, Wei Guo1, Kangle Niu1, Ruiqing Zhang1, Shaoli Hou1, Mingyu Wang1, Yong Yi3, Changxiong Zhu3, Chunjiang Jia2 and Xu Fang1*. (2016). An environmentally friendly and productive process for bioethanol production from potato waste. Wang et al. Biotechnol Biofuels, 9:50