OPTIMASI SODIUM ASETAT SEBAGAI NUTRISI LUMPUR AKTIF DAN JARAK PENYINARAN MICROALGAE TERHADAP KINERJA ALGAE FUEL CELL BERBASIS BIOCHAR MODIFIED ELECTRODE (BME-AFC)
Septian Andika Putra, Prof. Dr.Eng. Ir. Arief Budiman, M.S., IPU, ASEAN Eng; Dr. Ir. Nugroho Dewayanto, S.T., M.Eng
2026 | Tesis | S2 Magister Teknik Sistem
Integrasi
mikroalga ke dalam Microbial Fuel Cell (MFC), yang dikenal sebagai Algae
Fuel Cell (AFC), menawarkan solusi berkelanjutan untuk krisis energi dan
pengolahan limbah. Namun, kinerja AFC sering kali terhambat oleh keterbatasan
material elektroda dan parameter operasional yang belum optimal. Penelitian ini
bertujuan untuk meningkatkan kinerja bioelektrik AFC dengan mengaplikasikan Biochar
Modified Electrode (BME) dan mengoptimalkan dua parameter kritis: dosis
nutrisi (sodium asetat) dan jarak penyinaran. Studi ini menggunakan sistem dual-chamber
dengan Chlorella vulgaris sebagai biokatalis katodik dan lumpur aktif
pada anoda. Response Surface Methodology (RSM) dengan desain Central
Composite Design (CCD) diterapkan untuk mengevaluasi pengaruh interaksi
antara dosis sodium asetat (1–3 mL) dan jarak penyinaran (5–15 cm) terhadap
kinerja sistem. Elektroda grafit dimodifikasi dengan biochar untuk meningkatkan
luas permukaan aktif dan memfasilitasi transfer elektron. Analisis statistik
menunjukkan bahwa model kuadratik yang dibangun sangat signifikan (p < 0>2)
untuk power density dan current density mencapai nilai di atas
0,83. Optimasi parameter menghasilkan peningkatan kinerja yang substansial, di
mana sistem BME-AFC mencapai power density maksimum sebesar 32,47 mW/m²
dan current density sebesar 63,65 mA/m² pada kondisi operasi optimum.
Penelitian ini membuktikan bahwa integrasi elektroda termodifikasi biochar
dengan pengaturan jarak penyinaran dan nutrisi yang presisi dapat meningkatkan
produksi bioenergi secara signifikan. Temuan ini memberikan wawasan strategis
untuk pengembangan sistem AFC skala besar yang efisien dan hemat biaya.
The
integration of microalgae into Microbial Fuel Cells (MFCs), known as Algae Fuel
Cells (AFCs), presents a sustainable pathway for simultaneous bioelectricity
generation and wastewater treatment. However, the system's efficiency is often
constrained by electrode material limitations and suboptimal operational
parameters. This study aims to enhance AFC bioelectric performance by utilizing
a Biochar Modified Electrode (BME) and optimizing two critical factors: sodium
acetate concentration (nutrient dosage) and light distance. A dual-chamber AFC
system was constructed using Chlorella vulgaris as the cathodic biocatalyst and
activated sludge as the anodic inoculum. Response Surface Methodology (RSM)
with a Central Composite Design (CCD) was employed to evaluate the interactive
effects of sodium acetate dosage (1–3 mL) and light distance (5–15 cm) on
system performance. Graphite electrodes were modified with biochar to increase
the active surface area and facilitate electron transfer. Statistical analysis
indicated that the developed quadratic model was highly significant (p <
0>2)
for power density and current density exceeding 0.83. The optimization process
resulted in substantial performance improvements, with the BME-AFC system
achieving a maximum power density of 32.47 mW/m² and a current density of 63.65
mA/m² under optimum operating conditions. This research demonstrates that
integrating biochar-modified electrodes with precise control of light and
nutrient parameters significantly improves bioenergy production in AFCs. These
findings provide strategic insights for developing cost-effective and
high-efficiency scalable AFC systems.
Kata Kunci : Algae Fuel Cell (AFC); Biochar Modified Electrode; Response Surface Methodology (RSM); Chlorella vulgaris; Renewable Energy.
