Alkaline Activated Natural Zeolite as a Microbial Immobilization Media in Anaerobic Digestion for Tapioca Wastewater Treatment: Zeolit Alam Teraktivasi Basa sebagai Media Imobilisasi Mikrobial di Peruraian Anaerobik untuk Pengolahan Limbah Cair Tapioka - Sanjaya, Andri; Agustina, Berliana Putri; Prayoga, Ageng Kaka; Salsabila, Dwinda; Arhab, Jabir Shoji; Damayanti, Damayanti; Auriyani, Wika Atro; Fahni, Yunita; Saputri, Desi Riana (BRIN Publishing (Penerbit BRIN), 2025)
Abstrak Produksi biogas dari limbah cair singkong menawarkan sumber energi yang berkelanjutan, meskipun efisiensinya masih menjadi tantangan. Penggunaan zeolit alami sebagai media untuk mengimobilisasi bakteri anaerob menunjukkan potensi, namun efisiensi proses ini dapat lebih ditingkatkan dengan aktivasi zeolit. Namun, pengetahuan tentang bagaimana zeolit yang diaktifkan secara basa (NaOH) mempengaruhi aktivitas mikroba dan hasil biogas masih terbatas. Dalam penelitian ini, kami menunjukkan bahwa zeolit alam Lampung yang diaktifkan secara basa signifikan meningkatkan produksi biogas dengan menyediakan media imobilisasi yang lebih efektif bagi bakteri anaerob. Analisis Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) mengungkapkan perubahan struktural, dengan pergeseran gelombang Si-O dan Al-O, yang menunjukkan interaksi kimia yang lebih baik setelah aktivasi. Scanning electron microscope-energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDX) mengonfirmasi peningkatan kandungan Al dan Na; Al meningkat secara signifikan dari 5,62% menjadi 7,48%, yang menunjukkan peningkatan kandungan Al dalam struktur zeolit setelah aktivasi. Sementara itu, analisis xray diffraction (XRD) mengungkapkan kristalinitas 21% pada zeolit yang diaktifasi, yang menunjukkanpermukaan mendukung untuk perlekatan mikroba. Analisis Brunauer-Emmett-Teller (BET) menunjukkan struktur mesopori (34,335 Å) yang meningkatkan kontak bakteri dengan substrat. Reaktor dengan zeolit yang diaktifkan mencapai puncak produksi biogas sebesar 620 mL, melebihi kontrol karena peningkatan stabilitas mikroba dan pengurangan akumulasi asam lemak volatil (VFA). Hasil ini menunjukkan bahwa zeolit yang diaktivasi secara basa dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi sistem produksi biogas dengan meningkatkan imobilisasi mikroba dan stabilitas proses Abstract Biogas production from cassava wastewater offers a sustainable energy source, though efficiency remains challenging. Natural zeolite is a promising material for anaerobic bacteria immobilization media. However, there is limited knowledge of how alkaline-activated (NaOH) zeolite affects microbial activity and biogas yield. Here, we show that alkaline-activated Lampung natural zeolite significantly enhances biogas production by providing a more effective immobilization medium for anaerobic bacteria. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis reveals structural changes, with a shift in Si-O and Al-O vibrations, indicating improved chemical interaction post-activation. Scanning electron microscope-energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDX) confirms increased Aland Na content; the Al increased significantly from 5.62% to 7.48%, which may indicate an increase in Al content within the zeolite structure after activation. Meanwhile, the x-ray diffraction (XRD) analysis revealed a 21% crystallinity in the activated zeolite, suggesting a favorable surface for microbial attachment. Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis shows a mesoporous structure (34.335 Å) that improves bacterial contact with the substrate. The reactor with activated zeolite achieved peak biogas production of 620 mL, outperforming the control due to enhanced microbial stability and reduced volatile fatty acid (VFA) accumulation. These results sugest that alkaline-activated zeolite can significantly boost the efficiency of biogas production systems by improving microbial immobilization and process stability