ORASI ILMIAH: RISET DAN INOVASI TEKNOLOGI BIOSIRKULASI AIR LIMBAH MENGGUNAKAN FOTOBIOREAKTOR UNTUK KULTIVASI MIKROALGA DAN SIANOBAKTERIA

Awalina Satya

doi:10.55981/brin.3427

ORASI ILMIAH: RISET DAN INOVASI TEKNOLOGI BIOSIRKULASI AIR LIMBAH MENGGUNAKAN FOTOBIOREAKTOR UNTUK KULTIVASI MIKROALGA DAN SIANOBAKTERIA

Authors

Awalina Satya

RC for Limnology and Water Resources

DOI: https://doi.org/10.55981/brin.3427

Keywords:

mikroalga, sianobakteria, biosirkulasi, fotobioreaktor, SDGs, Air Limbah

Synopsis

Produksi pangan dan perbaikan lingkungan seharusnya diintegrasikan dengan upaya pemanfaatan sumber daya air yang berkelanjutan (berupa kultivasi biosirkular). Hal ini merupakan langkah yang sangat penting untuk dilakukan baik pada masa kini maupun pada masa mendatang, baik di Indonesia maupun pada tataran global.

Orasi ini membahas tentang pengembangan teknologi biosirkulasi menggunakan fotobioreaktor (PBR) mikroalga dan sianobakteria yang telah dan sedang dikembangkan oleh penulis dan team kerja yang dipimpinnya. Kegiatan ini mengintegrasikan kultivasi mikroalga ataupun sianobakteria dengan pengolahan air limbah untuk pemulihan sumber daya air (water resource recovery), penangkapan CO₂, produksi O₂ (perbaikan kualitas udara), penyisihan bahan pencemar akuatik (perbaikan kualitas air) sekaligus memproduksi biomassa yang bernilai. Kualitas produk biomassa yang bernilai tinggi sangat berpotensi untuk digunakan sebagai feed-stock untuk menghasilkan beragam produk turunan seperti pangan fungsional, pakan, farmasetik, dsb. Aspek inovatif terletak pada rancangan optimasi kinerja closed-loop system (siklus tertutup) yang secara kontinu mendaur ulang nutrient akuatik, karbon dioksida, dan konstituen organik. Hal tersebut berlangsung dalam sebuah system yang terkendali dan terpantau dengan baik. Dengan demikian, inovasi ini merupakan salah satu pendekatan yang tepat untuk mendukung upaya produksi pangan yang integratif dengan pemanfaatan sumber daya air berkelanjutan

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biography

Awalina Satya, RC for Limnology and Water Resources

Dr. Dra. Awalina, M.Si yang dikenal di kalangan alamiah dan akademik sebagai Awalina Satya, lahir di Semarang, pada 13 Mei 1968 adalah anak pertama dari dua bersaudara Bapak Drs. Soetikno Wiryono (alm.) dan Ibu Nisbah Ramli, BSc (alm). Menikah dengan nama pasangan Ir. Ika Atman Satya, M.Ling dan dikaruniai tiga orang anak, yaitu Azalea D.M.Satya, S.Si, M.Phil; A. A. Linus Satya, S.T. dan A. N. Fauzan

Berdasarkan Keputusan Presiden Republik Indonesia Nomor 27/K Tahun 2020 tanggal 3 Juli 2020 yang bersangkutan diangkat sebagai Peneliti Ahli Utama terhitung mulai 1 April 2020.

Berdasarkan Keputusan Kepala Badan Riset dan Inovasi Nasional 165/I/HK/2026 tanggal 14 Juli 2026 yang bersangkutan dapat melakukan orasi ilmiah dan dikukuhkan menjadi Profesor Riset.

Menamatkan Sekolah Dasar Negeri Karangayu II Semarang tahun 1981; Sekolah Menengah Pertama Purnama III Semarang tahun 1984; dan Sekolah Menengah Atas Negeri 6 Semarang tahun 1987. Memperoleh gelar Sarjana Kimia dari Universitas Hasanuddin (Unhas) tahun 1992; gelar Magister Kimia dari Universitas Indonesia (UI) tahun 2011; dan gelar Doktor bidang Teknik Kimia dari Institut Teknologi Bandung (ITB) pada tahun 2018.

Mengikuti beberapa pelatihan yang terkait bidang kompetensinya, antara lain The Group Training on Lake Water Management di Osaka International Center-the Japan International Cooperation Agency, Jepang (1997), Pendidikan dan Latihan Metoda Penelitian dan Pengolahan Data tahun 2002; Fundamental Matlab for Scientist and Engineer Certified-Information Technology Service in ITB (ComLabs USDI-ITB) tahun 2013, dan Kursus Pengelolaan Air Limbah pada tahun 2013, dan Pelatihan Aspek Teknis Pengolahan Air Limbah (IPAL)-Pelatihan Kajian Lingkungan Hidup Strategis (KLHS) yang diselenggarakan oleh Pusat Studi Lingkungan Hidup-ITB (2020).

Topik kegiatan riset penulis meliputi 1) Pengembangan fotobioreaktor cost effective untuk produksi biomassa mikroalga yang implementatif pada semi pilot scale (2020-sekarang); 2) Pengembangan teknologi fotobioreaktor untuk waste water treatment (Palm Oil Mill Effluent dan Agricultural Wastewater) pada 2022-2024; 3) Kajian kapasitas biosequestrasi-biokonversi CO₂ dan nutrient akuatik pada fotobioreaktor kultivasi mikroalga (2014-sekarang). Kolaborasi penelitian dengan mitra industri dengan PT. Alga Bioteknologi Indonesia, PT. Alam Semesta Integra, PT. Alam Semesta Asri, PT. Intraco Agroindustry, Japan International Research Center for Agricultural Sciences (JIRCAS), dan Great Giant Pineapple Co.

Jabatan fungsional peneliti diawali sebagai Asisten Peneliti Muda golongan III/a tahun 1995, Ajun Peneliti Muda golongan III/b tahun 1998, Ajun Peneliti Madya golongan III/c tahun 2001, Peneliti Muda golongan III/d tahun 2003, Peneliti Madya golongan IV/a tahun 2007, Peneliti Madya golongan IV/b tahun 2011, Peneliti Ahli Utama golongan IV/c tahun 2020 Peneliti Ahli Utama golongan IV/d tahun 2022, dan Peneliti Ahli Utama golongan IV/e bidang Limnologi Terapan tahun 2024.

Menghasilkan 99 karya tulis ilmiah (KTI), ditulis bersama penulis lain baik dalam bentuk bagian dari buku, jurnal, dan prosiding. Sebanyak 66 KTI ditulis dalam bahasa Inggris, dan 33 dalam bahasa Indonesia. Sedangkan publikasi lainnya dalam bentuk presentasi dan kuliah umum di beberapa univesitas (Institut Teknologi Bandung, Universitas Padjadjaran, Universitas Sriwijaya, Universitas Jendral Achmad Yani, Universitas Hasanuddin, Universitas Diponegoro, University of Nottingham Malaysia, Khalifa University-UAE) sebanyak 50 publikasi. Dengan demikian total publikasi sebanyak 149 buah. Sebanyak 7 kekayaan intelektual dimiliki dalam bentuk, 1 paten internasional terdaftar, 5 paten nasional terdaftar, dan 1 paten nasional tersertifikasi.

Ikut serta dalam pembinaan kader ilmiah, yaitu sebagai host-researcher dalam program post-doc fellowship, pembimbing jabatan fungsional peneliti, pembimbing skripsi (S-1),pembimbing tesis (S-2),pembimbing disertasi (S-3) serta penguji disertasi (S-3), pengajar tamu pada Universitas Pakuan dan Universitas Padjajaran, Institut Pertanian Bogor, Institut Teknologi Bandung, Universitas Indonesia, Universitas Diponegoro, Universitas Hasanuddin, Universitas Jendral Ahmad Yani, dan Universitas Sriwijaya.

Aktif dalam organisasi profesi ilmiah, yaitu anggota Indonesian Researcher Association (2020~sekarang), Society for Indonesian Limnologist (2019~sekarang), American Chemical Society (2020~sekarang), International Bioprocessing Association - An International Forum on Industrial Bioprocesses (IBA-IFIBiop) (2022~sekarang), International Bioprocessing Society (IBPROCS) (2022~sekarang), dan Asian Federation of Biotechnology (AFOB) (2022~sekarang).

Penghargaan International ACS-Omega award as the one of 10,980 unique peer reviewers from 107 countries pada tahun 2020, dan Satyalancana Karya Satya X Tahun (tahun 2004), Satyalancana Karya Satya XX Tahun (tahun 2018), Satyalancana Karya Satya XXX Tahun (tahun 2023) dari Presiden RI.

References

Ali, S. S., Mastropetros, S. G., Schagerl, M., Sakarika, M., Elsamahy, T., El-Sheekh, M., Sun, J., & Kornaros, M. (2022). Recent advances in wastewater microalgae-based biofuels production: A state-of-the-art review. Energy Reports, 8, 13253–13280. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.09.143.

Ahmed, S. F., Mofijur, M., Parisa, T. A., Islam, N., Kusumo, F., Inayat, A., Le, V.G., Badruddin, I.A., Khan, T.M.Y. & Ong, H. C. (2022). Progress and challenges of contaminate removal from wastewater using microalgae biomass. Chemosphere, 286, 131656. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131656.

Awalina, A. (2011). Bioakumulasi Ion Logam Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) dalam Fitoplankton pada Beberapa Perairan Situ di Sekitar Kabupaten Bogor. Thesis S2- Dept. Kimia Fak, Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam-Universitas Indonesia, 153.

Awalina, A. (2018). Pemanfaatan biosorben mikroalga perairan darat untuk penyisihan kadmium pada air limbah industri disertasi. Disertasi S3-Dept. Teknik Kimia-Fak. Teknologi Industri. Institut Teknologi Bandung, 33013001, 219.

Awalina, A., Gunawan, Chrismadha, T., Satya, I. A, Syawal, M. S., Nofdianto, Rosidah. (2024a). Alat untuk meningkatkan efisiensi pengadukan pada fotobioreaktor untuk produksi kultur mikroalga dan sianobakteria. Dokumen Deskripsi Paten Nasional terdaftar. P00202415456.

Awalina A., Chrismadha, T., Setiadi, T., Artanti, N., Harimawan, A., Pangestuti, R., Satya, I. A., Gunawan, Nofdianto, Syawal, M. S., Rosidah. (2024b). Fotobioreaktor hibrida untuk kultivasi mikroalga dan penangkapan karbondioksida atmosferik. Dokumen Deskripsi Paten Nasional terdaftar. P00202415123.

Awalina A., Chrismadha, T., Satya, I. A., Rosidah, Gunawan, Pangestuti, R., Nafisyah, E., Lestari, F. S., Nofdianto, Waluyo, A. (2025a). Sistem terintegrasi untuk kultivasi serta pemanenan mikroalga, sianobakteria dan mikroorganisme fotosintetik lainnya. Dokumen Deskripsi Paten Nasional terdaftar. P00202513807.

Awalina A., Chrismadha, T., Setiadi, T., Artanti, N., Harimawan, A., Pangestuti, R., Satya, I. A., Gunawan, Nofdianto, Syawal, M. S., Rosidah. (2025b). Hybrid photobioreactor for microalgae cultivation and atmospheric carbon dioxide capture . Patent Cooperation Treaty (PCT). Dokumen Deskripsi Paten Internasional Terdaftar. PCT/ID2025/000007.

de Carvalho, J. C., Magalhães Jr, A. I., de Melo Pereira, G. V., Medeiros, A. B. P., Sydney, E. B., Rodrigues, C., ... & Soccol, C. R. (2020). Microalgal biomass pretreatment for integrated processing into biofuels, food, and feed. Bioresource Technology, 300, 122719. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122719.

Chrismadha, T., Satya, A., Satya, I., Rosidah, R., Satya, A., Pangestuti, R., Harimawan, A., Setiadi, T., Chew, K., & Show, P. (2022). Outdoor Inclined Plastic Column Photobioreactor: Growth, and Biochemicals Response of Arthrospira platensis Culture on Daily Solar Irradiance in a Tropical Place. Metabolites, 12(12), 1199. https://doi.org/10.3390/metabo12121199.

Fernández, F. G. A., Fernández-Sevilla, J. M., Moya, B. L., & Grima, E. M. (2020). Microalgae Production Systems. In Handbook of Microalgae-Based Processes and Products: Fundamentals and Advances in Energy, Food, Feed, Fertilizer, and Bioactive Compounds (pp. 127–163). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818536-0.00006-3.

Harimawan, A., Setiadi, T., Awalina, A. (2025) Laporan Akhir Riset: Badan Pengelola Dana Perkebunan Kelapa Sawit. Pengembangan Teknologi Konversi Terintegrasi untuk Pengolahan POME dan Produksi Bahan Bernilai Tambah dengan Biomassa Mikroalga.Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada masyarakat.Institut Teknologi Bandung. Badan Pengelola Dana Perkebunan Sawit. Kementerian Keuangan.

Kumar, Y., Kaur, S., Kheto, A., Munshi, M., Sarkar, A., Om Pandey, H., Tarafdar, A., Sindhu, R., & Wan Mahari, R. (2022). Cultivation of microalgae on food waste: Recent advances and way forward. Bioresource Technology, 363, 127834. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.127834

Maghfiroh, M., Santos-Borja, A. C., Subehi, L., Satya, A., & Rahmat, A. (2025). Primary Indicators of Degrading Ecosystem and Restoration Process. In A. C. Santos-Borja, L. Subehi, A. Rahmat, & M. Maghfiroh (Eds.), Progress on Ecosystem Restoration of Tropical Inland Waters. Springer. https://doi.org/https://doi.org/10.1007/978-981-96-2284-9

Okeke, E. S., Ejeromedoghene, O., Okoye, C. O., Ezeorba, T. P. C., Nyaruaba, R., Ikechukwu, C. K., Oladipo, A., & Orege, J. I. (2022). Microalgae biorefinery: An integrated route for the sustainable production of high-value-added products. Energy Conversion and Management: X, 16, 100323. https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2022.100323.

Pangestuti, R., Indrianingsih, A. W., Nisa, K., Azim, M., Satya, A., Rahmadi, P., ... & Hastuti, F. T. (2026). Emerging Concepts About Applications of Microalgae Pigments: Cosmetics and Cosmeceutical Approaches. Pigments from Microalgae Handbook–Volume III: Industrial and Functional Applications, 411-433. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-032-05253-7_17.

Prokop, A., Bajpai, R. K., & Zappi, M. E. (2015). Algal Biorefineries. In Volume 2, Products and Refinery Design. Springer Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-20200-6

Rempel, A., Gutkoski, J. P., Nazari, M. T., Biolchi, G. N., Biduski, B., Treichel, H., & Colla, L. M. (2022). Microalgae growth with a high concentration of emerging pollutants and phytotoxicity evaluation of cultivation wastewater. Journal of Water Process Engineering, 46. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2022.102616

Satya, A., Chrismadha, T., & Satya, I. A. (2021a). Irradiance Optimation for Growing Spirulina fusiformis: Biomass, Phycocyanin, and Protein Production. Indonesian Journal of Limnology, 2(1), 76–85. https://doi.org/10.51264/inajl.v2i1.7

Satya, A., Harimawan, A., Haryani, G. S., Johir, M. A. H., Vigneswaran, S., Kurniawan, T. A., & Setiadi, T. (2021b). Integrated treatment of submerged membrane and adsorption using dried Aphanothece sp for removing cadmium from synthetic wastewater. Journal of Water Process Engineering, 41. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2021.102022

Satya, A., Chrismadha, T., Satya, I. A., Satya, A. D. M., Artanti, N., Melanie, H., Rosidah, R., Maghfiroh, M., Navisyah, E., Gunawan, G., Nofdianto, N., Julian, H., Harimawan, A., & Setiadi, T. (2025a). Case studies of photobioreactors employed in the treatment of wastewaters: a sustainable approach for Southeast Asian countries. In I. Ahmad & N. Abdullah (Eds.), Nature-Based Technologies for Wastewater Treatment and Bioenergy Production (p. 0). IWA Publishing. https://doi.org/10.2166/9781789064100_0097

Satya, A., Chrismadha, T., Susanti, E., Rosidah, R., Satya, A. D. M., Yazdi, S. K., Harimawan, A., & Setiadi, T. (2025b). Phytoremediation, an ecofriendly wastewater treatment technique. In X.-T. Bui, A. Pandey, T.-T. Nguyen, & S.-Y. Pan (Eds.), Current Developments in Biotechnology and Bioengineering. Low Cost Water and Wastewater Treatment Systems: Conventional and Recent Advances (pp. 41–69). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-23662-4.00008-1

Satya, A. D. M., Satya, A., Chrismadha, T., Satya, I. A., Yazdi, S. K., & Show, P. L. (2023). Wastewater Remediation Potential of Diatoms. In Diatoms Biotechnology (pp. 156-178). CRC Press. https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9781003436553-9/.

Satya, A., Satya, A. D. M., Chrismadha, T., Nofdianto, N., Gunawan, G., Satya, I. A., ... & Show, P. L. (2024a). The Production of Microalgae and Cyanobacteria Biomass and Their Valuable Bioproducts. In Biomass Conversion and Sustainable Biorefinery: Towards Circular Bioeconomy (pp. 143-170). Singapore: Springer Nature Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-99-7769-7_7.

Satya, A., Sulawesty, F., Harimawan, A., & Setiadi, T. (2018). Correlation of Aquatic Parameters to the Cadmium Bioaccumulation Capability onto Microalgae Biomass in an Urban Lake. Journal of Water Sustainability, 2, 59–72. https://doi.org/10.11912/jws.2018.8.2.59-72.

Satya, A., Harimawan, A., Haryani, G. S., & Setiadi, T. (2017). Non-linear Isotherm Models, Cadmium Kinetics, and Biosorption Thermodynamics of Dried Biomass of Native Aphanothece sp. in a Batch System. Journal of Engineering & Technological Sciences, 49(5), 617. https://doi.org/10.5614/j.eng.technol.sci.2017.49.5.5.

Satya, I. A., Satya, A., Chrismadha, T., Rosadi, R., Maysarah, A. D., Harimawan, A., Setiadi, T., Tang, D. Y. Y., & Show, P. L. (2024b). Cultivation of Spirulina platensis for carbon dioxide bio sequestration in hybrid photobioreactor with real-time monitoring system. Journal of Environmental Chemical Engineering, 12(3), 112396. https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.112396

Satya, A., Satya, I. A., Chrismadha, T., Satya, A. D. M., Pangestuti, R., Harimawan, A., ... & Show, P. L. (2026). Stress response in cyanobacteria cultivation. In Algae Classification and Species (pp. 211-219). Elsevier. DOI: 10.1016/b978-0-443-26502- 0.00015-x

Satya, A., Subehi, L., Setiawan, E., Chrismadha, T., Satya, I. A., Gunawan, G., Melati, I., Maghfiroh, M., N. Nofdianto; R. Rosidah; Nafisyah, E., Lestari, F.S., Cindiati, M., Pratama, A. (2025). Sistem Kultur Mikroalga atau Organisme fotosintetik lainnya untuk produksi biomassa dan dekarbonasi Udara. Paten Nasional terdaftar. P00202513806

Tripathi, S., Choudhary, S., Meena, A., & Poluri, K. M. (2023). Carbon capture, storage, and usage with microalgae: a review. Environmental Chemistry Letters, 21(4), 2085â€“2128. https://doi.org/10.1007/s10311-023-01609-y

Wan Mahari, W. A., Wan Razali, W. A., Manan, H., Hersi, M. A., Ishak, S. D., Cheah, W., Chan, D. J. C., Sonne, C., Show, P. L., & Lam, S. S. (2022). Recent advances on microalgae cultivation for simultaneous biomass production and removal of wastewater pollutants to achieve circular economy. Bioresource Technology, 364, 128085. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.128085

Yogaswara, D., Prartono, T., & Satya, A. (2021). Occurrence and Source Apportionment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Green Mussel (Perna viridis) from Cilincing Waters of Jakarta Bay, Indonesia. Squalen Bulletin of Marine and Fisheries Postharvest and Biotechnology, 16(1), 29-40. https://doi.org/10.15578/squalen.484.

Zhang, K., Zhang, F., & Wu, Y. R. (2021). Emerging technologies for conversion of sustainable algal biomass into value-added products: A state-of-the-art review. Science of the Total Environment, 784, 147024. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147024