Kadar alkalinitas diperoleh dengan menitrasi sampel dengan larutan standar asam dan diperoleh hasil dalam satuan mgL CaCO
3
.
2.5.2 pH
Konsentrasi ion-hidrogen merupakan kualitas parameter yang penting di dalam limbah cair. pH dapat diartikan sebagai eksistensi dari kehidupan mikroba di dalam
limbah cair biasanya bernilai 6 - 9. Limbah cair memiliki pH yang sulit diatur karena adanya proses pengasaman pada limbah cair.
2.5.3 Nutrisi
Nutrisi bagi pertumbuhan mikroba dalam limbah cair umumnya adalah nitrogen dan fosfor NP. Untuk mendapatkan sludge yang kecil pada proses
anaerobik, maka diperlukan kadar NP yang cukup. Oleh karena itu, penambahan N danatau P yang dibutuhkan tergantung dari substrat dan nilai dari SRT Solid
Retention Time. Biasanya jumlah nutrisi yang dibutuhkan seperti NP dan sulfur S
pada rentang 10-13, 2-2,6 dan 1-2 mg100 mg limbah. Namun, agar metanogenesis yang terjadi maksimum, konsentrasi NPK biasanya 50, 10, dan 5 mgL. Kandungan
N dapat diperoleh dari berbagai macam senyawa, salah satunya NH
4
HCO
3
amonium hidrogen karbonat.
2.5.4 Logam Terlarut
Logam terlarut sangat penting di dalam proses fermentasi limbah cair, terutama pada proses metanogenesis, karena berfungsi sebagai nutrisi penting bagi
pertumbuhan mikroba. Kandungan logam terlarut yang direkomendasikan pada pengolahan limbah cair seperti besi, kobalt, nikel dan seng adalah 0,02; 0,004; 0,003
dan 0,002 mgg produksi asam asetat. Sedangkan kadar logam terlarut yang direkomendasikan per liter reaktor adalah 1 mg FeCl
2
; 0,1 mg CaCl
2
; 0,1 mg NiCl
2
; dan 0,1 mg ZnCl
2
. Penambahan logam-logam ini meningkatkan aktifitas mikroba dan sangat menguntungkan pada proses anaerobik untuk limbah cair.
2.6 Fermentasi Anaerobik
Fermentasi anaerob berarti selama proses fermentasi tidak ada udara yang masuk di dalam reaktor. Fermentasi anaerob memiliki bebearapa keuntungan dan
kerugian, yang ditunjukkan pada tabel 2.6 berikut ini:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.6 Keuntungan dan Kerugian Fermentasi Anaerobik
No. Keuntungan
Kerugian
1. Energi yang dibutuhkan sedikit
Membutuhkan waktu pembiakan yang lama
2. Produk samping yang dihasilkan
sedikit Membutuhkan penambahan
senyawa alkalinity 3.
Nutrisi yang dibutuhkan sedikit Tidak mendegradasi senyawa
nitrogen dan fosfor 4.
Dapat menghasilkan senyawa methana yang merupakan sumber energi yang
potensial Sangat sensitif terhadap efek dari
perubahan temperatur
5. Hanya membutuhkan rekator dengan
volume yang kecil Menghasilkan senyawa yang
beracun seperti H
2
S. Metcalf Eddy, 2003
2.7 Nilai Potensial Biogas
Biogas yang bebas pengotor H
2
O, H
2
S, CO
2
, dan partikulat lainnya dan telah mencapai kualitas pipeline adalah setara dengan gas alam. Dalam bentuk ini, gas
dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya pun telah layak sebagai bahan baku pembangkit listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika
dikompresi, biogas dapat menggantikan gas alam terkompresi yang digunakan pada kendaraan. Di Indonesia nilai potensial pemanfaatan biogas ini akan terus meningkat
karena adanya jumlah bahan baku biogas yang melimpah dan rasio antara energi biogas dan energi minyak bumi yang menjanjikan. Berdasarkan sumber Departemen
Pertanian, nilai kesetaraan biogas dengan sumber energi lain ditunjukkan pada tabel 2.7 berikut:
Tabel 2.7 Kesetaraan Biogas dengan sumber lain
Bahan Bakar Jumlah
Biogas 1 m
3
Elpiji 0,46 kg
Minyak tanah 0,62 liter
Minyak solar 0,52 liter
Bensin 0,8 liter
Gas kota 1,5 m
3
Kayu bakar 3,5 kg
Hermawan, dkk, 2007
Universitas Sumatera Utara
2.8 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas dari Limbah
Cair Kelapa SawitLCKS 2.8.1
Pretreatment Limbah Cair Kelapa Sawit
LCKS dikumpulkan di dalam bak penampungan F-101, dimana pada bagian atasnya terdapat screening filter H-102 AB yang bertujuan untuk menyaring
partikel-partikel seperti cangkang sawit atau serat-serat lain yang dapat menggangu proses fermentasi. Selain itu, pasir yang terkandung di dalam LCKS juga diendapkan
agar tidak mengganggu proses fermentasi dan alat yang digunakan tidak cepat rusak. Lumpur yang mengendap dipisahkan dari LCKS dan menuju penyaringan filter press
untuk dimanfaatkan sebagai pupuk.
2.8.2 Fermentasi Limbah Cair Kelapa Sawit menjadi Biogas
Limbah cair kelapa sawit LCKS yang telah terpisah dengan ampas ditampung dalam bak penampung F-103. Sebagian LCKS dialirkan ke tangki pencampuran
NaHCO
3
M-110 untuk melarutkan padatan NaHCO
3
. Penambahan senyawa NaHCO
3
dilakukan untuk menetralkan pH di dalam reaktor, karena proses fermentasi berlangsung dengan baik dalam pH 6-8. Kemudian campuran NaHCO
3
dialirkan ke dalam bak netralisasi F-106 bersama dengan LCKS yang dialirkan dari bak
penampung F-103. Kemudian inokulum dan sebagian LCKS di alirkan ke dalam tangki pencampuran nutrisi M-102 untuk memudahkan proses penambahan nutrisi
ke dalam reaktor karena nutrisi berupa padatan. Jika nutrisi di tambahkan langsung ke dalam reaktor, maka kondisi reaktor akan sulit dijaga agar tetap di dalam kondisi
anaerobik. Setelah itu, LCKS yang telah netral pH-nya, larutan nutrisi beserta inokulum
dialirkan ke fermentor. Fermentor yang digunakan adalah jenis tangki berpengaduk Continious Stirred Tank Reactor. suhu di dalam fermentor dijaga 35-39
C, dimana bakteri yang digunakan adalah bakteri mesofillik. Proses yang terjadi meliputi proses
hidrolisis, asidifikasi, dan proses pembentukan metana dengan hydraulic retention time
7 hari. Dari fermentor, sisa ampas dialirkan ke filter press untuk kemudian diolah menjadi pupuk padat dan pupuk cair.
Universitas Sumatera Utara
2.8.3 Pemurnian Biogas
Komponen biogas terbesar yang dihasilkan yaitu metana CH
4
dan karbon dioksida CO
2
. Campuran gas ini diturunkan suhunya hingga 30
o
C pada cooler I E- 301 agar proses absorpsi berlangsung lebih efektif. Lalu campuran gas dialirkan ke
dalam suatu kolom membran kontaktor untuk memisahkan CO
2
dimana air sebagai absorber. Jenis membran yang digunakan adalah serat berongga hollow fibre.
Selektivitas air tehadap CO
2
dan solubilitas CO
2
dalam air menyebabkan CO
2
dapat melewati membran dalm melarut dalam air. Campuran Air-CO
2
masuk ke dalam bak F-303 dan CH
4
ditampung dalam tangki F-304 .
2.8.4 Pencairan Biogas
Gas metan yang telah dimurnikan ditampung dalam tangki akumulasi F-304 Tekanan gas metana dinaikkan dari 1 atm menjadi 3 atm menggunakan kompresor
sentrifugal G-401, akibatnya temperatur gas meeningkat menjadi 112
o
C. Temperatur gas diturunkan hingga 30
o
C dengan mengalirkan ke cooler II E-402. Selanjutnya temperatur gas diturunkan hingga -48
o
C melalui heat exchanger I E- 403 dengan propana sebagai refrigeran. Lalu pendinginan tahap berikutnya
dilakukan hingga suhu -115,5
o
C dengan metana pada alur recycle sebagai refrigeran. Gas bersuhu rendah dan bertekanan tinggi ini dilewatkan pada ekspander G-410
untuk menurunkan tekanan gas metan menjadi 1,2 atm sekaligus menurunkan suhunya menjadi -166,22
o
C. Kemudian, uap metana basah ini dialirkan menuju flash drum
untuk memisahkan metana cair dengan metana gas yang tidak berhasil dicairkan. Metana yang masih berupa gas ini masih cukup dingin, sehingga ia
dilewatkan kembali ke heat exchanger E-404 sebagai pendingin lalu masuk kembali ke tangki akumulasi CH
4
F-304. Metana cair ditampung dalam tangki F- 406. Sedangkan off gas ditampung dalam tangki F-407 dan dapat pula dijual.
2.9 Sifat-sifat Bahan Pembantu dan Produk
