Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

(1)

LA-1

LAMPIRAN A

DATA KALIBRASI

A.1 DATA KALIBRASI PERTAMA

Tabel A.1 Data Kalibrasi Pertama Tegangan pH 4

(mV)

Tegangan pH 7 (mV)

Tegangan pH 8,5 (mV)

Tegangan pH 10 (mV)

823 1353 1689 2031

902 1462 1705 2056

810 1392 1706 2051

859 1403 1673 2032

853 1449 1608 1984

802 1389 1730 1973

895 1408 1765 1968

821 1453 1743 1974

845 1392 1759 2001

863 1377 1649 2016

857 1468 1684 2026

847 1398 1694 2053

823 1350 1709 2048

862 1479 1649 2036

874 1398 1683 2023

834 1350 1690 1980

852 1472 1732 1993

864 1411 1759 1975

819 1350 1739 2011

(2)

A.2 DATA KALIBRASI KEDUA

Tabel A.2 Data Kalibrasi Kedua Tegangan pH 4

(mV)

Tegangan pH 7 (mV)

Tegangan pH 8,5 (mV)

Tegangan pH 10 (mV)

793 1483 1685 1936

785 1463 1664 1964

748 1473 1648 1940

768 1486 1693 1995

738 1429 1684 2013

792 1475 1703 2051

743 1389 1753 2035

719 1473 1729 2029

762 1402 1710 2016

713 1463 1680 2001

724 1429 1653 1951

751 1476 1684 1964

793 1493 1693 1969

743 1403 1730 1958

753 1392 1720 1985

701 1482 1712 1994

741 1398 1739 2031

735 1405 1721 2029

785 1484 1701 2017

(3)

LB-1

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

B.1 PERHITUNGAN STANDAR DEVIASI

Contoh perhitungan standar deviasi perubahan pH pada jam ke-1 adalah sebagai berikut:

Tabel B.1 Data Pengambilan pH pada Jam ke-1

No. Tanggal Waktu pH

1 21 Maret 2016 17:16:08 _10,1

2 _{21 Maret 2016} _17:16:09 _9,7

3 _{21 Maret 2016} _17:16:10 ₁₀

4 _{21 Maret 2016} _17:16:11 _12,1

5 _{21 Maret 2016} _17:16:12 _1,3

6 _{21 Maret 2016} _17:16:13 ₁

7 _{21 Maret 2016} _17:16:14 _14,1

8 _{21 Maret 2016} _17:16:15 _9,1

9 _{21 Maret 2016} _17:16:16 _7,8

10 _{21 Maret 2016} _17:16:17 _7,7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2306 21 Maret 2016 18:16:05 7,3

(4)

Perhitungan standar deviasi: Standar Deviasi = ∑

= , , , , .… ,

= 7,401

Standar Deviasi = , , , , . . . . . , ,

(5)

LC-1

LAMPIRAN C

FOTO PERCOBAAN

C.1 FOTO PERCOBAAN

(6)

PROGRAM KOMPUTER

D.1 PROGRAM ARDUINO // include the library code: #include <LiquidCrystal.h>

#define SensorPin 1 //pH meter Analog output to Arduino Analog Input 0 unsigned long int avgValue; //Store the average value of the sensor feedback float phValue;

int buf[10],temp; void setup() {

// set up the LCD's number of columns and rows: Serial.begin(9600); //Baudrate serial communication delay(1000);

Serial.println("Ready"); //Test the serial monitor }

void loop() {

for(int i=0;i<10;i++) //Get 10 sample value from the sensor for smooth the value {

buf[i]=analogRead(SensorPin); delay(0);

}

for(int i=0;i<9;i++) //sort the analog from small to large { for(int j=i+1;j<10;j++) { if(buf[i]>buf[j]) { temp=buf[i]; buf[i]=buf[j]; buf[j]=temp; } } } avgValue=0;

for(int i=2;i<8;i++) //take the average value of 6 center sample avgValue+=buf[i];

float voltValue=(float)avgValue*5.0/1024/6; //convert the analog into millivolt phValue=53.57143*voltValue; //convert the millivolt into pH value

int volt = voltValue*1000; /*

(7)

LD-2

Serial.print(volt);

Serial.print("mV pH = "); Serial.println(phValue,3); */

Serial.print(char(phValue));

digitalWrite(13, HIGH); delay(1000);

digitalWrite(13, LOW); }

(8)

(9)

DAFTAR PUSTAKA

[1] N. Abdullah, F. Sulaiman (2013). Biomass Now-Sustainable Growth and Use: The Oil Palm Wastes in Malaysia. http://dx.doi.org/10.5772/55302. [2] Joo-Young Jeong, Sung-Min Son, Jun-Hyeon Pyon, Joo-Yang Park,

“Performance Comparison Between Mesophilic and Thermophilic Anaerobic Reactors for Treatment of Palm Oil Mill Effluent”, Jurnal Bioresource Technology, XXX (2014), hal. XXX-XXX.

[3] Sumate Chaiprapat, Tanyaluk Laklamsumate, ”Enhancing Digestion Efficiency of POME in Anaerobic Sequencing Batch Reactor with Ozonation Pretreatment and Cycle Time Reduction”, Jurnal Bioresource Technology, 102 (2011): hal. 4061-4068.

[4] ”Analisis Biaya dan Manfaat Pembiayaan Investasi Limbah Menjadi Energi Melalui Kredit Program”. Kerjasama Pusat Kebijakan Pembiayaan Perubahan Iklim dan Multilateral badan Kebijakan Fiskal kementerian Keuangan RI dan UK Low Carbon Support Programme, 2014.

[5] Appels, L., Baeyans, J., Degrave, J., dan Dewil, R., (2008). “Principles And Potential Of The Anaerobic Digestion Of Waste-Activated Sludge”. Progress in Energy and Combustion Science 34: 755-78.

[6] Guntoro, Helmi, Somantri Yoyo dan Erik Haritman.2013. Rancang Bangun Magnetic Door Lock Menggunakan Keypad Dan Solenoid Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno. FPTK Universitas Pendidikan Indonesia. Electrans,Vol 12, No.1, Maret 2013, 39 – 48.

[7] Vyas, D. Divyang dan Pandya H. N.2013. Design and Development of a Multi-Channel Plug-in Type Wireless Data Logger for Energy Measurement.

Darshan Institute of Engg. & Tech., Rajkot, India.International Journal of Electronics and Electrical Engineering Vol. 1, No. 3, September, 2013. [8] Safwan, Muhammad. 2008. Sistem Pengendalian Suhu Berbasis

Mikrokontroler At89s5, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. [9] Sugriwan, Iwan, dkk. 2012. Pengembangan Sistem Sensor Untuk Mengukur

Parameter Gas Pada Produksi Biogas. Program Studi Teknik Kimia FT Universitas Lambung Mangkurat Banjarbaru.

[10] Saidul, dan Rozeff Pramana. 2014. Pengontrolan pH Air Secara Otomatis pada Kolam Pembenihan Ikan Kerapu Macan Berbasis Arduino, Jurusan Teknik Elektro FT Universitas Maritim Raja Ali Haji.

[11] Willy Verheye,”Growth and Production of Oil Palm”, Jurnal Soils, Plants Growth and Crop Production, II (2011).

(10)

[12] Badan Pusat Statistik. 2012. Statistik Kelapa Sawit Indonesia.

[13] Peraturan Menteri Perindustrian Republik Indonesia, 2010, nomor: 13/M-IND/PER/1/2010.

[14] Heinz Stichnothe, Frank Schuchardt, Greenhouse Gas Reduction Potential Due to Smart Palm Oil Mill Residue Treatment, Institute of Agricultural Technology and Biosystems Engineering, Germany, 2010.

[15] United States Department of Agriculture, Oilseeds: World Markets and Trade, Desember 2014.

[16] Yunus Ahmed, Zahira Yaakob, Parul Akhtar, Kamaruzzaman Sopian, “Production of Biogas and Performance Evaluation of Existing Treatment Processess in Palm Oil Mill Effluent (POME)”, Jurnal Renewable and Suistainable Energy Reviews, 42 (2015): hal. 1260-1278. [17] Andika, Arie dan Elton Jhon Mayo Situmeang. 2011. Peningkatan Produksi

Biogas Dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Pada Skala Pilot Dengan Recycle Sludge. Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

[18] Thomas B. Fricke. Buku Panduan Pabrik Kelapa Sawit Skala Kecil untuk Produksi Bahan Baku Bahan Bakar Nabati (BBN). Environmental Services Program, Agustus 2009.

[19] Chunseng Zhang, Haijia Su, Jan Baeyens, Tianwei Tan, “Reviewing the Anaerobic Digestion of Food Waste for Biogas Production”, Jurnal Renewable and Sustainable Energy Reviews, 338 (2014): hal. 383-392. [20] Balsam, Jhon. 2006. Anaerobic Digestion of Animal Wastes: Factors to

Consider. NCAT Energy Specialists Published 2006 IP219.

[21] Kimberly Lynn Bothi. Characterization of Biogas from Anaerobically Digested Dairy Waste for Energy Use. Thesis Faculty of the Graduate School of Cornell University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science, 2007.

[22] American Biogas Council, “Advantages of vehicle Fuel vs Other Biogas Uses in Agricultural AD Systems”, Conference Indianapolis IN (2013).

[23] Miyamoto, Kazuhisa. 1997. FAO - Food and Agriculture Organization of the United Nations. Renewable Biological Systems For Alternative Sustainable Energy Production. ISBN 92-5-104059-1.

[24] Ken Anderson, Paul Sallis, Sinan Uyanik, “Anaerobic Treatment Processes”

The Handbook of Water and Wastewater Microbiology, Chapter 24 (2003): hal. 391-426, ISBN 0-12-470100-0.

(11)

[25] Anna Schurer, Asa Jarvis. Microbiological Handbook for Biogas Plants. (Svenskt Gastekniskt Center AB: Victoria, British Columbia, Canada, 2009).

[26] Metcalf & Eddy. 2003, Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Mc Graw Hill.

[27] DJ Batstone, PD Jensen, “Anaerobic Processes”, Subbab 4.17 (2011): hal. 615-639.

[28] Song, Y.C., Kwon, S.J., Woo, J.H. (2004) Mesophilic And Thermophilic Temperature Co-Phase Anaerobic Digestion Compared With Single-Stage Mesophilic- And Thermophilic Digestion Of Sewage Sludge, Water Res. 2004 Apr;38(7):1653–62.

[29] Garcelon, John dan Joe Clark, 2007, Waste Water Design, Student and instructor manual.

[30] Djuandi, Feri. 2011. Pengenalan Arduino. http://www.tobuku.com, diakses tanggal 6 Desember 2015.

[31] Developers, Arduino. 2015. Arduino Mega 2560. http://arduino.cc/en/Main/ ArduinoBoardMega2560.

[32] Muzakir, T. Muchlis, dkk. 2014. Makalah Instrumen Sensor pada Alat Pengukur pH. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian FP Universitas Syiah Kuala.

[33] Astria, Fanny, dkk. 2014. Rancang Bangun Alat Ukur pH dan Suhu Berbasis Short Message Service (SMS) Gateway. Jurnal MEKTRIK Vol.1 No.1, ISSN 2356-4792. Jurusan Teknik Elektro, Universitas Tadulako.

[34] LabView. 2006. Getting Started with LabVIEW. Austin, Texas : National Instruments Corporation.

[35] National Instruments. 2015. National Instruments LabVIEW. LINX - LVH - National Instruments.

(12)

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Pusdiklat LP2M dan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

Bahan-bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari: 3.2.1 Bahan - Bahan

• Larutan Buffer • Air Suling

• LCPKS dari fat-pit PKS Adolina PTPN IV

3.2.2 Peralatan

• pH Probe Sensor

• Modul Akuisisi Data pH Sensor • Jumper Cable

• Arduino Mega 2560

• Kabel RS232 to USB

• PC/Laptop dengan Instalan LabVIEW 2014

3.3 METODOLOGI PENELITIAN

Metode Penelitian ini menggunakan 2 tahapan, yaitu tahap perancangan

hardware dan tahap perancangan software. 3.3.1 Perancangan Hardware

Perancangan hardware akan menghubungkan antara pH Probe Sensor, Modul Akuisisi Data pH Sensor, Jumper Cable, Arduino Mega 2560, dan LCPKS menggunakan rangkaian yang terhubung langsung pada pin arduino Mega 2560.

(13)

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Arduino Mega 2560

Peralatan Arduino Mega 2560 yang telah dirangkai akan dihubungkan ke LCPKS. Pada tahap ini, larutan akan dilakukan pembacaan pH, tujuannya adalah untuk dapat menghitung nilai penyimpangan pembacaan pH.

(14)

3.3.2 Perancangan Software

Perancangan software dibagi dalam 2 tahap, yaitu: 3.3.2.1Tahap Kalibrasi Alat

Gambar 3.3 Flowchart Prosedur Kalibrasi Arduino Mega 2560

Mulai

Pengukuran pH

Menggunakan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

pH Probe Sensor Dimasukkan ke Dalam Masing-masing

Larutan Buffer

Penyimpanan Data

Bandingkan pH pada Larutan Buffer dan beda potensial yang dihasilkan

Selesai Apakah Pembacaan

pH Sudah Selesai?

Didapatkan Persamaan Algoritma Kalibrasi Tidak

(15)

3.3.2.2 Tahap Pengambilan Data pH

Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Pengambilan Data pHdengan Menggunakan Software National Instruments LabVIEW 2014

Mulai

Pengukuran pH

Menggunakan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

pH Probe Sensor Dimasukkan ke Dalam Masing-masing

Sampel Larutan

Penyimpanan Data

Bandingkan pH pada LCPKS dan Nilai pH

yang Dihasilkan

Selesai Apakah Pembacaan

pH Sudah Selesai?

Didapatkan Nilai Penyimpangan Pembacaan pH Tidak

(16)

3.4 JADWAL PENELITIAN

Pelaksanaan penelitian direncanakan selama 6 (enam) bulan. Jenis kegiatan dan jadual pelaksanaannya dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian

No. Kegiatan Bulan Ke

1 2 3 4 5 6 1. Persiapan Penelitian

2. Survei dan Pembelian Bahan

3. Pelaksanaan Penelitian dan pengumpulan data 4. Kompilasi data dan penarikan kesimpulan 5. Penulisan karya ilmiah

(17)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PERANCANGAN HARDWARE 4.1.1 Penentuan Komponen

Perancangan perangkat keras dilakukan dengan mengintegrasikan beberapa komponen perangkat keras. Beberapa komponen perangkat keras yang digunakan diantaranya adalah:

• Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 adalah papan mikrokontroler bebasis ATmega2560 yang berfungsi sebagai host. Visual dari Arduino Mega 2560 disajikan pada gambar 4.1.

Gambar 4.1 Visual Arduino Mega 2560

• Modul Akuisisi Data pH

Modul akuisisi data pH adalah papan kecil berukuran 43mm×32mm yang menjadi antarmuka pH sensor dengan konektor BNC dan input analog mikrokontroler Arduino. Alat ini memiliki LED yang bekerja sebagai indikator daya. Visual dari modul akuisisi data pH disajikan pada gambar 4.2.

(18)

• pH Sensor Analog

pH sensor analog adalah alat utama yang digunakan untuk mengukur parameter pH larutan. Alat ini memiliki sebuah konektor BNC, rentang pengukuran pH 0-14, temperature pengukuran 0-60o_{C, akurasi 0,1 pH (25}o_{C), dan panjang kabel} dari sensor ke konektor sebesar 660mm. Visual dari pH sensor analog disajikan pada gambar 4.3.

Gambar 4.3 Visual pH Sensor Analog

4.1.2 Perakitan Komponen

Perakitan komponen terdiri atas beberapa alat yang berhubungan, antara lain PC/Laptop, mikrokontroler Arduino, modul akuisisi data pH, pH sensor analog, dan fermentor. Skema perakitan komponen disajikan pada gambar 4.4.

Gambar 4.4 Skema Perakitan Komponen Otomatisasi Monitoring pH Keterangan:

1. PC/Laptop

2. Mikrokontroler Arduino 3. Modul Akuisisi Data pH 4. pH Sensor Analog 5. Fermentor

(19)

4.2 PERANCANGAN HMI

Perancangan HMI dilakukan dengan menggunakan software Arduino dan LabVIEW 2014. Adapun untuk software Arduino dibutuhkan kode sebagai bahasa pemograman untuk kemudian diupload ke mikrokontroler dengan menggunakan kabel. Kode Arduino yang digunakan dalam penelitian ini diperlihatkan pada gambar 4.5.

(20)

Untuk software LabVIEW dilakukan perancangan block diagram. Block diagram ini akan digunakan untuk menerima sinyal dari Arduino dan menampilkannya pada front panel. Struktur block diagram pada penelitian ini diperlihatkan pada gambar 4.6.

Gambar 4.6 Struktur Block Diagram Software LabVIEW 2014

Sehingga front panel akan menampilkan sinyalnya dalam bentuk seperti terlihat pada gambar 4.7.

(21)

4.3 PENGAMBILAN DATA

Pada penelitian ini dilakukan pengambilan data pH fermentor sebanyak 3 variasi waktu dengan tiap variasi selama 3 hari berturut-turut. Sebelum proses pengambilan data berlangsung, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi rangkaian alat untuk menyesuaikan pembacaan data dengan kondisi ketika pengambilan data dilangsungkan. Pada proses kalibrasi ini digunakan 2 sampel larutan buffer dengan nilai pH 4 dan pH 7. Sinyal yang diterima akan muncul pada software Arduino berupa nilai tegangan dalam satuan milivolt. Nilai tegangan inilah yang akan diubah menjadi nilai pH dengan cara memasukkan rumus persamaan kalibrasi. Gambar 4.8 di bawah ini menunjukkan grafik garis persamaan kalibrasi pertama yang mewakili beberapa titik untuk pH 4 dan pH 7.

Gambar 4.8 Grafik Persamaan Kalibrasi Pertama

Didapat persamaan kalibrasi pertama yaitu pH = 4,9578×V. Persamaan tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam software Arduino. Setelah memasang kode baru pada perangkat Arduino, dilakukan pengambilan data pH fermentor dengan variasi waktu pertama yaitu selama 1 detik sekali menggunakan software LabVIEW. Hasil dari pengambilan data pH disajikan pada gambar 4.9.

y = 4,9578x

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2

(22)

Gambar 4.9 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Pertama

Dapat dilihat bahwa pengambilan data pH pada percobaan ini mendekati data pH yang diambil secara manual menggunakan pH meter digital.

Penelitian ini dilanjutkan dengan menggunakan variasi waktu kedua yaitu selama 5 detik sekali. Hasil dari pengambilan data pH disajikan pada gambar 4.10.

Gambar 4.10 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Kedua

Dapat dilihat bahwa pengambilan data pH mula-mula telah mendekati dengan data pH yang diambil secara manual, akan tetapi pada jam ke-81 sensor mulai kotor dan pengambilan data pH telah menyimpang jauh dari data manual. Hal ini dapat

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 pH Waktu (Jam) Data Percobaan Data Sekunder 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

72 76 80 84 88 92 96 100 104 108 112 116 120

Waktu (Jam)

Data Percobaan Data Sekunder Sensor mulai kotor

(23)

disebabkan oleh penumpukan pada lapisan probe pH sensor analog yang terbentuk dari padatan dalam fermentor.

Ketika pembacaan telah tidak sesuai, maka dilakukan pembersihan pada probe pH meter analog dengan menggunakan air panas suhu 50oC secara berulang hingga steril. Probe pH meter analog yang telah dibersihkan selanjutnya dirangkai kembali bersama perangkat arduino.

Untuk meningkatkan keakuratan pembacaan data pada percobaan selanjutnya, maka terlebih dahulu dilakukan proses kalibrasi kedua. Gambar 4.11 menunjukkan grafik garis persamaan kalibrasi kedua yang mewakili beberapa titik untuk pH 4 dan pH 7.

Gambar 4.11 Grafik Persamaan Kalibrasi Kedua

Didapat persamaan kalibrasi kedua yaitu pH = 4,9883×V. Persamaan tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam software Arduino. Setelah memasang kode baru pada perangkat Arduino, dilakukan pengambilan data pH fermentor dengan variasi waktu ketiga yaitu selama 10 detik sekali menggunakan software LabVIEW. Hasil dari pengambilan data pH disajikan pada gambar 4.12.

y = 4,9883x

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2

(24)

Gambar 4.12 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Ketiga

Dapat dilihat bahwa pengambilan data pH pada percobaan ini sudah kembali mendekati dengan data pH yang diambil secara manual menggunakan pH meter digital.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

121 127 133 139 145 151 157 163 169 175 181 187 193 pH

Waktu (Jam)

Data Percobaan Data Sekunder

(25)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:

1. Arduino dan LabVIEW sesuai untuk digunakan pada proses otomatisasi monitoring pH pada produksi biogas dari limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS).

2. Persamaan kalibrasi pertama yaitu pH = 4,9578×V dan persamaan kalibrasi kedua yaitu pH = 4,9883×V.

3. Pembacaan data pH pada proses otomatisasi terhadap data pH yang diambil secara manual telah mendekati.

4. Waktu pencucian probe pH meter analog adalah setiap 3 hari sekali sekurangnya dengan air panas suhu 50oC.

5.2 SARAN

Adapun saran yang dapat diberikan pada penelitian ini adalah:

1. Disarankan untuk menambahkan pH meter analog pada titik fermentor yang berbeda sehingga data pH yang terbaca lebih representatif.

2. Disarankan untuk melakukan monitoring pH terhadap larutan tanpa suspensi terlebih dahulu untuk membandingkan kondisi pH meter analog.

3. Disarankan untuk melakukan otomatisasi monitoring pH pada kondisi temperatur yang berbeda.

4. Disarankan untuk melakukan penelitian dengan rentang kalibrasi setiap hari untuk membandingkan hasil yang diperoleh.

(26)

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 PERKEMBANGAN KELAPA SAWIT DI INDONESIA

Kelapa sawit merupakan tanaman pohon tropis yang terutama ditanam untuk menghasilkan minyak. Ditanam dan dipanen di daerah yang luas (3.000 sampai 5.000 ha) disekitar pabrik minyak sentral untuk memungkinkan penanganan industri yang pesat [11]. Seiring dengan berkembangnya industri sawit di Indonesia, luas areal perkebunan sawit juga semakin bertambah yang dirangkum dalam Tabel 2.1 berikut, mulai dari tahun 2009 sampai 2013.

Tabel 2.1 Luas Areal Perkebunan Kelapa Sawit di Indonesia [12] Tahun Luas areal (1000 ha)

Perkebunan Besar Perkebunan Rakyat

2009 4888,0 3061,40

2010 5161,6 3387,30

2011 5349,8 3752,50

2012 5995,7 4137,60

2013 6170,7 4415,80

Salah satu hasil olahan kelapa sawit adalah Minyak Sawit Mentah (MSM) seperti Crude Palm Oil (CPO) dan Crude Palm Kernel Oil (CPKO) [13]. Minyak kelapa sawit merupakan salah satu minyak nabati yang paling populer di dunia dan konsumsinya terus meningkat [2]. Peningkatan permintaan untuk minyak sawit didorong oleh meningkatnya konsumsi minyak nabati karena perkembangan populasi manusia [14]. Tabel 2.2 berikut merupakan produksi minyak kelapa sawit dunia. Tabel 2.2 Produksi Minyak Kelapa Sawit Dunia, dalam Jutaan Ton [15]

2010/11 2011/12 2012/13 2014/15 Nov 2014/15

Des 2014/15 Indonesia 23,600 26,200 28,500 30,500 33,500 33,000 Malaysia 18,211 18,202 19,321 20,161 21,250 21,250

Thailand 1,832 1,892 2,135 2,150 2,250 2,250

Colombia 753 945 974 1,042 1,070 1,070

Nigeria 850 850 910 930 930 930

Lainnya 3,590 4,022 4,129 4,276 4,293 4,293

(27)

2.2 LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) 2.2.1 Sumber Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS)

Limbah cair dihasilkan dari ekstraksi minyak sawit dari proses basah di dekanter. Limbah cair ini dikombinasikan dengan limbah dari air pendingin dan sterilizer yang disebut sebagai palm oil mill effluent (POME) atau limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) [1]. Gambar 2.1 berikut merupakan diagram alir proses ekstraksi minyak sawit pada industri kelapa sawit, dilengkapi dengan limbah yang dihasilkan beserta sumber limbahnya.

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Ekstraksi Minyak Sawit dan Limbah yang Dihasilkan [16]

(28)

Berdasarkan gambar di atas, dapat diketahui bahwa terdapat tiga sumber utama limbah cair yang dihasilkan dari pabrik kelapa sawit konvensional yaitu sterilizer kondensat, pemisah lumpur dan limbah hidrosiklon dengan perbandingan sekitar 0,9 : 1,5 : 0,1 m3 [17]. Produksi 1 juta ton minyak sawit mentah membutuhkan 5 juta ton tandan buah segar (TBS). Rata-rata pengolahan 1 juta ton TBS di Pabrik Kelapa Sawit menghasilkan 230.000 ton tandan kosong buah (TKS) dan 650.000 ton limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) sebagai residu [14]

2.2.2 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS)

LCPKS berasal dari stasiun rebusan/sterilisasi dan klarifikasi yang dialirkan ke fat pit untuk tujuan pengutipan minyak dimana limbah tersebut mengalir dengan debit rata-rata 21 m3_{/jam dengan waktu operasional 20 jam dalam satu hari.} Karakteristik POME dapat dilihat pada tabel 2.3 Karakteristik LCPKS dari sampel Adolina berikut ini:

Tabel 2.3 Karakteristik LCPKS dari sampel Adolina [18]

No. Nama Sampel Satuan Keluaran Cooling Tower

1. pH - 4,15

2. TS Mg/L 41.000

3. VS Mg/L 35.000

4. BOD mg/L 40.000

5. CODcr Mg/L 43.000

6. NH4-N Mg/L 21

7. VFA Mg/L 4.510

8. Asam Asetat Mg/L 3.570 9. Asam Proponiat Mg/L 200

10. n-Hex Mg/L 4.300

11. C % 37,3

12. H % 5,04

13. N % 1,99

14. S % 0,31

15. P % 0,17

16. COD:N:P - 350:7:1,5

2.2.3 Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) sebagai Biogas

Limbah cair yang dihasilkan dari proses produksi diolah di instalasi pengolahan air limbah. Untuk penanganannya perlu dibangun kolam limbah dengan kapasitas yang dapat menampung limbah cair dengan kapasitas olah pabrik

(29)

brondolan sawit/jam. Tahapan proses pengolahan air limbah terdiri atas: (1) Deoling Pond, (2) Kolam Pendingin, (3) Primary Anoerbic Pond, (4) Secondary Anaerobic Pond dan (5) Aeration Pond. Waktu tinggal limbah pada kolam keseluruhan adalah 109 hari, maka perluasan kolam limbah harus dilakukan sejalan dengan pengembangan kapasitas produksi [18]

Biogas dapat dibuat dari berbagai macam bahan baku seperti kotoran hewan, sampah organik ataupun limbah cair kelapa sawit. Secara ilmiah, biogas yang dihasilkan dari sampah organik adalah gas yang mudah terbakar (flammable). Gas ini dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi tanpa udara). Umumnya, semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Tetapi hanya bahan organik homogen, baik padat maupun cair yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Bila sampah-sampah organik tersebut membusuk, akan dihasilkan gas metana (CH4) dan karbondioksida (CO2). Tapi, hanya CH4 yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Umumnya kandungan metana dalam reaktor sampah organik berbeda-beda dalam penelitiannya, menghasilkan metana sebesar 50-80% dan karbondioksida 20-50% [19]. Sedangkan kandungan umum dalam reaktor biogasnya mengandung sekitar 60-70% metana, 30-40% karbon dioksida, dan gas-gas lain, meliputi amonia, hidrogen sulfida, merkaptan (tio alkohol) dan gas lainnya [20]. Tetapi secara umum rentang komposisi biogas adalah dapat dilihat dalam tabel 2.4

Tabel 2.4 Karakteristik Biogas

Parameter Komposisi Referensi

Metana (CH4) 50 – 60% [22]

Karbon dioksida (CO2) 38 – 48% [22]

Nitrogen (N2) 0,4 – 1,2% [23]

Oksigen (O2) 0 – 0,4% [23]

Hidrogen Sulfida (H2S) 0,02 – 0,4% [48]

2.3 MEKANISME PEMBENTUKAN BIOGAS

Proses pembentukan biogas melalui pencernaan anaerobik merupakan proses bertahap, dengan empat tahap utama, yakni hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis dan metanogenesis [19].

2.3.1 Hidrolisis

Pada tahap ini protein umumnya akan dihidrolisa menjadi asam amino dengan bantuan enzim protase, yang akan diproduksi oleh Bacteroides, Butyrivibrio,

(30)

Clostridium, Fusobacterium, Selenomonas, dan Streptococcus. Asam amino yang diproduksi akan didegradasi menjadi asam lemak seperti asetat, propionat, dan butirat, dan ada yang menjadi amonia yang akan dilakukan Clostridium, Peptococcus, Selenomonas, Campylobacter, dan Bacteroides [23]

Pada tahap ini intinya bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi oleh mikroorganisme hidrolitik menjadi senyawa terlarut seperti asam karboksilat, asam keton, asam hidroksi, keton, alkohol, gula sederhana, asam-asam amino, H2 dan CO2 [19]

2.3.2 Asidogenesis

Selama asidogenesis, produk hidrolisis diubah oleh bakteri asidogenik menjadi substrat untuk metanogen. Asidogens (mikroorganisme asidogenesis) menyediakan substrat penting bagi asetogens (mikroorganisme asetogenesis) dan metanogen (mikroorganisme metanogenesis) Banyak mikroorganisme yang berbeda, aktif selama tahap ini lebih dari pada tahap lain. Mikoorganisme pada tahap ini sama dengan tahap hidrolisis, namun organisme lain juga aktif, misalnya Enterobacterium, Bacteriodes, Acetobacterium, Eubacterium, Clostridium, Ruminococcus, Butyribacterium, Propionibacterium, Lactobacillus, Streptococcus, Pseudomonas, Desulfobacter, Micrococcus, Bacillus dan Escherichia. Para anggota fakultatif kelompok ini juga membantu melindungi metanogen yang sensitive terhadap oksigen dengan mengkonsumsi jejak oksigen yang dapat masuk dalam umpan [24]

2.3.3 Asetogenesis

Asetogenesis merupakan tahapan dimana asam organik yang lebih tinggi dan zat-zat lain yang dihasilkan oleh asidogenesis selanjutnya dicerna oleh asetogen untuk menghasilkan asam asetat, CO2 dan hidrogen yang dapat digunakan oleh

metanogen untuk produksi metana [21]

Contoh-contoh bakteri yang bekerja pada asetogenesis yaitu Syntrophomonas, Syntrophus, Clostridium, dan Syntrobacter merupakan genus dari mikroorganisme yang dapat melakukan oksidasi anaerobik yang bersintrofik dengan mikroorganisme untuk menguraikan gas hidrogen. Banyak organisme ini dikenal sebagai asetogens, yaitu selain gas hidrogen dan karbon dioksida mereka juga membentuk asetat sebagai produk utama [25]

(31)

2.3.4 Metanogenesis

Metanogenesis adalah proses yang menghasilkan gas metana dengan digester anaerobik. Walaupun asetat dan H2/CO2 adalah substrat utama pada proses ini, tetapi senyawa-senyawa lain seperti asam format, metanol, metilamina dan CO akan dikonversi juga untuk menghasilkan metana. Saat ini hanya ada dua kelompok yang diketahui dari metanogen yang memecah asetat yaitu Methanosaeta dan

Methanosarcina, sementara yang memecah gas hidrogen yaitu Methanobacterium, Methanococcus, Methanogenium dan Methanobrevibacter [25]

2.4 PARAMETER FERMENTASI

Beberapa parameter yang penting dalam proses fermentasi anaerobik yaitu: 2.4.1 Alkalinitas

Alkalinitas adalah ukuran dari jumlah alkali (dasar) zat dalam proses biogas. Semakin tinggi alkalinitas, semakin besar kapasitas buffer dalam proses, yang akan menstabilkan nilai pH [24]. Alkalinitas pada limbah cair dapat dihasilkan dari hidrokarbon, karbonat (CO32-) dan bikarbonat (HCO3-) yang berikatan dengan kalsium, magnesium, kalium dan amonia. Alkaliniti pada limbah cair membantu untuk mempertahankan pH agar tidak mudah berubah yang disebabkan oleh penambahan asam. Konsentrasi dari alkaliniti pada limbah cair sangatlah penting karena kadar alkaliniti mempengaruhi pengolahan zat-zat kimia dan biologi, juga dibutuhkan untuk nutrisi bagi mikroba [26].

2.4.2 Derajat Keasaman (pH)

Konsentrasi ion-hidrogen merupakan kualitas parameter yang penting di dalam limbah cair. Konsentrasi dari pH dapat diartikan sebagai eksistensi dari kehidupan mikroba di dalam limbah cair (biasanya pH diantara 6 sampai 9). Limbah cair mempunyai konsentrasi pH yang sulit diatur karena adanya proses pengasaman pada limbah cair. pH mempunyai arti yang sangat penting di dalam pengolahan limbah cair karena dari pH dapat diketahui kondisi mikroba yang ada di dalam limbah cair [26].

Tingkat pH optimal untuk kelompok fungsional biokimia pada proses anaerob yaitu [27]:

(32)

1) Hidrolisis, biasanya optimal di atas pH 6 tetapi memungkinkan hingga pH 5. 2) Asidogenesis, optimal antara pH 5,5 dan 8, tetapi memungkinkan hingga pH 4. 3) Asetogenesis/hidrogen memanfaatkan metanogen, optimal antara pH 6,5 dan 8

tetapi memungkinkan hingga pH 5.

4) Metanogenenesis, optimal antara pH 7 dan 8 tetapi memungkinkan hingga pH 6.

2.4.3 Kebutuhan Nutrisi

Nutrisi sangat penting bagi pertumbuhan mikroba, nutrisi untuk pertumbuhan mikroba dalam limbah cair umumnya adalah nitrogen dan phospor. Untuk mendapatkan sludge yang kecil pada proses anaerobik, maka diperlukan kadar nitrogen dan phospor dalam kandungan yang cukup untuk pertumbuhan biomassa. Oleh karena itu, penambahan nitrogen dan/atau phospor yang dibutuhkan tergantung dari substrat dan nilai dari SRT (Solid Retention Time), biasanya jumlah nutrisi yang dibutuhkan seperti nitrogen, phospor, dan sulfur pada range 10-13,2-2,6 dan 1-2 mg per 100 mg limbah. Akan tetapi, agar methanogenesis maksimum, konsentrasi nitrogen, phospor dan sulfur biasanya 50, 10, dan 5 mg/L. Kandungan nitrogen dapat diperoleh dari berbagai macam senyawa seperti NH4HCO3 (amonium hidrogen karbonat) [26]

2.4.4 Temperatur Operasi

Proses anaerob biasanya dijalankan pada temperatur 30-38⁰_{C atau pada}

49-57⁰_{C (termofilik) dan harus sangat diperhatikan mengingat organisme yang}

berkembang pada temperatur yang berbeda tidaklah sama. Inkubasi laboratorium biasanya dioperasikan pada suhu 37⁰_{C atau 55}⁰_{C [28].}

Apabila temperatur menurun, aktivitas bakteri akan berkurang, begitu pula dengan produksi biogas. Sebaliknya bila temperatur meningkat, beberapa bakteri mulai memasuki fasa kematian dan biogas yang diproduksi juga akan berkurang. Isolasi, penukar panas, elemen pemanas, penangas air dan injeksi uap air merupakan metode-metode yang dapat digunakan untuk mengontrol temperatur digester [29].

Temperatur yang ada pada reaktor biogas (digester) akan mempengaruhi kemampuan pertumbuhan mikroorganisme yang akan berdampak pada produksi gas metana. pada gambar 2 terlihat grafik yang menunjukkan hubungan temperatur dengan kecepatan pertumbuhan mikroorganisme:

(33)

Gambar 2.2 Hubungan Temperatur dengan Kecepatan Pertumbuhan Mikroorganisme [29]

2.5 MIKROKONTROLLER 2.5.1 Perangkat Hardware

Dalam penelitian ini digunakan beberapa perangkat hardware, diantaranya: 2.5.1.1 Arduino

Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain-desain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya [30].

Saat ini ada beberapa alat pengembangan prototype berbasis microcontroller yang cukup populer, misalnya [30]:

• Arduino

• I-CubeX

• Arieh Robotics Project Junior

• Dwengo

• EmbeddedLab

(34)

Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata “platform” di sini adalah sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan

Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller [30]. Tipe-tipe platform

Arduino dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut: Tabel 2.5 Tipe-Tipe Platform Arduino [30]

Tipe Keterangan Gambar

Arduino USB

Menggunakan USB sebagai antar muka pemrograman atau komunikasi komputer.

Arduino Serial

Menggunakan RS232 sebagai antar muka pemrograman atau komunikasi komputer

Arduino Mega

Papan Arduino dengan spesifikasi yang lebih tinggi, dilengkapi tambahan pin digital, pin analog, port serial dan sebagainya.

Arduino FIO Ditujukan untuk penggunaan nirkabel.

Arduino LILYPAD

Papan dengan bentuk yang melingkar

Arduino BT Mengandung modul bluetooth untuk komunikasi nirkabel

(35)

Arduino Nano dan Arduino

Mini

Papan berbentuk kompak dan digunakan bersama breadboard

Arduino berkembang dengan pesat dan dinamis di berbagai belahan dunia. Bermacam projek Arduino bermunculan dimana-mana, termasuk di Indonesia. Hal-hal yang membuat Arduino dengan cepat diterima oleh orang-orang adalah karena [30]:

• Murah, dibandingkan platform yang lain. Harga sebuah papan Arduino Mega 2560 adalah $9.90/buah [31]

• Platfrom yang digunakan adalah software Arduino dapat dijalankan pada system operasi Windows, Macintosh OSX dan Linux, sementara platform lain umumnya terbatas hanya pada Windows.

• Sangat mudah dipelajari dan digunakan. Processing adalah bahasa pemrograman yang digunakan untuk menulis program di dalam Arduino. Processing adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi yang dialeknya sangat mirip dengan C++ dan Java, sehingga pengguna yang sudah terbiasa dengan kedua bahasa tersebut tidak akan menemui kesulitan dengan Processing. Bahasa pemrograman Processing sungguh-sungguh sangat memudahkan dan mempercepat pembuatan sebuah program karena bahasa ini sangat mudah dipelajari dan diaplikasikan dibandingkan bahasa pemrograman tingkat rendah seperti Assembler yang umum digunakan pada platform lain namun cukup sulit.

Arduino Mega 2560 adalah papan mikrokontroler sesuai dengan ATmega2560 (datasheet). Ini memiliki 54 digital pin input / output (yang 15 dapat digunakan sebagai output PWM), 16 input analog, 4 UART (hardware port serial), osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler; cara kerjanya hanya menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau memakai tenaga dengan

(36)

bantuan dari adaptor AC-DC atau baterai untuk memulai pengoperasian [31]. Pada gambar 2.3 terlihat tampilan Perangkat Hardware Arduino Mega 2560.

Gambar 2.3 Perangkat Hardware Arduino Mega 2560 [31]

Tabel 2.6 Spesifikasi Perangkat Hardware Arduino Mega 2560 [31]

Spesifikasi Keterangan

Mikrokontroler ATmega 2560

Operasi Voltage 5 V

Tegangan input (dianjurkan) 7-12V

Tegangan input (batas) 6-20V

Digital I / O Pins 54 (yang 15 memberikan output PWM)

Input analog Pins 16

DC I / O Pin 40 mA

DC 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 256 KB yang 8 KB digunakan oleh bootloader

SRAM 8 KB

EEPROM 4 KB

Kecepatan 16 MHz

2.5.1.2 Perangkat Sensor pH

Perangkat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu, sensor pH dengan tipe SEN0161. Sensor pH merupakan elektroda gelas yang terdiri dari gelembung gelas yang sensitif pH pada ujungnya, berisi larutan klorida yang diketahui pHnya dan elektroda referensi [32]. Spesifikasi dari sensor pH ini adalah sebagai berikut:

• Rentang pH : -2,000 ~ 20,000 pH

(37)

• mV Rentang : -1.999,9 ~ 1.999,9 mV

• mV Akurasi : ± 0,2 mV

• Suhu Rentang : 0 ~ 105 °C, 32 ~ 221 °F

• Suhu Akurasi : ± 0,5 °C, ± 0,9 °F

• Kompensasi Suhu : 0 ~ 100 °C, 32 ~ 212 °F

• Output : USB Interface Komunikasi

• Konektor : BNC

• Berat: 300grams

Pada gambar 2.4 terlihat tampilan perangkat sensor pH.

Gambar 2.4 Perangkat Sensor pH [32]

2.5.1.3 Prinsip Kerja Sensor pH

Pengukuran suatu pH adalah didasarkan pada potensial elektro kimia yang terjadi antara larutan yang terdapat di dalam elektroda gelas (membrane glass) yang telah diketahui dengan larutan yang terdapat di luar elektroda gelas yang tidak diketahui. Hal ini dikarenakan lapisan tipis dari gelembung kaca akan berinteraksi dengan ion hidrogen yang ukurannya relatif kecil dan aktif, elektroda gelas tersebut akan mengukur potensial elektrokimia dari ion hidrogen atau diistilahkan dengan

potential of hydrogen. Untuk melengkapi sirkuit elektrik dibutuhkan suatu elektroda pembanding [33].

(38)

Glass electrode Reference electrode Combined electrode

Gambar 2.5 Skema Elektroda Gelas, Referensi, dan Gabungan [33]

2.5.2 Perangkat Software

Perangkat software yang digunakan adalah National Instruments LabVIEW

(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) bahasa pemrograman grafis yang menggunakan ikon bukan baris teks. Berbeda dengan bahasa pemrograman berbasis teks, di mana instruksi menentukan urutan eksekusi program, LabVIEW menggunakan pemrograman dataflow, dimana aliran data melalui node pada diagram blok menentukan urutan pelaksanaan VI (virtual instrument) [34].

Di LabVIEW, pembuatan interface dengan menggunakan satu set alat dan benda-benda. Interface dikenal sebagai panel depan dengan menambahkan kode menggunakan representasi grafis dari fungsi untuk mengontrol objek panel depan. Kode Sumber grafis juga dikenal sebagai kode G atau kode blok diagram. Diagram blok berisi kode ini. Dalam beberapa hal, diagram blok menyerupai diagram alur [34].

LabVIEW LINX adalah software dimana untuk memudahkan interaksi antara platform umum yang tertanam seperti chipKIT, Arduino, dan NI serta sensor umum termasuk accelerometers, sensor suhu, dan sensor jarak ultrasonik [35].

Dengan toolkit ini dan perangkat lunak LabVIEW NI, Anda dapat mengontrol atau memperoleh data dari platform yang tertanam. Setelah informasi tersebut muncul di LabVIEW, Anda dapat menganalisis dengan menggunakan ratusan

(39)

program yang terdapat didalam LabVIEW, dengan cara mengembangkan algoritma untuk mengontrol perangkat keras yang didukung [35].

LINX menyediakan firmware untuk platform yang tertanam bertindak sebagai Input/Output dan interface dengan LabVIEW VI melalui serial port, USB, nirkabel, atau koneksi Ethernet (Bluetooth, Wifi, dan LAN). Dengan cepat memindahkan informasi dari perangkat embedded seperti chipKIT untuk LabVIEW tanpa menyesuaikan komunikasi, sinkronisasi, atau bahkan satu baris kode C [35].

(40)

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Limbah cair yang dihasilkan dari ekstraksi minyak sawit pada proses di dekanter, dikombinasikan dengan limbah dari air pendingin dan sterilizer yang disebut sebagai Palm Oil Mill Effluent (POME) atau Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) [1]. LCPKS mengandung 0,6-0,7% minyak residu dan 2-4% dari padatan tersuspensi, terutama dari bagian mesocarp buah, berupa suspensi koloid berwarna kecoklatan [2], ditandai dengan nilai COD 50.000 mg/l, nilai BOD 25.000 mg/l dan 4-5% total padatan terutama puing-puing dari buah [3]. Limbah berupa limbah perkotaan, sektor pertanian, sektor industri dan lain-lain dapat dimanfaatkan untuk dikonversikan sebagai energi [4]. Salah satu pemanfaatan limbah cair pabrik kelapa sawit adalah dapat dikonversikan menjadi biogas.

Dalam proses anaerobik, untuk memproduksi biogas diperlukan suatu kondisi yang memungkinkan mikroorganisme pembentuk metana untuk dapat hidup dan berkembang biak dengan baik. Salah satu kondisi yang harus dijaga adalah pH dari sistem pengolahan anaerobik tersebut. Kondisi pH yang dibutuhkan oleh bakteri metanogen adalah pada rentang nilai 6,5 hingga 7,2. Untuk mempertahankan kondisi pH pada rentang yang dibutuhkan oleh mikroorganisme agar dapat hidup, maka alkalinitas perlu dijaga dengan menambahkan NaHCO3 [5].

Lembaga Penelitian USU sedang mengembangkan metode pemanfaatan dan pengolahan LCPKS. Metode yang dikembangkan adalah pengolahan LCPKS dengan proses anaerobik secara termofilik untuk memperoleh biogas yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi. Penelitian ini menggunakan digester berpengaduk dengan Hydraulic Retention Time (HRT) 6 hari dan temperatur operasional 55o_{C. Dalam proses pengolahannya dilakukan penambahan NaHCO}

sebanyak 2,5 g/L LCPKS untuk menstabilkan alkalinitas dan penambahan larutan FeCl2 25 mg/L, NiCl2 0,49 mg/L dan COCl2 0,42 mg/L LCPKS untuk meningkatkan

produksi biogas. Penelitian USU ini berupa pilot plant dengan menggunakan digester yang dapat menampung 3 ton LCPKS untuk diolah secara anaerobik dan dapat menghasilkan biogas [6].

(41)

Terdapat beberapa metode dalam mengukur kadar keasaman (pH) dari suatu larutan, diantaranya yaitu dengan metode konvensional yaitu menggunakan kertas lakmus atau kertas pH. Metode ini kurang praktis dan hasil pengukuran dengan metode konvensional ini kurang akurat dan hanya mampu digunakan untuk sekali pengukuran saja. Hal ini berarti untuk pengukuran pH larutan yang banyak maka membutuhkan kertas lakmus yang banyak sehingga biaya juga semakin besar. Metode pengukuran lainnya yaitu dengan menggunakan alat elektronik (pH meter) dengan sensor dari elektroda (probe) yang mampu mengukur kadar keasaman dengan lebih cepat, akurat dan presisi dibanding dengan metode konvensional. Namun untuk keperluan monitoring tidak efektif karena pemilik harus datang setiap saat untuk mengecek kadar keasaman (pH). Oleh karena itu perlu adanya upaya untuk merancang suatu sistem monitoring kadar keasaman (pH) yang efektif tanpa harus datang ketempat yang mungkin memiliki jarak yang cukup jauh.

Pada proses produksi biogas saat ini sistem kendali yang digunakan adalah sistem kendali semi otomatis, dimana dalam pengambilan data logger nya masih menggunakan sistem manual. Pada penelitian ini sistem kendali dikembangkan menjadi sistem kendali otomatis yang berbasis Human Machine Interface (HMI), dimana sistem pengambilan data logger nya menggunakan sistem otomatis.

Arduino Mega 2560 adalah board mikrokontroler berbasis ATMega2560. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output Pulse Widht Modulation (PWM) dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan board Arduino Mega 2560 ke komputer dengan menggunakan kabel USB dan AC adaptor sebagai suplay atau baterai untuk menjalankannya [7].

Kelebihan Arduino diantaranya adalah tidak perlu perangkat chip programmer karena didalamnya sudah ada bootloader yang akan membaca upload program dari komputer, Arduino sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan program yang cukup lengkap, dan Arduino memiliki modul siap pakai (shield) yang

(42)

bisa ditancapkan pada board Arduino. Misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dan lain-lain [7].

Program mikrokontroler terdiri dari dua modul, satu untuk kalibrasi awal dan kedua untuk pengukuran waktu dan data logging. Semua unit pengukuran tersebut akan terhubung melalui link nirkabel ke komputer pusat yang menampilkan data logging. Dalam unit pengukuran modul yang menampilkan untuk pengukuran energi dan data logging akan menjadi unit berbasis mikrokontroler dengan modul pengukuran energi. Di sini, modul pengukuran energi melakukan pengukuran energi dan parameter terkait terus menerus. Mikrokontroler akan mengambil data ini pada interval reguler, menyimpan data dalam memori lokal dan juga nirkabel untuk mentransfer data ke komputer pusat jika link nirkabel aktif. Komputer pusat akan bertindak sebagai pusat jaringan dan akan berfungsi untuk mengaktifkan dan menonaktifkan transfer data [8].

(43)

Tabel 1.1 Rangkuman Hasil Penelitian Pembuatan Sensor Biogas yang Terdahulu

Peneliti (Tahun) Judul Penelitian Metode Hasil

Iwan Sugriwan, Ahmad Jauhari Fuad, Slamet Riadi, Rahmadiansyah, dan Abubakar Tuhuloula

(2012) [9]

Pengembangan Sistem Sensor untuk Mengukur Parameter

Gas pada Produksi Biogas

Monitoring parameter gas pada produksi biogas dalam digester anaerob, menyiapkan peralatan dan bahan penelitian, perancangan dan pembuatan perangkat keras serta perangkat lunak dan implementasi sistem instrumen pada mini digester skala lab Perangkat keras yang telah dibuat adalah rangkaian catu daya untuk sensor MPX2100GP, SHT11, LM35, KE50, TGS4160 dan TGS2611. pembuatan dan kalibrasi sensor temperatur dengan LM35, sensor tekanan dengan MPX2100GP, sensor kelembaban dan temperatur dengan SHT11, sensor oksigen KE-50, sensor karbondioksida dengan TGS4160 dan sensor metana dengan TGS2611.

• Sensor SHT11 Persamaan karakteristik MPX2100GP adalah V = 0,0498P – 0,0816 volt.

• Sensor LM35 telah mampu mengukur perubahan temperatur dalam sebuah sistem uji dengan persamaan karakteristik sensor V = 0,0101T + 0,0004 volt.

• Sensor Oksigen KE-50 sebagai pengindera kadar oksigen telah menunjukkan performa yang baik, persamaan karakteristik untuk KE-50 adalah V = 50,419n -14,682 mV

• TGS4160 adalah V = 0,3609n + 14,286 mV

• Sensor TGS2611 telah menunjukkan unjuk kerja yang sangat baik, dengan persamaan karakteristik sensor adalah V = 0,5059n + 1,7154 mV

Saidul dan Rozeff Pramana (2014) [10]

Pengontrolan pH Air secara Otomatis pada Kolam Pembenihan Ikan Kerapu

Macan Berbasis Arduino

Parameter pH air yang cocok untuk pertumbuhan ikan kerapu macan pada

range 7,8 - 8,0. Proses pengontrolan menggunakan ATMega 328P. Pembacaan nilai pH menggunakan sensor Analog pH meter V1.0.

• Sistem pengontrolan pH air secara otomatis dapat dirancang dengan menggunakan Arduino dan sensor Analog pH meter pada range pH 7,8 - 8,0.

• Nilai rata-rata penyimpangan pembacaan pH air adalah 4,86%.

(44)

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Beberapa masalah utama yang perlu diselesaikan dalam penelitian ini adalah: (i) bagaimana dapat mewujudkan suatu sistem otomatisasi monitoring pH berbasis mikrokontroler arduino untuk proses konversi LCPKS menjadi biogas, (ii) Bagaimana pemilihan komponen-komponen berbasis mikrokontroler arduino yang sesuai untuk proses konversi LCPKS menjadi biogas, (iii) Bagaimana merakit komponen-komponen berbasis mikrokontroler arduino sehingga menjadi suatu sistem monitoring pH yang terintegrasi, dan (iv) Pemograman Human Machine Interface (HMI) sistem monitoring pH berbasis mikrokontroler arduino dengan menggunakan software LabVIEW.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan suatu sistem otomatisasi monitoring pH berbasis mikrokontroler arduino untuk proses konversi LCPKS menjadi biogas. Oleh karena itu akan dilakukan serangkaian kegiatan dengan tujuan untuk:

1. Memilih komponen-komponen berbasis mikrokontroler arduino yang sesuai untuk proses konversi LCPKS menjadi biogas.

2. Perakitan komponen-komponen berbasis mikrokontroler arduino menjadi sistem monitoring pH yang terintegrasi.

3. Mendapatkan HMI yang sesuai untuk proses konversi LCPKS menjadi biogas.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

1. Memberikan informasi mengenai sistem otomatisasi monitoring pH berbasis mikrokontroler arduino untuk proses konversi LCPKS menjadi biogas.

2. Memberikan informasi mengenai komponen-komponen berbasis mikrokontroler arduino yang sesuai dalam proses konversi LCPKS menjadi Biogas.

3. Memberikan informasi mengenai perakitan komponen-komponen berbasis mikrokontroler arduino yang sesuai menjadi sistem monitoring pH yang terintegrasi.

(45)

4. Memberikan informasi mengenai HMI yang dapat digunakan untuk proses konversi LCPKS menjadi biogas.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Kegiatan penelitian dilaksanakan di Departemen Teknik Kimia USU dan Pusdiklat LP2M USU. Peralatan yang digunakan berupa:

1. Perangkat Hardware, terdiri dari pH Probe Sensor, Modul Akuisisi Data pH sensor, jumper cable, dan Arduino Mega 2560.

2. Perangkat Software, terdiri dari Arduino dan National Instruments LabVIEW 2014.

Sampel yang digunakan adalah limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) diambil dari PKS Adolina PTPN IV dalam proses metanogenesis pada suhu ambient hingga didapat waktu untuk pengkalibrasian ulang.

(46)

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan rangkaian sistem monitoring, dan sistem perekaman data pH berbasis mikrokontroler Arduino Mega 2560 serta mendapatkan

Human Machine Interface (HMI) yang sesuai untuk monitoring pH proses konversi LCPKS menjadi biogas pada skala laboratorium menggunakan perangkat lunak Arduino dan LabVIEW. Penelitian ini terdiri dari dua tahap, yakni: tahap perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Pada tahap perancangan perangkat keras, mikrokontroler Arduino Mega 2560 dihubungkan dengan fermentor dan laptop/PC. Pada tahap perancangan perangkat lunak, dilakukan perancangan HMI pada program LabVIEW. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa komponen-komponen yang sesuai untuk monitoring pH proses konversi LCPKS adalah Arduino Mega 2560, rangkaian modul akuisisi data pH

sensor dan sumber daya 5 volt, serta pH Probe Sensor. Untuk design HMI menggunakan LabVIEW 2014 sudah sesuai dengan kebutuhan dengan tampilan grafik dari kondisi pH real time dari fermentor dan data logger sudah dapat tersimpan dalam program Microsoft Excel secara otomatis. Setelah selesai dalam perancangan HMI, sensor yang digunakan dikalibrasi untuk menghasilkan persamaan linearisasi dari data analog terhadap data pH dari larutan buffer sehingga diperoleh persamaan kalibrasi pertama yang akan diinput ke dalam program Arduino yaitu pH = 4,9578×V dan persamaan kalibrasi kedua yaitu pH = 4,9883×V. Kemudian penelitian dijalankan selama 3 hari dengan variasi rentang pengambilan data 1, 5, dan 10 detik sekali. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa data percobaan telah sesuai dengan data sekunder sampai jam ke-81 dimana butuh pembersihan pH Probe Sensor sekurangnya dengan air panas suhu 50oC secara berulang dan dilanjutkan dengan kalibrasi ulang.

(47)

viii

ABSTRACT

The purpose of this research is to obtain monitoring system and pH data recording system based on microcontroller Arduino Mega 2560 and to obtain a Human Machine Interface (HMI) that is suitable for monitoring the pH from the process of conversing POME into biogas on a laboratory scale using Arduino and LabVIEW

software. This study is consisted of two stages, which is: the hardware design and software design. At the hardware design, microcontroller Arduino Mega 2560 is connected with fermenter and a laptop / PC. The software design is consisted of designing HMI at the LabVIEW program. The results indicated that the components that are suitable for monitoring the process of conversing POME are the microcontroller Arduino Mega 2560, pH sensor data acquisition module and 5 volt power source, as well as a pH probe sensor. For HMI design using LabVIEW 2014 is in accordance with the needs with the graphic display of pH condition in real time from a fermenter and the data logger was automatically stored in the Microsoft Excel. After completing the design of HMI, sensor that is used is calibrated to obtained a linear equation of analog data versus pH data from buffer solutions so that the first equation can be inputted into the program Arduino which is pH = 4.9578×V and the second equation is pH = 4.9883×V. Afterward, the research was conducted for 3 days with a variation of data taking distance 1, 5, and 10 seconds. This research result shows that experiment data is appropriate with secondary data until the 81th hour which then the pH probe sensor needs to be cleaned frequently with at least a 50o_{C hot water and continued with recalibration.}

(48)

BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA

SAWIT (LCPKS) DENGAN MIKROKONTROLLER

ARDUINO MEGA 2560

SKRIPSI

Oleh

MUKSALMINA

110405118

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JULI 2016

(49)

OTOMATISASI MONITORING pH PADA PRODUKSI

BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA

SAWIT (LCPKS) DENGAN MIKROKONTROLLER

ARDUINO MEGA 2560

SKRIPSI

Oleh

MUKSALMINA

110405118

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JULI 2016

(50)

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

OTOMATISASI MONITORING pH PADA PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) DENGAN

MIKROKONTROLLER ARDUINO MEGA 2560

Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila di kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Juli 2016

Muksalmina NIM: 110405118

(51)

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN

Hasil Penelitian yang Berjudul:

OTOMATISASI MONITORING pH PADA PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) DENGAN

MIKROKONTROLLER ARDUINO MEGA 2560

Benar telah diseminarkan pada Seminar Hasil Penelitian tanggal 22 Juni 2016 dan telah diperbaiki sesuai dengan koreksi dan usulan yang diberikan.

Diketahui/Disetujui

Dosen Penguji I Dosen Penguji II

Dr. Eng. Rondang Tambun, S.T., M.T. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si. NIP. 19720412 200012 1 004 NIP. 19680820 199501 1 001

Koordinator Penelitian Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T. Ir. Bambang Trisakti, M.T. NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19660925 199103 1 003

(52)

Skripsi dengan judul:

OTOMATISASI MONITORING pH PADA PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) DENGAN

MIKROKONTROLLER ARDUINO MEGA 2560

Dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui, Medan, Juli 2016

Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T. Ir. Bambang Trisakti, M.T. NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19660925 199103 1 003

(53)

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Penulis sangat berterima kasih sekali kepada beberapa orang yang banyak memberikan kontribusi terhadap penyelesaian laporan penelitian ini antara lain: 1. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si., selaku Dosen Penguji II dan Ketua Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

2. Ibu Ir. Renita Manurung, M.T., selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah memberi bimbingan dan arahan dalam penyelesaian laporan penelitian ini. 4. Bapak Rondang Tambun, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji I.

5. Bapak Dr. T. Husaini, S.T., M.Sc., yang telah banyak membantu dan memberi saran dalam penyelesaian laporan penelitian ini, beliau merupakan orang yang berandil sangat besar dalam penelitian ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Juli 2016

(54)

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Bang Dwi Budi Prasetyo, S.T., dari UKM Robotik “Sikonek” Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membantu dalam penyelesaian penelitian ini.

2. Ayahanda Burhanuddin dan ibunda Jalinar yang selalu memberikan dukungan dan doa, abanganda Amsal Fuad, S.Kom., dan adinda Ayu Octa Mellani.

3. Christianto Sitio, Ekuino Simanungkalit, Imam Bestari Harahap, dan Tri Putra Roito Pasaribu.

4. Rekan-rekan di Laboratorium Ekologi. 5. Rekan-rekan di LPPM USU.

(55)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Muksalmina

NIM : 110405118

Tempat, tgl. lahir : Lhokseumawe, 18 April 1993 Nama Orang Tua : Burhanuddin dan Jalinar Alamat Orang Tua :

Jalan Lingkar Perumahan Griya Acacia Asri Blok G No. 22, Pangkalan Kerinci, Pelalawan, Riau

Asal Sekolah :

• TK Global Andalan Pelalawan tahun 1998 – 1999

• SD Global Andalan Pelalawan tahun 1999 – 2005

• SMP Global Andalan Pelalawan tahun 2005 – 2008

• SMA Plus Taruna Andalan Pelalawan tahun 2008 – 2011 Pengalaman organisasi/kerja:

1. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU 2. Anggota Covalen Study Group (CSG) FT USU

3. Ketua Umum Klub Kegiatan Kreatifitas Mahasiswa (K3M) Engineering English Club (E2C) FT USU periode 2012-2013

4. Sekretaris Panitia Studi Kajian Islam (SKI) Covalen Study Group (CSG) FT USU tahun 2013

5. Sekretaris Panitia Rapat Umum Anggota (RUA) Covalen Study Group (CSG) FT USU tahun 2013

6. Sekretaris Umum Covalen Study Group (CSG) FT USU periode 2013-2014

7. Kerja Praktek di PT. Perkebunan Nusantara IV (Persero) Unit Usaha: Pabatu (PAB) Indonesia tahun 2015

(56)

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan rangkaian sistem monitoring, dan sistem perekaman data pH berbasis mikrokontroler Arduino Mega 2560 serta mendapatkan

(57)

viii

ABSTRACT

(58)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN ii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI iii

PRAKATA iv

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 5

1.3 TUJUAN PENELITIAN 5

1.4 MANFAAT PENELITIAN 5

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1 PERKEMBANGAN KELAPA SAWIT DI INDONESIA 7

2.2 LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) 8

2.2.1 Sumber Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 8 2.2.2 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 9 2.2.3 Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) sebagai

Biogas 9

2.3 MEKANISME PEMBENTUKAN BIOGAS 10

2.3.1 Hidrolisis 10

2.3.2 Asidogenesis 11

2.3.3 Asetogenesis 11

(59)

2.4 PARAMETER FERMENTASI 12

2.4.1 Alkalinitas 12

2.4.2 Derajat Keasaman (pH) 12

2.4.3 Kebutuhan Nutrisi 13

2.4.4 Temperatur Operasi 13

2.5 MIKROKONTROLLER 14

2.5.1 Perangkat Hardware 14

2.5.1.1Arduino 14

2.5.1.2Perangkat Sensor pH 17

2.5.1.3Prinsip Kerja Sensor pH 18

2.5.2 Perangkat Software 19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 21 3.1 LOKASI PENELITIAN 21 3.2 BAHAN DAN PERALATAN 21 3.2.1 Bahan-Bahan 21 3.2.2 Peralatan 21 3.3 METODOLOGI PENELITIAN 21 3.3.1 Perancangan Hardware 21 3.3.2 Perancangan Software 23 3.3.2.1 Tahap Kalibrasi Alat 23 3.3.2.2 Tahap Pengambilan Data pH 24 3.4 JADWAL PENELITIAN 25 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 26 4.1 PERANCANGAN HARDWARE 26 4.1.1 Penentuan Komponen 26 4.1.2 Perakitan Komponen 27 4.2 PERANCANGAN HMI 28 4.3 PENGAMBILAN DATA 30 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 34 5.1 KESIMPULAN 34 5.2 SARAN 34

(60)

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Ekstraksi Minyak Sawit dan Limbah yang

Dihasilkan 8

Gambar 2.2 Hubungan Temperatur dengan Kecepatan Pertumbuhan

Mikroorganisme 14

Gambar 2.3 Perangkat Hardware Arduino Mega 2560 17

Gambar 2.4 Perangkat Sensor pH 18

Gambar 2.5 Skema Elektroda Gelas, Referensi, dan Gabungan 19 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Arduino Mega 2560 22 Gambar 3.2 Peralatan Arduino Mega 2560 yang Terhubungkan 22 Gambar 3.3 Flowchart Prosedur Kalibrasi Arduino Mega 2560 23 Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Pengambilan Data pHdengan Menggunakan

Software National Instruments LabVIEW 2014 24

Gambar 4.1 Visual Arduino Mega 2560 26

Gambar 4.2 Visual Modul Akuisisi Data pH 26

Gambar 4.3 Visual pH Sensor Analog 27

Gambar 4.4 Skema Perakitan Komponen Otomatisasi Monitoring pH 27

Gambar 4.5 Kode Software Arduino 28

Gambar 4.6 Struktur Block Diagram Software LabVIEW 2014 29

Gambar 4.7 Front Panel Software LabVIEW 2014 29

Gambar 4.8 Grafik Persamaan Kalibrasi Pertama 30

Gambar 4.9 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Pertama 31 Gambar 4.10 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Kedua 31

Gambar 4.11 Grafik Persamaan Kalibrasi Kedua 32

Gambar 4.12 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Ketiga 33 Gambar C.1 Foto Percobaan Otomatisasi Monitoring pH LC-1 Gambar D.1 Block Diagram Program LabVIEWUntuk Sistem Monitoring pH

(61)

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Rangkuman Hasil Penelitian Pembuatan Sensor Biogas yang

Terdahulu 4

Tabel 2.1 Luas Areal Perkebunan Kelapa Sawit di Indonesia 7 Tabel 2.2 Produksi Minyak Kelapa Sawit Dunia, dalam Jutaan Ton 7 Tabel 2.3 Karakteristik LCPKS dari sampel Adolina 9

Tabel 2.4 Karakteristik Biogas 10

Tabel 2.5 Tipe-Tipe Platform Arduino 15

Tabel 2.6 Spesifikasi Perangkat Hardware Arduino Mega 2560 17 Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian 25

Tabel A.1 Data Kalibrasi Pertama LA-1

Tabel A.2 Data Kalibrasi Kedua LA-2

(62)

LAMPIRAN A DATA KALIBRASI LA-1

A.1 DATA KALIBRASI PERTAMA LA-1

A.2 DATA KALIBRASI KEDUA LA-2

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN LB-1

B.1 PERHITUNGAN STANDAR DEVIASI LB-1

LAMPIRAN C FOTO PERCOBAAN LC-1

C.1 FOTO PERCOBAAN LC-1

LAMPIRAN D PROGRAM KOMPUTER LD-1

D.1 PROGRAM ARDUINO LD-1

(1)

ABSTRACT

(2)

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN ii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI iii

PRAKATA iv

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 5

1.3 TUJUAN PENELITIAN 5

1.4 MANFAAT PENELITIAN 5

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1 PERKEMBANGAN KELAPA SAWIT DI INDONESIA 7

2.2 LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) 8

2.2.1 Sumber Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 8 2.2.2 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 9 2.2.3 Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) sebagai

Biogas 9

2.3 MEKANISME PEMBENTUKAN BIOGAS 10

2.3.1 Hidrolisis 10

2.3.2 Asidogenesis 11

2.3.3 Asetogenesis 11

(3)

2.4 PARAMETER FERMENTASI 12

2.4.1 Alkalinitas 12

2.4.2 Derajat Keasaman (pH) 12

2.4.3 Kebutuhan Nutrisi 13

2.4.4 Temperatur Operasi 13

2.5 MIKROKONTROLLER 14

2.5.1 Perangkat Hardware 14

2.5.1.1Arduino 14

2.5.1.2Perangkat Sensor pH 17

2.5.1.3Prinsip Kerja Sensor pH 18

2.5.2 Perangkat Software 19

(4)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Ekstraksi Minyak Sawit dan Limbah yang

Dihasilkan 8

Gambar 2.2 Hubungan Temperatur dengan Kecepatan Pertumbuhan

Mikroorganisme 14

Gambar 2.3 Perangkat Hardware Arduino Mega 2560 17

Gambar 2.4 Perangkat Sensor pH 18

Software National Instruments LabVIEW 2014 24

Gambar 4.1 Visual Arduino Mega 2560 26

Gambar 4.2 Visual Modul Akuisisi Data pH 26

Gambar 4.3 Visual pH Sensor Analog 27

Gambar 4.4 Skema Perakitan Komponen Otomatisasi Monitoring pH 27

Gambar 4.5 Kode Software Arduino 28

Gambar 4.6 Struktur Block Diagram Software LabVIEW 2014 29 Gambar 4.7 Front Panel Software LabVIEW 2014 29 Gambar 4.8 Grafik Persamaan Kalibrasi Pertama 30 Gambar 4.9 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Pertama 31 Gambar 4.10 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Kedua 31 Gambar 4.11 Grafik Persamaan Kalibrasi Kedua 32 Gambar 4.12 Grafik Hasil Percobaan Variasi Waktu Ketiga 33 Gambar C.1 Foto Percobaan Otomatisasi Monitoring pH LC-1 Gambar D.1 Block Diagram Program LabVIEWUntuk Sistem Monitoring pH

(5)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Rangkuman Hasil Penelitian Pembuatan Sensor Biogas yang

Terdahulu 4

Tabel 2.1 Luas Areal Perkebunan Kelapa Sawit di Indonesia 7 Tabel 2.2 Produksi Minyak Kelapa Sawit Dunia, dalam Jutaan Ton 7 Tabel 2.3 Karakteristik LCPKS dari sampel Adolina 9

Tabel 2.4 Karakteristik Biogas 10

Tabel 2.5 Tipe-Tipe Platform Arduino 15

Tabel 2.6 Spesifikasi Perangkat Hardware Arduino Mega 2560 17 Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian 25

Tabel A.1 Data Kalibrasi Pertama LA-1

Tabel A.2 Data Kalibrasi Kedua LA-2

(6)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA KALIBRASI LA-1

A.1 DATA KALIBRASI PERTAMA LA-1

A.2 DATA KALIBRASI KEDUA LA-2

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN LB-1

B.1 PERHITUNGAN STANDAR DEVIASI LB-1

LAMPIRAN C FOTO PERCOBAAN LC-1

C.1 FOTO PERCOBAAN LC-1

LAMPIRAN D PROGRAM KOMPUTER LD-1

D.1 PROGRAM ARDUINO LD-1

Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

LAMPIRAN A

DATA KALIBRASI

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

LAMPIRAN C

FOTO PERCOBAAN

PROGRAM KOMPUTER

DAFTAR PUSTAKA

METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

TINJAUAN PUSTAKA

PENDAHULUAN

ABSTRACT

BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA

SAWIT (LCPKS) DENGAN MIKROKONTROLLER

ARDUINO MEGA 2560

SKRIPSI

MUKSALMINA

110405118

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JULI 2016

OTOMATISASI MONITORING pH PADA PRODUKSI

BIOGAS DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA

SAWIT (LCPKS) DENGAN MIKROKONTROLLER

ARDUINO MEGA 2560

SKRIPSI

MUKSALMINA

110405118

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JULI 2016

LEMBAR BUKTI SEMINAR HASIL PENELITIAN

PRAKATA

RIWAYAT HIDUP PENULIS

ABSTRACT

DAFTAR TABEL

ABSTRACT

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

DAFTAR LAMPIRAN

Parts

Dokumen yang terkait

Kajian Awal Pembuatan Pupuk Cair Organik Aktif dari Effluent Pengolahan Lanjut Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Skala Pilot

Produksi biogas dari limbah cair pabrik minyak kelapa sawit dengan menggunakan digester dua tahap

Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

Otomatisasi Monitoring pH pada Produksi Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Dengan Mikrokontroler Arduino Mega 2560

LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS ) SECARA AEROBIK

Pembuatan Biogas Dari Berbagai Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Pada Skala Pilot

Dokumen yang Anda mencari sudah siap untuk unduhkan