6 alam tumbuh subur, sehingga kebutuhan masyarakat sehari-hari dapat terpenuhi dan
akhirnya jumlah sampah yang dihasilkan bertambah. Kebiasaan masyarakat yang baik, peduli akan lingkungan, menyebabkan sampah yang dihasilkan dapat
dikendalikan sedikit. Pendapatan masyarakat yang besar, secara tidak langsung menyebabkan jumah sampah bertambah karena tingkat konsumsi masyarakat ikut
meningkat. Tingkat urbanisasi dan industrialisasi yang tinggi juga dapat mengakibatkan jumlah sampah yang dihasilkan menigkat.
Menurut JICA 2006, penanganan dan pengelolaan sampah di Indonesia selama ini masih belum optimal karena baru 11,25 sampah di daerah perkotaan
yang mampu diangkut oleh petugas kebersihan, sementara itu 63,35 sampah ditimbun dibakar, 6,35 sampah dibuat kompos, dan 19,05 sampah dibuang ke
kali atau dibuang sembarangan. Sedangkan penanganan dan pengelolaan sampah di daerah pedesaan, sebanyak 19 sampah diangkut oleh petugas kebersihan, 54
sampah ditimbun dibakar, 7 sampah dibuat kompos, dan 20 dibuang ke kali atau dibuang sembarangan. Pengelolaan sampah yang dilakukan oleh pemerintah
masih menggunakan pendekatan end of pipe solution. Pendekatan ini menitikberatkan pada pengelolaan sampah ketika sampah tersebut telah dihasilkan, yaitu berupa
kegiatan pengumpulan, pengangkutan, dan pembuangan sampah ke Tempat Pembuangan Akhir TPA.
C. Fermentasi Aerobik
Pendegradasian limbah organik dapat dilakukan secara biologi baik secara aerobik membutuhkan oksigen maupun anaerobik tanpa oksigen. Manik 1994
mengungkapkan bahwa pada proses pendegradasian materi organik secara aerobik diperlukan energi yang besar sedangkan pada fermentasi anaerobik diperlukan energi
yang sangat kecil. Energi yang dihasilkan pada fermentasi aerobik 484-676 Kkalmol glukosa lebih besar dibandingkan energi yang dihasilkan pada fermentasi
anaerobik 26 Kkalmol glukosa. Degradasi aerobik membutuhkan oksigen dalam prosesnya untuk memecah
molekul kompleks substrat menjadi molekul-molekul sederhana mikro. Proses
7 pendegradasian bahan organik pada kondisi aerobik disajikan dalam reaksi di bawah
ini Gaur, 1981 : Gula CH
2
Ox + O
2
x CO
2
+ x H
2
O + E Protein N-organik
NH
4 +
, NO
2 -
, NO
3 -
+ E Sulfur organik, S + O
2
SO
4 2-
E Fosfor organik, Phytin, Lechitin
H
3
PO
4
+ CaHPO
4 2
Reaksi keseluruhan : Bahan organik + O
2
CO
2
+ H
2
O + unsur hara + humus + E
D. Tahapan Proses Biogas
Produksi biogas melalui fermentasi anerobik dilakukan oleh aktifitas berbagai mikroba. Reaksi fermentasi ini memiliki metabolik yang cukup kompleks, terutama
pada tahap asidogenesis. Secara ringkas, tahap fermentasi anaerobik digolongkan menjadi empat tahapan, yaitu tahap hidrolisis, tahap pembentukan asam
asidogenesis, tahap pembentukan asetat asetogenesis, dan tahap pembentukan gas methan methanogenesis. Skema reaksi fermentasi anaerobik disederhanakan seperti
pada Gambar 1. aktivitas
mikrobial
8 Gambar 1. Skema Reaksi Fermentasi Anaerobik
1. Hidrolisis
Yadvika, et. al. 2004 menyatakan bahwa dalam tahap hidrolisis terjadi proses pemecahan secara enzimatik dari bahan yang tidak mudah larut seperti
lemak, polisakarida, protein, asam nukleat, dan lain-lain menjadi bahan yang mudah larut. Protein dihidrolisis menjadi asam-asam amino, karbohidrat
dihidrolisis menjadi gula-gula sederhana, dan lemak dihidrolisis menjadi asam- asam berantai pendek Yani dan Darwis, 1990. Pemecahan ini dilakukan oleh
POLIMER ORGANIK Protein
Lemak Karbohidrat
MONOMER DAN OLIGOMER Asam Amino
Asam Lemak Gula
Asam Lemak Menguap Asam Laktat
Etanol
H
2
dan CO
2
CH
4
dan CO
2
Asam Asetat asidogenesis
hidrolisis
methanogenesis asetogenesis
9 sekelompok bakteri anaerobik, seperti Bactericides dan Clostridia maupun
bakteri anaerobik fakultatif, seperti Streptococci sp. Yadvika, et. al., 2004.
2. Asidogenesis
Pada tahap asidogenesis bakteri menghasilkan asam. Asam tersebut merupakan proses perubahan senyawa rantai pendek hasil proses pada tahap
hidrolisis menjadi asam asetat, hidrogen H
2
dan karbon dioksida CO
2
. Bakteri yang bekerja pada tahap asidogenesis adalah bakteri anaerobik yang dapat
tumbuh dan berkembang pada keadaan asam. Pembentukan asam ini menjadi faktor penting dalam pembentukan gas methan oleh mikroorganisme pada proses
selanjutnya. Selain itu, bakteri tersebut juga mengubah senyawa yang bermolekul rendah menjadi senyawa-senyawa alkohol, asam organik, asam amino, karbon
dioksida, H
2
S, dan sedikit gas methan Amaru, 2004. Bakteri pembentuk asam dapat bertahan terhadap perubahan kondisi
lingkungan yang mendadak dibandingkan bakteri penghasil methan. Asam yang dihasilkan oleh bakteri pembentuk asam akan dijadikan makanan pokok bagi
bakteri penghasil methan. Garam-garam amino yang dibebaskan dari aktifitas enzim terhadap protein dan asam amino merupakan satu-satunya sumber nitrogen
yang dapat dimanfaatkan oleh bakteri penghasil methan Yani dan Darwis, 1990. 3.
Asetogenesis Asam lemak yang teruapkan dari hasil asidogeneisis, berupa asam asetat,
akan digunakan sebagai energi oleh beberapa bakteri obligat anaerobik. Bakteri- bakteri tersebut hanya mampu mendegradasi asam lemak menjadi asam asetat.
Salah satu asam lemak yang mampu didegradasi oleh Synthrophobacter wolinii adalah asam propionat dan hasil degradasi tersebut merupakan substrat bakteri
methanogenik pada tahap pembentukan gas methan Weismann, 1991. Asam asetat, hidrogen, dan karbon dioksida yang dihasilkan setelah tahap asidogenesis
dan tahap asetogenesis merupakan hasil degradasi anaerobik bahan organik.
10 4.
Methanogenesis Methanogenesis adalah tahap terakhir dari keseluruhan tahap konversi
anaerobik bahan organik menjadi methan dan karbon dioksida. Pada tahap awal pertumbuhannya, bakteri methanogen bergantung pada ketersediaan nitrogen
dalam bentuk amonia dan jumlah substrat yang digunakan. Menurut McCarty 1964, bakteri yang bekerja dalam tahap ini adalah bakteri methanogen. Jenis
bakteri yang
berperan dalam
proses methanogenesis
antara lain
Methanobacterium omelianski dan Methanobacterium ruminantium. Bakteri-
tersebut menggunakan substrat senyawa-senyawa sederhana berupa asetat atau komponen-komponen karbon tunggal, seperti karbon dioksida, hidrogen, asam
format, metanol, metilamin, dan karbon monoksida. Produksi biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :
1. Karakteristik Substrat
Kebutuan nutrisi mikroorganisme dalam fermentasi anaerobik terdiri dari karbon, nitrogen, hidrogen, dan fosfor. Nutrisi terpenting di antara nutrisi-nutrisi
tersebut adalah karbon dan nitrogen. Nilai CN optimum dalam pembuatan biogas yaitu antara 20:1 sampai 30:1 Yani dan Darwis, 1990. Nilai tersebut tergantung
pada komposisi substrat yang digunakan dalam pembuatan biogas. Sampah organik yang banyak mengandung karbon dapat ditambahkan bahan yang
memiliki kandungan nitrogen yang besar, seperti seperti kotoran manusia dan hewan, untuk memperoleh CN optimum.
2. Kadar Air
Kadar air berperan penting pada proses pembuatan biogas. Bahan yang berkadar air rendah akan terdegradasi lebih lama dibandingkan bahan yang
berkadar air tinggi. Untuk mempercepat pendegradasian bahan, maka bahan berkadar air rendah perlu ditambahkan air atau bahan berkadar air tinggi tidak
perlu ditambahkan air.
11 3.
Mikroorganisme Bakteri yang berperan dalam pembentukan biogas adalah bakteri
pengguna selulosa, bakteri pembentuk asam, dan bakteri pembentuk gas methan. Bakteri pengguna selulosa akan mengubah selulosa dalam bahan menjadi gula.
Bakteri pembentuk asam akan merombak substansi-substansi polimer kompleks, yaitu protein, karbohidrat, dan lemak menjadi asam-asam lemak sederhana,
seperti asam-asam butirat, propionat, laktat, asetat, dan alkohol. Bakteri pembentuk gas methan berperan aktif dalam merombak asam asetat menjadi gas
methan dan karbon dioksida Hadiwiyoto, 1983.
4. Keberadaan Oksigen
Proses pembuatan biogas dilakukan dalam kondisi yang tidak ada udara anaerobik. Keberadaan udara menyebabkan gas CH
4
tidak akan terbentuk. Untuk itu, maka reaktor biogas digester harus dibuat dalam keadaan tertutup
rapat.
5. Derajat Keasaman pH
Derajat keasaman pH merupakan ukuran keasaman atau kebasan dari suatu bahan. Bakteri methanogen sensitif terhadap perubahan pH. Nilai pH
optimum dalam pembuatan biogas berkisar 7,0-7,2, meskipun produksi gas dapat dihasilkan pada nilai pH 6,6-7,6 Anonim, 1981. Nilai pH terbaik untuk suatu
digester yaitu sekitar 7,0. Apabila nilai pH di bawah 6,5, maka aktifitas bakteri methanogen akan menurun dan apabila nilai pH di bawah 5,0, maka fermentasi
akan terhenti Yani dan Darwis, 1990. Pada awal penguraian material organik, akan terjadi penurunan pH akibat
terbentuknya asam asetat dan hidrogen. Nilai pH yang terlalu asam dapat menghambat pertumbuhan mikroba. Untuk menghindari penurunan pH, maka
perlu ditambahkan buffer untuk menjaga pH berkisar 6,8-7,2. Sathianathan 1975 berpendapat bahwa buffer yang digunakan dapat berupa amonium hidroksida,
larutan kapur, natrium karbonat, dan lain-lain.
12 6.
Temperatur Terdapat tiga jenis klasifikasi bakteri berdasarkan temperatur dalam
fermentasi anaerobik, yaitu psychrophilic 10-20
o
C, mesophilic 30-40
o
C, dan thermophilic
50-60 oC. Aktifitas bakteri dalam digester untuk menghasilkan gas tergantung pada temperatur lingkungan. Meskipun gas dapat dihasilkan pada suhu
20-40 oC, dekomposisi yang lebih cepat akan diperoleh dengan menaikkan suhu digester hingga 40-60 oC. Bakteri methan sangat sensitif dengan perubahan suhu
yang mendadak. Proses biogas lebih cepat pada suhu thermophilic dibandingkan dengan mesophilic.
III. METODOLOGI
