Starter Lumpur Aktif Substrat Limbah Cair dan Lumpur Aktif

17 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 KARAKTERISTIK BAHAN BAKU

4.1.1 Limbah Cair Kelapa Sawit

Hasil analisis karakteristik kimia limbah cair pabrik minyak kelapa sawit PTPN VIII Kertajaya seperti yang dipaparkan pada Tabel 3 menunjukkan bahwa limbah mempunyai pH 5,12; BOD 20.816 mgl; karbon 21.335 mgl; nitrogen 489 mgl; dan TVS 4250 mgL. Keseluruhan parameter berada di atas ambang baku mutu nilai yang telah ditetapkan oleh MenKLH 1995, sehingga limbah cair pabrik minyak kelapa sawit yang mempunyai kandungan bahan organik tinggi berpotensi dijadikan sebagai substrat dalam proses fermentasi anaerobik. Tabel 3. Karakteristik limbah cair minyak kelapa sawit PTPN VIII Kertajaya Parameter Nilai Apriani 2009 Limbah cair PTPN VIII Kertajaya Baku Mutu Limbah pH 5,12 4,4 6-9 BOD mgl - 20.816 110 Karbon mgl 21.335 - 100 Kandungan nitrogen total mgL 489 - 20 CN rasio 43,63 - - Total volatile solid TVS mgL 42.500 - - MenKLH 1995 Menurut Zhang et al. 2008, pengolahan fermentasi anaerobik lebih potensial dilakukan untuk penanganan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit karena tingginya karakteristik bahan organik sebagaimana yang dinyatakan oleh Apriani 2009, bahwa nilai BOD limbah cair pabrik minyak kelapa sawit PTPN VIII Kertajaya, Banten mencapai 20.816,67 mgL. Bahan-bahan organik ini adalah senyawa yang difermentasikan pada proses anaerobik menjadi gas metana dan karbon dioksida. Nilai CN pada bahan baku limbah cair pabrik minyak kelapa sawit sebesar 43,63. Nilai ini terlalu tinggi dari nilai optimum sebagaimana yang dinyatakan oleh Simamora et al. 2006, bahwa imbangan CN yang optimum bagi mikroorganisme perombak adalah 20-25. Upaya penurunan imbangan CN dilakukan dengan menambahkan feses sapi segar yang mempunyai kandungan CN sebesar 18. Cairan dari rumen yang diambil dari kompartemen perut sapi dipilih sebagai campuran substrat dalam fermentasi anaerobik limbah cair kelapa sawit, karena ekosistem rumen terdiri dari mikroorganisme obligat anaerobik termasuk bakteri anaerobik, fungi, protozoa, Archaea metanogen dan bakteri pembentuk metana dari genus Methanobrevibacter Alrawi, 2011.

4.1.2 Starter Lumpur Aktif

Lumpur adalah campuran zat padat solid dengan cairan air dengan kadar solid yang rendah antara 0,25-6. Pada penelitian ini, lumpur aktif diperoleh dengan mencampurkan 80 feses sapi segar dan 20 lumpur digester yang telah aktif menghasilkan biogas pada suhu ruang. Lumpur 18 digester aktif ini tersedia setiap saat di Laboratorium Pengelolaan Limbah, Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan, karena selalu dimasukkan sejumlah feses sapi segar ke dalam digester setiap harinya. Pembuatan lumpur aktif dilakukan setiap hari sebelum dicampurkan dengan limbah cair dan dimasukkan ke dalam digester. Lumpur aktif berfungsi sebagai starter, yaitu media yang telah diinokulasikan sejumlah mikroorganisme agar mampu beradaptasi terhadap media fermentasi, sehingga lag phase sebagai tahap awal fermentasi dilewati. Feses sapi segar dipilih karena mempunyai imbangan CN lebih rendah, sebesar 18 yang dapat menurunkan imbangan CN limbah cair menjadi berada di antara rentang CN optimum yaitu 20-25 dan mengandung sejumlah mikroorganisme fakultatif anaerobik maupun obligat anaerobik. Selain itu, lumpur dari digester yang telah aktif menghasilkan biogas dipilih sebagai campuran karena telah beradaptasi dengan kondisi lingkungan fermentasi sehingga dapat mempersingkat waktu adaptasi bakteri Gerardi, 2003.

4.1.3 Substrat Limbah Cair dan Lumpur Aktif

Substrat yang digunakan dalam fermentasi anaerobik berasal dari campuran limbah pabrik minyak kelapa sawit dan lumpur aktif dari feses sapi segar. Sebelum dimasukkan ke dalam digester tahap I untuk dilakukan proses fermentasi, substrat terlebih dahulu dianalisis kandungan karbon, nitrogen, pH dan TVS untuk mengetahui potensi substrat dalam menghasilkan biogas. Pada hari berikutnya, substrat dimasukkan dengan laju alir 0,35 lhari selama 40 hari waktu fermentasi melalui lubang pemasukan digester tahap I, hingga digester tahap II penuh. Hasil analisis substrat dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Karakteristik substrat campuran limbah cair dan lumpur aktif Parameter Komposisi Limbah Cair Kelapa Sawit dan Lumpur Aktif 90 LC : 10 LA 80 LC : 20 LA 70 LC : 30 LA Karbon mgl 14.400 20.500 19.600 Nitrogen mgl 646,80 672,41 660,60 pH 5 6 5,67 CN 22,26 30,48 29,67 TVS 2,56 3,77 3,62 Berdasarkan hasil analisis, nilai CN optimum terdapat pada substrat 90 LC :10 LA sebagaimana yang dinyatakan oleh Simamora et al. 2006, bahwa imbangan CN yang optimum bagi mikroorganisme perombak adalah 20-25. Nilai CN terlalu tinggi mengindikasikan kurangnya unsur nitrogen yang akan berakibat buruk pada pertumbuhan mikroorganisme dan sintesis sel baru bagi mikroorganisme karena sebanyak 18 sel bakteri terdiri dari unsur N, sedangkan nilai CN terlalu rendah akan meningkatkan produksi ammonia dan menghambat pembentukan biogas Deublein, 2008. Oleh karena itu, substrat dengan kombinasi 90 LC :10LA mempunyai potensi terbesar dalam menghasilkan biogas. Total volatile solid merupakan jumlah padatan organik pada substrat. Nilai TVS tertinggi adalah kombinasi 80 LC :20 LA sebesar 3,77, diikuti oleh kombinasi 70 LC :30 LA dan 90 LC :10 LA sebesar 3,62 dan 2,56. Menurut Gerardi 2003, semakin tinggi TVS yang diumpankan ke dalam digester, semakin tinggi pula jumlah volatile fatty acid VFA yang terbentuk dalam digester. Jumlah VFA yang tinggi akan berpengaruh terhadap alkalinitas dan pH dari digester, sehingga substrat yang mempunyai jumlah TVS yang tinggi sebaiknya diumpankan secara perlahan ke dalam digester anaerobik. Apabila pH di dalam digester terlalu tinggi dapat menghambat aktivitas bakteri pembentuk 19 metana. Pada hasil analisis, kombinasi 80 LC :20 LA memiliki TVS tertinggi sehingga mempunyai potensi terjadinya gangguan terhadap nilai pH dan produksi biogas dengan laju pengumpanan setara dengan lainnya.

4.2 PRODUKSI GAS