Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan POME Palm Oil Mill Effluent

7. Senyawa gas buang yang dikaji berupa karbon monoksida CO karbondioksida CO 2 , hidrokarbon HC dan oksigen O 2 . 8. Pembebanan dilakukan kepada beban linear berupa modul rangkaian lampu pijar dan diukur dengan voltmeter, dan amperemeter.

1.5 Metodologi Penelitian

Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut : a. Studi literatur, dengan melakukan kajian dari buku-buku atau browsing internet berupa artikel-artikel, gambar-gambar dan buku eletronik serta data lain yang berhubungan. b. Studi lapangan dan eksperimen, yang dilakukan dengan observasi lansung kelapangan untuk melakukan pengujian performansi mesin generator dan emisi gas buang. c. Analis data, yaitu menganalisis data dan pengambilan kesimpulan yang mengacu pada hasil percobaan pada tiap parameter. d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah membaca, mengerti dan memahami skripsi ini, penulis akhirnya membagi skripsi ini menjadi 5 bab yang tersusun secara sistematis. BAB I PENDAHULUAN, berisi latar belakang, tujuan, manfaat, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA, berisi landasan teori yang diperoleh dari literatur untuk mendukung pengujian. BAB III METODOLOGI PENELITIAN, berisi metode yang akan digunakan untuk menyelesaikan penulisan skripsi. Pada bab ini juga akan di bahas mengenai langkah-langkah pengujian, pengolahan dan analisa data yang akan digunakan untuk menyelesaikan teori dari topik yang akan diangkat. BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN, pada bab ini akan dianalisa dan Universitas Sumatera Utara dibahas mengenai data-data yang diperoleh dari hasil pengujian yang telah dilakukan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN, berisi kesimpulan dari hasil pengujian dan saran-saran. DAFTAR PUSTAKA dan LAMPIRAN Universitas Sumatera Utara BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sejarah Bahan Bakar Premium dan Biogas

2.1.1 Sejarah Premium

Premium atau bensin adalah bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan yang jernih yang diperoleh melalui penyulingan minyak bumi dan berada pada rentang rantai karbon C6 sampai C11, titik didih 50 sampai 85 o C www.wikipedia.org Penemuan minyak bumi diperkirakan pertama kali sekitar 5000 tahun sebelum masehi oleh bangsa Sumeria, Asyiria, dan Babilonia kuno. Namun mereka tidak menambang sebagaimana zaman sekarang. Mereka mengambil dari rembesan minyak bumi di permukaan tanah. Fungsi minyak bumi waktu itu sebagai obat luka, pencahar, atau pembasmi kutu. Seiring perkembangan peradaban, minyak bumi kemudian dipakai untuk perang. Abad pertama masehi, Bangsa Arab dan Persia berhasil menemukan teknologi destilasi sederhana minyak bumi. Destilasi ini menghasilkan minyak yang mudah terbakar. Minyak kini dipakai untuk tujuan militer. Ekspansi Bangsa Arab ke Spanyol merupakan awal lahirnya teknologi destilasi di kalangan masyarakat Eropa Barat pada abad ke-12. Tapi sampai di sini minyak bumi belum merupakan bahan bakar utama. Saat itu belum ada teknologi mesin yang bisa menggerakkan motor. Beberapa abad kemudian, bangsa Spanyol melakukan eksplorasi minyak bumi di tempat yang sekarang kita kenal dengan Kuba, Meksiko, Bolivia, dan Peru. Pertengahan abad ke-19, masyarakat Eropa dan Amerika Utara mulai menggunakan minyak tanah atau minyak batu-bara untuk penerangan. Setelah James Watt menemukan mesin uap yang memicu revolusi industri, masyarakat dunia terus-menerus mencari sumber energi yang lebih murah dan praktis. Pengeboran minyak bumi pertama tercatat dilakukan di Pennsylvania, Amerika Serikat, tahun 1859, di tambang milik Edwin L. Drake, pelopor industri minyak bumi dunia. Universitas Sumatera Utara Dengan semakin berkembangnya teknologi kendaraan bermotor, jenis bahan bakar minyak pun semakin beragam.Minyak mentah crude oil hasil penambangan didestilasi menjadi beberapa fraksi bahan bakar seperti minyak tanah, solar, dan bensin. Bahan bakar ini berisi rantai hidrokarbon hidrogen dan karbon. Ketika dibakar dengan oksigen, rantai hidrokarbon ini menghasilkan energi dan karbon dioksida http:ensiklopedia.org .

2.1.2 Sejarah Biogas

Biogas merupakan gas yang mudah terbakar flamable yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob yang berasal dari limbah rumah tangga, kotoran hewan sapi, babi, ayam dan sampah organik. Biogas merupakan salah satu turunan dari bahan bakar biomassa dan dapat digunakan sebagai bahan bakar pada mesin pembakaran dalam. Biogas memiliki kelebihanyaitu kemampuannya untuk bercampur dengan udara dan hasil pembakarannya lebih bersih daripada bahan bakar lain Mohanty dkk. 2013. Biogas sendiri sebenarnya sudah ada sejak kebudayaan Mesir, China, dan Romawi Kuno.Pada waktu itu diketahui biogas telah dimanfaatkan untuk menghasilkan panas. Dan orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta 1776, sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai methan. Becham 1868, murid Louis Pasteur dan Tappeiner 1882, memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor.Karena harga BBM Bahan Bakar Minyak semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19.Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara Universitas Sumatera Utara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna digester, lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan slurry dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk Nandiyanto, 2007. Terdapat dua tipe proses digester yang telah dikembangkan, yakni: tipe batch dan tipe aliran kontiniu. Digester dapat meningkatkan sanitasi dari pengolahan zat organik solid, mengurangi aroma tidak sedap yang ditimbulkan oleh limbah, dan menghasilkan pupuk dengan kualitas yang sangat baik Marchaim, 1992. Biogas yang dihasilkan oleh biodigester sebagian besar terdiri dari metana CH 4 , karbondioksida CO 2 , nitrogen N 2 , hidrogen H 2 , karbon monoksida CO, oksigen O2 dan sedikit hidrogen sulfida H 2 S. Berikut persentasi dari setiap gas yang terdapat dalam biogas. Tabel 2.1 Persentasi dari penyusun biogas yang dihasilkan digester Omid dkk, 2011. Jenis gas Formula Satuan Biogas Sewage gas Agricultural gas Landfill gas Metana CH 4 vol. 65-75 45-75 45-55 Karbon dioksida CO 2 vol. 20-35 25-55 25-30 Karbon monoksida CO vol. 0,2 0,2 0,2 Nitrogen N 2 vol. 3,4 0,01-5,00 10-25 Oksigen O 2 vol. 0,5 0,01-2,00 1-5 Hidrogen H 2 vol. trace 0,5 Hidrogen Sulfida H 2 S mgNm 3 8000 10-30 8000 Amonium NH 3 mgNm 3 trace 0,01-2,5 Trace Siloxanes mgNm 3 0,1-5,0 Trace 0,1-5,0 Benzena, Toluena, Xylena mgNm 3 0,1-5,0 0,1-5,0 CFC mgNm 3 20-1000 n.a Nilai kalori kWhNm 3 6,0-7,5 5,0-7,5 4,5-5,5 Densitas Kgm 3 1,16 1,16 1,27 Wobbe index kWhNm 3 7,3 Nomor Metana 134 124,15 136 Universitas Sumatera Utara

2.2 Sifat-Sifat Premium dan Biogas

2.2.1 Sifat-Sifat Premium

Semua bahan bakar yang disebut dengan premium umumnya terdiri dari hidrokarbon , dengan atom karbon berjumlah antara 4 sampai 12 biasanya disebut C4 sampai C12. Namum premium juga masih mengandung sedikit belerang yang dapat menyebabkan korosi pada elemen mesin. Penyimpanan yang cukup lama pada premium menimbulkan degradasi kualitas energi potensial akibat oksidasi dan pertumbuhan mikroorganisme. Berikut adalah sifat-sifat umum dari bahan bakar premium: • Mudah menguap pada temperatur normal. • Tidak berwarna, tembus pandang, dan berbau. • Mempunyai titik nyala rendah -10 sampai -15 derajat Celcius. • Mempunyai berat jenis yg rendah 0,71 sampai 0,77 kgl. • Dapat melarutkan oli dan karet. • Menghasilkan jumlah panas yang besar 9,500 sampai 10,500 kcalkg. • Sedikit meninggalkan jelaga setelah dibakar. www.wikipedia.org

2.2.2 Sifat-Sifat Biogas

Kandungan biogas sebagian besar adalah metana dan karbon dioksida maka sifat biogas di fokuskan dari kedua sifat gas tersebut. Namun kandungan biogas lain seperti nitrogen, hidrogen sulfida yang relatif kecil tidak dapat diabaikan. Contohnya hidrogen sulfida memiliki pengaruh sangat besar untuk menyebabkan korosi jika bereaksi dengan air. Tabel 2.2 Sifat-Sifat Umum Biogas Barik dkk, 2012 Komposisi 55-70 metana, 30-45 karbon dioksida Kandungan energy 6,0-6,5 kWm 3 Kesetaraan bahan bakar 0,6-0,65 L oilm 3 biogas batas ledakan 6-12 biogas dalam udara Universitas Sumatera Utara Igition temperature 650-750 o C Tekanan kritis 75-89 bar Temperatur kritis -82,5 o C Densitas 1,2 kgm 3 Laju bakar 25 cms Bau Telur busuk oleh karena hidrogen sulfida yang terkandung didalam nya

2.3 Nilai Kalor Premium dan Biogas

Nilai kalor bahan bakar adalah besarnya panas yang dihasilkan oleh bahan bakar secara sempurna pada volume konstan yang diuji dalam Kalorimeter dan dinyatakan dalam kalkg atau Btulb. Panas pembakaran dari bahan bakar bisa dinyatakan dalam High Heating Value HHV dan Lower Heating Value LHV. Heating Value HHV dan Lower Heating Value LHV. High Heating Value merupakan panas pembakaran dari bahan bakar yang di dalamnya masih termasuk latent heat dari uap air hasil pembakaran. Low Heating Value merupakan panas pembakaran dari bahan bakar setelah dikurangi latent heat dari uap air hasil pembakaran http:digilib.petra.ac.id, 2003.

2.3.1 Nilai Kalor Bahan Bakar Premium

Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas. Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai kalor bahan bakar Calorific Value, CV. Bedasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nilai kalor bawah. Nilai kalor atas High Heating Value,HHV, merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran Universitas Sumatera Utara hidrogen mengembun dan melepaskan panas latennya. Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas HHV dapat dihitung bila diketahui komposisi bahan bakarnya dengan menggunakan persamaan Dulong : HHV = 33950 + 144200 H 2 - � 2 8 + 9400 S ........................... 2.9 [Lit. 11 hal 56] Dimana: HHV = Nilai kalor atas kJkg C = Persentase karbon dalam bahan bakar H 2 = Persentase hidrogen dalam bahan bakar O 2 = Persentase oksigen dalam bahan bakar S = Persentase sulfur dalam bahan bakar Nilai kalor bawah low Heating Value, LHV, merupakan nilai kalor bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 yang berarti setiap satu satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses pembakaran sempurna, air yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol hidrogennya. Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang sudah ada didalam bahan bakar moisture. Panas laten pengkondensasian uap air pada tekanan parsial 20 kNm 2 tekanan yang umum timbul pada gas buang adalah sebesar 2400 kJkg, sehingga besarnya nilai kalor bawah LHV dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut : LHV = HHV – 2400 M + 9 H 2 ..................................... 2.10 [Lit. 11 hal 56] Dimana: LHV = Nilai Kalor Bawah kJkg M = Persentase kandungan air dalam bahan bakar moisture Dalam perhitungan efisiensi panas dari motor bakar, dapat menggunakan nilai kalor bawah LHV dengan asumsi pada suhu tinggi Universitas Sumatera Utara saat gas buang meninggalkan mesin tidak terjadi pengembunan uap air.Namun dapat juga menggunakan nilai kalor atas HHV karena nilai tersebut umumnya lebih cepat tersedia.Peraturan pengujian berdasarkan ASME American of Mechanical Enggineers menentukan penggunaan nilai kalor atas HHV, sedangkan peraturan SAE Society of Automotive Engineers menentukan penggunaan nilai kalor bawah LHV.

2.3.2 Nilai Kalor Bahan Bakar Biogas

Dengan menggunakan rumus pembakaran, berat dari uap air yang dihasilkan dapat dihitung. CH 4 + O 2 CO 2 + 2H 2 O 16.042 + 64 44.011 + 36.032 36.03216.042 = 2.246 lb H 2 Olb CH 4 Dengan mengasumsikan panas kondensasi air sebesar 1040 Btulb, maka panas kondensasi pembakaran metana sekitar 2336 Btu per pound metana yang dibakar. HHV dan LHV untuk pembakaran metana dapat kita lihat sebagai berikut. HHV = 23,890 Btulb or 994.7 Btuft 3 LHV = 21,518 Btulb or 896.0 Btuft 3 At 68 °F and 14.7 psia. Berikut ini adalah table sifat-sifat biogas tiap CH 4 yang dikandungnya Tabel 2.3 Nilai LHV Biogas tiap CH 4 yang dikandungnya David Ludington, 2006 Biogas kering [CH 4 dan CO 2 ] pada 32 F 1 atm volume CH 4 g mol wt berat CH 4 Densitas LHV Btuft 3 lbs d.gft 3 ft 3 lbd.g 40 32,8 19,60 0,0916 10,92 385 42 32,3 20,90 0,0900 11,11 405 44 31,7 22,30 0,0885 11,30 424 46 31,1 23,70 0,0869 11,50 443 48 30,6 25,20 0,0854 11,71 463 50 30,0 26,70 0,0838 11,93 482 Universitas Sumatera Utara 52 29,5 28,30 0,0822 12,16 501 54 28,9 30,00 0,0807 12,39 520 56 28,4 31,70 0,0791 12,64 540 58 27,8 33,50 0,0776 12,89 559 60 27,2 35,40 0,0760 13,16 578 62 26,7 37,30 0,0744 13,43 598 64 26,1 39,30 0,0729 13,72 617 66 25,6 41,40 0,0713 14,02 636 68 25,0 43,70 0,0698 14,34 655 70 24,4 46,00 0,0682 14,66 675 biogas kering

2.4 Proses Produksi Premium dan Biogas

2.4.1 Proses Produksi Premium Proses produksi premium adalah sebagai berikut:

a. Distilasi Distilasi adalah pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. Dalam hal ini adalah destilasi fraksinasi. Mula-mula minyak mentah dipanaskan dalam aliran pipa dalamfurnace tanur sampai dengan suhu ± 370°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi. Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam uap air panas dan bertekanan tinggi. Minyak mentah yang menguap pada proses destilasi ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung. Makin ke atas, suhu yang terdapat dalam kolom fraksionasi tersebut makin rendah, sehingga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi akan terpisah, sedangkan Universitas Sumatera Utara komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi. Demikian selanjutnya sehingga komponen yang mencapai puncak adalah komponen yang pada suhu kamar berupa gas. Komponen yang berupa gas ini disebut gas petroleum, kemudian dicairkan dan disebut LPG Liquified Petroleum Gas. Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu.Residu minyak bumi meliputi parafin, lilin, dan aspal.Residu-residu ini memiliki rantai karbon sejumlah lebih dari 20. Fraksi minyak bumi yang dihasilkan berdasarkan rentang titik didihnya antara lain sebagai berikut : 1. Gas Rentang rantai karbon : C1 sampai C5. Trayek didih : 0 sampai 50°C 2. Gasolin Bensin Rentang rantai karbon : C6 sampai C11.Trayek didih : 50 sampai 85°C 3. Kerosin Minyak Tanah Rentang rantai karbon : C12 sampai C20 Trayek didih: 85 sampai 105°C 4. Solar Rentang rantai karbon : C21 sampai C30. Trayek didih : 105 sampai 135°C 5. Minyak Berat Rentang rantai karbon : C31 sampai C40. Trayek didih : 135 sampai 300°C 6. Residu Rentang rantai karbon : di atas C40 Trayek didih : di atas 300°C Fraksi-fraksi minyak bumi dari proses destilasi bertingkat belum memiliki kualitas yang sesuai dengan kebutuhan masyarakat, sehingga perlu pengolahan lebih lanjut yang meliputi proses cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending. b. Cracking Cracking adalah penguraian molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang kecil. Contoh cracking ini adalah pengolahan minyak solar atau minyak tanah menjadi bensin. Universitas Sumatera Utara Proses ini terutama ditujukan untuk memperbaiki kualitas dan perolehan fraksi gasolin bensin. Kualitas gasolin sangat ditentukan oleh sifat anti knock ketukan yang dinyatakan dalam bilangan oktan. Bilangan oktan 100 diberikan pada isooktan 2,2,4-trimetil pentana yang mempunyai sifat anti knocking yang istimewa, dan bilangan oktan 0 diberikan pada n-heptana yang mempunyai sifat anti knock yang buruk. Gasolin yang diuji akan dibandingkan dengan campuran isooktana dan n-heptana. Bilangan oktan dipengaruhi oleh beberapa struktur molekul hidrokarbon. Terdapat 3 cara proses cracking, yaitu : 1. Cara panas thermal cracking, yaitu dengan penggunaan suhu tinggi dan tekanan yang rendah. 2. Cara katalis catalytic cracking, yaitu dengan penggunaan katalis. Katalis yang digunakan biasanya SiO2 atau Al2O3 bauksit. Reaksi dari perengkahan katalitik melalui mekanisme perengkahan ion karbonium. Mula-mula katalis karena bersifat asam menambahkan proton ke molekul olevin atau menarik ion hidrida dari alkana sehingga menyebabkan terbentuknya ion karbonium. 3. Hidrocracking, merupakan kombinasi antara perengkahan dan hidrogenasi untuk menghasilkan senyawa yang jenuh. Reaksi tersebut dilakukan pada tekanan tinggi. Keuntungan lain dari Hidrocracking ini adalah bahwa belerang yang terkandung dalam minyak diubah menjadi hidrogen sulfida yang kemudian dipisahkan. c. Reforming Reforming adalah perubahan dari bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik rantai karbon lurus menjadi bensin yang bermutu lebih baik rantai karbon bercabang. Kedua jenis bensin ini memiliki rumus molekul yang sama bentuk strukturnya yang berbeda. Oleh karena itu, proses ini juga disebut isomerisasi. Reforming dilakukan dengan menggunakan katalis dan pemanasan. Reforming juga dapat merupakan pengubahan struktur molekul dari hidrokarbon Universitas Sumatera Utara parafin menjadi senyawa aromatik dengan bilangan oktan tinggi. Pada proses ini digunakan katalis molibdenum oksida dalam Al 2 O 3 atau platina dalam lempung. d. Alkilasi Alkilasi merupakan penambahan jumlah atom dalam molekul menjadi molekul yang lebih panjang dan bercabang. Dalam proses ini menggunakan katalis asam kuat seperti H2SO4, HCl, AlCl3 suatu asam kuat Lewis. Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar. e. Treating Treating adalah pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. f. Blending Proses blending adalah penambahan bahan-bahan aditif kedalam fraksi minyak bumi dalam rangka untuk meningkatkan kualitas produk tersebut. Bensin yang memiliki berbagai persyaratan kualitas merupakan contoh hasil minyak bumi yang paling banyak digunakan di barbagai negara dengan berbagai variasi cuaca. Untuk memenuhi kualitas bensin yang baik, terdapat sekitar 22 bahan pencampur yang dapat ditambanhkan pada proses pengolahannya.

2.4.2 Proses Produksi Biogas

Menurut Simamora, S et al 2006, menyatakan bahwa dalam pembuatan biogas ada beberapa syarat yang harus dipenuhi yakni; • Ada bahan pengisi yang berupa bahan organik, terutama limbah pertanian dan peternakan. • Ada intalasi biogas yang memenuhi beberapa persyaratan seperti, lubang pemasukan dan pengeluaran, tempat penampungan gas, dan penampungan sludge sisa Pembuangan. Universitas Sumatera Utara • Terpenuhinya faktor pendukung yakni faktor dalam dari digester yang meliputi imbangan Cn, pH, dan struktur bahan isian kehomogenan dan faktor luar yang meliputi fluktasi suhu. Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas: 1. Kelompok bakteri fermentatif, yaitu: Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae, 2. Kelompok bakteri asetogenik, yaitu Desulfovibrio, 3. Kelompok bakteri metana, yaitu Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Sedangkan terkait dengan temperatur, secara umum ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu: 1. Psicrophilic suhu 4 – 20 C, biasanya untuk negara-negara subtropics atau beriklim dingin, 2. Mesophilic suhu 20 – 40 C, 3. Thermophilic suhu 40 – 60 C, hanya untuk men-digesti material, bukan untuk menghasilkan biogas. Dengan demikian, untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated digester digester tanpa pemanasan pada kondisi kondisi temperatur tanah 20 C – 30 C. http:desakuhijau.org.2007 Secara garis besar proses pembentukan biogas dibagi menjadi tiga tahapan, yaitu: 1. Tahap Hidrolisis Hydrolysis Pada tahap ini, bakteri memutuskan rantai panjang karbohidrat kompleks; protein dan lipida menjadi senyawa rantai pendek. Contohnya polisakarida diubah menjadi monosakarida, sedangkan protein diubah menjadi peptide dan asam amino. 2. Tahap Asidifikasi Acidogenesis dan Acetogenesis Pada tahap ini, bakteri Acetobacter aceti menghasilkan asam untuk mengubah senyawa rantai pendek hasil proses hidrolisis menjadi asam asetat, hidrogen, dan karbon dioksida. Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerob yang dapat tumbuh dan berkembang dalam keadaan asam. Universitas Sumatera Utara Bakteri memerlukan oksigen dan karbondioksida yang diperoleh dari oksigen yang terlarut untuk menghasilkan asam asetat. Pembentukan asam pada kondisi anaerobik tersebut penting untuk pembentukan gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Selain itu bakteri tersebut juga mengubah senyawa berantai pendek menjadi alkohol, asam organik, asam amino, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan sedikit gas metana.Tahap ini termasuk reaksi eksotermis yang menghasilkan energi. C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP -118 kJ per mol. 3. Tahap Pembentukan Gas Metana Methanogenesis Pada tahap ini, bakteri Methanobacterium omelianski mengubah senyawa hasil proses asidifikasi menjadi metana dan CO2 dalam kondisi anaerob. Proses pembentukan gas metana ini termasuk reaksi eksotermis.CH3COO- + H+ CH4 + CO2 -36 Kj per mol www.wikipedia.org Gambar 2.1 Stage anaerobic Digestion Marchaim, 1992

2.5. Manfaat Premium dan Biogas dalam Kehidupan

2.5.1 Manfaat Premium dalam Kehidupan

Premium sudah menjadi bahan bakar yang sangat umum digunakan di lingkungan masyarakat. Premium merupakan bahan bakar utama pada kendaraan sepeda motor di Indonesia dan juga pada sebagian besar kendaraan roda empat di Universitas Sumatera Utara Indonesia. Premium juga digunakan sebagai bahan bakar pada beberapa alat pertanian, industri kecil maupun besar. Premium berbentuk cairan sehingga sangat mudah untuk dipasarkan.

2.5.2 Manfaat Biogas dalam Kehidupan

Manfaat biogas dari limbah antara lain sebagai berikut: • Gas yang dihasilkan dapat mengganti fuel seperti LPG atau natural gas. Pupuk sapi yangdihasilkan dari satu sapi dalam satu tahun dapat dikonversi menjadi gas metana yangsetara dengan lebih dari 200 liter gasoline http:www.sciencedirect.com, 2007. • Gas yang dihasilkan dapat digunakan untuk sumber energi menyalakan lampu, dimana 1m 3 biogas dapat digunakan untuk menyalakan lampu 60 Watt selama 7 jam. Hal iniberarti bahwa 1m 3 biogas menghasilkan energi = 60 W x 7 jam = 420 Wh = 0,42 kWhhttp:digilib.petra.ac.id, 2003. • Limbah digester biogas, baik yang padat maupun cair dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik http:digilib.petra.ac.id, 2003.

2.6 Permasalahan Premium dan Biogas Sebagai Bahan Bakar Mesin

2.6.1 Permasalahan Premium Sebagai Bahan Bakar Mesin

Bila dibandingkan dengan bahan bakar lainnya, premium dianggap lebih boros. Emisi yang dihasilkan lebih banyak dan kemampuannya untuk membersihkan jalurnya ke ruang bakar dinilai masih kurang. Pengunaan premium juga kadang menimbulkan knocking pada mesin. Emisi dan knocking yang ditimbulkan membuat premium dipasarkan lebih bervariasi dengan berbagai campuran dan bilangan oktan tertentu. Premium tidak cocok digunakan pada mesin yang menghasilkan torsi besar. Produksi premium belakangan ini berkurang dan harganya cenderung naik.

2.6.2 Permasalahan Biogas Sebagai Bahan Bakar Mesin

Menurut Mohanty, 2013 setidaknya ada 4 masalah yang menghambat biogas menjadi bahan bakar yang cocok pada suatu mesin. Universitas Sumatera Utara • Kadar CO 2 yang tinggi mengurangi daya yang dikeluarkan dan memperbesar biaya transportasi serta penyimpanannya. • Adanya H 2 S senyawa acid yang merupakan salah satu penyebab korosi yang paling dihindari pada instrument logam. • Kelembapan yang tinggi. • Kualitas yang dapat berubah-ubah.

2.7 POME Palm Oil Mill Effluent

POME merupakan kondensat dari proses sterilisasi cairan yang berasal dari pengolahan kelapa sawit menjadi crude palm oil. POME masih mengandung banyak senyawa organik dan bersifat tidak toksik. Komposisi kimia limbah cair POME dan komposisi asam amino limbah cair segar disajikan pada tabel berikut Siregar, 2009: Tabel 2.4 Komposisi Kimia Limbah Cair POME Komponen Berat Kering Ekstrak dengan ether 31,6 Protein N x 6,25 8,2 Serat 11,9 Ekstrak tanpa N 34,2 Abu 14,1 P 0,24 K 0,99 Ca 0,97 Mg 0,3 Na 0,08 Energi kkal100 g 454 Pada kolam penampungan limbah, POME umumnya masih bersuhu tinggi, dengan warna kecokelatan. POME mengandung padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak dengan kandungan biological oxygen demand Universitas Sumatera Utara BOD yang tinggi. Karakteristik limbah berdasarkan sifat fisik meliputi suhu, kekeruhan, bau, dan rasa, berdasarkan sifak kimia meliputi kandungan bahan organik, protein, BOD, Chemical Oxygen Demand COD, sedangkan berdasakan sifat biologi meliputi kandungan bakteri patogen dalam air limbah Siregar, 2009. Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup ada 6 enam parameter utama yang dijadikan acuan baku mutu limbah meliputi: a. Tingkat keasaman pH, ditetapkannya parameter pH bertujuan agar mikroorganisme dan biota yang terdapat pada penerima tidak terganggu, bahkan diharapkan dengan pH yang alkalis dapat menaikkan pH badan penerima. b. BOD, kebutuhan oksigen hayati yang diperlukan untuk merombak bahan organik. Semakin tinggi nilai BOD air limbah, maka daya saingnya dengan mikroorganisme atau biota yang terdapat pada badan penerima akan semakin tinggi. c. COD, kelarutan oksigen kimiawi adalah oksigen yang diperlukan untuk merombak bahan organik dan anorganik, oleh sebab itu nilai COD lebih besar dari BOD. d. Total Suspended Solid TSS, menggambarkan padatan melayang dalam cairan limbah. Pengaruh TSS lebih nyata pada kehidupan biota dibandingkan dengan Total Solid. Semakin tinggi TSS, maka bahan organik membutuhkan oksigen untuk perombakan yang lebih tinggi. e. Kandungan total nitrogen, semakin tinggi kandungan total nitrogen dalam cairan limbah, maka akan menyebabkan keracunan pada biota. Universitas Sumatera Utara f. Kandungan Oil and Grease, dapat mempengaruhi aktifitas mikroba dan merupakan pelapis permukaan cairan limbah sehingga menghambat proses oksidasi pada saat kondisi aerobik. Adapun karakteristik dari limbah POME yang dihasilkan dapat dilihat pada tabel di bawah ini Yoshimassa, 2008: Tabel 2.5 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit No. Parameter Satuan Kisaran 1 BOD Biological Oxygen Demand mgl 20.000-30.000 2 COD Chemical Oxygen Demand mgl 40.000-60.000 3 TSS Total Suspended Solid mgl 15.000-40.000 4 TS Total Solid mgl 30.000-70.000 5 Minyak dan Lemak mgl 5000-7000 6 NH3-N mgl 30-40 7 Total N mgl 500-800 8 Suhu C 90 - 140 9 pH - 4–5

2.8 Pengolahan POME menjadi Biogas di LP3M USU