Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi Dengan Beberapa Jenis Limbah Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan

1

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI
DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN
TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

INDRI VESALINA HARAHAP

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2007

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

2

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI
DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN
TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

SKRIPSI

Oleh :
INDRI VESALINA HARAHAP

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2007

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

3

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI
DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN
TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

SKRIPSI

Oleh :
INDRI VESALINA HARAHAP
030308031/TEP

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana
di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara

Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing

(Ainun Rohanah, STP, MSi)

Ketua

(Taufik Rizaldi, STP, MP)
Anggota

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

4

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI
DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN
TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

ABSTRACT
Biogas is a gas that can be produced from anaerobic fermentation of
organic matters such as animal or human’s feces, agricultural waste, or
combination of bot h of them in a digester. In this research the biogas was made
from mixture of cow dung and some agricultural waste, such as eceng gondok,
rice straw and sawdust. The aim of this research is to analyze the effect of their
mixture using non factorial completely randomized design with parameters as
follows pressure, the first time to produce gas, colour of flame, duration of flame
and final C/N ratio. The results indicated that some agricultural waste (eceng
gondok, rice straw and sawdust) have a significant effect on the all parameters.
The research was concluded that treatment mixture of cow dung and rice straw
was the most effective producing biogas.
Key Word : Biogas, C/N ratio, Waste, Digester.

ABSTRAK
Biogas merupaka n salah satu jenis energi yang dapat dibuat dan dibakar,
yang diproduksi melalui fermentasi anaerobik ba han or ganik seperti kotoran
ternak, kotoran manusia, biomassa limbah pertanian/ campuran ketiganya didalam
ruang pencerna. Biogas dalam penelitian ini berasal dari campuran kotoran sapi

dengan beberapa limbah pertanian seperti eceng gondok, jerami padi, dan serbuk
gergaji kayu. Penelitian ini bertujuan untuk menguji campuran kotoran sapi
dengan beberapa jenis limbah pertanian terhadap biogas yang dihasilkan dengan
menggunakan rancangan acak lengkap non faktorial dengan parameter tekanan
yang dihasilka n, hari mulai menghasilkan gas, warna nyala api, lama nyala api
dan ratio C/N akhir. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa campuran dengan
beberapa limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi, da n serbuk gergaji ka yu)
berpengaruh sangat nyata terhadap semua parameter. Dapat disimpulkan bahwa
campuran kotoran sapi dan jerami padi lebih efektif untuk menghasilkan biogas.
Kata Kunci : Biogas, pe rbandingan C/N, Limbah, Digester.

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

5

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Pekanbaru pada tanggal 16 Februari 1986 dari ayah
Efendi Harahap dan ibu Rabiah Lubis. Penulis merupakan putri kedua dari 3
bersaudara.
Penulis memasuki Sekolah Dasar pada tahun 1991 di SD 016 Sekip
Pekanbaru dan tamat tahun 1997. Kemudian memasuki Sekolah Menengah
Pertama di SLTP N 5 Pekanbaru dan tamat tahun 2000. Kemudian memasuki
Sekolah Menengah Umum di SMU Negeri 8 Pekanbaru dan tamat tahun 2003.
Selesai pendidikan SMU, penulis memasuki program studi Teknik Pertanian
Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
melalui jalur SPMB pada tahun 2003
Selama perkuliahan, penulis mengikuti organisasi Ikatan Mahasiswa
Teknik Pertanian (IMATETA) Sebagai anggota seksi Dana dan Usaha pada
periode 2006-2007. Penulis juga dipercaya sebagai asisten Teknik Pengeringan
Hasil Pengeringan.
Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan di UD. Tunggal Jaya
Perima di KIM Star Kec. Tanjung Morawa pada tahun 2006.

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.

USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

6

RINGKASAN PENELITIAN

Indri Vesalina Harahap, ”Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
dengan Beberapa Jenis Limbah Pertanian Terhadap Biogas yang Dihasilkan”,
dibimbing oleh Ainun Rohanah sebagai ketua dan Taufik Rizaldi sebagai anggota.
Penelitian ini bertujuan untuk menguji campuran kotoran sapi dengan
beberapa jenis limbah pertanian ( eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji
kayu) terhadap biogas yang dihasilkan. Penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial yang terdiri dari 3
perlakuan dengan ulangan sebanyak 3 kali. Perlakuan A adalah Campuran kotoran
sapi dengan eceng gondok, perlakuan B adalah Campuran kotoran sapi dengan
jerami padi dan perlakuan C adalah Campuran kotoran sapi dengan serbuk gergaji
kayu.
Parameter yang diamati adalah tekanan gas, hari mulai menghasilkan gas,

warna nyala api, lama nyala api, dan ratio C/N akhir.
Dari analisis dapat dirangkumkan sebagai berikut.
Tekanan gas
Perlakuan campuran kotoran sapi dengan beberapa limbah pertanian
(eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh
berbeda sangat nyata terhadap tekanan biogas yang dihasilkan. Tekanan tertinggi
pada perlakuan campuran kotoran sapi dan jerami padi sebesar 0.0628 psi dan
terendah pada perlakuan campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu sebesar
0.0346 psi.

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

7

Mulai Menghasilkan Gas (Hari)
Campuran kotoran sapi dengan eceng gondok pada awal fermentasi sudah

menghasilkan gas pertama pada hari ke-8 dan yang paling lama adalah campuran
kotoran sapi dengan serbuk gergaji kayu yaitu pada hari ke-18, sedangkan
campuran kotoran sapi dan jerami padi menghasilkan gas pada hari ke-9.
Warna Nyala Api
Campuran kotoran sapi dan eceng gondok menghasilkan warna nyala api
biru, campuran kotoran sapi dan jerami padi menghasilkan warna nyala api biru
kemerahan dan campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu menghasilkan
warna nyala api biru kemerahan.
Lama Nyala Api
Perlakuan campuran kotoran sapi dengan beberapa limbah pertanian
(eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh
berbeda sangat nyata terhadap lama nyala api. Lama nyala api tertinggi pada
perlakuan campuran kotoran sapi dan eceng gondok sebesar 518 detik dan
terendah pada perlakuan campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu sebesar
243 detik, sedangkan campuran kotoran sapi dan jerami padi selama 344 detik.
Ratio C/N Akhir
Perlakuan campuran kotoran sapi dengan beberapa limbah pertanian
(eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh
berbeda sangat nyata terhadap ratio C/N akhir. Ratio C/N akhir tertinggi pada

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

8

perlakuan campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu sebesar 15.89 dan
terendah pada perlakuan campuran kotoran sapi dan eceng gondok sebesar 6.56.

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
segala berkat dan karunia-Nya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Adapun
judul skripsi ini adalah ”Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi dengan
Beberapa Limbah Pertanian terhadap Biogas yang Dihasilkan”.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Ainun Rohanah, STP, MSi,
sebagai ketua komisi pembimbing dan Bapak Taufik Rizaldi, STP, MP, selaku
anggota yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan pada penulis
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik, serta teman-teman

stambuk 2003 di Teknik Pertanian terutama buat Erwin, Indra, Irva, dan Hilal
yang telah banyak membantu penulis selama penelitian dan menyelesaikan skripsi
ini. Terima kasih khusus juga disampaikan kepada Ayah, ibu serta seluruh
keluarga atas segala doa dan perhatiannya.
Akhir kata penulis mengucapkan terimaksioh kepada semua pihak yang
trlah membantu penyelesaian skripsi ini dan semoga skripsi ini bermanfaat.

Medan, Oktober 2007
Penulis
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

9

DAFTAR ISI

Hal
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ v
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. vi
PENDAHULUAN ..........................................................................................
Latar Belakang .......................................................................................
Tujuan Penelitian ...................................................................................
Hipotesa Penelitian ................................................................................
Kegunaan Penelitian.................................................................................

1
1
4
4
4

TINJAUAN LITERATUR............................................................................
Biogas ....................................................................................................
Kotoran Sapi Sebagai Penghasil Biogas .................................................
Limbah Pertanian Sebagai Penghasil Biogas ...........................................
Proses Mekanisme Pembentukan Biogas .................................................
Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Biogas ........................
Perbandingan C/N Bahan Baku isian ..............................................
Kandungan Bahan Kering ...............................................................
Kadar Air Bahan .............................................................................
Derajat Keasaman (pH) ..................................................................
Lama Fermentasi ............................................................................
Suhu Pencernaan ...........................................................................
Cairan Pemula/Starter .....................................................................
Pengadukan ...................................................................................
Digester Biogas .......................................................................................

6
6
8
9
12
15
15
16
17
17
18
18
18
19
20

METODOLOGI PENELITIAN ....................................................................
Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................................
Bahan dan Alat Penelitian .......................................................................
Metode Penelitian ...................................................................................
Parameter yang Diamati ..........................................................................
Persiapan Penelitian ................................................................................
Pembuatan Digester .......................................................................
Penyiapan Bahan ...........................................................................
Proses Pencampuran dan Pengisian Digester..................................
Prosedur Penelitian..................................................................................
Pengamatan Parameter ............................................................................

22
22
22
23
24
24
24
25
26
27
28

HASIL DAN PEMBAHASAN
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

10

Tekanan Gas ...........................................................................................
Mulai Hasilkan Gas .................................................................................
Warna Nyala Api ....................................................................................
Lama Nyala Api ......................................................................................
Ratio C/N Akhir ......................................................................................

31
36
37
39
41

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ............................................................................................. 45
Saran ....................................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 47
LAMPIRAN ................................................................................................... 49

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

11

DAFTAR TABEL

Hal
1. Komposisi dan persentase jumlah gas bio .................................................. 6
2. Komposisi gas bio (%) antara kotoran sapi dan
campuran kotoran ternak dengan sisa pertanian ......................................... 7
3. Karakteristik kotoran sapi.......................................................................... 8
4. Karakteristik air buangan .......................................................................... 9
5. Perbandingan C/N dan persentase berat kering unsur N dari
beberapa jenis kotoran hewan dan bahan tambahan ................................... 16
6. Kandungan rata-rata kandungan bahan kering
berbagai jenis kotoran ............................................................................... 17
. 7. Hasil uji beda campuran kotoran sapi dengan beberapa
limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk
gergaji kayu)terhadap biogas yang dihasilkan ............................................ 31
8. Uji LSR pengujian jenis limbah pertanian terhadap tekanan
yang dihasilkan(psi) ................................................................................... 32
9. Warna nyala api ......................................................................................... 37
10. Uji LSR Pengujian jenis limbah pertanian terhadap
lama nyal api .............................................................................................. 39
11. Uji LSR pengujian jenis limbah petanian terhadap
Ratio C/N Akhir ......................................................................................... 40

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

12

DAFTAR GAMBAR

Hal
1. Skema tahapan kerja bakteri penghasil biogas ..................................... 15
2. Histogram pengaruh perlakuan terhadap tekanan biogas ................... 33
3. Grafik hubungan lama fermentasi (hari) terhadap tekanan biogas ........ 34
4. Histogram grafik hari mulai hasilkan gas tiap jenis perlakuan ............ 35
5. Histogram pengaruh perlakuan terhadap lama nyala api ..................... 39
6. Histogram pengaruh perlakuan terhadap ratio C/N akhir ...................... 41

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

13

DAFTAR LAMPIRAN
Hal
1. Skema tahapan kerja bakteri penghasil biogas ..................................... 15
2. Histogram pengaruh perlakuan terhadap tekanan biogas ................... 33
3. Grafik hubungan lama fermentasi (hari) terhadap tekanan biogas ........ 34
4. Histogram grafik hari mulai hasilkan gas tiap jenis perlakuan ............ 35
5. Histogram pengaruh perlakuan terhadap lama nyala api ..................... 39
6. Histogram pengaruh perlakuan terhadap ratio C/N akhir ...................... 41

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

14

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Dewasa ini energi merupakan suatu permasalahan yang banyak mendapat
perhatian manusia. Kenaikan harga bahan bakar minyak (BBM) yang telah
ditetapkan pemerintah sangat membebani masyarakat. Sementara energi yang
tersedia seperti minyak bumi, batubara dan gas alam, persediaannya semakin
menipis di alam ini.
Jumlah penduduk di Indonesia terus meningkat. Hal ini berpengaruh pada
peningkatan kebutuhan bahan bakar. Berbagai bentuk sumber energi sebenarnya
telah dimanfaatkan oleh manusia seperti minyak bumi, batubara, gas alam yang
merupakan bahan bakar fosil, serta sumber energi tradisional seperti kayu bakar.
Sumber energi fosil bersifat tidak dapat diperbaharui sehingga pemakaiannya
harus hemat. Demikian halnya dengan kayu bakar, luas hutan di Indonesia
semakin menipis sehingga penggunaan kayu sebagai bahan bakar harus dikurangi.
Sudah saatnya kita berpikir dan berusaha mengembangkan kreativitas dan
kejelian untuk menghasilkan energi lain. Indonesia memiliki potensi kekayaan
alam yang sangat melimpah untuk menghasilkan sumber energi

alternatif.

Sumber energi alternatif telah banyak ditemukan dalam berbagai riset. Salah
satunya adalah pemamfaatan limbah peternakan untuk pembuatan biogas.
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

15

Di Indonesia, pembuatan dan penggunaan biogas mulai digalakkan pada
awal tahun 1970-an, terutama karena bertujuan memanfaatkan buangan atau sisa
buangan dari yang tidak bermanfaat menjadi yang bermanfaat, serta mencari
sumber energi lain diluar kayu bakar dan minyak tanah.
Biogas atau gas bio merupakan salah satu jenis energi yang dapat dibuat
1
dari banyak jenis bahan buangan dan bahan sisa, semacam sampah, kotoran
ternak, jerami, eceng gondok serta banyak bahan-bahan lainnya lagi. Pendeknya,
segala jenis bahan yang dalam istilah kimia termasuk senyawa organik, entah
berasal dari sisa dan kotoran hewan ataupun sisa tanaman, dapat dijadikan bahan
biogas (Suriawiria dan Unus, 2002).
Pemilihan biogas sebagai sumber energi alternatif didasari pada
keunggulan yang dimilikinya, yaitu
1. Menghasilkan gas yang dapat digunakan untuk kebutuhan sehari-hari
2. Kotoran yang telah digunakan untuk menghasilkan gas dapat digunakan
sebagai pupuk organik yang sangat baik
3. Dapat mengurangi kadar bakteri patogen yang terdapat dalam kotoran yang
dapat menyebabkan penyakit bila kotoran tersebut ditimbun begitu saja
4. Yang paling utama adalah dapat mengurangi permasalahan penanggulangan
sampah kotoran menjadi sesuatu yang bermanfaat.
(Ihwan, 2003).
Akibat penguraian bahan organik yang dilakukan jasad renik seperti
mikroba, baik jamur maupun bakteri, maka akan terbentuk zat atau senyawa lain
yang lebih sederhana (kecil) salah diantaranya berbentuk CH4 atau gas metan.
Seperti sampah atau limbah yang diproses menjadi kompos memerlukan
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

16

persyaratan dasar tertentu, demikian pula dalam proses pengubahan sampah atau
limbah menjadi biogas, memerlukan persyaratan tertentu. Salah satunya
menyangkut nilai atau bandingan antara unsur C (karbon) dengan unsur N
(Nitrogen) yang secara umum dikenal dengan nama rasio C/N. Ratio C/N terlalu
tinggi atau terlalu rendah akan mempengaruhi proses terbentuknya biogas, karena
itu merupakan proses biologis yang memerlukan persyaratan hidup tertentu,
seperti juga manusia.
Imbangan karbon (C) dan nitrogen (N) yang terkandung dalam bahan
organik sangat menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme. Imbangan
C/N yang optimum bagi mikroorganisme perombak adalah 25-30. Kotoran (feses
dan urine) sapi perah mempunyai kandungan C/N sebesar 18. Karena itu perlu
ditambah dengan limbah pertanian lain yang mempunyai C/N yang tinggi
(Simamora, dkk, 2006).
Upaya untuk mencari C/N yang optimum bagi mikroorganisme perombak
adalah dengan menambahkan limbah pertanian pada kotoran sapi, sehingga perlu
dilakukan penelitian untuk mencari komposisi yang sesuai pada campuran kotoran
sapi dengan menguji beberapa jenis limbah pertanian. Beberapa jenis limbah
pertanian yang digunakan adalah eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji
kayu.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menguji campuran kotoran sapi dengan
beberapa jenis limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji
kayu) terhadap biogas yang dihasilkan.
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

17

Hipotesa Penelitian
1. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah
pertanian terhadap tekanan biogas yang dihasilkan.
2. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah
pertanian terhadap hari mulai hasilkan gas
3. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah
pertanian terhadap warna nyala api yang dihasilkan.
4. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah
pertanian terhadap lama nyala api yang dihasilkan
5. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah
pertanian terhadap kandungan C/N Akhir
Kegunaan Penelitian
1. Mahasiswa, sebagai bahan referensi untuk penelitian yang berhubungan
dengan pemanfaatan kotoran ternak sapi dan beberapa jenis limbah
pertanian untuk menghasilkan biogas.
2. Penulis, sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan di
Program Studi Teknik Pertanian Departemen Teknologi Pertanian pada
Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
3. Sebagai informasi bagi masyarakat dalam pemanfaatan biogas sebagai
sumber energi alternatif

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

18

TINJAUAN LITERATUR
Biogas
Biogas adalah dekomposisi bahan organik secara anaerob (tertutup dari
udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas yang sebahagian besar berupa metan
(yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbondioksida. Gas yang terbentuk
disebut gas rawa atau gas bio. Proses dekomposisi anaerob dibantu oleh sejumlah
mikrooganisme, terutama bakteri metan. Disamping itu terdapat gas-gas lain yang
komposisinya dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi dan persentase jumlah gas bio
Jenis Gas

Jumlah (%)

Methan (CH4)

54-70

Karbon Dioksida (CO2)

27-54

Nitrogen (N2)

0,5-2

Karbon Monoksida (CO)
Oksigen (O2)

0,1
0,1

Hydrogen Sulfida (H2S)

Sedikit Sekali

Sumber: Hadi (1980)

Gas metan (CH4) adalah komponen penting dan utama dari gas bio karena
merupakan bahan bakar yang berguna dan memiliki nilai kalor yang cukup tinggi
Mempunyai sifat tidak berbau dan tidak bewarna. Jika gas yang dihasilkan dari
proses fermentasi anaerobik ini dapat terbakar, berarti mengandung sedikitnya
45% gas metan. Untuk gas metan murni (100%) mempunyai nilai kalor 8900

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

19

kkal/m3. Ketika dibakar 1ft3 gas bio menghasilkan sekitar 10 BTU (2,52 Kkal)
energi panas per persentase komposisi metan (Harahap, 1978).
Gas Metan (CH4) yang merupakan komponen utama dari gas bio
merupakan bahan berguna karena mempunyai nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu
sekitar 4800kkal/m³. Karena kalorinya cukup tinggi itulah gas bio dapat
digunakan untuk penerangan, memasak, menggerakkan mesin dan sebagainya.
5
Komposisi berbagai jenis gas yang dihasilkan dari kotoran sapi dan campuran sisa
pertanian dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi gas bio (%) antara kotoran sapi dan kotoran ternak dengan
sisa pertanian
Biogas
Jenis Gas

Kotoran sapi
(%)

Campuran kotoran
ternak dan sisa
pertanian (%)

Methan(CH4)

65,7

54-70

Karbondioksida(CO2)
Nitrogen(N2)

27.0

45-27

2.3

0.5-3.0

Karbon monoksida(CO)

0

0.1

Oksigen(O2)

0.1

6.0

Propena(C3H8)

0.7

-

Hidrogen sulfida(H2S)

-

Sedikit Sekali

Nilai Kalor

6513 kkal/m3

4800-6700 kkal/m3

Sumber : Harahap,1978

Berikut ini adalah sifat-sifat umum biogas, yaitu :
1. Gas yang tidak berwarna
2. Gas tidak berbau
3. Merupakan komponen hidrokarbon yang terpendek
4. CH4 di atmosfer bereaksi dengan ozon membentuk CO2 dan H2O
5. Memiliki daya nyala yang sangat tinggi (flameable)
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

20

6. Tergolong sebagai gas rumah kaca (GRK)
7. Sumber metana terbesar adalah makhluk hidup (sebagian besar dari rayap,
kotoran mamalia) yang diperkirakan kadar emisinya sekitar 15, 75 dan 100
juta ton/tahun secara berturut-turut dan sedikitnya dari pertanian
8. Bila bereaksi dengan O2 akan menghasilkan CO2 dan H2O
CH4 + 2O2

CO2 + 2H2O

(Wikipedia, 2005)

Kotoran Ternak Sapi Sebagai Penghasil Biogas
Suatu usaha peternakan pasti menghasilkan limbah, disamping hasil
utamanya. Limbah ternak merupakan sisa buangan dari suatu kegiatan usaha
peternakan seperti usaha pemeliharaan ternak, rumah potong hewan, dan
pengolahan produk ternak. Limbah ini meliputi limbah padat dan limbah cair
feses, urin, sisa makanan, embrio, kulit telur, lemak, darah, bulu, kuku, tanduk
dan isi rumen. Semakin besar usaha peternakan maka semakin besar pula limbah
yang akan dihasilkan (Sihombing, 2000).
Sebagai gambaran, seekor sapi dengan berat 454 kg akan menghasilkan 30
kg limbah feses dan urin setiap hari. Kita bisa membayangkan jika memelihara
100 ekor sapi, jumlah limbah yang dihasilkan sebesar 3 ton per hari. Sungguh,
merupakan jumlah yang sangat besar. Keberadaan limbah ini tentu akan menjadi
problem tersendiri bagi peternak dan menjadi penyebab gangguan bagi
lingkungan sekitar.
Pada umumnya komposisi kotoran sapi memiliki karakteristik yang dapat
dilihat pada Tabel 3.
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

21

Tabel 3. Karakteristik kotoran sapi
Komponen

Massa (%)

Total padatan
Total padatan volatile (mudah menguap)
Total Kjeldahl Nitrogen
Selulosa
Lignin
Hemiselulosa
Sumber : Kumbahan dan industri (1979).

3-6
80-90
2-4
15-20
5-10
20-25

Sumber biogas bukanlah murni kotoran sapi. Melainkan telah bercampur
dengan air buangan. Air buangan ini berupa air seni dan air cucian najis dari
kandang sapi. Sebagian bahan terlarut dalam air buangan tersebut, sehingga yang
dihasilkan berbentuk lumpur. Sisa bahan yang telah hilang gasnya disebut slurry.
Karakteristik Air Buangan dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 Karakteristik Air Buangan
Komponen
Total padatan
BOD
COD
Total Kjeldahl Nitrogen
Ammoniacal Nitrogen
Sumber : Kumbahan dan industri (1979).

Kandungan
3-6 %
5.000-6.000 mg/L
3.000-6.000 mg/L
2.000-3.000 mg/L
500 mg/L

Limbah Pertanian Sebagai Penghasil Biogas
Pada mulanya gas bio banyak dibuat dari kotoran hewan dan manusia,
namun sekarang mulai terlihat kecendrungan untuk memanfaatkan limbah
pertanian dan buangan kota sebagai bahan bakunya (Hobson and Summer,1983).
Limbah Pertanian dapat didefenisikan sebagai limbah yang berasal dari
kegiatan pertanian dalam arti luas meliputi pertanian, peternakan, perikanan serta
kehutanan. Dengan batasan pengertian tentang limbah maka ruang lingkup
limbah pertanian dimulai dari kegiatan budidaya (produksi), pemanenan,
distribusi, penyimpanan, hingga ke limbah pengolahan hasilnya. Berbagai contoh
limbah padat pertanian antara lain yaitu:
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

22

1. Jerami padi dan sekam
2. Sisa batang tanaman dan tongkol jagung
3. Serbuk gergaji kayu
4. Sisa sortasi pengolahan ikan dan hasil laut lainnya
5. Kotoran kandang dan sisa pakan unggas
(Sabdo,
2006).atau gas bio merupakan salah satu jenis energi yang dapat dibuat
Biogas
dari banyak jenis bahan buangan dan bahan sisa, semacam sampah, kotoran
ternak, jerami, eceng gondok serta banyak bahan-bahan lainnya lagi. Pendeknya,
segala jenis bahan yang dalam istilah kimia termasuk senyawa organik, entah
berasal dari sisa dan kotoran hewan ataupun sisa tanaman, dapat dijadikan bahan
biogas (Suriawiria dan Unus, 2002).
Bahan baku yang memproduksi gas metan bisa berasal dari semua bahan
organik, baik yang berwujud padat, maupun cair, kecuali bahan organik senyawa
hidrokarbon tinggi seperti plastik, karet, juga lilin (Wax). Bahan yang mudah
dicerna banyak mengandung selulosa seperti jerami padi atau gandum, rumputrumputan dan sebagainya. Sedangkan bahan yang banyak mengandung lignin
(kayu) sukar untuk dicerna. Bahan yang memiliki kadar air tinggi lebih mudah
untuk dicerna (Sianturi, 1990)
Eceng gondok atau Eichhornia crassipes adalah salah satu gulma
(Tumbuhan Penganggu) air yang banyak ditemukan diperairan Indonesia,
misalnya di waduk, saluran irigasi, selokan dan kolam. Menurut laporan National
Academy of Sciences di Amerika (1976), dari satu kilogram eceng gondok kering
dihasilkan sekitar 370 liter biogas. Angka ini adalah lebih rendah dari hasil
pengukuran yang kami peroleh baik pada percobaaan di laboratorium maupun di
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

23

lapangan. Produksi biogas dari eceng gondok dipengaruhi oleh tingkat
pencemaran suatu perairan tempat eceng gondok tumbuh. Semakin tinggi tingkat
pencemaran air yang ditumbuhi eceng gondok, semakin besar biogas yang
dihasilkan (Wolverton, et al, 1975).
Biogas diperoleh dari hasil penguraian eceng gondok tanpa oksigen
(ananaerob digestion). Eceng gondok yang mengandung kadar air yang besar
didalam tubuhnya yaitu sekitar 90% merupakan suatu keuntungan dalam
memanfaatkan sebagai sumber biogas melalui proses peragian(fermentasi) dengan
bantuan bakteri metan disamping angka rasio kandungan senyawa karbon dan
nitrogen yang tinggi yakni 30-35 (National Academy of Sciences, 1976).
Sedangkan

pada

penelitiannya,

Abdullah

(1997)

menyatakan

bahwa

C/N eceng gondok yang belum difermentasikan adalah 35,04 dengan kandungan
N 1,02 %.
Jerami padi merupakan bagian batang dan daun padi tanpa bulir-bulir padi
pada umumnya. Jerami padi sangat potensial dihasilkan oleh petani, hal ini
dikarenakan ketersediannya cukup melimpah terutama pada saat panen raya padi
tiba. Jerami padi dapat dimanfaatkan sebagai campuran makanan ternak dan
pemanfaatan lainnya (Purwadaria, 1994).
Berdasarkan realita yang ada, jerami mengandung energi netto yang
rendah persatuan berat. Kadar seratnya tinggi, yakni dalam keadaan kering
mengandung serat kasar lebih dari 10%, sehingga nilai hayati jerami padi sangat
rendah. Daya cernanya sekitar 40%, jumlah komsumsinya di bawah 2% bobot
badan ternak dan kadar proteinnya 3-5% (Wariyanto, 2002).

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

24

Limbah yang dimaksud disini adalah hasil samping yang terbentuk dari
kegiatan biomassa kayu/berserat ligno-sellulosa, suatu bahan baku yang belum
termanfaatkan. Adanya limbah yang dimaksud ini menimbulkan masalah
penanganannya yang selama ini dibiarkan membusuk, ditumpuk dan dibakar
sehingga berdampak negatif terhadap lingkungan. Salah satu jalan adalah dengan
memanfaatkan menjadi produk yang bernilai tambah dengan teknologi aplikatif
seperti arang serbuk, briket arang, gas bio, soil conditioning, kompos dan lainnya
(Pari, 2002).
Komposisi kimia serbuk kayu adalah Holoselulosa 7.52 %, Selulosa
40,99%, lignin 27,88 %, pentosa 16,89 % abu 1,38% dan air 5,64%
(Martina, dkk, 2002).
Proses Mekanisme Pembentukan Biogas
Biogas dihasilkan apabila kotoran sapi telah terdegradasi senyawasenyawa pembentuknya dalam keadaan tanpa oksigen. Pada dasarnya biogas
dapat terbentuk secara alami di tanah yang basah, seperti dasar danau dan di
dalam tanah pada kedalaman tertentu. Biogas yang dikomersilkan dihasilkan dari
proses meniru-niru alam (bio mimic).
Tahapan proses degradasi, biasanya terjadi dalam sebuah alat yang dalam
bahasa ilmiah dikenal dengan bioreaktor. Dalam bioreaktor, terdapat dua bakteri
yang berperan, yaitu bakteri asam dan bakteri metan. Kedua jenis bakteri ini harus
eksis dalam jumlah yang berimbang. Kegagalan proses pembuatan biogas dapat
dikarenakan oleh tidak seimbangnya populasi bakteri metan terhadap bakteri asam
yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH kurang dari 7) yang
selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri metan. Keasaman substrat
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

25

yang dianjurkan berada pada rentang pH 6,5-8. Bakteri metan ini juga cukup
sensitif dengan temperatur (Garcelon and Clark, 2005).
Secara garis besar proses pembentukan gas bio dibagi dalam tiga tahap
yaitu: hidrolisis, pembentukan asam organik dan pembentukan gas metana.
Menurut Parkers and Roberts (1985) adapun lintasan mekanisme reaksi tersebut
yaitu :
1. Hidrolisa senyawa-senyawa organik terlarut
Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi bentuk
sederhana, seperti karbohidrat (gula sederhana), asam amino dan asam lemak
yaitu :
C, H, O, P, N
Bahan organik

C12H22O11 + R’COOH
Sukrosa
Asam lemak

sekelompok organisme yang menghasilkan enzim selulotik, lipolitik dan
proteolitik terdapat pada tahap ini yang bekerja untuk menguraikan substrat
organik( bahan masukan). Enzim yang dihasilkan tersebut mempercepat hidrolisa
polimer menjadi monomer larut yang merupakan substrat bagi mikroorganisme
tahap berikutnya.
Tahap pembentukan monomer ini merupakan tahap pengendalian waktu
dalam penguraian limbah bahan organik. Hal ini disebabkan oleh kerja bakteri
yang lambat dibandingkan tahap kerja bakteri tahap II dan tahap III. Laju
penguraian tergantung pada substrat sebagai bahan masukan dan kosentrasi
bakteri yang dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti pH dan temperatur sistem.
2. Pembentukan Asam Organik
Pada tahap pembentukan asam organik bakteri yang menghasilkan asamasam organik yang dibentuk dari senyawa monomer. Asam-asam yang dihasilkan
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

26

merupakan produk akhir dari metabolisme bakteri, hasil terbanyak adalah asam
asetat, asam propionat dan asam laktat. Pada pembentukan asam organik ini
terjadi dua tahap yaitu :

a. Tahap Asidogenesis
Asidogenesis ini terjadi karena adanya bakteri pembentuk asam yang
disebut bakteri asetogenik. Bakteri ini memecah struktur organik komplek
menjadi asam volatil (struktur kecil), protein menjadi asam amino, karbohidrat
dipecah menjadi gula dengan struktur yang sederhana, dan lemak dipecah menjadi
asam yang berantai panjang. Bakteri asetogenik juga dapat melepaskan gas
hidrogen, H2S dan CO2.
C12H22O11
Sukrosa

C6H12O6 + H2S + CO2
Glukosa

b. Tahap Asetagenesis
Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk asidogenesis
menghasilkan hidrogen, CO2 dan CH3COO- (asetat)
C6H12O6
Glukosa

CH3COO- + CO2 + H2S + H2
Asetat

3. Pembentukan methan/Methanogenesis
Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan, yakni
dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk menghasilkan
gas metana (CH4). Hasil lain dari proses ini berupa karbondioksida, air, dan
sejumlah kecil senyawa gas lainnya. Bakteri pembentuk metan (bakteri
metanogenik) menggunakan asam yang terbentuk dari proses asidogenesis. Selain

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

27

itu juga terdapat bakteri yang dapat membentuk gas metan dari gas hidrogen dan
CO2 yang dihasilkan dari proses kedua.
CH3COOAsetat

CH4 + CO2 + H2 + H2S
Metana

Keseluruhan reaksi dipicu oleh kehadiran bakteri yang ada pada bahan organik.

Tahap I

Tahap II

Tahap III

Dekomposisi
Lemak
Lemak
Dekomposisi
Karbohidrat
Selulosa
dekomposisi

Senyawa
Larut
(Monomer)

Asam
Organik

CH4
CO2

Protein
Protein
Dekomposisi
Bakteri
Fermentor

Bakteri
Acidogenik

Bakteri
metanogenik

Gambar 1. Skema tahapan kerja bakteri penghasil biogas

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Biogas
Pembentukan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :
Perbandingan karbon-nitrogen (C/N) bahan baku isian
Rasio C/N adalah perbandingan kadar karbon (C) dan kadar Nitrogen (N)
dalam satuan bahan. Semua mahluk hidup terbuat dari sejumlah besar bahan
karbon (C) dan Nitrogen (N) dalam jumlah kecil. untuk menjamin semuanya
berjalan lancar. Unsur-unsur nutrisi yang dibutuhkan mikroba harus tersedia

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

28

secara seimbang. Dalam pertumbuhan mikroba yang optimum biasanya
dibutuhkan perbandingan unsur C : N : P sebesar 100 : 2,5 : 0,5 (Yuwono, 2005).
Imbangan karbon (C) dan nitrogen (N) yang terkandung dalam bahan
organik sangat menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme. Imbangan
C/N yang optimum bagi mikroorganisme perombak adalah 25-30. Kotoran (feses
dan urine) sapi perah mempunyai kandungan C/N sebesar 18. Karena itu perlu
ditambah dengan limbah pertanian lain yang mempunyai C/N yang tinggi (lebih
dari 30) (Simamora, dkk, 2006).
Unsur karbon dan bahan organik (dalam bentuk karbohidrat) dan
nitrogen(dalam bentuk potein, asam nitrat, amoniak dan lain-lain), merupakan
makanan pokok bagi bakteri anerobik. Unsur karbon (C) digunakan untuk energi
dan unsur nitrogen (N) untuk membangun struktur sel dan bakteri. Bakteri
memakan habis unsur C 30 kali lebih cepat dari memakan unsur N. Oleh karena
itu perbandingan C dan N (C/N) yang paling baik adalah 30. Pada Tabel 5 berikut
tercantum daftar perbandingan C/N dari beberapa jenis kotoran dan bahan
tambahan yaitu :
Tabel 5. Perbandingan C/N dan persentase berat kering unsur N dari beberapa
jenis kotoran hewan dan bahan tambahan
Jenis Bahan
Perbandingan C/N
N Berat Kering (%)
Manusia
Ayam
Kambing/domba
Babi
Kuda
Sapi/Kerbau
Rumput Muda
Sayuran (bukan
kacang-kacangan)
Jerami Gandum/Padi
Serbuk Gergaji
Sumber : Wulandari (2006).

6-10
15
25
25
25
18
12

6.0
6.3
3.8
3.8
2.3
1.7
4.0

11-19
150
200-500

2.5-4.0
0.5
0.1

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

29

Kandungan Bahan Kering
Aktivitas normal dari mikroba metan membutuhkan sekitar 90% air dan
7-10% bahan kering dari bahan masukan untuk fermentasi. Dengan demikian isian
yang paling banyak menghasilkan biogas adalah yang mengandung 7-9% bahan
kering. Untuk kandungan kering sejumlah tersebut maka bahan baku isian
biasanya dicampur dengan air dengan perbandingan tertentu. Sebagai contoh
bahan baku kotoran sapi harus dicampur dengan air dengan perbandingan 1:1 atau
1:1,5. Pada Tabel 6 dibawah diperlihatkan rata-rata kandungan bahan kering dari
berbagai jenis kotoran.
Tabel 6. Kandungan rata-rata kandungan bahan kering berbagai jenis kotoran
Jenis Kotoran
Bahan Kering (%)
Ayam/Burung
Sapi
Babi
Manusia
Sumber : Meynell (1976)

25
18
11
11

Kadar Air Bahan
Kadar air bahan yang terkandung dalam bahan yang digunakan, juga
seperti rasio C/N harus tepat. Jika hasil biogas diharapkan sesuai dengan
persyaratan yang berlaku, maka bahan yang digunakan berbentuk kotoran kering
dicampur dengan sisa-sisa rumput bekas makanan atau dengan bahan lainnya
yang juga kering, maka diperlukan penambahan air.
Tapi berbeda kalau bahan yang akan digunakan berbentuk lumpur selokan
yang sudah mengandung bahan organik tinggi, semisal dari bekas dan sisa
pemotongan hewan yang dicampur dengan sampah. Dalam bahannya sudah
terkandung air, sehingga penambahan air tidak akan sebanyak pada bahan yang
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

30

kering. Air berperan sangat penting di dalam proses biologis pembuatan biogas.
Artinya jangan terlalu banyak (berlebihan) juga jangan terlalu sedikit
(kekurangan).
Derajat keasaman (pH)
PH berpengaruh terhadap pertumbuhan dan aktivitas mikroba. Organismeorganisme metan sangat sensitif terhadap perubahan pH dan paling efisien dalam
batas-batas pH yang berkisar antara 6.4-7.8. Dalam prakteknya pembatasan pH
yang sesempit ini tidaklah selalu mungkin, tetapi harus ditekankan bahwa pH 6
dan diatas pH 8 kecepatan perkembangan organisme merosot dengan sangat pesat.
Untuk mencegah penurunan pH pada awal pencernaan dan menjaga pH pada
kisaran yang diizinkan, maka perlu ditambahkan larutan kapur (Ca(OH)2) atau
kapur (CACO3) sebagai buffer (Mahida, 1993).
Lama Fermentasi
Produksi biogas sudah terbentuk sekitar 10 hari. Setelah 10 hari fermentasi
sudah terbentuk kira-kira 0.1-0.2 m3/kg dari berat bahan kering. Peningkatan
penambahan waktu fermentasi dari sepuluh hari hingga 30 hari meningkatkan
produksi biogas sebesar 50% (Hadi, 1990).
Pada hari ke-30 fermentasi jumlah biogas yang terbentuk mencapai
maksimal. Dan setelah 30 hari fermentasi terjadi penurunan jumlah biogas
(Sembiring, 2004).
Suhu Pencernaan

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

31

Faktor luar yang paling mempengaruhi kuantitas biogas adalah fluktuasi
suhu. Temperatur selama proses berlangsung penting, karena hal ini berkaitan
dengan kemampuan hidup bakteri pemroses biogas, yaitu berkisar 27oC-28oC.
Dengan temperatur itu proses pembuatan biogas akan berjalan sesuai dengan
waktunya. Tetapi berbeda bila temperatur terlalu rendah (dingin), maka waktu
untuk membentuk biogas akan lebih lama (Paimin, 2001).

Cairan Pemula/ Starter
Starter diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organik
hingga menjadi biogas. Starter merupakan mikroorganisme perombak yang dijual
komersial. Bisa juga menggunakan lumpur aktif organik atau cairan isi rumen
Untuk mempercepat terjadinya proses fermentasi, maka perlu pada
permulaan pengumpanan perlu ditambahkan cairan yang telah mengandung
banyak bakteri metan yang disebut dengan starter. Starter yang dapat digunakan
dikenal dengan tiga macam, yaitu :
a. Starter alami : kalau sumbernya dari alam yang diketahui mengandung
kelompok bakteri metan seperti lumpur aktif, timbunan sampah lama,
timbunan kotoran ruminansia, dan lain-lain.
b. Starter semi buatan : kalau sumber berasal dari tabung pembuat biogas
yang diharapkan kandungan bakteri metannya dalam stadia aktif.

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

32

c. Starter buatan : kalau sumber nya sengaja dibuat, baik dengan media alami
maupun media buatan, sedangkan bakteri metannya dibiakkan secara
laboratorium.
Pada Pemasukan pertama diperlukan lumpur kotoran sapi dalam jumlah
yang banyak. Untuk membangkitkan proses fermentasi bakteri anaerob pada
pengisian pertama ini perlu ditambahkan starter (berupa starter komersial yang
banyak dijual dipasar) sebanyak 1 liter atau isi rumen segar dari rumah potong
hewan sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5-5,0 m3
(Kamaruddin, dkk, 1995).

Pengadukan
Bahan baku yang sukar dicerna akan membentuk lapisan kerak
dipermukaan cairan. Lapisan ini dapat dipecah dengan alat pengaduk. Oleh karena
itu, sebaiknya setiap unit pembuat biogas dilengkapi alat pengaduk. Pemasangan
alat pengaduk harus dilakukan dengan hati-hati agar jangan sampai terjadi
kebocoran pada tangki pencerna (Paimin, 2001).

Digester Biogas
Pada dasarnya kotoran ternak yang ditumpuk atau dikumpulkan begitu
saja dalam beberapa waktu tertentu dengan sendirinya akan membentuk gas
metan, namun karena tidak ditampung, gas akan hilang menguap ke udara. Karena
itu untuk menampung gas yang terbentuk dari kotoran sapi dapat dibuat beberapa
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

33

model digester. Membuat unit biogas sebenarnya sama dengan meniru perut
ternak untuk proses pencernaan. Digester atau tangki dapat dibuat dari bahan
drum, karet, plastik dan semen atau beton. Ada empat hal yan perlu diperhatikan
dalam pembuatan digester, yaitu :
1. Rancangan nya mudah dan sederhana
2. Bahan yang digunakan murah dan mudah didapat
3. Pemeliharaan tidak rumit
4. Hasilnya mudah dimanfaatkan.
(Yunus, 1995).
Reaktor skala menengah telah bersifat komersil, karena dipasarkan secara
bebas dan mendapatkan pengakuan. Dilihat dari sisi konstruksinya, pada
umumnya reaktor biogas dapat digolongkan dalam dua jenis yaitu :
1. Fixed Dome (Tangki Tetap)
Reaktor biogas fixed dome mewakili konstruksi reaktor yang memiliki volume
tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan di dalam reaktor.
2. Floating Drum (Tangki Terapung)
Reaktor biogas floating drum berarti ada bagian pada konstruksi reaktor yang
bisa bergerak untuk menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor.
Pergerakan bagian reaktor tersebut juga menjadi tanda telah dimulainya
produksi gas dalam reaktor biogas. Tangki ini dapat dibedakan atas dua jenis.
Jenis pertama ialah tangki yang diletakkan diatas bahan mentah yang sedang
berfermentasi di dalam tangki. Sedangkan jenis kedua ialah tangki yang
diletakkan diatas air dalam satu tangki yang berbeda. Tiang-tiang penunjuk

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

34

perlu digunakan supaya tangki terapung tidak saling bersinggungan
(Indartono, 2005).
Sedangkan bila dilihat dari aliran bahan baku (limbah), reaktor biogas dapat
dibagi dua, yaitu :
1. Tipe batch feeding (bak atau tetap)
Pada tipe batch (bak), bahan baku reaktor ditempatkan di dalam wadah (ruang
tertentu) dari awal hingga selesainya proses degradasi. Ini hanya umum
digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas dari suatu
jenis limbah organik. Tipe ini tidak efektif bila digunakan untuk kebutuhan
masyarakat, sebab akan sulit untuk pergantian materi setiap rentang waktunya.
Jadi banyaknya biogas yang dihasilkan sangat tergantung dari banyaknya
bahan isian.

2. Tipe continous feeding (mengalir)
Sedangkan pada jenis mengalir, ada aliran bahan baku masuk dan residu
keluar pada selang waktu tertentu sesuai dengan keinginan. Pengisian bahan
baku kedalam digester dilakukan secara continue yakni setiap hari, dilakukan
pada minggu ketiga dan keempat setelah pengisian awal dan demikian rentang
waktu selanjutnya mengikuti pola diatas tanpa mengeluarkan atau membuang
bahan isian awal. (Karim dkk, 2005).

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

35

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu danTempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April-Juni 2007 di Laboratorium
Teknik Pertanian, Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian,
Universitas Sumatera Utara. Sedangkan perhitungan ratio C/N dilakukan di
Laboratorium Riset dan Teknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera
Utara.
Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Kotoran ternak sapi
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi
Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.
USU Repository © 2009

Dengan Beberapa Jenis Limbah

36

2. Eceng gondok
3. Jerami padi
4. Serbuk gergaji kayu
5. EM4 (Effective Mikroorganism)
6. Air
7. Buffer (kapur)
8. Galon air
9. Selang plastik kecil
10. Lem pipa
11. Pipa T
12. Pipa
13. Penutup pipa
14. Penutup galon air
15. Isolasi pipa
16. Pentil ban

22

17. Balon
Sedangkan Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. PH meter untuk mengetahui pH campuran
2. Manometer air untuk mengetahui tekanan gas yang dihasilkan
3. Gas lighter warna/mancis untuk membakar gas yang dihasilkan
4. Pisau untuk mencincang bahan
5. Timbangan untuk menimbang berat bahan
6. Sarung tangan dipakai pada saat pencampuran bahan
7. Bor untuk melubangi tutup galon air
Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi