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

(1)

KAJIAN AWAL PEMBUATAN PUPUK CAIR

ORGANIK AKTIF DARI

EFFLUENT

PENGOLAHAN

LANJUT LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT

(LCPKS) SKALA PILOT

SKRIPSI

Oleh

DEDY ANWAR

080405009

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DESEMBER 2013

(2)

KAJIAN AWAL PEMBUATAN PUPUK CAIR

ORGANIK AKTIF DARI

EFFLUENT

PENGOLAHAN

LANJUT LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT

(LCPKS) SKALA PILOT

SKRIPSI

Oleh

DEDY ANWAR

080405009

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DESEMBER 2013

(3)

(4)

(5)

PRAKARTA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Kajian Awal Pembuatan Pupuk Cair Organik Aktif dari Effluent Pengolahan Lanjut Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) Skala Pilot”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

• Penelitian ini membantu pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit menjadi produk yang lebih berguna bagi masyarakat.

• Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit

• Penelitian ini mewujudkan proses bersih (zero emissiondanzero waste) • Penelitian ini pernah dipublikasikan dalam jurnal yang berjudul “Kajian

Awal Pembuatan Pupuk Cair Organik Aktif dari EffluentPengolahan Lanjut Limbah Cair Pabrik kelapa Sawit” diDepartemen Teknik Kimia.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar–besarnya kepada:

1. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si.selaku Pembimbing

2. Metawater Co. Ltd._–Jepangsebagai Penyandang dana 3. Mr. Yhosimasa Tomiuchidari Metawater Co. Ltd.

4. Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, M.Tselaku dosen penguji 5. Ir. Bambang Trisakti, M.Siselaku dosen penguji

(6)

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

Medan, Desember 2013

Penulis Dedy Anwar

(7)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Orang tua penulis, Ayahanda Makmur dan Ibunda N.Harahap yang sangat banyak memberikan dukungan moril maupun bantuan materil bagi penulis dalam segala hal.

2. Saudara penulis yaitu Rini Susanti, B.FA., M.Sc dan Yenni Windasari serta Ibu Tjoa Tjioe Ha, Ibu Nursatia dan Bpk Nurdin yang telah memberi semangat dan saran dalam menyelesaikan studi.

3. Rekan Penelitian Basril Amirza Harahap serta rekan-rekan LPPM Community yaitu Bg.Zoeliadi, Juliananta Sitepu, Alfy Syahrin T, Jhon Almer S Pasaribu, Elton Jhon M Situmeang, Febriansyah Ansari R, Riki Handoko, Kharis Munandar Tanjung, dan Vandi Desriandy

4. Teman Sejawat, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia terutama stambuk 2008 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

(8)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Dedy Anwar NIM: 080405009

Tempat / Tanggal Lahir: Padangsidimpuan / 08 Agustus 1990

Nama Orang Tua: Makmur

Alamat Orang Tua: Jl. BM. Muda No.21 Padangmatinggi Lestari Kec. Padangsidimpuan Selatan Kota Padangsidimpuan

Asal Sekolah

• TK Bayangkhari Padangsidimpuan tahun 1995–1996 • SD Negeri No. 200101 Padangsidimpuan tahun 1996–2002 • SMP Negeri 1 Padangsidimpuan tahun 2002–2005

• SMA Negeri 3 Padangsidimpuan tahun 2005–2008 Beasiswa yang pernah diperoleh :

• Bantuan Belajar Mahasiswa (BBM) tahun 2009 • Program Mahasiswa Wirausaha tahun 2011 Pengalaman Organisasi / Kerja

• HMI FT–USU Periode 2008–2009 Sebagai Anggota Bidang PTKP • Covalen Study Group Periode 2010–2011 Sebagai Ketua Bidang HUMAS • Himatek periode 2011–2012 sebagai Anggota Pendidikan dan Kaderisasi

(9)

ABSTRAK

Penelitian ini merupakan pengkajian terhadap rancangan pilot plant pupuk organik cair. Penelitian ini bertujuan merancang proses pembuatan pupuk cair organik dari limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) serta menghasilkan pupuk. Bahan yang digunakan adalahEffluent pengolahan lanjut LCPKS dengan starter berupa campuran molase, ragi dan EM-4. Variabel yang diamati adalah Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), Total Suspended Solid (TSS),Volatile Suspended Solid (VSS), Chemical Oxygen Demand(COD), dan Uji kandungan pupuk. Penelitian dimulai dari pembuatan starter dilanjutkan dengan loading rate mulai dari HRT 2500 dan diamati pada HRT 100, 90 dan 80 hari. COD effluent awal pada pengolahan 8.600 mg/l menurun hingga 1.580 mg/l dengan hasil uji kandungan Nitrogen 0.14%, P2O5 0.05%, K2O 0.07%, MgO 0,01%,

CaO 0.001mg/l, C.Organik 0,12%, danRatioC/N 0.86

(10)

viii

ABSTRACT

This study is an assessment of the design of the pilot plant liquid organic fertilizer. This study aims to design an organic liquid fertilizer manufacturing process of palm oil mill effluent (POME) and produce fertilizer. Materials used are Effluent further processing of POME and starter mixture of molasses, yeast and EM-4. The variables measured were Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), Total Suspended Solid (TSS), Volatile Suspended Solid (VSS), Chemical Oxygen Demand (COD), and analysis content of fertilizers. The research starts from the manufacture of starter followed by a loading rate ranging from HRT 2500 and observed in HRT 100, 90 and 80 days. Effluent COD concentration on the processing of 8,600 mg/l decreased to 1.580 mg/l with assay results analysis content of fertilizer Nitrogen 0.14%, P2O50.05%, K2O 0.07%, MgO 0,01%, CaO

0.001mg/l, C.Organic 0,12%, dan Ratio C/N 0.86

(11)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKARTA iii

DEDIKASI v

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

DAFTAR SINGKATAN xiv

DAFTAR SIMBOL xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 3

1.4 MANFAAT PENELITIAN 3

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT 5

2.2 UNSUR HARA DALAM LCPKS 7

2.3 EFFLUENT 7

2.4 PUPUK 9

2.5 PUPUK ORGANIK 12

2.6 PUPUK ORGANIK AKTIF ATAU PUPUK

ORGANIK CAIR 14

2.7 PROSES DEGRADASI ANAEROB 15

2.8 AKTIVATOR 16

(12)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 19

3.1 LOKASI PENELITIAN 19

3.2 BAHAN PENELITIAN 19

3.3 PERALATAN 19

3.3.1 PERALATAN UTAMA 22

3.3.2 PERALATAN AKSESORIS 24

3.3.3 PERALATAN ANALISA 31

3.4 TAHAPAN PENELITIAN 31

3.4.1 KOMISIONING ALAT 32

3.4.2 KALIBRASI ALAT 33

3.4.3 PREPARASI UMPAN 33

3.4.4LOADING UPDAN OPERASI TARGET 33

3.5 PENGUJIAN SAMPEL 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 37

4.1 GRAFIK LOADING RATE HRTPILOT PLANT 37

4.2 GRAFIK PENGUJIAN SAMPEL 38

4.2.1 PERUBAHAN NILAI Ph 38

4.2.2 PERUBAHAN NILAI TS 39

4.2.3 PERUBAHAN NILAI VS 40

4.2.4 PERUBAHAN NILAI MLSS 40

4.2.5 PERUBAHAN NILAI MLVSS 42

4.2.6 PERUBAHAN NILAI COD 43

4.3 UJI KANDUNGAN PUPUK 44

4.4 UJICOBA PEMAKAIAN PUPUK CAIR ORGANIK 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 49

5.1 KESIMPULAN 49

5.2 SARAN 49

DAFTAR PUSTAKA 51

LAMPIRAN A 52

LAMPIRAN B 57

LAMPIRAN C 59

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Pengolahan POME sistem kolam terbuka (lagoon) 6

Gambar 2.2 Effluentdari digester anaerobik 8

Gambar 3.1 FlowsheetPembuatan pupuk organik aktif skala pilot 20

Gambar 3.2 Tampak depan Pilot Plant 21

Gambar 3.3 Tampak belakang Pilot Plant 21

Gambar 3.4 Bioreaktor anaerobik 23

Gambar 3.5 Gambar Pemekat Graviti 24

Gambar 3.6 Gambar tampilan luar dan dalam tangki pengaduk 25

Gambar 3.7 Storage Tank 26

Gambar 3.8 Tangki Pendingin 26

Gambar 3.9 Beberapa pompa yang dipakai dalam penelitian 27 Gambar 3.10 Gambar perpipaan dengan penggunaanflange 28

Gambar 3.11 VisualisasiThermocouple 28

Gambar 3.12 Tampilan Kompresor 28

Gambar 3.13 Motor (kanan) danGear box(kiri) 29

Gambar 3.14 Control panelsisi luar dan sisi dalam 29

Gambar 3.15 Tampilanwater trap 30

Gambar 3.16 Level sensor(kiri) danlevelindikator (kanan) 30

Gambar 3.17 FlowchartProsedur Penelitian 32

Gambar 4.1 GrafikLoading rateHRT pilot plant 37

Gambar 4.2 Grafik perubahan nilai pH terhadap waktu 38 Gambar 4.3 Grafik Perubahan nilai TS terhadap waktu 39 Gambar 4.4 Grafik perubahan nilai VS terhadap waktu 40 Gambar 4.5 Grafik perubahan nilai MLSS terhadap waktu 41 Gambar 4.6 Grafik perubahan nilai MLVSS terhadap waktu 42 Gambar 4.7 Grafik perubahan nilai COD terhadap waktu 43

Gambar 4.8 Pemupukan dengan pupuk Organik Aktif 45

Gambar 4.9 Pengukuran Data Tanaman Jagung 46

(14)

Gambar D.1 Pabrikasi Tangki 60

(15)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Beberapa penelitian menyangkut pengolahan limbah

menjadi pupuk 2

Tabel 2.1 Karakteristik limbah cair pabrik kelapa sawit 5 Tabel 2.2 Standar mutu limbah cair industri minyak sawit 6 Tabel 2.3 Komposisi nutrisi pada limbah cair pabrik kelapa sawit 7 Tabel 2.4 Komposisi keluaran (effluent) digester anaerobik 8 Tabel 2.5 Fertilizer Production, Tahun 2002–2010 10 Tabel 2.6 Fertilizer Consumption on Domestic Market and Export

Market, Tahun 2002-2010 10

Tabel 2.7 Persyaratan teknis minimal pupuk organik 14 Tabel 2.8 Jenis bakteri penambat N2 yang hidup bebas

(nonsimbiotik) 15

Tabel 2.9 Investasi dan Operasional 18

Tabel 3.1 Spesifikasi Bioreaktor dan Aksesorisnya 22

Tabel 3.2 Spesifikasi Pemekat Graviti 23

Tabel 3.3 Spesifikasi Tangki Pengaduk 24

Tabel 3.4 Spesifikasi Tangki Timbun (Storage Tank) 25

Tabel 4.1 Hasil Uji Kandungan Pupuk 44

Tabel 4.2 Data Tanaman Jagung Umur 2,5 bulan 45

(16)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN A DATA HASIL PENGAMATAN 51

A.1 Data Laju degradasi nilai pH, TS, VS MLSS,

dan MLVSS 51

LAMPIRAN B CONTOH HASIL PERHITUNGAN 55

B.1 Perhitungan KadarTotal Solid(TS) 55 B.2 Perhitungan Kadar Volatile Solid (VS) dan

Kadar Abu 55

B.3 Perhitungan Kadar Total Suspended Solid

(TSS) 56

B.4 Perhitungan KadarVolatil SuspendedSoliddan

Kadar Abu 56

LAMPIRAN C FOTO HASIL PERCOBAAN 57

C.1 Pabrikasi Tangki 57

(17)

DAFTAR SINGKATAN

HRT Hidraulyc Retention Time

pH power of Hydrogen

ppm part per million

LCPKS Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

CPO Crude Palm Oil

PKS Pabrik Kelapa Sawit

COD Chemical Oxygen Demand

BOD Biologi Oxygen Demand

TS Total Solid

VS Volatile Solid

TSS Total Suspended Solid

VSS Volatile Suspended Solid

CDM Clean Development Mechanisme

MLSS Mixed Liquor Suspended Solid

(18)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

C Carbon

H Di Udara

N Nitrogen

P Phospat

K Kalium

S Sulfur

CH4 Methana

(19)

ABSTRAK

CaO 0.001mg/l, C.Organik 0,12%, danRatioC/N 0.86

(20)

viii

ABSTRACT

0.001mg/l, C.Organic 0,12%, dan Ratio C/N 0.86

(21)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Indonesia adalah produsen minyak kelapa sawit (CPO) terbesar di dunia, dengan luas areal perkebunan kelapa sawit pada 2010 diperkirakan sebesar 7 juta hektar. Besarnya produksi CPO ini juga diikuti dengan besarnya produksi limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS). Produksi LCPKS diperkirakan ± 30 juta ton per tahun dan saat ini kebanyakan PKS masih mengolah LCPKS menggunakan sistem open lagoon sebelum dibuang ke lingkungan, yang selain memerlukan lahan luas, menimbulkan bau, dan juga melepaskan gas rumah kaca [1].

Indonesia mempunyai potensi yang cukup besar untuk pengembangan industri kelapa sawit. Pada saat ini perkembangan industri kelapa sawit tumbuh cukup pesat. Mempunyai dampak positif dan dampak negatif bagi masyarakat. Dampak positif yaitu meningkatkan devisa negara dan kesejahteraan masyarakat meningkat, sedangkan dampak negatif yaitu menimbulkan limbah yang dapat mencemari lingkungan apabila tidak dikelola dengan baik [2].

Pengembangan industri kelapa sawit yang diikuti dengan pembangunan pabrik dapat menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan berupa pencemaran. Limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) memiliki potensi sebagai pencemaran lingkungan karena berbau, berwarna, mengandung nilai COD, BOD serta padatan tersuspensi yang tinggi. Apabila limbah tersebut langsung dibuang ke lingkungan, maka sebagian akan mengendap, terurai secara perlahan, mengkonsumsi oksigen terlarut, menimbulkan kekeruhan, mengeluarkan bau yang tajam dan dapat merusak ekosistem badan penerima [3],[4].

Pemanfaatan LCPKS dengan menkonversinya menjadi biogas telah diaplikasikan pada beberapa PKS di Malaysia dan Indonesia oleh Novaviro Sdn Bhd, Malaysia. Irvan dkk., melalui Hibah RUSNAS 2009 dan dilanjutkan dengan kerjasama penelitian USU-Metawater tahun 2010 telah berhasil mematenkan proses konversi LCPKS menjadi biogas pada Japan Patent Office No. 2009-279028, 2010-054001, dan 2010-074808.

(22)

Walaupun telah berhasil menkonversi LCPKS menjadi biogas, tetapi nilai COD keluaran digester anaerobik masih cukup tinggi yakni ± 10.000 mg/l. Keluaran (effluent) ini masih belum dapat dibuang ke lingkungan karena nilai COD nya masih jauh di atas nilai ambangnya yaitu ± 350 mg/l [1].

Berkiut ini beberapa jurnal dan penelitian yang telah dilakukan untuk menginvestigasi kinerja pengolahan limbah menjadi pupuk serta optimasinya. Data ringkas penelitian tersebut dapat dilihat pada table 1.1.

Tabel 1.1 Beberapa penelitian menyangkut pengolahan limbah menjadi pupuk.

Peneliti (Jurnal, Tahun) Judul

Rahmad H.N, dkk (UGM, 2003) Komersialisasi limbah cair industri kerupuk Kulit menjadi pupuk organik cair

Ganchimeg Jambaldorj, Mitsuru Takahashi & Kunio Yoshikawa (EcoTopia Science, 2007)

Liquid Fertilizer Production from Sewage Sludge by Hidrothermal Treatment

Michael Vincent & Yohannes Tandean (USU, 2012)

Kajian Awal Pengolahan Lanjut Limbah Cair Kelapa Sawit Secara Aerobik Menggunakan Effective Microorganism Guna Mengurangi Konsentrasi COD

Limbah cair kelapa sawit (LCPKS) mempunyai kandungan senyawa glukosa, protein dan karbohidrat yang mempunyai ikatan atom C, apabila diolah dengan baik maka dapat menghasilkan biogas. Limbah cair pabrik kelapa sawit setelah pembentukan biogas akan menghasilkan effluent (buangan cair) yang memiliki karakteristik yang dapat digunakan sebagai pupuk organik, yaitu kandungan unsur organik yang sama seperti LCPKS karena proses di bioreaktor yang merupakan fermentasimetanogenesisyang juga akan menghasilkan zat-zat organik.

Pemanfaatan limbah cair pabrik kelapa sawit sebagai pupuk organik cair mempunyai unsur-unsur hara yang memperbaiki struktur fisik tanah, meningkatkan aerasi, peresapan, retensi, dan kelembaban, serta meningkatkan perkembangbiakan dan perkembangan akar tanaman. Sehingga dapat digunakan dalam budi daya pertanian dalam mensubsitusi kebutuhan pupuk anorganik yang semakin mahal, juga dapat menjadikan lingkungan lebih bersih dengan mengurangi tumpukan atau akumulasi limbah pada kolam-kolam konvensional di pabrik kelapa sawit [5].

(23)

Penelitian ini diharapkan akan mewujudkan proses pengolahan kelapa sawit yang efisien dimana dari perkebunan kelapa sawit akan memasok kelapa sawit ke pabrik pengolahan kelapa sawit yang akan diolah menjadi CPO. Setelah itu pengolahan tersebut akan menghasilkan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS). Berdasarkan penelitian yang sedang berkembang, LCPKS tersebut diolah untuk menghasilkan biogas dan dari pengolahan tersebut dihasilkan buangan cair (effluent), yang diolah menjadi pupuk organik aktif yang dapat digunakan untuk perkebunan kelapa sawit yang dapat memperbaiki mutu kelapa sawit yang dihasilkan. Sehingga apabila rangkaian proses diatas terwujud maka terciptalah proses yang zero waste danzero emision.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui bagaimana proses pembuatan pupuk organik aktif yang baik sebagai proses lanjut pengolahan LCPKS menjadi biogas pada skala pilot

2. Menerapkan penelitian yang dilakukan dalam skala laboratorium terhadap skala Pilot Plant, sehingga bisa diterapkan dalam skalarealplant.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Penelitian yang akan dilakukan bertujuan untuk merancang proses pembuatan pupuk cair organik aktif dari effluent pengolahan lanjut limbah cair pabrik kelapa sawit skala pilot yang selanjutnya akan menghasilkan pupuk organik aktif dan juga mendapatkan hasil uji pemakaian pupuk cair organik terhadap tanaman.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

Manfaat dari penelitian yang akan dilakukan antara lain yaitu :

1. Memberikan informasi tentang produksi pupuk organik aktif dalam skala pilot plant.

2. Mengetahui cara mengatasi masalah yang timbul di pilot plant. 3. Mengetahui bagaimana caraloading ratedalam skala pilot plant

(24)

4. Effluent dari bioreaktor pengolahan LCPKS menjadi biogas dapat diproses lanjut menjadi pupuk organik.

5. Hasil penelitian ini akan mewujudkan proses bersih (zero emission dan zero waste)

6. Hasil penelitian ini dapat diterapkan untuk pihak luar seperti pabrik kelapa sawit, petani, maupun masyarakat umum untuk memproduksi biogas dan pupuk organik.

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

Analisa spesifik yang dilakukan terhadap pupuk cair organik antara lain analisa COD (chemical oxygen demand), TS (total solid), TSS( total suspended solid), VS (volatile solid), VSS (volatile suspended solid), analisa M-alkalinitas, analisa pH, serta komposisi unsur hara (C, H, N, P, K dan S)

Pada pelaksanaan pembuatan pupuk organik aktif variabel yang digunakan adalah sebagai berikut :

a. Temperatur Optimum ≤ 38oC b. Volume reaktor 5.000 L

c. Kecepatan putaran mesin 1.500 rpm d. Jumlah Nutrisi :

- Molase : ± 113,64 L

- EM4 : ± 568,18 mL

- Ragi : ± 69 Butir

- Natrium Karbonat (Na2CO3) : (kondisional) - Aquadest : ± 686 L

Sedangkan variable yang divariasikan adalah waktu tinggal (HRT) yaitu 100, 90 dan 80 hari.

Penelitian ini dilakukan di Pusdiklat LP3M Universitas Sumatera Utara, Jl.Dr.Mansyur No. 68 Medan, Sumatera Utara, Dalam penelitian ini, bahan baku yang akan digunakan adalah effluent digester anaerob pengolahan LCPKS menjadi biogas skala pilot.

(25)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT

Indonesia saat ini merupakan produsen minyak kelapa sawit (crude palm oil, CPO) terbesar di dunia, dengan luas areal perkebunan kelapa sawit pada tahun 2010 diperkirakan 7 juta hektar. Besarnya produksi CPO juga diikutin dengan besarnya produksi limbah pabrik kelapa sawit (PKS), baik limbah padat seperti tanda kosong, cangkang dan serat (fiber) maupun cair atau yang dikenal sebagai limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS). Buangan limbah padat diperkirakan sebesar 15,2 juta ton/tahun sedangkan buangan LCPKS diperkirakan sebesar 30 juta ton/tahun [1].

Pengolahan LCPKS yang ada saat ini bertujuan mengurangi parameter-parameter polusi sebelum dibuang ke sungai/parit dimana karakteristik LCPKS disajikan pada Tabel 2.1. Pengolahan LCPKS yang umum dilakukan oleh beberapa PKS adalah dengan mengalirkan LCPKS ke kolam terbuka (lagoon). Selain mubazir, karena LCPKS adalah biomassa yang dapat dikonversi menjadi biogas, metode ini juga memerlukan luas lahan besar. Selain itu, secara alami LCPKS di dalam kolam akan terfermentasi sehingga melepaskan emisi gas rumah kaca. Gas-gas tersebut adalah campuran dari gas CH4 dan CO2, yang keberadaannya di atmosfir ditengarai

menyebabkan pemanasan global.

Tabel 2.1 Karakteristik limbah cair pabrik kelapa sawit [1]

No Parameter Satuan Kisaran

1 BOD (Biological Oxygen Demand) mg/l 20.000-30.000 2 COD (Chemical Oxygen Demand) mg/l 40.000-60.000 3 TSS (Total Suspended Solid) mg/l 15.000-40.000

4 TS (Total Solid) mg/l 30.000-70.000

5 Minyak dan Lemak mg/l 5.000-7.000

6 NH3-N mg/l 30–40

7 Total N mg/l 500–800

8 Suhu oC 90–140

(26)

Beberapa PKS telah berupaya mengurangi emisi gas rumah kaca dengan cara mensungkupi kolam anaerobik yaitu kolam pertama. Gas metana yang dihasilkan oleh proses anaerobik tidak langsung dilepaskan ke atmosfir tetapi dibakar terlebih dahulu (flaring).

Gambar 2.1 Pengolahan POME sistem kolam terbuka (lagoon)

PKS yang melaksanakan proyek ini berhasil mengklaimnya sebagai proyek clean development mechanism(CDM). Umumnya PKS yang menerapkan teknologi ini berkerja sama dengan perusahaan asing yang bergerak sebagai agen CDM. Walaupun proyek ini berhasil mengurangi emisi gas rumah kaca (pembakaran gas metana menjadi CO2) tetapi gas metana yang dihasilkan tidak dimanfaatkan karena

hanya dibakar. Selain itu, kolam anaerobik secara berkala harus pula dikeruk karena mengalami pandangkalan akibat terbantuknya scum yang lazim terjadi pada proses fermentasi anaerobik mesofilik.

Tabel 2.2 Standar mutu limbah cair industri minyak sawit [6]

No Parameter Satuan Kadar maksimum

1 BOD (Biological Oxygen Demand) mg/l 250

2 COD (Chemical Oxygen Demand) mg/l 500

3 TSS (Total Suspended Solid) mg/l 300

4 Minyak dan Lemak mg/l 30

5 NH3-N mg/l 29

6 pH - 6-9

7 Debit Limbah Maksimum - 6 m3/ton produksi

(27)

2.2 UNSUR HARA DALAM LCPKS

Pemanfaatan limbah cair pabrik kelapa sawit sebagai pupuk organik mempunyai unsur-unsur hara yang memperbaiki struktur fisik tanah, meningkatkan aerasi, peresapan, retensi, dan kelembaban, serta meningkatkan perkembangbiakan dan perkembangan akar tanaman. Seperti yang terlihat pada Tabel 2.3 komposisi nutrisi yang terdapat pada limbah cair kelapa sawit cocok untuk diolah menjadi pupuk organik.

Tabel.2.3 Komposisi nutrisi pada limbah cair pabrik kelapa sawit [7] Uraian BOD (mg/l) P (mg/l) N (mg/l) K (mg/l) Mg (mg/l) Limbah

(fat fit) 25.000 500-900 90-140 1.000-1.975 250-340

Kolam

Pengasaman 25.000 500-900 90-140 1000-1.975 250-340 Kolam Anaerob

Primer 3.500-5.000 675 90-110 1000-1850 250-320 Kolam Anaerob

Sekunder 2.000-3.500 450 62-85 875-1250 160-215

Kolam Aerobik 100-200 80 5-15 420-670 25-55

Kolam

Pengendapan 100-150 40-70 3-15 330-650 17-40

Pada proses pengolahan LCPKS menjadi biogas akan dihasilkan effluent. Effluent hasil pengolahan pembentukan biogas mempunyai unsur-unsur hara yang memperbaiki struktur fisik tanah, meningkatkan aerasi, peresapan, retensi, dan kelembaban, serta meningkatkan perkembangbiakan dan perkembangan akar tanaman. Komposisi effluent di estimasi mengandung komposisi yang relatif sama dengan komposisi pada LCPKS. Hal ini dikarenakan proses pengolahan biogas dengan cara fermentasi yang tidak akan menghilangkan unsur-unsur tersebut.

2.3 EFFLUENT

Pengolahan LCPKS menjadi biogas yang komponen utamanya adalah gas metana (CH4) sebenarnya sudah banyak dilaporkan. Bahkan,telah diaplikasikan pada

beberapa PKS di Malaysia dan Indonesia oleh Novaviro Sdn Bhn, Malaysia. Akan tetapi, proses Novaviro memerlukan HRT yang relatif besar yakni 18-20 hari. Mengingat besarnya jumlah LCPKS yang harus diolah per harinya menyebabkan proses ini memerlukan digester anaerobik berukuran besar. Misalnya untuk mengolah LCPKS yang diproduksi oleh suatu PKS berkapasitas 30 ton TBS/jam yakni sekitar 360 m3LCPKS/hari, diperlukan digester anaerobik berkapasitas total ±

(28)

6.500 m3. Tentunya diperlukan investasi besar untuk menerapkan proses ini pada beberapa PKS yang ada.

Gambar 2.2 Effluent dari digester anaerobik

Walupun telah berhasil memproduksi biogas dan menurunkan konsentrasi COD dalam LCPKS dari ± 54.000 mg/l menjadi ± 10.000mg/l (lihat Tabel 2.4), tetapi keluaran (effluent) digester anaerobik ber HRT 6 hari belum dapat dibuang ke lingkungan (lihat Tabel 2.2). Ini disebabkan konsentrasi COD effluent masih terlalu tinggi dibanding nilai ambangnya yakni ± 350 mg/l. Effluent dengan konsentrasi 10.000 mg/l juga masih berbau sehingga walaupun telah diencerkan dengan air masih belum layak untuk dibuang ke lingkungan.

Tabel 2.4. Komposisi keluaran (effluent) digester anaerobik [8]

Parameter Satuan Nilai

TS mg/l 11.900

VS mg/l 7.500

TSS (Total Suspended Solid) mg/l 2.570

VSS (Volatile Suspended Solid) mg/l 2.200

BOD (Biological Oxygen Demand) mg/l 3.050

COD (Chemical Oxygen Demand) mg/l 8.600

T-N mg/l 490

NH3-N mg/l 65

T-P mg/l 110

K mg/l 1.900

Ca mg/l 23

Mg mg/l 256

Cd mg/l <0,01

As mg/l <0,01

Zn mg/l 0,61

Cr mg/l 0,04

Hg mg/l <0,0005

(29)

2.4 PUPUK

Pupuk adalah suatu bahan yang digunakan mengubah sifat fisik, kimia atau biologi sehingga menjadi lebih baik bagi pertumbuhan tanaman. Dalam pengertian yang khusus, pupuk adalah suatu bahan yang mengandung satu atau lebih unsur hara tanaman.

Seperti telah diketahui bahwa pupuk yang diproduksi dan beredar dipasaran sangatlah beragam jenisnya, yaitu pupuk organik, pupuk kandang, dan pupuk hayati. Pupuk-pupuk tersebut hampir 90% sudah mampu memenuhi kebutuhan unsur hara bagi tanaman, baik dari unsur makro maupun unsur mikro bagi tanaman.

Menurut hasil penelitian setiap tanaman memerlukan paling sedikit 16 unsur (ada yang menyebutnya zat) agar pertumbuhannya normal. Dari ke 16 unsur tersebut, tiga unsur (Carbon, Hidrogen, Oksigen) diperoleh dari udara, sedangkan 13 unsur lagi tersedia oleh tanah adalah Nitrogen (N), Pospor (P), Kalium (K), Calsium (Ca), Magnesium(Mg),Sulfuratau Belerang (S), Klor (Cl), Ferum atau Besi (Fe), Mangan (Mn),Cuprumatau Tembaga (Cu),Zinkatau Seng (Zn), Boron (B), dan Molibdenum (Mo). Tanah dikatakan subur dan sempurna jika mengandung lengkap unsur-unsur tersebut diatas [9].

Ke-13 unsur tersebut sangat terbatas jumlahnya di dalam tanah. Namun tanah tidak semua mengandung unsur-unsur tersebut secara lengkap. Hal ini dapat diakibatkan karena sudah habis terserap oleh tanaman saat masyarakat bercocok tanam tanpa diimbangi dengan pemupukan. Kalau dilihat dari jumlah yang disedot tanaman, dari ke-13 unsur tersebut hanya 6 unsur saja yang diambil tanaman adalah jumlah yang banyak. Unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak tersebut disebut unsur makro. Ke-6 jenis unsur makro tersebut adalah N, P, K, S, Ca, dan Mg [10].

Penggunaan pupuk di Indonesia dari data tahun 2002 sampai 2010 mengalami peningkatan, ini disebabkan semakin mengingkatnya lahan pertanian yang ada di indonesia pada saat ini. Menurut Asosiasi Produsen Pupuk Indonesia (APPI) produksi pupuk diIndonesia dan konsumsi pupuk di Indonesia ada pada tabel 2.5 dan tabel 2.6 berikut :

(30)

Tabel 2.5.Fertilizer Production, Tahun 2002–2010 [11]

YEAR 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Fertilizer Production Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year 1. Urea 6,006,221 5,731,117 5,665,409 5,848,655 5,654,692 5,865,856 6,213,292 6,856,841 6,721,949 2. Fosfat/SP-36 552,984 687,657 738,225 819,704 647,868 660,653 488,487 742,986 636,207 3. ZA/AS 419,650 479,281 572,599 644,321 631,645 652,486 751,411 767,837 792,917 4. NPK 65,469 113,942 212,971 333,132 496,690 746,347 1,154,714 1,838,485 1,853,172

5. ZK (K2SO4) 7,568 8,662

6. Organik 294,555 260,705

Tabel 2.6.Fertilizer Consumption on Domestic Market and Export Market, Tahun 2002-2010 [11]

YEAR 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Consumption/Export Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year Ton/Year

1. UREA

1.1. Agriculture 3,872,044 4,077,523 4,204,188 4,082,874 4,218,414 4,359,150 4,552,239 4,681,394 4,278,926 1.2. Estate Crops 150,343 259,206 452,535 759,663 889,472 651,284 631,447 730,068 852,361 Total 1.1. + 1.2. 4,022,387 4,336,729 4,656,723 4,842,537 5,107,886 5,010,434 5,183,686 5,411,462 5,131,287 1.3. Industry 296,020 354,127 350,631 580,069 519,391 592,225 516,265 372,096 586,225

Total Domestic Consumption

4,318,407 4,690,856 5,007,354 5,422,606 5,627,277 5,602,659 5,699,951 5,783,558 5,717,512

(31)

1.4. Export 1,417,311 1,235,207 465,367 748,473 0 690,270 180,206 607,511 879,196

Total UREA Sales 5,735,718 5,926,063 5,472,721 6,171,079 5,627,277 6,292,929 5,880,157 6,391,069 6,596,708

2. SP-36/SP-18

2.1. Agricultural 138,610 1,390,430 759,753 774,267 711,224 763,350 582,071 714,747 633,950

2.2. Estate Crops 532,165 23,661 29,411 4,439 105,809 39,462 3,812 933

-Total 2.1. + 2.2. Domestic Sales

670,775 1,414,091 789,164 778,706 817,033 802,812 585,883 715,680 633,950

3. ZA/AS

3.1. Agriculture 130,513 450,578 597,074 617,445 600,971 716,342 751,411 916,168 706,810

3.2. Estate Crops 398,886 60,551 36,330 34,541 83,129 29,036 24,068 19,660 24,389

Total 3.1 + 3.2. 529,399 511,129 633,404 651,986 684,100 745,378 775,479 935,828 731,199

3.3. Industry 34,253 17,102 445 15,965 1,208 - 504 333 7,998

Total Domestic Sales

563,652 528,231 633,849 667,951 685,308 745,378 775,983 936,161 739,198

4. NPK 87,931 116,981 226,897 316,401 485,605 732,599 1,175,027 1,666,518 1,804,413 Sales

5. Organik

5.1. Argiculture 244,670 232,959

5.2. Estate Crops 422 2,496

(32)

2.5 PUPUK ORGANIK

Pupuk organik adalah nama kolektif untuk semua jenis bahan organik asal tanaman dan hewan yang dapat dirombak menjadi hara tersedia bagi tanaman. Dalam Permentan No.2/Pert/Hk.060/2/2006, tentang pupuk organik dan pembenah tanah, dikemukakan bahwa pupuk organik adalah pupuk yang sebagian besar atau seluruhnya terdiri atas bahan organik yang berasal dari tanaman dan atau hewan yang telah melalui proses rekayasa, dapat berbentuk padat atau cair yang digunakan mensuplai bahan organik untuk memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Definisi tersebut menunjukkan bahwa pupuk organik lebih ditujukan kepada kandungan C-organik atau bahan organik dari pada kadar haranya; nilai C-organik itulah yang menjadi pembeda dengan pupuk anorganik. Bila C-organik rendah dan tidak masuk dalam ketentuan pupuk organik maka diklasifikasikan sebagai pembenah tanah organik. Pembenah tanah atau soil ameliorant menurut SK Mentan adalah bahan-bahan sintesis atau alami, organik atau mineral [12].

Sumber bahan organik dapat berupa kompos, pupuk hijau, pupuk kandang, sisa panen (jerami, brangkasan, tongkol jagung, bagas tebu, dan sabut kelapa), limbah ternak, limbah industri yang menggunakan bahan pertanian, dan limbah kota. Kompos merupakan produk pembusukan dari limbah tanaman dan hewan hasil perombakan oleh fungi, aktinomiset, dan cacing tanah. Pupuk hijau merupakan keseluruhan tanaman hijau maupun hanya bagian dari tanaman seperti sisa batang dan tunggul akar setelah bagian atas tanaman yang hijau digunakan sebagai pakan ternak. Sebagai contoh pupuk hijau ini adalah sisa–sisa tanaman, kacang-kacangan, dan tanaman paku air Azolla. Pupuk kandang merupakan kotoran ternak. Limbah ternak merupakan limbah dari rumah potong berupa tulang, darah, dan sebagainya. Limbah industri yang menggunakan bahan pertanian merupakan limbah berasal dari limbah pabrik gula, limbah pengolahan kelapa sawit, penggilingan padi, limbah bumbu masak, dan sebagainya. Limbah kota yang dapat menjadi kompos berupa sampah kota yang berasal dari tanaman, setelah dipisah dari bahan-bahan yang tidak dapat dirombak misalnya plastik, kertas, botol, dan kertas [12].

Di Indonesia sebenarnya pupuk organik itu sudah lama dikenal para petani. Mereka bahkan hanya mengenal pupuk organik sebelum Revolusi Hijau turut melanda pertanian di Indonesia. Setelah Revolusi Hijau kebanyakan petani lebih

(33)

suka menggunakan pupuk buatan karena praktis menggunakannya, jumlahnya jauh lebih sedikit dari pupuk organik, harganya pun relatif murah karena di subsidi, dan mudah diperoleh. Kebanyakan petani sudah sangat tergantung kepada pupuk buatan, sehingga dapat berdampak negatif terhadap perkembangan produksi pertanian, ketika terjadi kelangkaan pupuk dan harga pupuk naik karena subsidi pupuk dicabut.

Berbagai hasil penelitian mengindikasikan bahwa sebagian besar lahan pertanian intensif menurun produktivitasnya dan telah mengalami degradasi lahan, terutama terkait dengan sangat rendahnya kandungan C-organik dalam tanah, yaitu <2%, bahkan pada banyak lahan sawah intensif di Jawa kandungannya <1%. Padahal untuk memperoleh produktivitas optimal dibutuhkan C-organik >2,5%. Di lain pihak, sebagai negara tropika basah yang memiliki sumber bahan organik sangat melimpah, tetapi belum dimanfaatkan secara optimal [12].

Bahan/pupuk organik dapat berperan sebagai “pengikat” butiran primer menjadi butir sekunder tanah dalam pembentukan agregat yang mantap. Keadaan ini besar pengaruhnya pada porositas, penyimpanan dan penyediaan air, aerasi tanah, dan suhu tanah. Bahan organik dengan C/N tinggi seperti jerami atau sekam lebih besar pengaruhnya pada perbaikan sifat-sifat fisik tanah dibanding dengan bahan organik yang terdekomposisi seperti kompos. Pupuk organik/bahan organik memiliki fungsi kimia yang penting seperti:

1. Penyediaan hara makro (N, P, K, Ca, Mg, dan S) dan mikro seperti Zn, Cu, Mo, Co, B, Mn, dan Fe, meskipun jumlahnya relatif sedikit. Penggunaan bahan organik dapat mencegah kahat unsur mikro pada tanah marginal atau tanah yang telah diusahakan secara intensif dengan pemupukan yang kurang seimbang.

2. Meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah.

3. Dapat membentuk senyawa kompleks dengan ion logam yang meracuni tanaman seperti Al, Fe, dan Mn [13].

(34)

2.6 PUPUK ORGANIK AKTIF DAN PUPUK ORGANIK CAIR

Pupuk organik aktif atau Pupuk organik cair (POC) adalah pupuk yang kandungan bahan kimianya maksimal 5%, dan terbuat dari bahan-bahan organik murni baik limbah ternak maupun limbah manusia dan tanaman [14].

Pupuk organik Aktif memiliki keuntungan/keunggulan, yaitu mengandung zat tertentu seperti mikroorganisme yang jarang terdapat dalam organik padat. Dalam bentuk kering beberapa mikroorganisme mati dan zat tidak bisa aktif. Jika pupuk organik cair dicampur dengan pupuk organik padat maka dapat mengaktifkan mikroorganisme yang ada dalam pupuk organik padat. Dengan baku mutu yang sama pupuk organik aktif adalah pupuk organik yang masih mengandung mikroorganisme hidup didalamnya, sedangkan pupuk organik adalah pupuk yang mikroorganisme pengolahnya sudah tidak aktif lagi atau mati. Berikut baku mutu dari pupuk organik :

Tabel 2.7 Persyaratan teknis minimal pupuk organik [15]

No Parameter Kandungan

Padat Cair

1 C-organik (%) ≥ 12 ≥ 4,5

2 C/N rasio 10–25

-3 Bahan ikutan (%) (beling, kerilik, dll) ≤ 2 -4 Kadar air (%):

-Granula -Curah

4–12 13–20

-5 Kadar logam berat

-As (ppm) -Hg (ppm) -Pb (ppm) -Cd (ppm) ≤ 10 ≤ 1 ≤ 50 ≤ 10 ≤ 10 ≤ 1 ≤ 50 ≤ 10

6 pH 4–8 4–8

7 Kadar total

- P2O5 (%) dan K2O (%) < 5 < 5

8 Mikroba pathogen (E.coli, Salmonella) Dicantumkan Dicantumkan 9 Kadar unsur mikro ( % )

-Zn, Cu, Mn, -Co, -B -Mo -Fe Maks 0,500 Maks 0,002 Maks 0,250 Maks 0.001 Maks 0,400 Maks 0.2500 Maks 0,0005 Maks 0.1250 Maks 0,0010 Maks 0,0400 14

(35)

2.7 PROSES DEGRADASI ANAEROB

Proses anaerob (anaerobic digestion) didefinisikan sebagai proses yang menggunakan mikroorganisme anaerob pada kondisi tanpa oksigen, untuk menstabilkan bahan organik dengan cara mengubahnya menjadi metana dan zat-zat anorganik lainnya seperti karbondioksida, dan lain-lain [16].

Tabel 2.8Jenis bakteri penambat N2yang hidup bebas (nonsimbiotik) [17]

No. Bakteri

1 Bakteri fotosintetik Rhodospirillaceae Chromatiaceae Chlorobiaceae Rhodospirillum, Rhodopseudomonas, Rhodomicrobium Chromatium, Ectothiorhodospira, Triospirillum Chlorobium, Chloropseudomonas 2 Bakteri aerobik gram-negatif

Azotobacteriaceae Pseudomonadeceae

Azotobacter, Azotomonas, Beijerinckia,Derxia

Pseudomonas (P. azotogensis) 3 Bakteri anaerobik fakultatif gram-negatif

Enterobacteriaceae Klebsiella (K. pneumoniae), Enterobacter

(E. cloecae), Escherichia (E. intermedia),

Flavobacterium sp.

4 Bakteri anaerobik gram-negatif Desulfovibrio (D. vulgaris, D.desulfuricans)

5 Bakteri pembentuk metana

Methanobacteriaceae Methanobacterium,

Methanobacillus 6 Bakteri pembentuk spora

Bacillaceae Bacillus (B. polymycxa, B.

macerans, B.

circulans), Clostridium (C. pasteurianum,

C. butyricum),

Desulfotomaculum sp. 7 Bakteri analog Actinomycetes

Mycobacteriaceae Mycobacterium (M. flavum)

Proses pembuatan pupuk organik sebagai proses lanjut fermentasi LCPKS menjadi biogas secara skematik disajikankan pada Gambar 3.1 Pada gambar tersebut terlihat jelas bahwa pembuatan pupuk organik merupakan pengolahan lanjut konversi

(36)

LCPKS menjadi biogas. Jadi effluent yang akan digunakan sebagai bahan baku pembuatan pupuk organik aktif sudah melewati proses degradasi anaerob di tangki fermentor pengolahan biogas. Effluent dari fermentor biogas masih mengandung bakteri pendegradasi metana dan pendegradasi karbondioksida, yang ternyata merupakan salah satu bakteri penambat nitrogen. Jenis-jenis bakteri penambat nitrogen telah dimuat pada Tabel 2.8 diatas.

Selain bakteri Methanobacterium dan Methanobacillus yang membentuk N2

dalam pembuatan pupuk organik aktif membutuhkan bakteri bakteri yang dapat mengolah posfat salah satu contoh bakterinya Bacillus.sp, yang belum diketahui kuantitasnya didalam effluent. Oleh karena itu dibutuhkan aktivator yang dapat menambah mikroorganisme didalam pupuk organik aktif.

2.8 AKTIVATOR

Seperti yang sudah diceritakan pada sub.bab sebelumnya dalam pembuatan pupuk organik diperlukan aktivator yang dapat menambah mikroorganisme pada pupuk. Dalam proses pembuatan pupuk ada yang mempergunakan bahan aktivator untuk mempercepat proses fermentasi, Beberapa bahan aktivator yang dikenal dan beredar di pasaran antara lain:

• OrgaDec

• Stardec

• EM-4

• Fix-up plus, dan lain-lain

Proses pembuatan pupuk yang dilakukan mempergunakan larutan effective microorganisme 4 yang disingkat EM-4. EM-4 pertama kali ditemukan oleh Prof. Teruo Higa dari Universitas Ryukyus. Jepang. Dalam EM 4 ini terdapat sekitar 80 genus microorganisme fermentor. Mikroorganisme ini dipilih yang dapat bekerja secara efektif dalam memfermentasikan bahan organik. Secara global terdapat 5 golongan yang pokok yaitu:

1. Bakteri fotosintetik 2. Lactobacillus sp 3. Streptomycetes sp 4. Ragi (yeast) 5. Actinomycetes

(37)

Bakteri fotosintetik

Bakteri ini merupakan bakteri bebas yang dapat mensintesis senyawa nitrogen, gula, dan substansi bioaktif lainnya. Hasil metabolir yang diproduksi dapat diserap secara langsung oleh tanaman dan tersedia sebagai substrat untuk perkembangbiakan mikroorganisme yang menguntungkan.

Lactobacillus sp.

Bakteri yang memproduksi asam laktat sebagai hasil penguaraian gula dan karbohidrat lain yang bekerjasama dengan bakteri fotosintesis dan ragi. Asam laktat ini merupakan bahan sterilisasi yang kuat yang dapat menekan mikroorganisme berbahaya dan dapat menguraikan bahan organik dengan cepat.

Streptomycetes sp.

Streptomycetes sp. mengeluarkan enzim streptomisin yang bersifat racun terhadap hama dan penyakit yang merugikan.

Ragi (yeast)

Ragi memproduksi substansi yang berguna bagi tanaman dengan cara fermentasi. Substansi bioaktif yang dihasilkan oleh ragi berguna untuk pertumbuhan sel dan pembelahan akar. Ragi ini juga berperan dalam perkembangan atau pembelahan mikroorganisme menguntungkan lain seperti Actinomycetes dan bacteri asam laktat.

Actinomycetes

Actinomycetes merupakan organisme peralihan antara bakteri dan jamur yang mengambil asam amino dan zat serupa yang diproduksi bakteri fotosintesis dan merubahnya menjadi antibiotik untuk mengendalikan patogen, menekan jamur dan bakteri berbahaya dengan cara menghancurkan khitin yaitu zat esensial untuk pertumbuhannya. Actinomycetes juga dapat menciptakan kondisi yang baik bagi perkembangan mikroorganisme lain.

EM-4 banyak digunakan untuk mempercepat pembusukan/ proses fermentasi. Memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi kimia. Menyediakan unsur hara yang dibutuhkan tanaman dan menjaga kestabilan produksi [18]

(38)

2.9 POTENSI EKONOMI

Analisa ekonomi pada Pembuatan pupuk organik Cair terdiri dari Modal Investasi yaitu modal keseluruhan untuk mendirikan pilot plant ataupunscale updari penelitian pembuatan pupuk organik cair. Analisa yang lebih spesifik yaitu analisa Modal Investasi mengenai modal start up menjalankan usaha sampai pada penjualan hasil pada kajian awalnya.

Tabel 2.9 Investasi dan Operasional

Keterangan (Investasi) Jumlah Harga @ Total Biaya

a. Molase b. EM4 c. Ragi

d. Natrium Karbonat (NaHCO3)

e. Aquadest 120 L 1 L 70 Butir 25 Kg 700 L Rp. -5.000,00 Rp.-36.000,00 Rp. -2.000 Rp. -4800 Rp. -200 Rp. -600.000 Rp. -36.000 Rp. -140.000 Rp . -120.000 Rp . -140.000

Rp. 1.036.000 Keterangan (Operasional)

f. Operasional (harian)*

g. EffluentPengolahan LCPKS*

-Rp. -250

Rp. -30.780 Rp. -16.000

Total : Rp. -46.780

Produk yang dihasilkan :

Apabila memakai HRT Optimum pada percobaan yaitu 80 Hari maka jumlah pupuk organik yang dihasikan/ hari adalah62,5 Liter

Dari survei pasar harga jual dari pupuk cair organik yaitu berkisar Rp.5.000/ Liter maka pemasukan jika penjualan produk harian diasumsikan 62 Liter

62 Liter x Rp.5.000 = Rp.310.000 Keuntungan Harian :

Penjualan harian : Rp. 310.000

Pengeluaran harian : Rp. 46.780

-Rp. 263.220

Total Penjualan < Total Biaya Pengeluaran sehingga potensi ekonomi dari pemanfaatan Effluent Pengolahan Lanjut Limbah cair Pabrik Kelapa Sawit Cukup Menjanjikan.

(39)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Kajian Awal Pembuatan Pupuk Organik Aktif dari Effluent Pengolahan Lanjut Limbah Cair Kelapa Sawit dikerjakan di Pilot Plant POME METHANE FERMENTATION PROJECT, Pusdiklat LPPM, Universitas Sumatera Utara, Jl. Dr. Mansyur No.68 Medan.

3.2 BAHAN PENELITIAN

Adapun bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini yaitu effluent yang berasal dari bioreaktor anaerobik pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) menjadi biogas dan bahan lainnya yaitu :

1. Aktivator EM-4 2. Molase

3. NaHCO3

4. Aquadest

3.3 PERALATAN

Flowsheet dari penelitian ini diperlihatkan pada Gambar 3.1 dimana flowsheet ini merupakan kelanjutan dari flowsheet pembangkit listrik tenaga biogas. Berikut ini adalah alur kerja dari sistem pembuatan pupuk organik sesuai dengan Gambar 3.1

1. Effluent keluaran biogas dimasukkan ke dalam tangki penampung 1000L/minggu (TT-01)

2. Effluent dipompakan secara berkala ke dalam Bioreaktor 5000 L (R-01) sebanyak 100L/minggu dengan waktu yang ditentukan dengan pompa (P-01) 3. Ketika umpan dipompakan ke dalam bioreaktor maka cairan di dalam akan

keluar sebanyak umpan yang dimasukkan secara (over flow) yang kemudian dialirkan ke tangki sedimentasi (RC-01)

4. Dari tangki sedimentasi keluaran bawahnya di recycle kembali ke bioreaktor, sedangkan keluaran atasnya secara (over flow) masuk ke tangkimixing(M-01). 5. Setelah dihomogenkan di tangki mixing, pupuk organik tersebut dipompakan

(40)

FlowsheetPilot Plant

Gambar 3.1FlowsheetPembuatan pupuk organik aktif skala pilot

(41)

Tampilan Pilot Plant

Gambar 3.2 Tampak Depan Pilot Plant

(42)

Peralatan yang digunakan dibagi menjadi tiga yaitu peralatan utama, peralatan aksesoris dan peralatan analisa sebagai berikut :

3.3.1 PERALATAN UTAMA

Adapun utama peralatan yang digunakan dalam penelitian pembuatan pupuk organik aktif adalah :

1. Bioreaktor

Untuk tempat dimana pupuk organik aktif diproduksi melalui proses aerobik keluaran digester biogas. Bioreaktor adalah reaktor semikontinu berpengaduk, dimana umpan dan keluaran akan masuk dan keluar pada selang waktu tertentu (intermittent). Umpan dialirkan dari tangki dengan menggunakan pompa setiap selang waktu tertentu dan bersamaan dengan itu pula keluaran mengalir keluar dari bioreaktor melalui sistem overflow. Bioreaktor dilengkapi dengan pengaduk serta baffle agar reaktan menjadi homogen. Pengaduk dilengkapi dengan dua bilah dan digerakkan oleh motor elektrik. Selanjutnya , agar suhu maksimum T = 38oC tidak terlampaui. Bioreaktor juga dilengkapi dengan pendingin berupa coil (pipa spiral) didalam tangki. Adapun spesifikasi dan gambar bioreaktor anaerobik sebagai berikut :

Tabel 3.1 Spesifikasi Bioreaktor dan Aksesorisnya Tangki

• Diameter • Tinggi Total • Tinggibaffle

180.0 cm 275.5 cm 200.0 cm Motor • Daya • phase • ɷ

3 HP (2.200 watt) 3phase

1500 rpm

Pengaduk

• Jumlah bilah • Posisi Bilah 1 • Posisi Bilah 2

• Panjang & Jenis Bilah 1 • Panjang & Jenis Bilah 2

60 cm dari dasar 90 cm di atas bilah 1 90 cm,Padle

90 cm, Turbin Gear Box

• Nisbah 60 : 1

CoilPendingin • Diameter • Panjang • Pemasangan 1 inci 18 m

(43)

Gambar 3.4 (a) Gambar bioreaktor anaerobik (b)coilpendingin didalam bioreaktor anaerobik

2. Pemekat Graviti

Pemekat graviti berfungsi untuk mengendapkan padatan berpartikel padatan berpartikel besar yang tersuspensi. Selanjutnya endapan yang berada dilapisan bawah pemekat dialirkan kembali ke bioreaktor. Dibagian dalam pemekat tiga sekat yang berfungsi untuk menghambat laju alir cairan dari kanan ke kiri, dan membelokkan arah alir cairan dari atas ke bawah lalu ke atas lagi lalu kebawah dan akhirnya ke atas jika masih ada aliran, akan keluar pemekat graviti secara overflow. Berikut adalah spesifikasi lengkap dan gambar pemekat graviti :

Tabel 3.2 Spesifikasi Pemekat Graviti Tangki Pemekat Graviti

• Panjang • Lebar • Tinggi

180 cm 120 cm 50 cm

Sekat

• Jumlah • Tinggi • Lebar

3 buah 49.5 cm 110 cm

(44)

Gambar 3.5 Gambar Pemekat Graviti

3. Mixing Tank(Tangki pencampur)

Tangki pencampur berfungsi untuk mencampur keluaran pemekat graviti dengan bahan-bahan mineral tambahan seperti Natrium (urea), Pospat (batuan), dan Kalium (abu tandan kosong) yang kemungkinan kurang saat analisa produk akhir. Agar campuran menjadi homogen, tangki pengaduk dilengkapi dengan pengaduk danbaffle. Pengaduk dilengkapi dengan dua bilahdan digerakkan oleh motor elektrik. Spesifikasi dan gambar mixing tank sebagai berikut :

Tabel 3.3 Spesifikasi Tangki Pengaduk Tangki

• Diameter • Tinggi Total • Tinggibaffle

45.0 cm 80.0 cm 66.0 cm

Motor

• Daya • phase • ɷ

0.75 HP (2.200 watt) 3phase

1500 rpm

Pengaduk

• Jumlah bilah • Posisi Bilah • Jenis Bilah • Panjang Bilah

15.0 cm dari dasar Padle

22.5 cm Gear Box

• Nisbah • Merek

60 : 1 Sinoria

(45)

Gambar 3.6 Gambar tampilan luar dan dalam tangki pengaduk

4. Storage Tank(Tangki Timbun)

Storage tank adalah tempat dimana hasil akhir berupa pupuk organik aktif disimpan sebelum diuji coba ataupun dipasarkan. Tangki dilengkapi dengan level indikator, dan juga dilengkapi dengan manhole pada bagian atas untuk perawatan. Tangki juga diinstal dengan pompa yang dapat digunakan untuk mensirkulasi pupuk organik aktif didalam storage agar komposisinya seragam terus, dan juga dapat digunakan untuk mengalirkan pupuk ke kemasan lainnya. Spesifikasi dan gambar sebagai berikut :

Tabel 3.4 Spesifikasi Tangki Timbun (Storage Tank) Tangki

• Diameter • Tinggi

141.2 cm 180.6 cm

Pompa

• Daya

• Suction & dischargeDiameter

1 HP 1,5 inci

(46)

Gambar 3.7Storage Tank 3.3.2 PERALATAN AKSESORIS

Peralatan aksesoris adalah peralatan pendukung yang membantu kerja dari peralatan utama. Beberapa aksesoris penting seperti thermocouple, motor elektrik dan gear-box, sistem overflow, pompa, titik penyamplingan, dan sistem pendingin, selanjutnya dipaparkan pada sub-sub bab berikut ini :

1. Tangki Air Pendingin

Tangki air pendingin adalah tangki tempat menyimpan air yang digunakan untuk coil pendingin pada bioreaktor. Tangki ini diinstal dengan pompa lalu dilengkapi dengan pipa yang menuju langsung ke bioreaktor. Berikut ini visualisasi dari tangki pendingin.

(47)

2. Pompa

Pompa adalah alat untuk mengalirkan cairan dari suatu alat ke alat lainnya. Pada proses pembuatan pupuk organik aktif skala pilot ini digunakan dua jenis yakni pompa sentrifugal dan pompasnake(screw).

Pompa-pompa yang digunakan untuk (i) mengalirkan umpan dari tangki umpan ke bioreaktor, (ii) mengalirkan endapan dari pemekat graviti ke tangki bioreaktor, (iii) mengalirkan produk akhir dari tangki storage ke wadah konsumen atau mensirkulasi produk akhir dari bagian dasar ke bagian atas. Dan (iv) mengalirkan air ke coil pendingin. Berikut ini adalah gambar dari bebrapa pompa yang dipakai dalam penelitian :

Gambar 3.9 Beberapa pompa yang dipakai dalam penelitian.

3. Perpipaan

Pemasangan pompa diatas diiringi dengan pemasangan pipa dan aksesoris lainnya. Pipa yang digunakan adalah pipa galvanisф = 0,5”, 2,0” dan 2,5” serta dihubungkan dengan menggunakan flange. Berikut gambar penggunaan pipa sertaflange.

(48)

Gambar 3.10 Gambar perpipaan dengan penggunaanflange. 4. Thermocouple

Thermocouple atau sensor suhu diinstal sebanyak dua buah di bioreaktor yakni pada bagian atas dan bagian bawah (sedikit dibawah aras cairan). Indikator evaluasi unjuk kerja pencampuran, juga berfungsi sebagai sensor suhu untuk thermocouple yang menjaga suhu bioreaktor tetap dipertahankan ≤ 38oC. Berikut gambarthermocouple :

Gambar 3.11 Visualisasi Thermocouple 5. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menembakkan udara kedalam bioreaktor dan juga pemekat graviti. Dimana ke bioreaktor ada dua lubang aerasi dan ke pemekat gravity ada datu lubang aerasi. Kompresor yang dipakai pada pilot plant ini adalah kompresor elektrik.

(49)

6. Motor elektrik danGear box

Motor elektrik dan gear box berfungsi untuk menggerakkan batang pengaduk (mixer). Motor elektrik menghasilkan putaran 1,500 rpm sedangkan gear box berfungsi mengurangi putaran sehingga hanya 25 rpm. Alat ini diinstalasi pada bioreaktor dan tangki pengaduk. Berikut ini tampilan kedua alat tersebut :

Gambar 3.13 Motor (kanan) danGear box(kiri).

7.Control Panel

Control Panel adalah alat pengendali dari semua peralatan utama dan aksesorisnya. Kerja dari control panel adalah menjalanakan pompa, menjalankan motor, menjalankan kompresor, mengatur suhu pada thermocouple dan mengatur waktu pada pompa, motor, kompresor danthermocouple.

(50)

30 8.Water trap

Water trap adalah tangki yang berfungsi untuk menyerap H2S yang

terbentuk dari tangki bioreaktor dan juga pemekat graviti yang bertujuan untuk mengurangi bau yang ditimbulkan fermentasi tersebut. Berikut ini adalah tampilanwater trapyang digunakan pada penelitian ini :

Gambar 3.15 Tampilanwater trap 9.LevelIndikator danLevelsensor

Level sensor digunakan untuk memberikan sinyal otomatis kepada panel yang secara langsung akan menghidupkan pompa untuk memindahkan cairan dari mixing tank ke tangki penimbun. Dan level indikator adalah alat yang berfungsi sebagai penunjuk levelcairan pada tangki penimbun. Tampilan level indikator yang dipakai

(51)

3.3.3 PERALATAN ANALISA

Peralatan analisa adalah peralatan yang digunakan untuk menganalisa pupuk yang dihasilkan. Adapun peralatan analisa yang dipakai sebagai berikut :

1. Oven 2. Desikator 3. Cawan Penguap 4. Timbangan elektrik 5. Pipet volumetrik 6. pH elektroda 7. Penjepit Tabung 8. Beaker Gelas 9. Gelas Ukur 10. Karet Penghisap 11. Pengaduk Magnetik 12.Furnace

3.4 TAHAPAN PENELITIAN

Adapun tahapan penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Persiapan yaitu dilakukan studi literatur, pembagian tugas, dan lainnya untuk mendapatkan rancangan dan prosedur yang baik.

2. Merancang dan membangun dan instalasi Pilot Plant pembuatan pupuk organik aktif (pabrikasi)

3. Komisioning yaitu melakukan test run dan test kebocoran dari semua peralatan utama dan peralatan aksesoris untuk memastikan kesiapan alat sebelum menjalankan penelitian.

4. Kalibrasi terhadap terhadap peralatan utama dan aksesoris misalnya kalibrasi heater untuk pembacaan suhu pada panel, kalibrasi pompa untuk mengetahui jumlah volume terhadap waktu

5. Melakukan preparasi umpan, loading up& operasi targetpilot plant pembuatan pupuk organik aktif.

6. Menjalankan operasional pembuatan pupuk organik aktif serta melakukan analisa terhadap hasil.

(52)

Flowchart penelitian terlihat pada gambar 3.15 berikut :

Gambar 3.17FlowchartProsedur Penelitian

Adapun tahapan studi literatur dan tahap merancang dan membangun adalah tahap yang lebih dahulu dilakukan sebelum melaksanakan penelitian. Sedangkan tahap lainnya akan dijelaskan sebagai berikut :

3.4.1 KOMISIONING ALAT

1. Isi penuh tangki yang akan ditest kebocoran dengan air.

2. Tutup semuavalveyang memungkinkan gas keluar dari tangki. 3. Masukkan gas dari kompresor ke tangki fermentor.

4. Oleskan air sabun ke seluruh celah tangki.

5. Amati perubahan yang terjadi pada alat pengukur tekanan dan amati air sabun di setiap celah tangki.

Produk Pupuk

Merancang, membangun dan instalasi Pilot Plant Pembuatan Pupuk Organik Aktif

(pabrikasi)

Operasional Pilot Plant Pembuatan Pupuk Organik Aktif

Kondisi Operasi? Kondisi

Operasi baru

Persiapan (studi literatur, dll)

Tidak Sesuai

Sesuai Komisioning dan Kalibrasi

(53)

3.4.2 KALIBRASI ALAT 3.4.2.1 Pompa

1. Isi penuh tangki umpan dengan air.

2. Diatur waktu pompa pada panel dengan variasi waktu yang ditentukan. 3. Dimulai kalibrasi dengan menampung air keluaran pompa pada wadah. 4. Hitung volume air yang diperoleh pada wadah.

5. Ulangi prosedur 2 s/d 4 dengan variasi yang ditentukan. 3.4.2.2 Heater

1. Isi penuh tangki fermentor dengan air.

2. Hidupkan heater kemudian catat suhu awal dan waktu awal dihidupkannya heater.

3. Amati kenaikan suhu pada tangki fermentor dan catat kenaikan suhu dan waktu pada fermentor.

3.4.3 PREPARASI UMPAN

Tahapan sebelum melakukan operasional terlebih dahulu adalah melakukan tahapan preparasi umpan terlebih dahulu. Pembuatan umpan dilakukan seperti berikut :

1. Molase sebanyak ± 113.64 liter dimasukkan kedalam bioreaktor, kemudian ditambahkan air sampai 800 liter.

2. Kedalam bioreaktor ditambahkan starter EM-4 sebanyak 568,18 ml dan Ragi sebanyak 69 butir.

3. Suhu di dalam bioreaktor diatur sedemikian rupa dan disesuaikan untuk tidak melebihi suhu maksimum yaitu 38oC.

4. pH dijaga tetap dalam kondisi tidak asam dengan menambahkan NaHCO3. 5. Pada bioreaktor dilakukan pengadukan dengan kecepatanimpelerdiatur 25 rpm. 6. Umpan difermentasikan, dan dianalisa pH, alkalinitas, TS, VS serta TSS dan

VSS nya untuk mengetahui kondisi umpan untuk digunakan.

3.4.4 LOADING UPDAN OPERASI TARGET

Tahapan ini melakukan operasional dengan melanjutkan tahap preparasi umpan dengan kondisi tertentu. Prosedurnya sebagai berikut :

1. Kondisi bioreaktor saat preparasi umpan di cek dan di pertahankan tetap pada kondisi tersebut.

(54)

2. Kedalam bioreaktor dimasukkan effluent pengolahan lanjut limbah cair kelapa sawit dengan jumlah sesuai dengan HRT yang telah ditentukan

3. HRT awal dimulai dengan HRT 2500 untuk adaptasi bakteri fermentasinya dan umpan dimasukkan 2 kali sehari

4. Apabila keadaan pH pada bioreaktor dan nilai M-Alkalinitas stabil maka HRT perlahan dinaikkan.

3.5 PENGUJIAN SAMPEL

Pengujian yang dilakukan adalah a. Analisa M-Alkalinitas

1. Ambil Beaker gelas kemudian masukkan rotating magnet ke dalamnya 2. Masukkan sampel sebanyak 5 ml ditambahkan dengan aquadest hingga

volume larutan 80 ml.

3. Beaker Gelas diletakkan diatasmagnetic stirrer, dan pH elektroda diletakkan di dalam beaker gelas, kemudian stirrer dihidupkan dan kecepatan diatur sedemikian rupa hingga sampel tercampur sempurna dengan aquadest.

4. Campuran dititrasi dengan larutan HCl 0,1 N hingga pH mencapai 4,8 ±

0,02.

5. Analisa M-Alkalinitas dilakukan untuk POME dan limbah fermentasi pada Jar fermentor. M-Alkalinitas = Sampel Vol x x M x terpakai yang HCl

Vol. _HCl 1000 5

b. AnalisaTotal Solid(TS)

1. Panaskan cawan penguap selama 3 jam pada suhu 1100C selama lebih dari 1 jam.

2. Dinginkan cawan penguap di dalam desikator. 3. Timbang berat cawan penguap.

4. Ambil sampel sebanyak 10 ml, lalu masukkan ke dalam desikator dan timbang beratnya.

5. Masukkan sampel ke dalam oven kemudian panaskan selama 3 jam pada suhu 1100C.

(55)

6. Kemudian masukkan sampel ke dalam desikator untuk menurunkan suhunya.

7. Timbang berat sampel setelah dingin. 8. Perhitungan TS dilakukan dengan rumus :

v 1000 x a TS=

a = Berat sampel yang telah dipanaskan–berat cawan kosong v = volume sampel

c. AnalisaTotal Suspended Solid(TSS)

1. Dibasahi filter kertas dengan aquadest, kemudian dipanaskan di dalam oven pada suhu 105oC selama 1 jam. Dinginkan dalam desikator selama 15 menit dan kemudian timbang dengan cepat (A mg) (Digunakan kertas saring no. 40 bebas abu).

2. Sampel yang sudah dikocok merata, sebanyak 100 ml dipindahkan dengan menggunakan pipet ke dalam kertas saring.

3. Setelah selesai penyaringan, filter kertas dipanaskan dalam oven pada suhu 105oC selama 1 jam. Didinginkan dalam desikator dan kemudian ditimbang dengan cepat. Diulangi pemanasan dan penimbangan sampai beratnya konstan (B mg).

4. Nilai TSS ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut : mg/L TSS =

sampel ml 1000 x A) -B (

d. AnalisaVolatile Solid(VS)

1. Sampel hasil analisa TS dikeluarkan dari desikator dan dipanaskan dalam oven pada suhu 800oC selama 2 jam.

2. Setelah 2 jam, sampel dikeluarkan dan didinginkan dalam desikator. 3. Sampel hasil analisa VS ditimbang dan dicatat beratnya sebagai a. 4. Kadar abu dan VS ditentukan dengan perhitungan sebagai berikut :

Kadar Abu = .1000 x) -(y x) -(a

(56)

e. AnalisaChemical Oxigen Demand(COD)

Analisa ini dilakukan dengan menggunakan Spektofotometri dan analisa ini dilakukan di luar Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

(57)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 GRAFIKLOADING RATE

Grafik Loading Rate Pilot Plant menunjukkan proses penurunan HRT yang dilakukan secara perlahan untuk menjaga kestabilan operasional pilot plant.

Gambar 4.1 GrafikLoading rateHRT pilot plant

Gambar 4.1 menunjukkan bahwa pilot plant mulai beroperasi dari HRT 2500 hari. Laju penurunan HRT mengalami penurunan hari demi hari, dalam hal ini penurunan HRT dilakukan secara signifikan pada 10 hari penelitian. perlahan untuk menjaga mikroba yang terdapat di dalam fermentor stabil. Hal ini terbukti berhasil dilakukan oleh peneliti hingga target yang diinginkan yaitu HRT 80 hari.

Pada grafik terlihat bahwa pada saat proses produksi yaitu hari ke-13, HRT mengalami kenaikan, hal ini disebabkan karena umpan dimasukkan secara manual dikarenakan batas level over flow cairan dalam bioreaktor diatas pipa pengumpan. Sehingga cairan yang di pompakan kembali lagi kedalam tangki penampung umpan. Dan setelah dilakukan perbaikan dengan menambahkan safety valve, penelitian melakukan start up kembali, akan tetapi tidak dimulai dari HRT 2500 hari, melainkan mulai dengan HRT 100 hari. Ini disebabkan masalah yang tersebut tidak mengganggu kinerja mikroorganisme dalam bioreaktor.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

H y d ra u li c R e te n ti o n T im e ( H R T ) Waktu (Hari)

(58)

4.2 GRAFIK PENGUJIAN SAMPEL

Pengujian sampel dilakukan dengan mengukur parameter penting dalam proses yaitu nilai pH, MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid) yaitu jumlah total dari padatan tersuspensi yang berupa material organik dan mineral, termasuk didalamnya adalah mikroorganisme, Mixed-liqour volatile suspended solids (MLVSS) yaitu material organik bukan mikroba, mikroba hidup dan mati, dan hancuran sel serta penurunan kadar COD.

4.2.1 PERUBAHAN NILAI pH.

pH mempunyai arti yang sangat penting di dalam pengolahan limbah cair karena dari pH dapat diketahui kondisi mikroba yang ada di dalam limbah cair (effluent). Perubahan nilai pH selama proses pengolahan lumpur aktif secara aerobik merupakan akibat perubahan kandungan nitrogen, alkalinitas dan terutama proses nitrifikasi [19].

Pengamatan nilai pH dilakukan dengan metode pH probe(elektroda) dengan sistem digital. Hasil pengamatan nilai pH disajikan pada gambar berikut :

Gambar 4.2 Grafik perubahan nilai pH terhadap waktu

Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa nilai pH awal 6,5 dan selama proses pengolahan berada pada rentang 6.74–8.00. Grafik pH mengalami peningkatan pada awal proses pengolahan kemudian terjadi penurunan kemudian terjadi kenaikan kembali dan hamper menunjukkan pH yang stabil pada tahap akhir. Peningkatan nilai pH selama proses pengolahan secara aerobik merupakan akibat perubahan

4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00

0 15 30 45 60 75 90 105

Hari ke

-pH - Atas

pH - Bawah

HRT 100 HRT 90 HRT 80

(59)

kandungan nitrogen, alkalinitas pada proses nitirifikasi, sedangkan kondisi penurunan nilai pH dikarenakan kodisi pH dari effluent keluaran biogas yang mengalami penurunan juga (kondisi LCPKS yang diambil dari PKS).

Pada proses nitirifikasi, nitrogen organik diubah menjadi nitrit yang selanjutnya diubah menjadi nitrat dengan melibatkan mikroorganisme dalam kondisi aerobik, pembentukan nitrat berlangsung pada pH optimal 7,0 - 8,3 [20].

4.2.2 PERUBAHAN NILAI TS (Total Solid)

Gambar 4.3 Grafik Perubahan nilai TS terhadap waktu

Dari hasil percobaan yang diperoleh, dapat dilihat bahwa TS yang diperoleh pada tahap awal mengalami kenaikan dan pada pertengahan mulai mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya hari, meskipun tidak terjadi penurunan secara linear. TS pada kondisi tahap awal penambahan umpan lebih rendah dari pada sesudah penambahan umpan, yang seharusnya nilai TS sebelum penambahan umpan harus lebih rendah daripada sesudah penambahan umpan dikarenakan penguraian TS oleh bakteri.

Dari teori yang didapat, diketahui bahwa kadar TS akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya hari, hal ini disebabkan bakteri akan mengurai padatan yang terkandung dalam LCPKS, sehingga nilai TS pada tangki akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya hari [21].

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000

0 15 30 45 60 75 90 105

-(m

)

Hari ke

-TS - Atas

TS - Bawah

(60)

4.2.3 PERUBAHAN NILAI VS (Volatile Solid)

Gambar 4.4 Grafik perubahan nilai VS terhadap waktu

Dari hasil percobaan yang diperoleh, dapat dilihat bahwa VS yang diperoleh cenderung menurun seiring dengan bertambahnya hari, meskipun tidak terjadi penurunan secara linear. VS pada kondisi sebelum penambahan umpan lebih rendah daripada sesudah penambahan umpan, meskipun terjadi beberapa penyimpangan di beberapa titik pada masing – masing HRT, dimana nilai VS sebelum penambahan umpan lebih tinggi daripada setelah penambahan umpan, yang seharusnya nilai VS sebelum penambahan umpan harus lebih rendah daripada sesudah penambahan umpan dikarenakan penguraian VS oleh bakteri.

Dari teori yang didapat, diketahui bahwa kadar VS akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya hari, hal ini disebabkan bakteri akan mengurai padatan yang terkandung dalam LCPKS, sehingga nilai VS pada tangki akan semakin menurun seiring dengan bertambahnya hari [22].

4.2.4 PERUBAHAN NILAI MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid)

Pada proses lumpur aktif, mikroorganisme yang tersuspensi digunakan untuk mendegradasi limbah (effluent). Total padatan tersuspensi (TSS) dalam bioreaktor merupakan gabungan dari padatan tersuspensi volatil (VSS) dan padatan tersuspensi tetap (FSS). Nilai VSS (Volatile Suspended Solids) menunjukkan besarnya bahan organik, sedangkan nilai FSS (Fixed Suspended Solids) menunjukkan besarnya bahan anorganik [19].

0.000 5.000 10.000 15.000 20.000

0 15 30 45 60 75 90 105

-(m

)

Hari ke

-VS - Atas

VS - Bawah

HRT 100 HRT 90 HRT 80

(61)

Penyaringan MLSS (Mixed Liquor Suspended Solid) menunjukkan padatan tersuspensi yang tidak dapat melalui kertas saring Whatman no. 41 dengan ukuran pori 0,45 μ m dengan mengunakan pompa vakum dalam menyerap air kemudian kertas saring dipanaskan dalam oven, suhu operasi 120 0C selama 4 jam. Hasil pengamatan dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.5 Grafik perubahan nilai MLSS terhadap waktu

Gambar 4.5 menunjukkan laju MLSS meningkat dengan bertambahnya waktu pengolahan, namun pada pertengahan tiap HRT MLSS mengalami penurunan hal ini sesuai dengan fase pertumbuhan mikroba dimana dari awal penambahan umpan terjadi adaptasi sampai pada pertengahan HRT mikroba berada pada fasa stasioner dan kemudian perlahan mengalami penurunan.

Pada HRT 100 dan HRT 90 grafik menunjukkan fase yang sesuai dengan kurva pertumbuhan mikroba, namun pada HRT 80 terjadi penyimpangan dimana pada pertengahan HRT 80 yang seharusnya mengalami kenaikan terjadi penurunan. Jika didasarkan pada nilai TS dan VS pada HRT 80 nilainya mengalami penurunan.Hal ini menunjukkan bahwa keadaan umpan memang berbeda sehingga mempengaruhi aktivitas mikroba. Perbedaan karakteristik umpan karena kondisi LCPKS yang diambil dari PKS Adolina juga tidak stabil.

Pada fase logaritma mikroba membelah dengan cepat dan konstan dan pada fase ini kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh media tempat tumbuhnya

5.0000 7.5000 10.0000 12.5000 15.0000 17.5000 20.0000 22.5000 25.0000

0 15 30 45 60 75 90 105

M L S S -(m g /L )

Hari Ke

-MLSS - Atas

MLSS - Bawah

(62)

seperti pH dan kandungan nutrisi, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara [22].

Bahan organik dalam air buangan akan diuraikan oleh mikroorganisme menjadi karbondioksida, amonia dan sel baru serta hasil lain berupa lumpu (sludge). Bakteri juga perlu respirasi dan melakukan sintesa untuk kelangsungan hidupnya [23]. Oleh karena itu perubahan nilai MLSS pembuatan pupuk cair organik sudah sesuai dengan teori yang ada.

4.2.5 PERUBAHAN NILAI MLVSS (Mixed Liquor Volatile Suspended Solid)

Pengukuran nilai MLVSS merupakan suatu pendekatan untuk menyatakan jumlah populasi bakteri. Pembentukan bakteri ditandai dengan perubahan warna suspensi dari hitam mejadi hitam pekat dan terjadi peningkatan MLSS dan MLVSS. Sehingga dapat dikatakan MLVSS merupakan komponen biomassa untuk menyatakan konsentrasi mikroorganisme secara tidak langsung [19].

Pengamatan nilai MLVSS merupakan parameter kontrol terhadap proses lumpur aktif. Nilai MLVSS didapat setelah proses pengukuran MLSS selesai dengan memasukkan sampel hasil MLSS ke dalam tanur (furnace), suhu operasi 7000C selama 3 jam. Kurva pengamatan MLVSS dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.6 Grafik perubahan nilai MLVSS terhadap waktu 5.0000 7.0000 9.0000 11.0000 13.0000 15.0000 17.0000 19.0000

0 15 30 45 60 75 90 105

M L VS S -(m g /L )

Hari Ke

-MLVSS - Atas

MLVSS - Bawah

HRT 100 HRT 90 HRT 80

(63)

Gambar 4.6 terlihat bahwa, sampel menunjukkan terjadi peningkatan nilai MLVSS yang merupakan suatu pendekatan untuk menyatakan jumlah populasi bakteri, peningkatan MLVSS tersebut menunjukkan bahwa bakteri berada pada fase pertumbuhan dengan bahan organik dalam limbah sebagai makanannya. Meskipun pada beberapa titik mengalami penurunan karena kondisi LCPKS yang tidak stabil saat diambil dari PKS Adolina.

Bahan organik yang masuk kedalam pengolahan air limbah secara biologis, merupakan makanan bagi mikroorganisme. Perbandingan jumlah makanan (zat organik) dengan jumlah mikroorganisme dalam air limbah dapat dilihat dari F/M ratio[24].

4.2.6 PERUBAHAN NILAI COD (Chemical Oxygen Demand)

Nilai COD menunjukkan jumlah kebutuhan oksigen yang ekivalen dengan kandungan bahan organik pada air limbah (effluent) yang dapat dioksidasi oleh oksidan kimia yang kuat. Oksidasi bahan organik menghasilkan CO2 dan H2O. Nilai

COD akan semakin menurun akibat proses oksidasi dan sebagian bahan organik dikonversi menjadi sel baru [19]. Grafik perubahan nilai COD ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar 4.7 Grafik perubahan nilai COD terhadap waktu 0

500 1000 1500 2000 2500 3000

0 20 40 60 80 100

-(m

)

Hari Ke

(64)

Gambar di atas menunjukkan perubahan kadar COD pada limbah cair (effluent). Dari gambar 4.7 dapat dilihat penurunan COD pada hari ke-15 pengolahan. Laju degradasi COD awal 1.705 mg/l dan dan mengalami kenaikan pada HRT operasional yang lebih stabil sehingga terjadi kenaikan menjadi 2.362 dan setelah proses pengolahan berjalan selama 90 hari kadar COD menjadi 1.580 mg/l.

Perubahan nilai COD terlihat jelas menunjukkan mikroorganisme dapat mendegradasi limbah cair (effluent) menggunakan proses aerobik dengan konsentrasi biomassa (MLVSS) yang tinggi.

4.3 UJI KANDUNGAN PUPUK ORGANIK

Pada tahap terakhir penelitian yaitu pada pada HRT 80 dilakukan pengujian kandungan pupuk organik yang di produksi untuk mengukur kandungan unsur hara yang terdapat didalam pupuk cair yang dihasilkan. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah kandungan unsur hara tersebut menyerupai pupuk organik atau tidak, sehingga dapat dilakukan penambahan unsur hara yang kurang di tahap produksi.

Analisa unsur hara dilakukan oleh Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS), dimana parameter pupuk organik yang di uji adalah kadar N (Nitrogen), P2O5

(Pospat), C-Organik, K2O, MgO, CaO, dan Rasio C/N. Dari analisa yang dilakukan di dapat kadungan pupuk seperti pada tabel berikut :

Tabel 4.1 Hasil Uji Kandungan Pupuk

Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji

Nitrogen % 0.14 SNI 2803.2010

P2O5 % 0.05 SNI 2803.2010

K2O % 0.07 SNI 2803.2010

MgO % 0.01 AAS

CaO mg/L ≤ 0.001 AAS

C.Organik % 0.12 Walkey & Black

pH - 8.09 Potensiometri

Ratio C/N - 0.86

(65)

Dari hasil uji diatas maka dapat dikatakan bahwa kandungan makro pada pupuk organik yang dihasilkan sudah mencukupi untuk kriteria pupuk organik seperti pada table 2.7 namun pada C/N rasio yang di kandung pupuk organik terlalu tinggi. Hal ini disebabkan karena rendahnya kadar C-Organik serta tingginya Nitrogen yang dikandung oleh pupuk yang disebabkan oleh tingginya degradasi nitrogen oleh bakteri pada bioreaktor.

4.4 UJICOBA PEMAKAIAN PUPUK CAIR ORGANIK

Ujicoba pupuk cair organik dilakukan terhadap tanaman jagung dimulai dari penyiapan media, penanaman, pemeliharaan dan pemupukan, pemanenan, pengambilan data tanaman. Pada gambar berikut akan ditampilkan proses pemupukan dengan pupuk cair organik.

Gambar 4.8 Pemupukan dengan pupuk Organik Aktif

(a) Persiapan pemupukan, (b) Pemupukan dengan cara penyemprotan

Setelah dilakukan pemupukan seperti pada gambar 4.8 maka dilakukan pengambilan data. Berikut ini akan dibahas khusus mengenai pengambilan data tanaman secara rinci. Pengambilan data tanaman jagung diambil secara acak, walaupun demikian pada kenyataannya bila dilihat secara visual, baik tanaman maupun buah jagungnya terlihat seragam. Proses pengambilan data tanaman adalah seperti yang disajikan pada Gambar 4.9 dan datanya disajikan pada Tabel 4.2, sedangkan pengambilan data buah jagung adalah seperti disajikan pada Gambar 4.10 dan datanya disajikan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.2 Data Tanaman Jagung Umur 2,5 bulan

No. Bagian Tinggi/Panjang (cm) Diameter/lebar (cm)

1 Batang 200 3,0

2 Daun 100 10,0

(66)

Gambar 4.9 Pengukuran Data Tanaman Jagung.

(a) Tinggi pohon, (b) Diameter Batang, (c) Panjang daun, (d) Lebar daun. Tabel 4.3 Data Buah Jagung Umur 2,5 bulan

No. Bagian Tinggi/Panjang (cm) Diameter/lebar (cm)

1 Ditanaman umur 2,5 bulan 30 4,5

2 Buah muda umur 2,5 bulan 25 4,0

3 Buah Tua 20 6,5

Ket : tinggi dan diameter adalah rata–rata

(a) (b)

(67)

Gambar 4.10 Pengukuran Data Buah Jagung.

(a) dan (b) Buah di pohon , (c) Buah muda, (d) Buah Tua/Kering.

Dapat dilihat dari Gambar 4.10 (d). Buah tua/kering memiliki visualisasi yang baik dengan bulir jagung yang besar merata dari pangkal ke ujung buah dan ukuran buah yang cukup panjang. yang menunjukkan penggunaan pupuk yang cukup mempengaruhi tanaman jagung.

(a) _(b)

(1)

Bawah

7,13

18,983 11,521

17,3681

13,7747

11/12/2012 Atas 7,26 21,012 10,135 -

-Bawah 7,29 19,677 10,348 -

-11/13/2012 Atas 7,33 18,962 11,679 -

-Bawah 7,36 17,859 11,098 -

-11/14/2012

Atas

7,23

19,377 9,874

17,7216

14,1773

Bawah

7,27

18,434 9,529

17,8649

13,9968

11/15/2012 Atas 7,23 20,553 11,139 -

-Bawah 7,27 20,364 11,981 -

-11/16/2012 Atas 7,39 20,854 12,788 -

-Bawah 7,41 20,876 11,724 -

-11/17/2012

Atas

7,33

19,872 11,597

19,2145

14,6030

Bawah

7,35

20,655 12,383

18,2555

14,2675

11/18/2012 Atas 7,33 19,872 11,597 -

-Bawah 7,34 20,655 12,383 -

-11/19/2012 Atas 7,33 21,390 13,555 -

-Bawah 7,35 22,021 12,820 -

-11/20/2012 Atas 7,33 22,072 14,815 20,7004 15,3448 Bawah 7,35 22,795 14,812 19,1026 15,9307

11/21/2012 Atas 7,33 22,060 14,606 -

-Bawah 7,35 21,256 15,118 -

-11/22/2012 Atas 7,35 22,767 14,483 -

-Bawah 7,43 21,933 13,809 -

-11/23/2012 Atas 7,37 21,939 13,629 21,2545 16,0966 Bawah 7,3 20,854 12,788 19,7622 16,2979

11/24/2012 Atas 7,33 20,364 11,981 -

-Bawah 7,35 20,297 12,614 -

-11/25/2012 Atas 7,34 20,364 11,981 -

-Bawah 7,4 20,297 12,614 -

-11/26/2012 Atas 7,29 20,017 12,402 21,4778 16,0404 Bawah 7,3 19,272 11,500 21,2872 16,7687

11/27/2012 Atas 7,24 20,959 11,666 -

-Bawah 7,28 19,720 11,424 -

-11/28/2012 Atas 7,37 20,189 12,159 -

-Bawah 7,3 19,056 12,845 -

-11/29/2012 Atas 7,39 20,761 11,489 -

-Bawah 7,4 19,511 12,276 -

-11/30/2012 Atas 7,31 20,515 12,436 -

(2)

-LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

LB.1

Perhitungan Kadar

Total Solid

(TS)

Berat cawan kosong (A)

= 40,7125 gram

Berat cawan + sampel (B)

= 51,0210 gram

Berat cawan setelah dipanaskan (C) = 40,9172 gram

(suhu 120

C)

Total Solid

=

_

1000



A

B

A

C

mg/L

=

1000 7125 , 40 0210 , 51 7125 , 40 9172 , 40   

mg/L

= 19,86 mg/L

LB.2

Perhitungan Kadar

Volatile Solid

(VS) dan Kadar Abu

Berat cawan kosong (A)

= 40,7125 gram

Berat cawan + sampel (B)

= 51,0210 gram

Berat cawan setelah dipanaskan (C) = 40,7879 gram

(suhu 700

C)

Kadar Abu

=

_

1000



A

B

A

C

mg/L

=

1000 7125 , 40 0210 , 51 7125 , 40 7879 , 40   

mg/L

= 7,31 mg/L

Volatile Solid

(VS)

= Total Solid (TS)

–

Kadar Abu

= 19,86

–

7,31

(3)

LB.3

Perhitungan Kadar

Total Suspended Solid

(TSS)

Berat cawan setelah dipanaskan di oven (A) = 111,2987 gram

Berat cawan + kertas (B)

= 111,2520 gram

Berat cawan + kertas + sampel (C)

= 112,7483 gram

Berat cawan (D)

= 110,2141 gram

Total

Suspended Solid

(

TSS) =

× 1000 mg/L

=

, ,

× 1000 mg/L

= 18,43 mg/L

LB.4

Perhitungan Kadar

Volatile

Suspended

Solid

dan Kadar Abu

Berat setelah di

furnace

(A)

= 110,2233 gram

Berat cawan (B)

= 110,2141 gram

Berat filtrat (C)

= 112,7483 gram

Kadar abu

=

× 1000 mg/L

=

, ,

× 1000 mg/L

= 3,63 mg/L

Volatil

Suspended

Solid

(VSS)

=

TSS

–

Kadar abu

= 18,43

–

3,63

= 14,8 mg/L/

(4)

LAMPIRAN C

(5)

LAMPIRAN D

DOKUMENTASI

LD.1 Proses Pabrikasi

Gambar LD-1 Pabrikasi Tangki

LD.2 Proses Penyamplingan

(6)