dan hidrogen. Pada fase metanogenesis, hidrogen akan dikonversi menjadi metan Seadi et al, 2008.
Bakteri asetogenic adalah penghasil H
2
. Pembentukan asetat melalui oksidasi asam lemak rantai panjang seperti asam propionat atau butirat akan berjalan sendiri
dan hanya mungkin terjadi dengan tekanan hidrogen parsial yang sangat rendah. Bakteri asetogenic bisa mendapatkan energi yang diperlukan untuk kelangsungan
hidup dan untuk pertumbuhan hanya pada konsentrasi H
2
yang sangat rendah. Mikroorganisme asetogenic dan methanogenic hidup dalam simbiosis yang saling
memerlukan. Organisme methanogenic dapat bertahan hidup dengan tekanan hidrogen parsial yang lebih tinggi. Maka harus terus-menerus mengeluarkan produk-
produk dari metabolisme bakteri acetogenic dari substrat untuk menjaga tekanan parsial hidrogen pada tingkat yang rendah sehingga cocok untuk bakteri acetogenic
Deublein dan Steinhauster, 2008.
2.3.4. Metanogenesis
Produksi metan dan karbon dioksida dilakukan oleh bakteri methanogenic. Sebanyak 70 dari metan yang terbentuk berasal dari asetat, sedangkan sisanya 30
dihasilkan dari konversi hidrogen H dan karbon dioksida CO
2
, menurut persamaan berikut:
Asam asetat
bakteri methanogenic
metan + karbon dioksida 2.4
Hidrogen + karbon dioksida
bakteri methanogenic
metan + air 2.5
Universitas Sumatera Utara
Metanogenesis merupakan langkah penting dalam proses pengolahan anaerobik secara keseluruhan, karena proses ini adalah yang paling lambat pada
proses reaksi biokimia. Metanogenesis sangat dipengaruhi oleh kondisi operasi. Komposisi bahan baku, laju pengumpanan, suhu, dan pH adalah faktor yang
mempengaruhi proses metanogenesis. Overloading pada digester, perubahan suhu atau masuknya oksigen dalam jumlah besar dapat mengakibatkan penghentian
produksi metan Seadi et al, 2008. Jalur untuk pembentukan metan dari asetat dan atau CO
2
oleh mikroorganisme dapat dilihat pada Gambar 2.2. Rantai hidrokarbon panjang terlibat dalam proses ini seperti methanofuran misalnya R – C
24
H
26
N
4
O
8
dan H
4
TMP tetrahydromethanopterin sebagai Co-faktor. Corrinoids adalah molekul yang memiliki empat cincin pirol dalam cincin yang besar dengan rumus empiris
C
19
H
22
N
4
. Ketika pembentukan metan bekerja, fase asetogenesis juga bekerja tanpa masalah. Masalah dapat terjadi ketika bakteri asetogenic hidup bersimbiosis bukan
dengan spesies methanogenic tetapi dengan organisme lain dan menggunakan H
2
. Dalam teknologi pengolahan air limbah, simbiosis dapat terjadi dengan
mikroorganisme pengurai sulfat menjadi hidrogen sulfide
Terdapat dua kelompok organisme metanogenik yang terlibat dalam pembentukan metan. Kelompok pertama merupakan aceticlastic methanogens yang
memecah asetat menjadi metan dan karbon dioksida. Kelompok kedua antara lain . Sehingga kadang terjadi
persaingan dalam penggunaan hidrogen.
Universitas Sumatera Utara
Methanobacterium yang menggunakan hidrogen dan karbon dioksida untuk membentuk metan Deublein dan Steinhauster dan Steinhauster, 2008.
CoA = Koenzim A, CoM = Koenzim M Jiang, 2006
Gambar 2.2. Pembentukan Metan Dari Asetat dan Dari Karbon Dioksida Metanogen dan asidogen membentuk suatu hubungan yang saling
menguntungkan di mana metanogen mengubah hasil dari proses asidogen seperti hidrogen, asam format dan asetat menjadi metan dan karbon dioksida.
Mikroorganisme yang membentuk metan diklasifikasikan sebagai archaea yang bekerja tanpa adanya oksigen. Mikroorganisme non metanogenik yang berperan
dalam hidrolisis dan fermentasi merupakan bakteri fakultatif Deublein dan Steinhauster, 2008. Pengolahan secara anaerobik dalam reaktor dapat diaplikasikan
untuk mengolah limbah cair dalam jumlah yang besar karena menggunakan reaktor
Universitas Sumatera Utara
tertutup dan waktu tinggal cairan limbah saat ini bisa lebih singkat dengan menggunakan sistem termofilik, maka kebutuhan lahan yang luas untuk mengolah
limbah cair dapat dikurangi. Selain itu pengolahan limbah cair secara anaerobik juga dapat memberikan sumber energi berupa gas metan yang merupakan produk akhir
dari proses anaerobik ini. Gas metan yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar yang relatif terhadap ramah lingkungan.
Pengolahan anaerobik untuk menghasilkan biogas ini sangat bermanfaat dalam mengurangi limbah biomassa organik namun tahap awal pembangunan
reaktornya membutuhkan biaya yang lebih besar jika dibandingkan dengan pengolahan secara aerobik. Beberapa kelebihan dan kekurangan proses anaerobik
ditunjukkan pada tabel 2.4. Tabel 2. 4. Keuntungan Dan Kerugian Fermentasi Anaerobik
Keuntungan Kerugian
- Energi yang dibutuhkan sedikit
- Produk samping yang dihasilkan sedikit
- Menghasilkan senyawa methana yang
merupakan sumber energi yang potensial -
Baik untuk operasi skala besar karena menggunakan reaktor
- Sludge hasil buangannya dapat
digunakan sebagai pupuk -
Biaya konstruksi yang mahal -
Membutuhkan penambahan senyawa alkalinity
- Sangat sensitif terhadap
perubahan temperatur
- Menghasilkan senyawa yang
beracun seperti H
2
S -
Penyimpanan pupuknya sulit
Metcalf Eddy, 2003
Universitas Sumatera Utara
Pengolahan secara anerobik adalah metode yang paling sesuai untuk mengolah buangan industri yang mengandung karbon atau senyawa organik yang
tinggi Bocher dan Angler, 2008. Pengolahan LCPKS dengan menggunakan reaktor anaerobik dilakukan dengan mensubtitusi proses yang terjadi di kolam anaerobik
pada sistem konvensional kedalam tangki digester. Selain menghasilkan biogas, pengolahan limbah cair dengan proses anaerobik
dapat dilakukan pada lahan yang sempit dan memberi keuntungan berupa penurunan jumlah padatan organik, jumlah mikroba pembusuk yang tidak diinginkan, serta
kandungan racun dalam limbah Speece, 1996. Disamping itu buangan dari proses fermentasi anaerobik dapat menjadi pupuk yang baik karena kandungan nitrogennya
yang tinggi Weiland. 2010.
2.4. Biogas
