Pengembangan model simulasi proses pengomposan sampah organik perkotaan dalam bioreaktor
PENGEMBANGAN MODEL SIMULASI
PROSES PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DALAM BIOREAKTOR
YOHANES SETIYO
SEKOLAH PASCASARJANA
LNS'rITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PENGEMBANGAN MODEL SIMULASI
PROSES PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DAEAM BIOREAKTOR
YOHANES SETIYO
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
Pada Departemen Teknik Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
.
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya rnenyatakan Pengembangan Model Sirnulasi Proses
Pengornposan Sarnpah Organik Perkotaan Dalarn Bioreaktor adalah karya saya
sendiri dengan arahan Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi rnanapun. Surnber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disecutkan dalarn teks dan dicantumkan dalam Dafiar Pustaka di bagian akhir
disertasi ini.
Bogor, Maret 2007
Yohanes Setiyo
NIM. F161030091
ABSTRAK
YOHANES SETIYO. Pengembangan Model Simulasi Proses Pengomposan
Sampah Organik Perkotaan Dalam Bioreaktor, di bawah bimbingan HAD1 K.
PURWADARIA sebagai ketua, MUHAMMAD AHKAM SUBROTO, dan ARIEF
SABDO YUWONO berturut-turut sebagai anggota.
Sampah padat dari perkotaan atau Municipal Solid Waste berpotensi untuk
didekomposisi oleh mikroorganisme menjadi kompos, karena 60% sampai 75%
terdiri dari bahan organik. Tujuan umum penelitian adalah optimasi sistim
pengomposan. Tujuan khusus penelitian adalah menyusun model simulasi dari
persamaan matematik fenomena proses pengomposan, melakukan uji validasi dan uji
kepekaan model simulasi, melakukan uji kualitas kompos, melakukan aplikasi model
simulasi untuk memprediksi lama pengomposan, dan melakukan aplikasi model
simulasi untuk memprediksi kebutuhan bioreaktor pada suatu wilayah pemukiman.
laju produksi C02, laju
Populasi mikroorganisme 0,laju konsumsi
produksi uap air, ratio karbon nitrogen (Chi), dan suhu (T) adalah variabel-variabel
yang diteliti dalam proses pengomposan sarnpah organik. Validasi dilakukan dengan
membandingkan data setiap variabel hasil percobaan dengan data hasil model
simulasi. Uji kepekaan pada model simulasi dengan cam membandingkan nilai
perubahan variabel terikat dengan nilai pembahan variabel bebas. Uji kepekaan
dilakukan pada variabel-variabel bebas kerapatan massa, populasi mikroorganisme
awal, porositas, jari-jari tumpukan, dan rasio karbon nitrogen awal pengoinposan.
Pengomposan sampah organik pada bioreaktor berbentuk setengah silinder
optimum pada jari-jari bioreaktor antara 1.5- 2.1 m, panjang bioreaktor lebih dari 3
m, kerapatan massa sampah organik 180-230 kg/m3, dengan pengadukan setiap ktu
mingguI Oksigen tersedia agar proses berl;ngsung secara aerob, dan suhu dapat
dijaga antara 37 OC sld 75 OC s e h i n ~ amikroorganisme patogen dapat dimatikan
pada fase thermofilik.
Koreksi dari model simulasi dalam memprediksi populasi mikroorganisme,
C02, 0 2 , ratio karbon nitrogen dan suhu dapat dinyatakan berturut-turut pada
persamaan y' = 1.06(y-1.003), y' = 1.07(y + 0.07), y' = !.02(y + 0.05), y' = 1.02:y
+ 2.08), and y' = 1.02(y - 1.05). Suhu, C/N dan konsentrasi 0 2 peka terhadap
perubahan populasi mikroorganisme avzl pengompoan. Apabila, populasi
mikroorganisme ditambah 20 % dari 5.6 x 16 seVg, maka waktu pengomposall
sampah organik dari C/N = 70 menjadi C/N = 35 adalah 5 minggu, konsumsi
oksigen naik dari 3.0 mol kg-' menjadi 3.72 mol kg-', dan suhu naik dari 72 "C
menjadi 86 OC.
Kompos dari sampah organik mengandung toral N, C/N, KzO, P205, pH, dan
Kapasitas Tukar Kation (KTK) bertumt-turut ;0.8-0.9%, 25-30, 0 105%, 0.95%. 6.56.8, dan 60-70 meql100 g. Standar mum kompos SNI terpenuhi pada kompos hasil
proses pengomposan sampah organik di bioreaktor tipe setengah silinder.
a,
-
,.
-
Kata kunci : model simulasi, per.gonposan, bahan organik, bioreaktor
ABSTRACT
YOHANES SETIYO. Simulation Model for Composting of Organic
Municipal Solid Waste In Bioreactor. HAD1 K. PURWADARiA as chairperson,
MUHAMMAD AHKAM SUBROTO, and ARIEF SABDO W W O N O as member
of the advisory committee.
Municipal solid waste or MSW has a potency to be decomposed by
microorganisms and transformed into compost. The waste contains 60%-75% of
organic materials. The objective of this research was to optimize the composting
F;ocess of MSW based on a simulation model. The specific objective were to
developing the simulation model, validifying the model, analyzing the sensitivity of
the model, and analyzing the quality of the compost.
The growth of microorganisms, the rate of 0 2 consumption, the rate of C02
and H 2 0 production, the rate of ratio carbon nitrogen or CM, and temperature were
the variables tested in this research. Validation was carried out by comparing the
result of simulation model with the experimental data of composting process. The
sensitivity test was analyzed by comparing the changes of the dependent variables
with the changes of independent variables.
Composting MSW in bioreactor reached optimum at the bioreaetor radius
ranged from 1.5 m to 2.1 m, the minimum length of the bioreactor 3 m, and the
density of MSW between 180-230 kg m". It should be futher supported with a
turning over of the compost done weekly, the availability of O2 at 50 to 190 g kg-'
air and the temperature was controlled between 37 OC to 75 OC to allow the
;
;
inactivation of the pathogen microorganism at thermophiles fag.
The correction equation for the simulation model in predicting the
microorganism population, C02, 0 2 , and temperature could be expressed
respectively as y' = 1.06(y-1.003), y' = 1.076. + 0.07), y' =.1.02(y + 0.05), and y' =
1.02(y - 1.05). The temperature, the C M aiid the rate of 0 2 consumption were
sensitive to the changes of microorganism population and the radius of the
bioreactor. If the population of mic;.oorganism added with 26 % from 5.6 x 10' cell
g-' dry organic mater (DOM), tlie composting of MSW would be decreased from 7
week to 5 weeks, the O2 consumption increased from 3.0 niol kg' DOM to 3.72 mol
kg-' DOM, and the temperature increased From 72 "C to 86 "C.
The compost contained total N at a level of 0.8-0.9%, a C M ration of 25-30.
K20 0.105%; P2Oj-0.950i0, pH 6.5-6.8, and the cationic change capacity (KTK) of 6070 meq1100 g. Overall, the quality of the compost satisfied the SNI.
Keywords ;simulation model, composting, organic material, bioreactor
Judul Disertasi
PENGEMBANGAN MODEL
:
SIMULASI
PROSES
PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DALAM BIOREAKTOR
Nama Mahasiswa :
Yohanes Setiyo
NRP
:
F161030091
Program Studi
: Ilmu Keteknikan Pertanian
Disetuiui
Prof. Dr. Ir. Hadi K. Punvadaria, M.Sc.
Ketua
Dr. Ir. M. A
am Subroto M.A
Anggota
F"
.Sc. APU Dr. Ir. A ief Sabdo Yuwono, M.Sc.
Anggota
Ketua Program$tudi
Ilmu Keteknik Pertanian
P
__.
Ir. Budi Indra Setiawan.
~ h n ~Ujian
~ a :l 23 Maret 2007
Lulus Tanggal :
1
0 AP R 2007
Puji dan syukur pcnulis panjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Rahim atas
terselesaikannya
disertasi
yang
berjudul
"PENGEMBANGAN
MODEL
SIMULASI PROSES PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DALAM BIOREAKTOR".
Dengan selesainya karya ilmiah ini mengantarkan
penulis untuk menyelesaikan tugas belajar pada Sekolah Pascasarjana Institut
Pertanian Bogor rnulai tabun 2003.
Pengembangan model sirnulasi proses pecgornposan dilakukan untuk optimasi
proses pengomposan MSW dengan me!zkukan percobaan pengomposan yang
terbatas. Hasil optimasi dapat digunakan untuk membangun sistirn pengomposan
sampah organik sehingga mengurangi permasalahan lingkungan dan memperbaiki
sistim pertanian organik.
Penelitian dilakukan dari bulan Mei 2005 s/d Agustus 2006 dengan sumber
dana dari TPSDP Universitas Udayana, bantuan LIP1 dan sebagian dana pribadi.
Lokasi penelitian adalah di Denpasar, terutama di laboratorium milik Universitas
Udayana.
Dalam kesempatan ini penulis menghaturkan tcrimakasih kepada :
Rektor Universitas Udayana dan Dekan Fakultas Teknologi Pertanian yang memberi
izin tugas belajar dan rnernbebaskan saya dari tanggung jawab sebagai dosen
selama
menempuh studi S3 di IPB.
1. Prof. Dr. Ir. Hadi K. Punvedaria, M.Sc. selaku ketue komisi pembimbing
disertasi dan telah rnemberikan bimbingan untuk penyelesaian disertasi ini.
2. Dr. Ir. Muhammad Ahkam Subroto, M.App.Sc., APU. selaku anggota komisi
pembimbing disertasi dan telah membimbing
serta memberi bantuan
finansial untuk biaya penelitian.
3. Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, M.Sc. selaku anggota kornisi pernbimbing
disertasi dan telah banyak mernberikm masukan untuk sempurnanya karya
ilmiah disertasi h i .
4. Dr. Ir. Suprihatin, Dr. Ir. Nastiti Siswi Idrasti dan Dr. Ir. Suyanto, M.Eng atas
kesediaamya untuk menjadi penguji.
5. Fimpinan Fakuitas Teknologi Pertanian, gepartemen Teknik Pertanian dan
ProgrE Studi Ilmu Keteknikan Pertaqian IPB.
6. Staf Dosen Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah Pascasajena
IPB.
7. Kepala Laboratorium Kimia Analit FMIPA, Lab. 1;mu Tanah Fakultas
Pertanian, Lab. Bio Science Fakultas Petemakan dan Lab. Mikrobiologi
Fakultas Pertanian Universitas Udayana terimakasih atas bantuan analisa
sampel.
8. Kepala Dinas Kebersihan dan Pertamanan Kodya Denpasar terimakasih atas
bantuan kesempatan melakukan penelitian di TPA Suwung.
9. Bapak Mujiran dan Ibu Parinem sebagai orang tua kanduGg telah mendorong
dan memberikan doa restu pada saat yang sulit untuk penyelesaian studi S3.
10. Alm. Bapak RW. Siswoko dan Alm. Ibu Rosalia Atik Suwarti selaku mertua
dan sangat membantu dukungan moril atas terselesaikannya studi S3.
1 I. Istriku Dra. Ana Maria Hari Sistiani atas doa dan dorongan semangat untuk
penyelesaian studi S-3.
12. Anak kami Clara Lintang dan Maria Wulan yang telah banyak berdoa untuk
terselesaikamya studi bapaknya.
13. Mas Hari dan mbak Vient yang telah banyak membantu dalam studi S-3.
Ke!uarga Mas Frans, keluarga adik Yanuaria Kristiyati, keluarga adik Rosalia
Setyaningsih, keluarga adik Rini dan keluarga dik Lusi terimakasih atas doa
dan dukungan moril.
14. Orang tua (Pak De, Om) yang tidak dapat disebut satu-persatu atas dukungan
semangat dan doanya.
15. Rekan-rekan mahasiswa S2 dan S3 program studi TEP dan TPP.Sekolah
Pascasarjana IPB.
16. Rekan-rekan staf dosen FTP Universitas Udayana terutama staf dosen
P r o p m Studi TEP.
17. Keponakan-icepunakanku mas Bayu, mbak Vita, mas Rio, mas Angga, mbak
Intan dan mbak Monica.
Penulis menyadari bahwa proseb masih panjang dan disertasi ini masih jauh dari
sempurna, maka saran dari pembaca saya terima untuk penyempurnaan karya ini.
Dramaga, Maret 2007
Penulis dilahirkan di Sleman, 16 Oktober 1963 sebagai anak sulung dari
tiga
bersaudara pasangan Yoseph Mujiran dan Maria Magdalena Parinem. Pendidikan
sarjana ditempuh di Jurusan Mekanisasi Pertanian, Fakultas Teknologi -Pertanian
Universitas Gadjah Mada dan lulus tahun 1989. Pada tahun 1992 mendapat
kesempatan menempuh S2 di Progarm Studi Mekanisasi Pertanian, Jurusan Ilmuilmu Pertanian, Pascasarjana UGM dengan beasiswa TMPD. Program S2
diselesaikan di bulan Mei 1995 dengan predikat kelulusan Cum Laude, dan sebagai
lulusan terbaik. Tahun 2003 mendapat kesempatan melanjutkan studi program doktor
di Sekolah Pascasarjana IPB dengan beasiswa TPSDP Universitas Udayana.
Penulis adalah staf pengajar Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas
Teknologi Pertanian Universitas Udayana mulai tahun 1990
dan mengajar
matakuliah : analisis sistem, kekuatan bahan, mesip dan peralatan pertanian, dan
teknik pengeringan. Selarna menjadi staf pengajar penulis aktif melakukan penelitian
dan pengabdian masyarakat terutama di bidang perancangan alat-alat pertanian
sederhana dan pembuatan model simulasi proses penanganan hasii pertanian.
Halaman
DAFTAR IS1 .................................................................................................................... x
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xvii
..
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xvil
xviii
KETERANGAN SIMBOL ..........................................................................................
1 . PENDAHULUAN
........................................................................................................
1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................................
1
..
1.2. Tujuan Penelltian .................................................................................................... 5
.
.-
. .
1.3. Manfaat Penelitian ...............................................................
;;.................................
6
2 . TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................................................7
2.1. Sampah Padat Perkotaan (MSW) ...........................................................................
7
2.2. Proses Pengomposan Sampah Organik ............................................................... 8
2.3. Kondisi Optimum Proses Pengomposan ..............................................................
10
2.4. Metode Pengomposan .........................................................................................
13
2.4.1 . Open Windrow .............................................................................................................
13
2.4.2. Static Pile ..........................................................................................................................-14
2.4.3. Enclosed dun In-vessel ................................................................................................. I 5
2.5. Hasii Pengomposan ..............................................................................................
15
3 . PENDEKATAN TEORETIK .....................................................................................
17
3.1 . Reaksi Pengomposan ..................................................................
-........................... 17
. . .
3.1.1. Dinamika R e a k s ~Kimia Peilgomposan ................................................................ 17
20
3.1.2. Dinamika Populasi Mikroorganisme ............................................................
3.2tPindah Massa Pada Reaksi Pengomposan .........................................................21
3.3. Pindah Panas Pada Proses Pengomposan .........................................................22
4 . METODE PENELITIAN .......:...................................................................................
23
24
4.1. Tempat dan Waktu Penelitian ..............................................................................
.....................................................................................................
24
4.2.1. Bahan ............................................................................................................
24
4.2. Bahan dan Alat
PROSES PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DALAM BIOREAKTOR
YOHANES SETIYO
SEKOLAH PASCASARJANA
LNS'rITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PENGEMBANGAN MODEL SIMULASI
PROSES PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DAEAM BIOREAKTOR
YOHANES SETIYO
Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
Pada Departemen Teknik Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
.
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya rnenyatakan Pengembangan Model Sirnulasi Proses
Pengornposan Sarnpah Organik Perkotaan Dalarn Bioreaktor adalah karya saya
sendiri dengan arahan Komisi Pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi rnanapun. Surnber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disecutkan dalarn teks dan dicantumkan dalam Dafiar Pustaka di bagian akhir
disertasi ini.
Bogor, Maret 2007
Yohanes Setiyo
NIM. F161030091
ABSTRAK
YOHANES SETIYO. Pengembangan Model Simulasi Proses Pengomposan
Sampah Organik Perkotaan Dalam Bioreaktor, di bawah bimbingan HAD1 K.
PURWADARIA sebagai ketua, MUHAMMAD AHKAM SUBROTO, dan ARIEF
SABDO YUWONO berturut-turut sebagai anggota.
Sampah padat dari perkotaan atau Municipal Solid Waste berpotensi untuk
didekomposisi oleh mikroorganisme menjadi kompos, karena 60% sampai 75%
terdiri dari bahan organik. Tujuan umum penelitian adalah optimasi sistim
pengomposan. Tujuan khusus penelitian adalah menyusun model simulasi dari
persamaan matematik fenomena proses pengomposan, melakukan uji validasi dan uji
kepekaan model simulasi, melakukan uji kualitas kompos, melakukan aplikasi model
simulasi untuk memprediksi lama pengomposan, dan melakukan aplikasi model
simulasi untuk memprediksi kebutuhan bioreaktor pada suatu wilayah pemukiman.
laju produksi C02, laju
Populasi mikroorganisme 0,laju konsumsi
produksi uap air, ratio karbon nitrogen (Chi), dan suhu (T) adalah variabel-variabel
yang diteliti dalam proses pengomposan sarnpah organik. Validasi dilakukan dengan
membandingkan data setiap variabel hasil percobaan dengan data hasil model
simulasi. Uji kepekaan pada model simulasi dengan cam membandingkan nilai
perubahan variabel terikat dengan nilai pembahan variabel bebas. Uji kepekaan
dilakukan pada variabel-variabel bebas kerapatan massa, populasi mikroorganisme
awal, porositas, jari-jari tumpukan, dan rasio karbon nitrogen awal pengoinposan.
Pengomposan sampah organik pada bioreaktor berbentuk setengah silinder
optimum pada jari-jari bioreaktor antara 1.5- 2.1 m, panjang bioreaktor lebih dari 3
m, kerapatan massa sampah organik 180-230 kg/m3, dengan pengadukan setiap ktu
mingguI Oksigen tersedia agar proses berl;ngsung secara aerob, dan suhu dapat
dijaga antara 37 OC sld 75 OC s e h i n ~ amikroorganisme patogen dapat dimatikan
pada fase thermofilik.
Koreksi dari model simulasi dalam memprediksi populasi mikroorganisme,
C02, 0 2 , ratio karbon nitrogen dan suhu dapat dinyatakan berturut-turut pada
persamaan y' = 1.06(y-1.003), y' = 1.07(y + 0.07), y' = !.02(y + 0.05), y' = 1.02:y
+ 2.08), and y' = 1.02(y - 1.05). Suhu, C/N dan konsentrasi 0 2 peka terhadap
perubahan populasi mikroorganisme avzl pengompoan. Apabila, populasi
mikroorganisme ditambah 20 % dari 5.6 x 16 seVg, maka waktu pengomposall
sampah organik dari C/N = 70 menjadi C/N = 35 adalah 5 minggu, konsumsi
oksigen naik dari 3.0 mol kg-' menjadi 3.72 mol kg-', dan suhu naik dari 72 "C
menjadi 86 OC.
Kompos dari sampah organik mengandung toral N, C/N, KzO, P205, pH, dan
Kapasitas Tukar Kation (KTK) bertumt-turut ;0.8-0.9%, 25-30, 0 105%, 0.95%. 6.56.8, dan 60-70 meql100 g. Standar mum kompos SNI terpenuhi pada kompos hasil
proses pengomposan sampah organik di bioreaktor tipe setengah silinder.
a,
-
,.
-
Kata kunci : model simulasi, per.gonposan, bahan organik, bioreaktor
ABSTRACT
YOHANES SETIYO. Simulation Model for Composting of Organic
Municipal Solid Waste In Bioreactor. HAD1 K. PURWADARiA as chairperson,
MUHAMMAD AHKAM SUBROTO, and ARIEF SABDO W W O N O as member
of the advisory committee.
Municipal solid waste or MSW has a potency to be decomposed by
microorganisms and transformed into compost. The waste contains 60%-75% of
organic materials. The objective of this research was to optimize the composting
F;ocess of MSW based on a simulation model. The specific objective were to
developing the simulation model, validifying the model, analyzing the sensitivity of
the model, and analyzing the quality of the compost.
The growth of microorganisms, the rate of 0 2 consumption, the rate of C02
and H 2 0 production, the rate of ratio carbon nitrogen or CM, and temperature were
the variables tested in this research. Validation was carried out by comparing the
result of simulation model with the experimental data of composting process. The
sensitivity test was analyzed by comparing the changes of the dependent variables
with the changes of independent variables.
Composting MSW in bioreactor reached optimum at the bioreaetor radius
ranged from 1.5 m to 2.1 m, the minimum length of the bioreactor 3 m, and the
density of MSW between 180-230 kg m". It should be futher supported with a
turning over of the compost done weekly, the availability of O2 at 50 to 190 g kg-'
air and the temperature was controlled between 37 OC to 75 OC to allow the
;
;
inactivation of the pathogen microorganism at thermophiles fag.
The correction equation for the simulation model in predicting the
microorganism population, C02, 0 2 , and temperature could be expressed
respectively as y' = 1.06(y-1.003), y' = 1.076. + 0.07), y' =.1.02(y + 0.05), and y' =
1.02(y - 1.05). The temperature, the C M aiid the rate of 0 2 consumption were
sensitive to the changes of microorganism population and the radius of the
bioreactor. If the population of mic;.oorganism added with 26 % from 5.6 x 10' cell
g-' dry organic mater (DOM), tlie composting of MSW would be decreased from 7
week to 5 weeks, the O2 consumption increased from 3.0 niol kg' DOM to 3.72 mol
kg-' DOM, and the temperature increased From 72 "C to 86 "C.
The compost contained total N at a level of 0.8-0.9%, a C M ration of 25-30.
K20 0.105%; P2Oj-0.950i0, pH 6.5-6.8, and the cationic change capacity (KTK) of 6070 meq1100 g. Overall, the quality of the compost satisfied the SNI.
Keywords ;simulation model, composting, organic material, bioreactor
Judul Disertasi
PENGEMBANGAN MODEL
:
SIMULASI
PROSES
PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DALAM BIOREAKTOR
Nama Mahasiswa :
Yohanes Setiyo
NRP
:
F161030091
Program Studi
: Ilmu Keteknikan Pertanian
Disetuiui
Prof. Dr. Ir. Hadi K. Punvadaria, M.Sc.
Ketua
Dr. Ir. M. A
am Subroto M.A
Anggota
F"
.Sc. APU Dr. Ir. A ief Sabdo Yuwono, M.Sc.
Anggota
Ketua Program$tudi
Ilmu Keteknik Pertanian
P
__.
Ir. Budi Indra Setiawan.
~ h n ~Ujian
~ a :l 23 Maret 2007
Lulus Tanggal :
1
0 AP R 2007
Puji dan syukur pcnulis panjatkan ke hadapan Tuhan Yang Maha Rahim atas
terselesaikannya
disertasi
yang
berjudul
"PENGEMBANGAN
MODEL
SIMULASI PROSES PENGOMPOSAN SAMPAH ORGANIK PERKOTAAN
DALAM BIOREAKTOR".
Dengan selesainya karya ilmiah ini mengantarkan
penulis untuk menyelesaikan tugas belajar pada Sekolah Pascasarjana Institut
Pertanian Bogor rnulai tabun 2003.
Pengembangan model sirnulasi proses pecgornposan dilakukan untuk optimasi
proses pengomposan MSW dengan me!zkukan percobaan pengomposan yang
terbatas. Hasil optimasi dapat digunakan untuk membangun sistirn pengomposan
sampah organik sehingga mengurangi permasalahan lingkungan dan memperbaiki
sistim pertanian organik.
Penelitian dilakukan dari bulan Mei 2005 s/d Agustus 2006 dengan sumber
dana dari TPSDP Universitas Udayana, bantuan LIP1 dan sebagian dana pribadi.
Lokasi penelitian adalah di Denpasar, terutama di laboratorium milik Universitas
Udayana.
Dalam kesempatan ini penulis menghaturkan tcrimakasih kepada :
Rektor Universitas Udayana dan Dekan Fakultas Teknologi Pertanian yang memberi
izin tugas belajar dan rnernbebaskan saya dari tanggung jawab sebagai dosen
selama
menempuh studi S3 di IPB.
1. Prof. Dr. Ir. Hadi K. Punvedaria, M.Sc. selaku ketue komisi pembimbing
disertasi dan telah rnemberikan bimbingan untuk penyelesaian disertasi ini.
2. Dr. Ir. Muhammad Ahkam Subroto, M.App.Sc., APU. selaku anggota komisi
pembimbing disertasi dan telah membimbing
serta memberi bantuan
finansial untuk biaya penelitian.
3. Dr. Ir. Arief Sabdo Yuwono, M.Sc. selaku anggota kornisi pernbimbing
disertasi dan telah banyak mernberikm masukan untuk sempurnanya karya
ilmiah disertasi h i .
4. Dr. Ir. Suprihatin, Dr. Ir. Nastiti Siswi Idrasti dan Dr. Ir. Suyanto, M.Eng atas
kesediaamya untuk menjadi penguji.
5. Fimpinan Fakuitas Teknologi Pertanian, gepartemen Teknik Pertanian dan
ProgrE Studi Ilmu Keteknikan Pertaqian IPB.
6. Staf Dosen Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah Pascasajena
IPB.
7. Kepala Laboratorium Kimia Analit FMIPA, Lab. 1;mu Tanah Fakultas
Pertanian, Lab. Bio Science Fakultas Petemakan dan Lab. Mikrobiologi
Fakultas Pertanian Universitas Udayana terimakasih atas bantuan analisa
sampel.
8. Kepala Dinas Kebersihan dan Pertamanan Kodya Denpasar terimakasih atas
bantuan kesempatan melakukan penelitian di TPA Suwung.
9. Bapak Mujiran dan Ibu Parinem sebagai orang tua kanduGg telah mendorong
dan memberikan doa restu pada saat yang sulit untuk penyelesaian studi S3.
10. Alm. Bapak RW. Siswoko dan Alm. Ibu Rosalia Atik Suwarti selaku mertua
dan sangat membantu dukungan moril atas terselesaikannya studi S3.
1 I. Istriku Dra. Ana Maria Hari Sistiani atas doa dan dorongan semangat untuk
penyelesaian studi S-3.
12. Anak kami Clara Lintang dan Maria Wulan yang telah banyak berdoa untuk
terselesaikamya studi bapaknya.
13. Mas Hari dan mbak Vient yang telah banyak membantu dalam studi S-3.
Ke!uarga Mas Frans, keluarga adik Yanuaria Kristiyati, keluarga adik Rosalia
Setyaningsih, keluarga adik Rini dan keluarga dik Lusi terimakasih atas doa
dan dukungan moril.
14. Orang tua (Pak De, Om) yang tidak dapat disebut satu-persatu atas dukungan
semangat dan doanya.
15. Rekan-rekan mahasiswa S2 dan S3 program studi TEP dan TPP.Sekolah
Pascasarjana IPB.
16. Rekan-rekan staf dosen FTP Universitas Udayana terutama staf dosen
P r o p m Studi TEP.
17. Keponakan-icepunakanku mas Bayu, mbak Vita, mas Rio, mas Angga, mbak
Intan dan mbak Monica.
Penulis menyadari bahwa proseb masih panjang dan disertasi ini masih jauh dari
sempurna, maka saran dari pembaca saya terima untuk penyempurnaan karya ini.
Dramaga, Maret 2007
Penulis dilahirkan di Sleman, 16 Oktober 1963 sebagai anak sulung dari
tiga
bersaudara pasangan Yoseph Mujiran dan Maria Magdalena Parinem. Pendidikan
sarjana ditempuh di Jurusan Mekanisasi Pertanian, Fakultas Teknologi -Pertanian
Universitas Gadjah Mada dan lulus tahun 1989. Pada tahun 1992 mendapat
kesempatan menempuh S2 di Progarm Studi Mekanisasi Pertanian, Jurusan Ilmuilmu Pertanian, Pascasarjana UGM dengan beasiswa TMPD. Program S2
diselesaikan di bulan Mei 1995 dengan predikat kelulusan Cum Laude, dan sebagai
lulusan terbaik. Tahun 2003 mendapat kesempatan melanjutkan studi program doktor
di Sekolah Pascasarjana IPB dengan beasiswa TPSDP Universitas Udayana.
Penulis adalah staf pengajar Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas
Teknologi Pertanian Universitas Udayana mulai tahun 1990
dan mengajar
matakuliah : analisis sistem, kekuatan bahan, mesip dan peralatan pertanian, dan
teknik pengeringan. Selarna menjadi staf pengajar penulis aktif melakukan penelitian
dan pengabdian masyarakat terutama di bidang perancangan alat-alat pertanian
sederhana dan pembuatan model simulasi proses penanganan hasii pertanian.
Halaman
DAFTAR IS1 .................................................................................................................... x
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xvii
..
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ xvil
xviii
KETERANGAN SIMBOL ..........................................................................................
1 . PENDAHULUAN
........................................................................................................
1
1.1. Latar Belakang ........................................................................................................
1
..
1.2. Tujuan Penelltian .................................................................................................... 5
.
.-
. .
1.3. Manfaat Penelitian ...............................................................
;;.................................
6
2 . TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................................................7
2.1. Sampah Padat Perkotaan (MSW) ...........................................................................
7
2.2. Proses Pengomposan Sampah Organik ............................................................... 8
2.3. Kondisi Optimum Proses Pengomposan ..............................................................
10
2.4. Metode Pengomposan .........................................................................................
13
2.4.1 . Open Windrow .............................................................................................................
13
2.4.2. Static Pile ..........................................................................................................................-14
2.4.3. Enclosed dun In-vessel ................................................................................................. I 5
2.5. Hasii Pengomposan ..............................................................................................
15
3 . PENDEKATAN TEORETIK .....................................................................................
17
3.1 . Reaksi Pengomposan ..................................................................
-........................... 17
. . .
3.1.1. Dinamika R e a k s ~Kimia Peilgomposan ................................................................ 17
20
3.1.2. Dinamika Populasi Mikroorganisme ............................................................
3.2tPindah Massa Pada Reaksi Pengomposan .........................................................21
3.3. Pindah Panas Pada Proses Pengomposan .........................................................22
4 . METODE PENELITIAN .......:...................................................................................
23
24
4.1. Tempat dan Waktu Penelitian ..............................................................................
.....................................................................................................
24
4.2.1. Bahan ............................................................................................................
24
4.2. Bahan dan Alat