III. METODOLOGI
A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Maret 2007 sampai dengan bulan Juli 2007. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kebumian dan Lingkungan,
Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi PATIR, Badan Tenaga Nuklir Nasional BATAN Ps. Jumat - Jakarta Selatan.
B. Bahan dan Alat
1. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampah organik, berupa sampah organik pasar yang diambil dari pasar Ciputat. Sampah yang
digunakan merupakan campuran dari beberapa jenis sampah buah dan sayur. Selain sampah organik, pendegradasian bahan-bahan organik tersebut juga
dibutuhkan mikroorganisme yang mampu mempercepat proses degradasi. Mikroorganisme yang digunakan dalam penelitian ini adalah EM effective
microorganism .
Bahan kimia yang digunakan meliputi K
2
Cr
2
O
7
0,025 N, FeNH
4 2
SO
4
0,025 N, HCl 0,01 N, H
2
SO
4
pekat, H
2
SO
4
15 , NaOH 0,1 N, NaOH 40 , H
3
BO
3
4 , selen, BCG-MR, indikator ferroin, dan indikator phenolphthalein. Bahan-bahan tersebut digunakan dalam berbagai analisis yang dilakukan baik
pada fermentasi aerobik maupun fermentasi anaerobik.
2. Alat
Peralatan yang dibutuhkan dalam proses pembuatan biogas terdiri atas bejana, aerator, digester, dan water bath incubator. Rangkaian alat proses
produksi biogas dengan melakukan dua tahapan, yaitu fermentasi aerobik dan fermentasi anaerobik dapat dilihat pada Gambar 2. Sedangkan dalam
pengukuran parameter baik pada fermentasi aerobik maupun fermentasi anaerobik diperlukan beberapa peralatan laboratorium, seperti gelas ukur,
gelas piala, erlenmeyer, labu ukur, pipet, tabung reaksi, buret, alat destilasi,
14 tanur, oven, desikator, gegep alat penjepit, timbangan digital, timbangan
kasar, cawan petri, dan indikator pH.
a : Bejana proses aerobik
b : Digester proses anaerobik
c : Gasbag penampung gas
Gambar 2. Rangkaian Alat Proses Produksi Biogas
C. Metode
1. Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan merupakan proses pendegradasian bahan baku berupa sampah organik pasar yang dilakukan dengan fermentasi aerobik pada
suhu sebesar 30
o
C. Tujuan dari penelitian pendahuluan adalah menganalisis kadar air dan CN sampah organik pasar dan mendegradasi bahan tersebut
untuk dijadikan umpan pada penelitian utama. Dalam persiapan proses ini, bahan baku diperkecil ukurannya antara 1-2 cm. Seberat 500 g bahan yang
telah diperkecil ukurannya dimasukkan ke dalam bejana dan ditambahkan air aquades sebanyak 500 ml 1:1 wv, kemudian dialirkan udara melalui
aerator . Untuk mempercepat pendegradasian bahan, maka ditambahkan
mikroorganisme yaitu EM
4
sebanyak 0,5 ml ke dalam bejana tersebut.
sampah organik slurry
gas metan
Aerobic Anaerobic
a b
c
15 Sebelum digunakan, mikroorganisme EM
4
harus diaktifkan dahulu dari masa dormansi. Air destilasi sebanyak 100 ml dimasukkan ke dalam gelas
erlenmeyer 250 ml dan ditambahkan molase sebanyak 0,5 ml sebagai media hidup EM
4
, kemudian disterilkan dengan cara memasukkannya ke dalam autoklaf selama ±1 jam dengan menutup gelas erlenmeyer dengan kapas dan
kertas aluminium. Setelah media ini dingin, maka EM
4
sebanyak 0,5 ml diinokulasikan ke dalam larutan tersebut. Mikroorganisme ini didiamkan
semalam agar EM
4
aktif dari masa dormansi. Analisis yang dilakukan selama fermentasi aerobik ini meliputi Total
Solid TS, Volatile Solid VS, Chemical Oxygen Demand COD, Volatile
Fatty Acid VFA, dan pH. Analisis-analisis tersebut dilakukan setiap hari
hingga degradasi tercapai. Degradasi dihentikan saat asam asetat yang terbentuk mencapai maksimum. Selain parameter di atas, juga dilakukan
pengukuran kadar air dan CN pada bahan baku yang digunakan.
2. Penelitian Utama
Hasil dari fermentasi aerobik pada penelitian pendahuluan digunakan sebagai substrat pada penelitian utama. CN terakhir substrat tersebut
ditambahkan feses sapi sehingga mencapai CN yang diinginkan, yaitu 20, 25, dan 30. Tahap ini dilakukan tanpa menggunakan oksigen atau yang dikenal
sebagai fermentasi anaerobik. Feses sapi yang digunakan ditambahkan dengan bahan-bahan kimia lain, seperti rezazury, mikromineral, larutan pereduksi,
dan natrium karbonat. Penambahan karbonat pada setiap perlakuan dimaksudkan untuk mempertahankan kondisi anaerobik dalam kisaran pH 7.
Masing-masing substrat dengan CN yang telah ditentukan sebanyak 20 ml dimasukkan ke dalam digeter dengan mengkondisikan nilai temperatur pada
water bath incubator sebesar 30, 35, dan 40
o
C. Penelitian utama ini bertujuan untuk mengetahui produksi biogas pada masing-masing perlakuan.
Analisis yang dilakukan pada fermentasi anaerobik meliputi Chemical Oxygen Demand
COD, Volatile Fatty Acid VFA, dan pH. Analisis-analisis tersebut dilakukan pada awal dan akhir fermentasi anaerobik dikarenakan
sistem digester yang digunakan fixed dome. Volume gas terakumulasi diukur
16 setiap hari. Metode analisis lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.
Secara garis besar, proses pembuatan biogas dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram Alir Proses Produksi Biogas Sampah Organik Pasar
Biogas Pengecilan Ukuran
Bahan Baku 500 g Substrat
Fermentasi Anaerobik Slurry
Substrat EM
4
Udara O
2
Fermentasi Aerobik Aerobic
Anaerobic
Rumen Sapi
Air 500 ml
Pengaturan Perlakuan CN 20, 25, dan 30 dengan
Temperatur 30, 35, dan 40
o
C
17 3.
Rancangan Percobaan Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
Analisis Regresi Linear digunakan untuk fermentasi aerobik dan Analisis Keragaman digunakan untuk fermentasi anaerobik. Analisis Regresi Linear
bertujuan untuk mengetahui hubungan fungsional atau kausal antara satu variabel bebas dan satu variabel tak bebas. Persamaan umum dari regresi
linear sederhana adalah: Y = + X
Keterangan : Y = variabel tak bebas yang diprediksikan nilai TS, VS, COD, VFA, dan pH
= konstanta = koefisien regresi X terhadap Y
X = variabel bebas yang mempunyai nilai tertentu hari ke-
Dimana nilai dan dapat dihitung dengan persamaan berikut : = Y
i
X
i 2
- X
i
X
i
Y
i
n X
i 2
- X
i 2
dan = n X
i
Y
i
- X
i
Y
i
n X
i 2
- X
i 2
Analisis Regresi Linear memiliki nilai R yang menunjukkan besar nilai hubungan linear antara variabel bebas dan variabel tak bebas. Persamaan
rumus nilai R adalah R =
n X
i
Y
i
– X
i
Y
i
[n X
i 2
- X
i 2
] [n Y
i 2
- Y
i 2
]
Analisis Keragaman bertujuan untuk mengetahui apakah suatu nilai tengah dari suatu populasi sama atau tidak. Model linear dari rancangan
percobaan proses anaerobik sebagai berikut : Y
ijk
= + A
i
+ B
j
+ AB
ij
+ E
k ij
18 Keterangan :
Y
ijk
= nilai pengamatan pada temperatur ke-i dan CN ke-j pada perlakuan ke-k
= nilai tengah populasi A
i
= pengaruh temperatur ke-i i=1,2,3 B
j
= pengaruh CN ke-j j=1,2,3 AB
ij
= pengaruh dari interaksi antara temperatur ke-i dengan CN ke-j E
ijk
= pengaruh galat pada temperatur ke-i dan CN ke-j untuk perlakuan ke-k
Dimana : R1T1 : CN 20 dengan temperatur 30
o
C R1T2 : CN 20 dengan temperatur 35
o
C R1T3 : CN 20 dengan temperatur 40
o
C R2T1 : CN 25 dengan temperatur 30
o
C R2T2 : CN 25 dengan temperatur 35
o
C R2T3 : CN 25 dengan temperatur 40
o
C R3T1 : CN 30 dengan temperatur 30
o
C R3T2 : CN 30 dengan temperatur 35
o
C R3T3 : CN 30 dengan temperatur 40
o
C Setiap percobaan dilakukan ulangan sebanyak dua kali.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN