BAB I PENDAHULUAN - Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) dan Laju Pengadukan pada Proses Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) pada Keadaan Ambient
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kelapa sawit (Elaeis guineensis) merupakan salah satu hasil perkebunan yang berkembang dengan sangat cepat di daerah-daerah tropis. Semenjak tahun awal tahun 1980 luas area yang ditanami pohon kelapa sawit diseluruh dunia meningkat lebih dari 3 kali lipat dan mencapai 15 juta hektar pada tahun 2009 [1]. Dibandingkan dengan komoditi lainnya pada subsektor perkebunan, kelapa sawit merupakan salah satu komoditas yang pertumbuhannya paling pesat pada dua dekade terakhir [2]. Saat sekarang ini produksi minyak kelapa sawit hanya terkonsentrasi di beberapa negara saja. contohnya adalah indonesia dan malaysia yang memproduksi sekitar 86% dari jumlah seluruh dunia [3]. Namun, produksi minyak kelapa sawit yang besar akan menghasilkan hasil samping yang besar pula yaitu LCPKS (Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit) yang merupakan limbah cair dengan kandungan polutan tinggi. Limbah cair ini dapat menyebabkan masalah polusi ligkungan yang serius jika langsung dibuang ke lingkungan [4]
LCPKS (Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit) adalah air limbah yang dihasilkan dari proses pengolahan kelapa sawit menjadi CPO yang biasanya ditempatkan secara konvensional pada suatu kolam atau juga tangki digestasi terbuka (open digesting tanks) [5]. Tingkat polusi dari LCPKS dapat mencemari lingkungan dikarenakan konsentrasi COD (Chemical Oxygen Demand) dan BOD (Biochemical Oxygen Demand) yang tinggi [6]. LCPKS berupa cairan koloid coklat tersuspensi yang mengandung jumlah zat-zat organik dalam jumlah yang besar dengan rentang COD 35.000-57.000 mg/L. Konsentrasi COD yang tinggi tersebut menyebabkan diperlukannya pengelolaan LCPKS lebih lanjut untuk mencegah kerusakan lingkungan [7]. Produksi 1 ton CPO (Crude Palm Oil) dibutuhkan sekitar 5 ton kelapa sawit [8]. Untuk memproses 1 ton buah kelapa sawit untuk menghasilkan CPO akan dihasilkan 0,5 – 0,7 ton LCPKS [9].
Biogas adalah gas yang diproduksi melalui proses digestasi anaerob dari bahan-bahan organik oleh mikroorganisme [10]. Biogas merupakan jenis bahan bakar bio yang ramah lingkungan jika dibandingkan dengan bahan bakar minyak
[11]. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik, bahan bakar untuk kendaraan, dan lain-lain [12]. Produksi biogas dari proses digestasi anaerob secara umum terdiri dari campuran metana 55% - 70% (CH
4 ), 55% -
70% (CH
4 ), 30% - 45% carbon dioxide (CO 2 ) dan Hidrogen Sulfida (H 2 S) [13].
Biogas dapat diproduksi menggunakan berbagai bahan baku yang cocok untuk proses digestasi anaerob. Biomassa dan limbah buangan bisa dijadikan bahan baku untuk produksi biogas terlepas dari komposisi bahannya. Contoh bahan baku hasil buangan yaitu termasuk air buangan kota, air limbah pengolahan makanan, kotoran unggas, limbah pertanian, limbah padat perkotaan dan lain-lain [12].
Proses digestasi anaerob adalah proses degradasi biologis yang dikontrol dan memungkinkan untuk menstabilkan limbah buangan dan menghasilkan sejumlah besar biogas menangkap yang efisien dan bisa dimanfaatkan untuk pembangkit energi. hasil samping dari proses digestasi anaerobik masih mengandung banyak nutrisi dan dengan demikian dapat digunakan sebagai pupuk tanaman [14]. Proses Digestasi Anerob telah dikenal sebagai salah satu metode yang paling efektif yang digunakan untuk mengkonversi biomassa dalam kondisi kedap udara menjadi gas metana (CH
4 ) [15]. LCPKS mengandung zat-zat organik
yang tinggi, maka proses digestasi anaerob merupakan metode pengolahan limbah yang paling cocok [16].
Secara umum proses digestasi anaerob terdiri dari 4 tahapan, yaitu Proses
Hydrolysis , Acidogenesis, Acetogenesis and Metanogenesis [17]. Pada Fase
Hidrolisis, hampir semua zat-zat organik yang terlarut yaitu karbohidrat, protein dan lemak terdekomposisi menjadi gula gula sederhana dan asam lemak [18]. Selama fase Asidogensis, rantai karbon pendek asam lemak volatil (laktat, propionat, dan asam valerat) diciptakan oleh bakteri Acidogenic, yang kemudian dicerna oleh acetogenic (homoacetogenic) mikroorganisme untuk menghasilkan asam asetat, karbon dioksida, dan hidrogen [13]. Pada Fase Asetogenesis produk intermediet yang tebentuk selama proses acidogenesis terdiri dari asam lemak, alkohol dan asam lemak aromatik yang tidak bisa langsung digunakan pada proses metanogenesis dan harus dioksidasi lebih lanjut pada tahapan acetogenesis ini menjadi asam asetat dan hidrogen pada tahap akhir [19]. Pada fase metanogenesis, bakteri metanogen menghasilkan metana (biogas) dari asam asetat, hidrogen dan karbon doiksida. mempertahankan suhu optimal untuk proses digestasi anaerobik adalah aspek klasik karena suhu yang bervariasi mempengaruhi tingkat keseluruhan proses digestasi, waktu retensi hidrolik (HRT), dan komposisi bakteri metanogen [13].
Beberapa Penelitian proses Asidogenesis yang telah dilakukan disajikan pada tabel 1.1 dibawah ini. No Peneliti Judul Hasil
1. Chou Kian Weng, Norli Ismail, Anees Ahmad (2014) [20]
Application Of Partial-Mixed Semi-Continuous Anaerobic Reactor For Treating Palm Oil Mill Effluent (Pome) Under Mesophilic Condition
Pada penelitian ini HRT yang paling kecil yaitu HRT 6 menghasilkan Total VFA yang paling besar yaitu 8.200 mg/L, Pengadukan yang digunakan yaitu pengadukan secara terus menerus dan secara intermitten. Pengadukan secara terus menerus tidak diperlukan, pengadukan intermitten lebih baik dipilih dalam hal penekanan biaya
2. Tabassum Mumtaz, Suraini Abd Aziz, Nor’Aini Abdul Rahman, Phang Lai Yee, Yoshihito Shirai dan Mohd Ali Hassan (2008) [21]
Pilot-scale recovery of low molecular weight organic acids from anaerobically treated palm oil mill effluent (POME) with energy integrated system
Pada penelitian ini HRT yang paling baik adalah pada HRT 5. Laju pengadukan yang digunakan yaitu 150 rpm. Pengontrolan pH yaitu 6,5. Hasil
VFA yang didapat yaitu 5000- 14000 mg/L
3 Salmiati, Intracellular Pada penelitian ini temperatur
- – rata yang tertinggi yaitu 3800 mg/L
VFA yang didapat yaitu 4035- 4435 mg/L Dari beberapa penelitian terdahulu tersebut maka dapat disimpulkan bahwa adanya pengaruh yang ditimbulkan terhadap hasil konversi LCPKS menjadi VFA dengan dilakukannya pengadukan pada asidogenesis proses digestasi anaerobik
1.3 TUJUAN PENELITIAN
proses asidogenesis LCPKS pada keadaan ambient
ambient . (ii) Berapa laju pengadukan terbaik dan laju pengadukan terbaik pada
Adapun beberapa permasalahan yang perlu diselesaikan dalam penelitian ini adalah: (i) Berapa HRT terbaik pada proses asidogenesis LCPKS pada keadaan
Laju pengadukan merupakan salah satu parameter yang sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroorganisme pada proses digestasi anaerob yang bertujuan agar pertumbuhan mikroorganisme merata di dalam fermentor. Oleh karena itu perlu diperhatikan laju pengadukan yang optimal untuk memperoleh pertumbuhan mikroorganisme yang baik.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Pada penelitian ini HRT yang paling baik adalah pada HRT 5. Laju pengadukan yang digunakan yaitu 75 rpm. Hasil
Z.Ujang, M.R.Salim, M.F. Md Din and M.A. Ahmad (2007) [22]
Effect of temperature on the anaerobic digestion of palm oil mill effluent
4 Wanna Choorit dan Pornpan Wisarnwan (2007) [23]
400 rpm. Penelitian ini menghasilkan total VFA rata
ambien t dengan laju pengadukan
yang digunakan yaitu temperatut
biopolymer productions using mixed microbial cultures from fermented POME
Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mendapatkan HRT terbaik pada proses asidogenesis LCPKS pada keadaan ambient .
2. Mendapatkan variasi laju pengadukan terbaik pada proses asidogenesis LCPKS pada keadaan ambient.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Adapun yang menjadi manfaat dari penelitian ini adalah: 1. Memberikan informasi mengenai pengaruh variasi HRT dan HRT terbaik pada proses asidogenesis LCPKS pada keadaan ambient.
2. Memberikan informasi mengenai pengaruh variasi laju pengadukan dan laju pengadukan terbaik pada proses asidogenesis LCPKS pada keadaan ambient.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian dilakukan menggunakan proses asidogenesis digestasi anaerobik menggunakan digester jenis Continous Stirred Tank Reactor (CSTR) dengan volume 2 liter. Adapun variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Variabel tetap: a.
Starter yang digunakan berasal dari hasil olahan penelitian sebelumnya.
b.
Jenis bahan baku atau umpan yang digunakan: LCPKS dari Pabrik Kelapa Sawit Adolina PTPN IV.
c. pH : 6 d.
Temperatur fermentor: temperatur ambient.
e.
Laju pengadukan pada variasi HRT : 250 rpm f. HRT pada variasi pengadukan: HRT 4 hari 2.
Variabel divariasikan: a. HRT yaitu 20; 15; 10; 5 dan 4 hari.
b.
Laju pengadukan dari fermentor divariasikan 150; 200; 250 dan 300 rpm 3. Parameter Analisis: Analisis cairan berupa pH, M-alkalinity, kadar padatan yaitu Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), Total Suspended Solid (TSS),
Volatile Suspended Solid (VSS), kandungan Chemical Oxygen Demand (COD)
dan kandungan Volatile Fatty Acid (VFA).Analisis yang akan dilakukan didalam penelitian ini meliputi analisis pada bahan baku yang digunakan yaitu LCPKS dengan influent limbah dan effluent limbah. Adapun analisis cairan ini terdiri dari: 1. Analisis pH 2. Analisis M-Alkalinity (Metode Titrasi) 3. Analisis Total Solids (TS) (Metode Analisa Proksimat) 4. Analisis Volatile Solids (VS) (Metode Analisa Proksimat) 5. Analisis Total Suspended Solids (TSS) (Metode Analisa Proksimat) 6. Analisis Volatile Suspended Solids (VSS) (Metode Analisa Proksimat) 7. Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) (Metode Reflux Terbuka) 8. Analisis Volatile Fatty Acid (VFA) (Metode Kromatografi)
Adapun analisis gas dilakukan jika pada penelitian ada terbentuk gas yaitu gas CO
2 dan H 2 S.
Analisis pH, M-Alkalinity, TS, dan VS dilakukan setiap hari, sedangkan analisis TSS, VSS, COD, SCOD dan VFA dilakukan tiga kali dalam 15 hari yaitu hari ke 10, 13 dan 15.