Pengaruh Jumlah Bakteri Methanobacterium dan Lama Fermentasi terhadap Proporsi Gas Metana (CH4) pada Pengolahan Sampah Organik di TPA Suwung Denpasar.

TESIS

PENGARUH JUMLAH BAKTERI
METHANOBACTERIUM DAN LAMA FERMENTASI
TERHADAP PROPORSI GAS METANA (CH4) PADA
PENGOLAHAN SAMPAH ORGANIK DI TPA
SUWUNG DENPASAR

I PUTU YUDIANDIKA
NIM 1191261005

PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016

PENGARUH JUMLAH BAKTERI
METHANOBACTERIUM DAN LAMA FERMENTASI
TERHADAP PROPORSI GAS METANA (CH4) PADA
PENGOLAHAN SAMPAH ORGANIK DI TPA
SUWUNG DENPASAR


Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister
pada Program Magister, Program Studi Ilmu Lingkungan
Program Pascasarjana Universitas Udayana

I PUTU YUDIANDIKA
NIM. 1191261005

PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN
PROGRAM PASCA SARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

TESIS INI TELAH DISETUJUI

TANGGAL

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS.
NIP. 195905191986011001

Dr. Ir. I Made Sudarma, MS
NIP. 196007281986011002

Mengetahui

Ketua Program Studi

Direktur

Magister Ilmu Lingkungan


Program Pascasarjana

Program Pascasarjana

Universitas Udayana,

Universitas Udayana,

Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S (K).
NIP. 195902151985102001

Prof. Dr. Ir I Wayan Nuarsa, M.Si
NIP. 196805111993031003

iii

PENETAPAN PANITIA PENGUJI

Tesis ini Telah Diuji dan Dinilai oleh Panitia Penguji pada Program Pascasarjana
Universitas Udayana

pada Tanggal 18 Oktober 2016

Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana
No.

:

Tanggal

:

Panitia Penguji Tesis adalah :
Ketua : Prof. Dr. Ir. I Wayan Suarna, MS
Anggota :
1. Dr. Ir. Made Sudarma, MS
2. Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, MS
3. Prof. Dr. I Wayan Budiarsa Suyasa, MS

iv


SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama

: I Putu Yudiandika

NIM

: 1191261005

Program Studi

: Program Magister Ilmu Lingkungan

Judul Tesis

: Pengaruh Jumlah Bakteri Methanobacterium dan Lama
Fermentasi Terhadap Proporsi Gas Metana (CH4) Pada
Pengolahan Sampah Organik di TPA Suwung Denpasar.


Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah Tesis ini bebas plagiat.

Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya
bersedia menerima sanksi sesuai dengan Peraturan Mendiknas RI No.17 Tahun
2010 dan peraturan perundang-undangan yang berlaku.

Denpasar, 18 Oktober 2016
Hormat Saya,

I Putu Yudiandika
NIM 1191261005

v

ABSTRAK

PENGARUH JUMLAH BAKTERI METHANOBACTERIUM DAN LAMA
FERMENTASI TERHADAP PROPORSI GAS METANA (CH4) PADA
PENGOLAHAN SAMPAH ORGANIK DI TPA SUWUNG DENPASAR


Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh jumlah bakteri
methanobacterium dan lama fermentasi terhadap proporsi gas metana (CH4) pada
pengolahan sampah organik di TPA Suwung Denpasar. Gas metana yang dihasilkan
dari sampah organik ini akan diolah menjadi bahan bakar pembangkit energi listrik.
Dari penelitian ini diharapkan mendapatkan seluruh gas metana yang terkandung
pada sampah sehingga tidak ada lagi gas metana yang terbuang ke atmosfer.
Penelitian dilakukan dengan 4 perlakuan yaitu tanpa bakteri (B0), bakteri dengan
jumlah populasi 106 CFU/ml (B1), bakteri dengan jumlah populasi 107 CFU/ml
(B2) dan bakteri dengan jumlah populasi 108 CFU/ml (B3). Masing-masing
perlakuan dilakuan 3 kali pengulangan. Keempat perlakuan tersebut dilakukan
pengukuran variabel gas setelah fermentasi selam 0 minggu, 3 minggu, 5 minggu,
7 minggu dan 9 minggu dengan menggunakan gas analiser GA2000 Geotech. Data
hasil penelitian kemudian dianalisis dengan menggunakan rancangan faktorial pola
dasar rancangan acak lengkap (RAL). Dari analis ANOVA menunjukan adanya
pengaruh jumlah bakteri dan lamanya fermentasi terhadap proporsi atau persentase
gas metana yang dihasilkan. Semakin lama waktu fermentasi maka semakin besar
proporsi gas metana yang dihasilkan. Akan tetapi, semakin banyak populasi bakteri
yang diberikan belum tentu menghasilkan proporsi gas metana yang semakin besar.
Untuk mengetahui kombinasi yang memberikan pengaruh terbaik dilakukan

dengan uji Duncan. Hasil analisis dari uji Duncan menunjukan bahwa kombinasi
pada minggu ke 9 dengan jumlah bakteri 107 CFU/ml memberikan hasil terbaik
yaitu persentase gas metana sebesar 55,10%.

Kata kunci : Methanobakterium, Waktu Fermentasi, Sampah Organik, Metana,
TPA Suwung.

x

ABSTRACT

THE EFFECT OF AMOUNT OF METHANOBACTERIUM BACTERIA
AND FERMENTATION DURATION TOWARD PROPORTION OF
METHANA(CH4) GAS AT ORGANIC WASTE PROCESSING AT TPA
SUWUNG DENPASAR

A research has been conducted to find out the effect to the amount of
methanobacterium bacteria and fermentation duration toward proportion of
methana (CH4) at organic waste processing at TPA Suwung Denpasar. Methana gas
produced from this organic waste will be processed become fuel of electric

generation. From this study will be expected to get all methana gas that contained
at the waste so that there is no methana gas loss to the atmosphere. This study was
conducted by using 4 treatments that are without bacteria (B0), bacteria with
number of population 106 CFU/ml (B1), bacteria with population of 107 CFU/ml
(B2), and bacteria with population of 108 CFU/ml (B3). Each treatment conducted
thrice (3) repeat. The four treatments conducted measurement of gas variable after
fermentation during 0 week, 3 weeks, 5 weeks, 7 weeks and 9 weeks by uisng gas
analyzer GA 2000 Geotech. Data from study result then analyzed by using
complicated factorial design (RAL). From ANOVA analysis shows there was
significant bacteria number and fermentation duration toward proportion or
procentage of methana gas resulted. The longer fermentation time takes place, the
bigger the proportion of the methane gas produced. However, the greater number
of the bacteria population does not always produce bigger proportion of methane
gas To find out the combination which could give best effect the researcher used
Duncan test. The result of analysis from Duncan shows that combination at the ninth
weeks by number of bacteria 107 CFU/ml giving best result that was percentage of
methana gas is 55,10%.

Keywords: Methanobacterium, fermentation duration, organic waste, Methana,
TPA Suwung.


xi

DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................

i

PERSYARATAN GELAR ...........................................................................

ii

LEMBAR PERSETUJUAN ..........................................................................

iii

PENETAPAN PANITIA PENGUJI .............................................................


iv

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ..............................................

v

UCAPAN TERIMAKASIH...........................................................................

vi

ABSTRACT ....................................................................................................

ix

ABSTRAK ......................................................................................................

x

RINGKASAN .................................................................................................

xi

DAFTAR ISI ...................................................................................................

xiii

DAFTAR TABEL........................................................................................... xvii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xviii
DAFTAR SINGKATAN ................................................................................

xix

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................

xx

BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................

1

xii

1.1. Latar Belakang .................................................................................

1

1.2. Rumusan Masalah............................................................................

3

1.3 Tujuan ..............................................................................................

4

1.4 Manfaat ............................................................................................

4

BAB II KAJIAN PUSTAKA .........................................................................

5

2.1. Terminologi Umum .........................................................................

5

2.2 Jenis dan Karakteristik Sampah .......................................................

6

2.3. Sumber Sampah ...............................................................................

8

2.4. Permasalahan Sampah .....................................................................

10

2.5 Pengelolaan Sampah ........................................................................

12

2.6 Pengaruh Sampah Terhadap Kesehatan dan Lingkungan ...............

16

2.7 Emisi Gas Dari Sampah ...................................................................

19

2.8 Bakteri Yang Gerperan Dalam Pengolahan Sampah .......................

23

BAB III KERANGKA BERPIKIR KONSEP DAN HIPOTESIS .............

29

3.1. Kerangka Berpikir .............................................................................

29

3.2 Konsep ...............................................................................................

31

3.3 Hipotesis ............................................................................................

32

BAB IV METODELOGI PENELITIAN ....................................................

33

xiii

4.1 Rancangan Penelitian .........................................................................

33

4.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ..............................................................

34

4.3 Ruang Lingkup Penelitian ..................................................................

34

4.4 Rancangan Percobaan.........................................................................

35

4.5 Penentuan Sumber Data .....................................................................

35

4.6 Variabel Penelitian .............................................................................

36

4.7 Bahan Penelitian .................................................................................

37

4.8 Instrumen Penelitian ...........................................................................

38

4.9 Prosedur Penelitian .............................................................................

38

4.10 Analisis Data ....................................................................................

40

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................

41

5.1 Gambaran Umum TPA Suwung..........................................................

41

5.2 Hasil Penelitian Persentase Gas Pada Pengolahan Sampah ................

45

5.3 Hasil Analisis Data Penelitian .............................................................

48

5.4 Potensi Sampah Sebagai Penghasil Metana ........................................

51

5.5 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Dalam Produksi Metana ..............

54

5.5.1 Kondisi Lingkungan Abiotis ..............................................................

55

5.5.2 Temperatur ........................................................................................

57

xiv

5.5.3 Karbon Dioksida.................................................................................

59

5.5.4 Asam Sulfida ......................................................................................

60

5.5.5 Lama Permentasi ................................................................................

62

5.6 Pemanfaatan Gas Metana Menjadi Listrik ...........................................

63

BAB VI SIMPULAN DAN SARAN .............................................................

65

6.1 Simpulan................................................................................................

65

6.2 Saran ......................................................................................................

65

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

66

LAMPIRAN ....................................................................................................

71

xv

DAFTAR TABEL

Halaman
2.1 Komposisi Biogas dari Sampah…………………………………………

20

2.2 Estimasi Emisi Methane Secara Global dari Kegiatan Manusia
(anthropogenic)........................................................................................ 22
5.1 Volume/Jumlah Sampah Yang terangkut ke TPA Suwung (m 3) tahun 20112015……………………………………………………………………..

42

5.2 Komposisi Sampah TPA Suwung Denpasar……………………………

44

5.3 Data Hasil Penelitian Proporsi Gas Rata-rata……………………………

45

5.4 Proporsi Gas Metana Pada Berbagai Bakteri dan Waktu……………….

49

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman
2.1 Visualisasi Rumus Molekul dan Struktur Gas Metana (CH4) ................... 20
3.1 Kerangka Konsep Penelitian ..................................................................... 31
4.1 Rancangan Penelitian ................................................................................ 33
4.2 Pengukuran Gas dengan Gas Analyser ..................................................... 39
5.1 Grafik Volume Sampah Tahun 2011-2015 di TPA Suwung .................... 53
5.2 Garafik Waktu Terhadap Persentase Gas Oksigen ................................... 56
5.3 Grafik Waktu Terhadap Temperatur ......................................................... 58
5.4 Grafik Waktu Terhadap Persentase Gas CO2............................................ 60
5.5 Grafik Waktu Terhadap Jumlah H2S......................................................... 61
5.6 Grafik Waktu Terhadap Persentase Gas Metana ...................................... 62

xvii

DAFTAR SINGKATAN

TPA

: Tempat Pemrosesan Akhir

SARBAGITA

: Denpasar, Badung, Gianyar, Tabanan

CH4

: Metana

CO2

: Karbon Dioksida

O2

: Oksigen

N2

: Nitrogen

H2

: Hidrogen

H2S

: Asam Sulfida

CO

: Karbon Monoksida

C

: Karbon

GRK

: Gas Rumah Kaca

RAL

: Rancangan Acak Lengkap

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman
1. Data Hasil Penelitian .................................................................................. 71
2. Prosedur Pengolahan Datan Dengan SPSS ................................................ 73
3. Foto Hasil Penelitian .................................................................................. 96
4. Tecnhical Specification GA2000 PLUS ..................................................... 102
5. Hasil Pengukuran Populasi Bakteri ............................................................ 105

xix