Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Pada Kondisi Ambient : Pengaruh Variasi pH Terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) Menggunakan Reaktor Batch Berpengaduk
ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA
SAWIT PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH
VARIASI pH TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE
FATTY ACID (VFA) MENGGUNAKAN REAKTOR
BATCH BERPENGADUK
SKRIPSI
Oleh
YUDI RISWANTO
120405012
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA
SAWIT PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH
VARIASI pH TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE
FATTY ACID (VFA) MENGGUNAKAN REAKTOR
BATCH BERPENGADUK
SKRIPSI
Oleh
YUDI RISWANTO
120405012
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA
SAWIT PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH
VARIASI pH TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE
FATTY ACID (VFA) MENGGUNAKAN REAKTOR
BATCH BERPENGADUK
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini
adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 5 Januari 2017
Yudi Riswanto
NIM. 120405012
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul:
ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT
(LCPKS) PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH VARIASI pH
TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE FATTY ACID (VFA)
MENGGUNAKAN REAKTOR BATCH BERPENGADUK
Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan
pada sidang ujian skripsi pada 21 Desember 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah
sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
Mengetahui,
Medan,
Januari 2017
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, M.T
NIP.19681214 199702 2 002
Ir. Bambang Trisakti, M.T
NIP.19660925 199103 1 003
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Maya Sarah, S.T, M.T, Ph D
NIP. 19700501 200012 2 001
Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si
NIP. 19680820 199501 1 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan
Skripsi dengan judul “Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (Lcpks)
Pada Kondisi Ambient : Pengaruh Variasi pH Terhadap Pembentukan Volatile
Fatty Acid (VFA) Menggunakan Reaktor Batch Berpengaduk’’, berdasarkan hasil
penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri tentang
pengelolaan limbah cair pabrik kelapa sawit untuk menghasilkan VFA yang dapat
dikonversi menjadi biogas sehingga dihasilkan produk yang dapat digunakan sebagai
bahan bakar yang dapat diperbaharui.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T dan Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku
Dosen Pembimbing Penelitian
2.
Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T. selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
3.
Ibu Dr. Maya Sarah, ST M.T. selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan
saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
4.
Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6.
Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia.
iii
Universitas Sumatera Utara
7.
Partner penelitian Saprin dan rekan rekan penelitian LPPM yaitu Bg Zoeliadi
Gondrong, Bg Dedy Anwar, Oby Vijay, Jonathan D Manurung, Reguel Nababan,
M Reza Ramadhan, Aulia Fitri, Andre Fajar Siahaan dan Ricky Kristian Purba.
8.
Abang dan kakak senior, teman-teman stambuk 2012, dan adik-adik stambuk
2013 hingga 2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis
mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini
memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Januari 2017
Penulis
Yudi Riswanto
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Bapak Warisman dan Almarhumah Ibu Yudimah
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan
mendukungku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya yang telah
kalian berikan kepadaku selama ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Yudi Riswanto
NIM : 120405012
Tempat/Tgl. Lahir : Kotapinang / 23 Juni 1994
Nama orang tua : Warisman dan Yudimah
Alamat orang tua :
Jalan Simpang III Bukit, Kotapinang – Labuhanbatu Selatan
Asal Sekolah :
SDN 114619 Kotapinang, tahun 2000-2006
MTs Islamiyah Kotapinang, tahun 2006-2009
SMAN 1 Kotapinang, tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi/Kerja :
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai anggota bidang Pendidikan dan Kaderisasi.
2. Covalen Study Group (CSG) TEKNIK KIMIA USU periode 2014/2015
sebagai Anggota Bidang PAL
3. Asisten Laboratorium Ekologi Tahun Ajaran 2015/2016
4. Kerja Praktek di PTPN III Unit PKS Sisumut pada Februari 2016 – Maret
2016
vi
Universitas Sumatera Utara
LIST OF ABBREVIATIONS
BOD
Biochemical Oxygen Demand
COD
Chemical Oxygen Demand
HRT
Hydraulic Retention Time
LCPKS
Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit
OLR
Organic Loading Rate
PKS
Pabrik Kelapa Sawit
POME
Palm Oil Mill Effluent
PTPN
Perseroan Terbatas Perkebunan Nusantara
SCOD
Soluble Chemical Oxygen Demand
SRT
Solid Retention Time
TS
Total Solid
TSS
Total Solid Suspended
VFA
Volatile Fatty Acid
VS
Volatile Solid
VSS
Volatile Solid Suspended
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Proses asidogenesis merupakan tahap pertama dalam proses digestasi anaerobik.
Proses asidogenesis menghasilkan volatile fatty acid (VFA) yang menjadi substrat
untuk tahap metanogenesis dalam memproduksi biogas. Penelitian ini bertujuan
untuk mendapatkan pengaruh variasi pH serta mendapatkan kondisi pH terbaik
dengan menggunakan reaktor batch berpengaduk dalam proses asidogenesis
menggunakan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) pada kondisi ambient.
Proses dilakukan dengan memvariasikan pH fermentor reaktor batch , yaitu 5; 5,5
dan 6 dengan kecepatan pengadukan 250 rpm. Analisa padatan (TS, VS, TSS, dan
VSS), COD dan VFA dilakukan untuk mengkaji perubahan senyawa organik yang
berubah menjadi VFA pada asidogenesis. Pembentukan VFA total tertinggi dicapai
pada variasi 5,5 yakni 4.141,416 mg/L dengan konsentrasi asam asetat, asam
propionat, dan asam butirat masing masing sebesar 1.444,329 mg/L; 712,5267 mg/L
dan 1.984,5602 mg/L, dengan degradasi VS dan COD masing masing sebesar 30,39
% dan 27,78 % dan rasio VFA/Alkalinitas sebesar 1,7623
Kata kunci : Asidogenesis, Reaktor batch, Digestasi anaerobic, VFA, pH
viii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Acidogenesis was the first step in anaerobic digestation process. Acidogenesis process
produced VFA which was a substrate of metanogenesis in biogas production. The aim
of this study was to obtain the effect of various pH and to obtain the optimum pH
condition by using impeller batch reactor and POME as the raw material in ambient
condition. The process was perfomed at various pH fermentor batch reactor; such as
5; 5.5; and 6 at 250 rpm stirring speed. Solid analysis (TV, VS, TSS, and VSS), COD,
and VFA were to examine the change of organic compound into VFA in acidogenesis
process. The highest total VFA produced was 4,141.416, which was obtained at 5.5
pH variation and each concentration of acetic acid, propionate acid, and butyric acid
are 1,444.329 mg/L, 712.5267 mg/L, and 1,984.5602 mg/L, with the degradation of
VS and COD were 30.39 % and 27.78 %, the ratio of VFA/alkalinity was 1.7623.
Keywords : Acidogenesis, batch reactor, anaerobic digestation, VFA, pH
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
LIST OF ABBREVIATION
vii
ABSTRAK
viii
ABSTRACT
ix
DAFTAR ISI
x
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xiv
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1
1.1
Latar Belakang
2
1.2
Perumusan Masalah
3
1.3
Tujuan Penelitian
3
1.4
Manfaat Penelitian
3
1.5
Ruang Lingkup Penelitian
3
TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1
Perkembangan Kelapa Sawit di Indonesia
5
2.2
Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS)
5
2.3
Potensi Produksi Biogas Dari LCPKS
8
2.4
Proses Digestasi Anaerobik
8
2.5
2.4.1 Hidrolisis
10
2.4.2 Asidogenesis
10
2.4.3 Asetogenesis
11
2.4.4 Metanogenesis
11
Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Performa
Digestasi Anaerob
12
2.5.1 pH
12
x
Universitas Sumatera Utara
BAB III
2.5.2 Suhu
13
2.5.3 Laju Pengadukan
14
2.5.4 Hidraulic Retention Time (HRT)
15
2.5.5 Solid Retention Time (SRT)
15
2.5.6 Organic Loading Rate (OLR)
16
2.5.7 Ukuran Partikel
16
METODOLOGI PENELITIAN
18
3.1
Lokasi Penelitian
18
3.2
Bahan Dan Peralatan
18
3.2.1 Bahan-Bahan
18
3.2.2 Peralatan
18
Tahapan Penelitian
19
3.3.1 Analisis Bahan Baku
19
3.3.2 Variasi pH
19
Analisis Data
20
3.4.1 Analisis pH
20
3.4.2 Analisis M-Alkalinity
20
3.4.3 Analisis Total Solids (TS)
20
3.4.4 Analisis Volatile Solids (VS)
21
3.4.5 Analisis Total Suspended Solids (TSS)
21
3.4.6 Analisis Volatie Suspended Solids (VSS)
22
3.4.7 Analisis Chemical Oxygen Demand (COD)
23
3.3
3.4
3.4.8 Analisis Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) 23
3.4.9 Analisis VFA
24
3.5
Analisis Gas
25
3.6
Jadwal Analisis Data
26
3.7 Flowchart Penelitian
27
3.7.1 Flowchart Prosedur Analisis Data
27
3.7.1.1 Flowchart Prosedur Analisis pH
27
3.7.1.2 Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity
28
3.7.1.3 Flowchart Prosedur Analisis Total Solids
xi
Universitas Sumatera Utara
(TS)
29
3.7.1.4 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids
(VS)
30
3.8.1.5 Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended
Solids (TSS)
3.8.1.6 Flowchart
30
Prosedur
Analisis
Suspended Solids (VSS)
BAB IV
Volatile
32
HASIL DAN PEMBAHASAN
33
4.1
Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 33
4.2
Pengaruh pH pada Proses Asidogenesis
34
4.2.1 Pengaruh pH Terhadap Alkalinitas, profil pertumbuhan
mikroba (VSS), dan volatile solid (VS)
35
4.2.2 Pengaruh pH Terhadap Reduksi Chemical Oxygen
Demand (COD)
41
4.2.3 Pengaruh pH Terhadap Pembentukkan Volatile Fatty
Acid (VFA)
43
4.2.4 Pengaruh pH Terhadap Rasio VFA/Alkalinitas
BAB V
46
KESIMPULAN DAN SARAN
48
5.1
Kesimpulan
48
5.2
Saran
48
DAFTAR PUSTAKA
49
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Pengolahan Minyak Kelapa Sawit yang Menghasilkan LCPKS 6
Gambar 2.2
Skema Proses Pengolahan Digesti Anaerobik
Gambar 2.3
Klasifikasi Mikroorganisme Berdasarkan Suhu
14
Gambar 3.1
Rangkaian Peralatan
19
Gambar 3.2
Flowchart Prosedur Analisis pH
27
Gambar 3.3
Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity
28
Gambar 3.4
Flowchart Prosedur Analisis Total Solids (TS)
29
Gambar 3.5
Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids (VS)
30
Gambar 3.6
Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solids (TSS)
30
Gambar 3.7
Flowchart Prosedur Analisis Volatile Suspended Solids (VSS) 32
Gambar 4.1
Pengaruh pH Terhadap Alkalinitas
35
Gambar 4.2
Pengaruh pH Terhadap Rata-Rata Alkalinitas
36
Gambar 4.3
Pengaruh pH Terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba
36
Gambar 4.4
Pengaruh pH Terhadap Pertumbuhan Mikroba Terbaik
37
Gambar 4.5
Pengaruh pH Terhadap Volatile Solid (VS)
37
Gambar 4.6
Pengaruh pH Terhadap Volatile Solid (VS) Terbaik
38
Gambar 4.7
Pengaruh pH Terhadap Degradasi Chemical Oxygen Demand
(COD) dan Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD)
Gambar 4.8
Gambar 4.9
9
41
Pengaruh pH Terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand
(COD)
42
Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pada pH 5
43
Gambar 4.10 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pada pH 5,5
43
Gambar 4.11 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pada pH 6
44
Gambar 4.12 Pengaruh pH Terhadap Pembentukan VFA
45
Gambar 4.13 Pengaruh pH Terhadap Rasio VFA/Alkalinitas
46
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Karakteristik LCPKS sebelum dilakukan pengolahan
7
Tabel 2.2 Baku Mutu Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit Menurut
Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup
7
Tabel 2.3 Produksi Biogas dan Metana Teoritis dari Karbohidrat, Lemak, dan
Protein
8
Tabel 2.4 Beberapa Kelompok Enzim Hidrolisis dan Fungsinya
10
Tabel 3.1 Jadwal Analisis Data
26
Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN III PKS
Rambutan
33
xiv
Universitas Sumatera Utara
SAWIT PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH
VARIASI pH TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE
FATTY ACID (VFA) MENGGUNAKAN REAKTOR
BATCH BERPENGADUK
SKRIPSI
Oleh
YUDI RISWANTO
120405012
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA
SAWIT PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH
VARIASI pH TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE
FATTY ACID (VFA) MENGGUNAKAN REAKTOR
BATCH BERPENGADUK
SKRIPSI
Oleh
YUDI RISWANTO
120405012
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA
SAWIT PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH
VARIASI pH TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE
FATTY ACID (VFA) MENGGUNAKAN REAKTOR
BATCH BERPENGADUK
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini
adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sebelumnya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini
bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 5 Januari 2017
Yudi Riswanto
NIM. 120405012
i
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN SKRIPSI
Skripsi dengan judul:
ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT
(LCPKS) PADA KONDISI AMBIENT : PENGARUH VARIASI pH
TERHADAP PEMBENTUKAN VOLATILE FATTY ACID (VFA)
MENGGUNAKAN REAKTOR BATCH BERPENGADUK
Dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan
pada sidang ujian skripsi pada 21 Desember 2016 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah
sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
Mengetahui,
Medan,
Januari 2017
Koordinator Skripsi
Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, M.T
NIP.19681214 199702 2 002
Ir. Bambang Trisakti, M.T
NIP.19660925 199103 1 003
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Maya Sarah, S.T, M.T, Ph D
NIP. 19700501 200012 2 001
Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si
NIP. 19680820 199501 1 001
ii
Universitas Sumatera Utara
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan
Skripsi dengan judul “Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (Lcpks)
Pada Kondisi Ambient : Pengaruh Variasi pH Terhadap Pembentukan Volatile
Fatty Acid (VFA) Menggunakan Reaktor Batch Berpengaduk’’, berdasarkan hasil
penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri tentang
pengelolaan limbah cair pabrik kelapa sawit untuk menghasilkan VFA yang dapat
dikonversi menjadi biogas sehingga dihasilkan produk yang dapat digunakan sebagai
bahan bakar yang dapat diperbaharui.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T dan Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku
Dosen Pembimbing Penelitian
2.
Ibu Dr. Ir. Fatimah, M.T. selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan saran
dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
3.
Ibu Dr. Maya Sarah, ST M.T. selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan
saran dan masukan yang membangun dalam penulisan skripsi ini.
4.
Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5.
Ibu Ir. Renita Manurung, M.T selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
6.
Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia.
iii
Universitas Sumatera Utara
7.
Partner penelitian Saprin dan rekan rekan penelitian LPPM yaitu Bg Zoeliadi
Gondrong, Bg Dedy Anwar, Oby Vijay, Jonathan D Manurung, Reguel Nababan,
M Reza Ramadhan, Aulia Fitri, Andre Fajar Siahaan dan Ricky Kristian Purba.
8.
Abang dan kakak senior, teman-teman stambuk 2012, dan adik-adik stambuk
2013 hingga 2015 yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis
mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini
memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Januari 2017
Penulis
Yudi Riswanto
iv
Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Bapak Warisman dan Almarhumah Ibu Yudimah
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik dan
mendukungku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya yang telah
kalian berikan kepadaku selama ini.
v
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Yudi Riswanto
NIM : 120405012
Tempat/Tgl. Lahir : Kotapinang / 23 Juni 1994
Nama orang tua : Warisman dan Yudimah
Alamat orang tua :
Jalan Simpang III Bukit, Kotapinang – Labuhanbatu Selatan
Asal Sekolah :
SDN 114619 Kotapinang, tahun 2000-2006
MTs Islamiyah Kotapinang, tahun 2006-2009
SMAN 1 Kotapinang, tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi/Kerja :
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai anggota bidang Pendidikan dan Kaderisasi.
2. Covalen Study Group (CSG) TEKNIK KIMIA USU periode 2014/2015
sebagai Anggota Bidang PAL
3. Asisten Laboratorium Ekologi Tahun Ajaran 2015/2016
4. Kerja Praktek di PTPN III Unit PKS Sisumut pada Februari 2016 – Maret
2016
vi
Universitas Sumatera Utara
LIST OF ABBREVIATIONS
BOD
Biochemical Oxygen Demand
COD
Chemical Oxygen Demand
HRT
Hydraulic Retention Time
LCPKS
Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit
OLR
Organic Loading Rate
PKS
Pabrik Kelapa Sawit
POME
Palm Oil Mill Effluent
PTPN
Perseroan Terbatas Perkebunan Nusantara
SCOD
Soluble Chemical Oxygen Demand
SRT
Solid Retention Time
TS
Total Solid
TSS
Total Solid Suspended
VFA
Volatile Fatty Acid
VS
Volatile Solid
VSS
Volatile Solid Suspended
vii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Proses asidogenesis merupakan tahap pertama dalam proses digestasi anaerobik.
Proses asidogenesis menghasilkan volatile fatty acid (VFA) yang menjadi substrat
untuk tahap metanogenesis dalam memproduksi biogas. Penelitian ini bertujuan
untuk mendapatkan pengaruh variasi pH serta mendapatkan kondisi pH terbaik
dengan menggunakan reaktor batch berpengaduk dalam proses asidogenesis
menggunakan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) pada kondisi ambient.
Proses dilakukan dengan memvariasikan pH fermentor reaktor batch , yaitu 5; 5,5
dan 6 dengan kecepatan pengadukan 250 rpm. Analisa padatan (TS, VS, TSS, dan
VSS), COD dan VFA dilakukan untuk mengkaji perubahan senyawa organik yang
berubah menjadi VFA pada asidogenesis. Pembentukan VFA total tertinggi dicapai
pada variasi 5,5 yakni 4.141,416 mg/L dengan konsentrasi asam asetat, asam
propionat, dan asam butirat masing masing sebesar 1.444,329 mg/L; 712,5267 mg/L
dan 1.984,5602 mg/L, dengan degradasi VS dan COD masing masing sebesar 30,39
% dan 27,78 % dan rasio VFA/Alkalinitas sebesar 1,7623
Kata kunci : Asidogenesis, Reaktor batch, Digestasi anaerobic, VFA, pH
viii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Acidogenesis was the first step in anaerobic digestation process. Acidogenesis process
produced VFA which was a substrate of metanogenesis in biogas production. The aim
of this study was to obtain the effect of various pH and to obtain the optimum pH
condition by using impeller batch reactor and POME as the raw material in ambient
condition. The process was perfomed at various pH fermentor batch reactor; such as
5; 5.5; and 6 at 250 rpm stirring speed. Solid analysis (TV, VS, TSS, and VSS), COD,
and VFA were to examine the change of organic compound into VFA in acidogenesis
process. The highest total VFA produced was 4,141.416, which was obtained at 5.5
pH variation and each concentration of acetic acid, propionate acid, and butyric acid
are 1,444.329 mg/L, 712.5267 mg/L, and 1,984.5602 mg/L, with the degradation of
VS and COD were 30.39 % and 27.78 %, the ratio of VFA/alkalinity was 1.7623.
Keywords : Acidogenesis, batch reactor, anaerobic digestation, VFA, pH
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
i
PENGESAHAN
ii
PRAKATA
iii
DEDIKASI
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vi
LIST OF ABBREVIATION
vii
ABSTRAK
viii
ABSTRACT
ix
DAFTAR ISI
x
DAFTAR GAMBAR
xiii
DAFTAR TABEL
xiv
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1
1.1
Latar Belakang
2
1.2
Perumusan Masalah
3
1.3
Tujuan Penelitian
3
1.4
Manfaat Penelitian
3
1.5
Ruang Lingkup Penelitian
3
TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1
Perkembangan Kelapa Sawit di Indonesia
5
2.2
Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS)
5
2.3
Potensi Produksi Biogas Dari LCPKS
8
2.4
Proses Digestasi Anaerobik
8
2.5
2.4.1 Hidrolisis
10
2.4.2 Asidogenesis
10
2.4.3 Asetogenesis
11
2.4.4 Metanogenesis
11
Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Performa
Digestasi Anaerob
12
2.5.1 pH
12
x
Universitas Sumatera Utara
BAB III
2.5.2 Suhu
13
2.5.3 Laju Pengadukan
14
2.5.4 Hidraulic Retention Time (HRT)
15
2.5.5 Solid Retention Time (SRT)
15
2.5.6 Organic Loading Rate (OLR)
16
2.5.7 Ukuran Partikel
16
METODOLOGI PENELITIAN
18
3.1
Lokasi Penelitian
18
3.2
Bahan Dan Peralatan
18
3.2.1 Bahan-Bahan
18
3.2.2 Peralatan
18
Tahapan Penelitian
19
3.3.1 Analisis Bahan Baku
19
3.3.2 Variasi pH
19
Analisis Data
20
3.4.1 Analisis pH
20
3.4.2 Analisis M-Alkalinity
20
3.4.3 Analisis Total Solids (TS)
20
3.4.4 Analisis Volatile Solids (VS)
21
3.4.5 Analisis Total Suspended Solids (TSS)
21
3.4.6 Analisis Volatie Suspended Solids (VSS)
22
3.4.7 Analisis Chemical Oxygen Demand (COD)
23
3.3
3.4
3.4.8 Analisis Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) 23
3.4.9 Analisis VFA
24
3.5
Analisis Gas
25
3.6
Jadwal Analisis Data
26
3.7 Flowchart Penelitian
27
3.7.1 Flowchart Prosedur Analisis Data
27
3.7.1.1 Flowchart Prosedur Analisis pH
27
3.7.1.2 Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity
28
3.7.1.3 Flowchart Prosedur Analisis Total Solids
xi
Universitas Sumatera Utara
(TS)
29
3.7.1.4 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids
(VS)
30
3.8.1.5 Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended
Solids (TSS)
3.8.1.6 Flowchart
30
Prosedur
Analisis
Suspended Solids (VSS)
BAB IV
Volatile
32
HASIL DAN PEMBAHASAN
33
4.1
Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 33
4.2
Pengaruh pH pada Proses Asidogenesis
34
4.2.1 Pengaruh pH Terhadap Alkalinitas, profil pertumbuhan
mikroba (VSS), dan volatile solid (VS)
35
4.2.2 Pengaruh pH Terhadap Reduksi Chemical Oxygen
Demand (COD)
41
4.2.3 Pengaruh pH Terhadap Pembentukkan Volatile Fatty
Acid (VFA)
43
4.2.4 Pengaruh pH Terhadap Rasio VFA/Alkalinitas
BAB V
46
KESIMPULAN DAN SARAN
48
5.1
Kesimpulan
48
5.2
Saran
48
DAFTAR PUSTAKA
49
xii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1
Pengolahan Minyak Kelapa Sawit yang Menghasilkan LCPKS 6
Gambar 2.2
Skema Proses Pengolahan Digesti Anaerobik
Gambar 2.3
Klasifikasi Mikroorganisme Berdasarkan Suhu
14
Gambar 3.1
Rangkaian Peralatan
19
Gambar 3.2
Flowchart Prosedur Analisis pH
27
Gambar 3.3
Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity
28
Gambar 3.4
Flowchart Prosedur Analisis Total Solids (TS)
29
Gambar 3.5
Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids (VS)
30
Gambar 3.6
Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solids (TSS)
30
Gambar 3.7
Flowchart Prosedur Analisis Volatile Suspended Solids (VSS) 32
Gambar 4.1
Pengaruh pH Terhadap Alkalinitas
35
Gambar 4.2
Pengaruh pH Terhadap Rata-Rata Alkalinitas
36
Gambar 4.3
Pengaruh pH Terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba
36
Gambar 4.4
Pengaruh pH Terhadap Pertumbuhan Mikroba Terbaik
37
Gambar 4.5
Pengaruh pH Terhadap Volatile Solid (VS)
37
Gambar 4.6
Pengaruh pH Terhadap Volatile Solid (VS) Terbaik
38
Gambar 4.7
Pengaruh pH Terhadap Degradasi Chemical Oxygen Demand
(COD) dan Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD)
Gambar 4.8
Gambar 4.9
9
41
Pengaruh pH Terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand
(COD)
42
Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pada pH 5
43
Gambar 4.10 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pada pH 5,5
43
Gambar 4.11 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pada pH 6
44
Gambar 4.12 Pengaruh pH Terhadap Pembentukan VFA
45
Gambar 4.13 Pengaruh pH Terhadap Rasio VFA/Alkalinitas
46
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Karakteristik LCPKS sebelum dilakukan pengolahan
7
Tabel 2.2 Baku Mutu Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit Menurut
Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup
7
Tabel 2.3 Produksi Biogas dan Metana Teoritis dari Karbohidrat, Lemak, dan
Protein
8
Tabel 2.4 Beberapa Kelompok Enzim Hidrolisis dan Fungsinya
10
Tabel 3.1 Jadwal Analisis Data
26
Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN III PKS
Rambutan
33
xiv
Universitas Sumatera Utara