11 proses tersebut harus cukup dipahami oleh para insinyur dan operator [19].
Efisiensi operasional dari sistem digestasi anaerobik terutama tergantung pada struktur komunitas mikroba dalam sistem. Selain itu, faktor lingkungan seperti
suhu dan pH memainkan peran penting dalam menentukan kinerja dan nasib komunitas mikroba dalam digestasi anaerobik [18].
Proses digestasi anaerobik berlangsung dalam beberapa tahap yaitu hidrolisis, asidogenesis termasuk asetogenesis, dan metanogenesis. Skema
proses digestasi anaerobik dapat dilihat pada Gambar 2.3 dibawah ini:
Gambar 2.3 Skema Proses Pengolahan Digestasi Anerobik [18]
2.3.1 Tahap Hidrolisis
Pada tahap pertama hidrolisis, senyawa yang tidak terlarut seperti selulosa, protein dan lemak dipecah menjadi monomer-monomer fragmen larut
dalam air oleh exoenzymes hydrolase dari bakteri anaerobik fakultatif dan
Universitas Sumatera Utara
12 obligat. Sebenarnya, ikatan kovalen terputus oleh reaksi kimia dengan air, seperti
pada gambar 2.4 [26]. Semakin besar luas permukaan bahan baku, lebih efisien enzim hidrolitik dapat menyerang materi. Kondisi operasional proses
mempengaruhi hidrolisis, misalnya suhu yang lebih tinggi meningkatkan hidrolisis. pH optimal adalah sekitar 6,0, meskipun hidrolisis terjadi juga pada pH
yang lebih tinggi. Laju beban organik OLR yang terlalu tinggi dapat menghambat hidrolisis melalui akumulasi degradasi intermediet [22].
R – C – C – R
Gambar 2.4 Pembentukan monomer [26] Proses hidrolisis dari karbohidrat membutuhkan waktu beberapa jam,
hidrolisis protein dan lemak membutuhkan waktu beberapa hari. Lignoselulosa dan lignin didegradasi sangat lambat dan tidak sempurna [26].
Tabel 2.5 Beberapa Kelompok Enzim Hidrolisis dan Fungsinya [22] Enzim
Substrat Produk pemecahan
Proteinase Protein
Asam amino Cellulase
Selulosa Cellobiose and glucose
Hemicellulase Hemicellulose Gula, seperti glukosa, xylose, mannose dan
arabinose Amylase
Pati Glukosa
Lipase Lemak
Asam lemak dan gliserol Pectinase
Pektin Gula seperti galaktosa, arabinose, dan
polygalactic uronic acid
2.3.2 Tahap Asidogenesis
Langkah kedua adalah asidogenesis juga disebut sebagai fermentasi, Setelah bahan baku terdegradasi menjadi molekul yang lebih kecil, yaitu asam
lemak rantai panjang Long Chain Fatty Acids, alkohol, gula sederhana dan asam amino, selama hidrolisis, bakteri Acidogenic mampu menyerap molekul tersebut
dan memfasilitasi degradasi lebih lanjut menjadi asam lemak volatil VFA [23]. H
2
O R
– C – H
OH – C – R
monomer
Universitas Sumatera Utara
13 Sama seperti tahap hidrolisis, tahap ini terdiri bukan hanya dari satu reaksi.
Kecepatan reaksi yang terjadi tergantung pada organisme yang hadir dan substrat selama proses. Banyak organisme yang berbeda aktif selama tahap ini, lebih
banyak dari pada tahap lain [22]. Konsentrasi ion hidrogen intermediet yang terbentuk mempengaruhi jenis produk fermentasi. Tekanan parsial hidrogen yang
tinggi menyebabkan senyawa yang sedikit tereduksi, seperti asetat, terbentuk [26]. Asam lemak volatil dengan rantai lebih dari empat-karbon tidak dapat
digunakan langsung oleh metanogen. Asam organik ini selanjutnya dioksidasi menjadi asam asetat dan hidrogen oleh bakteri acetogenic obligat hidrogen
melalui proses yang disebut asetogenesis. Asetogenesis juga mencakup produksi asetat dari hidrogen dan karbon dioksida oleh acetogens dan homoacetogens.
Kadang-kadang asidogenesis dan asetogenesis tahap digabungkan bersama sebagai satu tahap [10].
2.3.3 Tahap Asetogenesis
