III. METODOLOGI
Penelitian ini terdiri dari dua tahapan utama, yaitu: 1.
Penelitian I, bertujuan untuk memperoleh pupuk organik cair dari limbah cair kelapa sawit yang didekomposisikan secara anaerobik murni dalam
biodigester sederhana dan pupuk organik cair dari limbah kelapa sawit yang
didekomposisikan secara anaerobik dalam biodigester sederhana yang kemudian diaerasikan, sekaligus untuk memproduksi biogas dan mengetahui
potensinya sebagai bahan bakar. 2.
Penelitian II, bertujuan untuk mengaplikasikan pupuk organik cair yang dihasilkan pada penelitian pertama, pupuk organik cair limbah cair kelapa
sawit dari anaerobic pond dan aerobic pond pada Open Ponding Systems, serta dua pupuk organik cair yang beredar di pasaran sebagai pembanding
pada tanaman sayuran kangkung dan caisin dalam polibag.
3.1 Penelitian I: Produksi Pupuk Organik Cair dan Biogas dari Pemanfaatan Limbah Cair
Pengolahan Kelapa Sawit secara Anaerobik dalam Biodigester Sederhana
3.1.1 Tempat dan Waktu Penelitian ini dilakukan di tempat pengambilan bahan baku limbah cair
pengolahan sawit, PMKS-UKUI 2, Riau PT. ASIAN AGRI, sedangkan analisis karakteristik limbah cair dan kandungan gas metana dalam biogas dilakukan di
Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan, IPB. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Juli - Desember 2008.
3.1.2 Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair segar pengolahan sawit raw material yang dihasilkan dari kegiatan pengolahan TBS
pabrik PMKS-UKUI 2, bahan-bahan pembuatan biodigester sederhana, serta bahan-bahan kimia yang digunakan selama analisis.
3.1.3 Metode Penelitian
Untuk mendapatkan biogas dan pupuk organik cair yang berasal dari limbah cair yang didekomposisikan secara anaerobik menggunakan biodigester
sederhana perlu dilakukan beberapa tahapan proses, yaitu: 1. Perancangan, pembuatan dan pengisian biodigester sederhana
Komponen utama
biodigester sederhana yang dirancang meliputi:
a. inlet yang berfungsi sebagai jalan masuk bagi bahan baru yang akan diproses
menjadi biogas, dan outlet yang berfungsi sebagai jalan keluar untuk bahan yang telah diproses
b. digester yang berfungsi sebagai tempat pencernaan substrat oleh bakteri
anaerobik dan kemudian diubah menjadi biogas c.
pipa penyaluran gas yang berfungsi untuk menyalurkan gas dari digester ke tempat penyimpanan gas
d. penampung gas yang berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan gas yang
dihasilkan dari digester sebelum digunakan sebagai sumber energi Selanjutnya
pembuatan biodigester
sederhana menggunakan bahan baku plastik polyethylene berukuran panjang 13.5 m dan diameter 0.96 m yang
dirangkap dua. Digester tersebut dilapisi oleh plastik biru untuk menghindari terjadinya kerusakan oleh benda-benda tajam. Pengikatan ujung plastik digester
dengan pipa paralon PVC berdiameter 4 inchi menggunakan tali karet ban dan dilapisi kain bertujuan agar tidak terkena sinar matahari langsung sehingga
ikatannya menjadi kurang kuat akibat pemelaran. Pemasangan sambungan pipa knee berdiameter 4 inchi pada inlet dan outlet digester perlu diperhatikan agar
tidak ada kebocoran gas, dan pada inlet pipa harus dibuat dengan sistem leher angsa. Pada saluran keluarnya biogas dipasang pipa paralon PVC ½ inchi.
Sambungan pipa T ½ inchi pada pipa penyaluran gas dipasang perangkap uap air. Selanjutnya pipa knee ½ inchi dipasang untuk menghubungkan saluran gas dari
digester dengan tabung penampung gas, di mana juga dipasang ball valve PVC
sebagai pembuka dan penutup gas yang keluar. Tabung penampung gas dibuat dari bahan plastik polyethylene. Dari tabung plastik disambungkan dengan tungku
liat untuk memasak Gambar 1.
Gambar 1. Rancang Bangun Pembuatan Biodigester Sederhana
Tahap selanjutnya adalah tahap pembibitan sebagai starter awal proses digesti. Limbah cair segar yang ditambahkan dalam digester umumnya memiliki
kisaran pH 4.0-4.5 dengan suhu 42-47
o
C. Karena bahan baku yang digunakan untuk menghasilkan biogas tersebut mengandung sedikit atau bahkan tidak
mengandung bakteri metanogenik, maka perlu dilakukan pembibitan sebelum digester
diaktifkan dengan menambahkan limbah yang berasal dari acid pond. Perbandingan awal substrat yang diisikan dalam digester adalah ± 4.2 m
3
volume limbah yang berasal dari acid pond dan ± 2.8 m
3
volume raw material. Ketika digester mulai diaktifkan pertama kali, gas yang diproduksi harus
dibuang karena gas tersebut dimungkinkan masih mengandung udara yang berasal dari tabung, pipa saluran, maupun tabung penyimpanan gas. Lamanya proses
dekomposisi dan produksi biogas dipengaruhi oleh karakteristik bahan baku, pH, suhu, serta jumlah dan aktivitas mikroorganisme yang berperan. Pada penelitian
ini lamanya proses dekomposisi bahan waktu retensi diperkirakan 65-75 hari yang ditandai dari stabilnya penurunan produksi biogas, sehingga jumlah
penambahan limbah cair segar ke dalam digester setiap harinya adalah sebanyak 100-150 l. Pada digester tipe aliran kontinyu yang digunakan, substrat akan
bergerak dari inlet menuju outlet selama waktu tertentu akibat terdorong bahan segar yang dimasukkan, setelah itu substrat akan keluar dengan sendirinya.
Apabila terlalu banyak volume bahan yang dimasukkan overload akan mengakibatkan lama pengisian menjadi terlalu singkat sehingga bahan akan
terdorong keluar sedangkan potensi biogas yang dapat diproduksi masih dalam jumlah yang cukup banyak.
Secara skematis pembuatan biodigester sederhana disajikan pada gambar berikut:
Gambar 2. Skema Pembuatan Biodigester Sederhana
Kemudian sebagian
effluent biodigester yang diperoleh diaerasikan
menggunakan aerator untuk mensuplai oksigen ke dalam limbah tersebut untuk mendapatkan pupuk organik cair effluent biodigester yang diaerasikan.
2. Pengamatan lapang dan analisis laboratorium Pengamatan yang dilakukan terhadap limbah cair yang terdigesti dan
biogas yang dihasilkan secara periodik meliputi: suhu, pH, volume gas yang dihasilkan, serta uji kesetaraan energi sebagai bahan bakar. Adapun metode
analisis laboratorium yang dilakukan disajikan pada Tabel 3 berikut: Tabel 3. Metode Analisis Parameter Pengamatan
Parameter Metode Analisis
Sifat Kimia pH pH
meter C organik
Walkley and Black N total
Kjeldahl P, S total
Spectrophotometer K, Na
Flamephotometer Ca, Mg, Hara mikro
AAS Atomic Absorption Spectrophotometer BOD BOD
meter COD Titrasi
CH
4
GC Gas Chromatography
EC EC meter
Eh Eh meter
Senyawa humat Ekstraksi dengan NaOH 0.5 N dan HCl 0.5 N
Gugus fungsional FTIR Fourier Transform Infra Red
Sifat Fisik Suhu Thermometer
Kadar air Gravimetrik
Total padatan Gravimetrik
Volume biogas Volumetrik
Kesetaraan energi Uji bahan bakar mendidihkan air
Sifat Biologi Koloni bakteri
Cawan tuang Koloni selulolitik
Cawan tuang Koloni metanogen
Kesetaraan CH
4
yang dihasilkan
Ket : Gugus fungsional pada padatan limbah cair segar dan limbah cair terdigesti Beberapa metode analisis diambil dari Alaerts dan Santika 1987; Anas 1989; Juo 1985;
Stevenson 1994
Berdasarkan hasil analisis awal, limbah cair pengolahan sawit segar raw material
yang digunakan sebagai bahan baku untuk menghasilkan pupuk organik cair maupun biogas disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Karakteristik Limbah Cair Pengolahan Sawit Awal
Parameter Umum Limbah Cair Pengolahan Sawit
Kandungan Unsur lainnya
pH 4.43
Fosfor ppm 148.35
Minyak dan lemak mgl 6890
Kalium ppm 1625.00
BOD mgl 4000
Kalsium ppm 467.51
COD mgl 31634
Magnesium ppm 485.41
Nitrogen total mgl 6000
Belerang ppm 34.95
C organik mgl 12500
Besi ppm 31.32
Total padatan 5.21
Mangan ppm 1.59
Suhu
o
C 45 Tembaga
ppm 0.25
Zinc ppm
5.11 Boron ppm
25.57 Natrium ppm
150.11
3.2 Penelitian II: Aplikasi Pupuk Organik Cair dari Pemanfaatan Limbah Cair Pengolahan
Kategori