Cara Kerja

C. Cara Kerja

Penelitian ini menggunakan limbah rumah makan dan molase sebagai substrat dalam produksi biogas. Sedangkan untuk sumber inokulum, berasal dari limbah rumah makan yang telah difermentasi selama tiga minggu hingga terbentuk sludge (lumpur aktif). Untuk alat fermentasinya digunakan biodigester volume 5 liter, yaitu 80% dari volume biodigester digunakan sebagai volume kerja, sedangkan sisanya (20%) sebagai ruang udara. Dari 80% (4 L) volume kerja biodigester, 20% diisi oleh sumber inokulum dan sisanya digunakan untuk substrat.

Penelitian ini mencakup beberapa tahap/skala percobaan. Tahap percobaan tersebut adalah :

a. Tahap Persiapan Tahap ini mencakup percobaan pendahuluan, menyediakan kebutuhan alat dan bahan percobaan, serta skematik rancangan percobaan. Persiapan alat dan bahan serta analisis peubah diamati baik kimia maupun fisika, masing-masing akan diuraikan pada tahap pelaksanaan percobaan skala laboratorium.

b. Tahap Penelitian

1. P embuatan inokulum Inokulum dibuat dengan cara mencampur biomassa (limbah rumah makan) dan air dengan perbandingan volume bahan yaitu 1:1. Sebelumnya, biomassa (limbah) dihomogenasikan terlebih dahulu dengan tambahan air menggunakan blender. Biomassa yang sudah homogen dimasukkan ke dalam drum. Karena proses ini berlangsung secara anaerob maka drum harus tertutup rapat. Proses fermentasi berlangsung selama tiga minggu, hingga terbentuk sludge (lumpur aktif). Perlu dilakukan agitasi selama proses fermentasi berlangsung. Hal ini bertujuan agar material-material organik (biomassa) yang ada dalam drum dapat dengan mudah dimanfaatkan oleh bakteri sebagai sumber makanan sehingga metabolisme maupun perkembangan bakteri dapat berjalan dengan baik. Setelah sludge terbentuk, dapat langsung dimanfaatkan sebagai sumber inokulum (starter) dalam sistem fermentasi anaerob.

2. Fermentasi anaerob (produksi biogas) Sebelum dimasukkan ke dalam biodigester, limbah perlu dihomogenasikan dengan campuran air agar substrat (biomassa limbah) dapat lebih mudah dicerna

oleh mikroorganisme. Proses homogenisasi dilakukan dengan menggunakan blender. Setelah proses homogenisasi selesai, selanjutnya dilakukan pengukuran beberapa parameter diantaranya : suhu dan pH substrat. Substrat yang bersifat

asam perlu diberi penambahan kapur atau Na(OH) agar dapat bersifat netral, karena proses perombakan anaerob dapat berjalan optimal pada pH netral (7-8). Pengukuran parameter berikutnya dilakukan dalam rentang waktu yang berbeda. Pengukuran pH, suhu dan pengukuran pertumbuhan bakteri dilakukan 15 hari sekali, dan pengukuran volume gas maupun uji nyala dilakukan setiap hari (jika botol penampung gas sudah penuh terisi gas).

Selanjutnya, langkah pertama yang dilakukan dalam mencampur substrat dengan sumber inokulum dalam biodigester adalah sumber inokulum dimasukkan terlebih dahulu ke dalam biodigester dengan konsentrasi tertentu (pada penelitian digunakan konsentrasi 20% dari 4L volume kerja biodigester atau setara dengan 0,8 L). Langkah selanjutnya adalah substrat dimasukkan ke dalam biodigester

sebanyak volume yang tersisa dari volume kerja biodigester (80% dari 4L, atau kurang lebih 3,2 L). Setelah semua bahan dimasukkan dalam biodigester (jerigen), biodigester segera ditutup rapat. Proses fermentasi berjalan selama kurang lebih dua bulan. Selama proses fermentasi berlangsung, biogas yang terbentuk akan dialirkan dari tangki pencerna (jerigen) ke dalam tangki penampung gas (botol 600 ml) melalui selang kecil. Sebelumnya, tangki penampung gas sudah penuh sebanyak volume yang tersisa dari volume kerja biodigester (80% dari 4L, atau kurang lebih 3,2 L). Setelah semua bahan dimasukkan dalam biodigester (jerigen), biodigester segera ditutup rapat. Proses fermentasi berjalan selama kurang lebih dua bulan. Selama proses fermentasi berlangsung, biogas yang terbentuk akan dialirkan dari tangki pencerna (jerigen) ke dalam tangki penampung gas (botol 600 ml) melalui selang kecil. Sebelumnya, tangki penampung gas sudah penuh

dalam tangki penampung gas sama dengan volume air yang keluar dari botol penampung gas.

Ketika air dalam botol penampung gas sudah habis, itu artinya botol harus segera diganti agar gas yang sudah didapat tidak hilang. Botol berisi gas diambil kemudian tutup botol diganti dengan tutup botol yang lebih rapat (tidak ada tip nya). Penggantian tutup botol dilakukan dengan memasukkan botol ke dalam air yaitu dengan posisi botol terbalik. Tujuannya adalah agar gas yang ada dalam botol tidak keluar karena mendapat tekanan dari dalam air. Botol yang telah diambil diganti dengan botol yang baru yaitu botol sepenuhnya terisi oleh air, kemudian botol dipasang dalam rangkaian. Demikian selanjutnya hingga percobaan selesai. Selama proses fermentasi berjalan, dilakukan agitasi sebanyak

2 kali setiap harinya (pagi dan sore hari).

3. Pengukuran pH dan suhu Pengukuran pada sampel, elektroda dimasukkan ke dalam sampel dalam

botol sampel lalu pH meter dibaca. Demikian pula untuk pengukuran suhu substrat menggunakan thermometer digital.

4. Pengukuran pertumbuhan bakteri Pengukuran pertumbuhan bakteri sama dengan pengukuran kuantitatif populasi bakteri. Pada penelitian ini pertumbuhan bakteri dilihat dengan metode hitungan mikroskopik secara langsung, di mana sebelumnya perlu dilakukan 4. Pengukuran pertumbuhan bakteri Pengukuran pertumbuhan bakteri sama dengan pengukuran kuantitatif populasi bakteri. Pada penelitian ini pertumbuhan bakteri dilihat dengan metode hitungan mikroskopik secara langsung, di mana sebelumnya perlu dilakukan

o larutan kultur (sampel) diambil 1 ml dan dimasukkan ke dalam 9 ml garam fisiologis pada tabung reaksi untuk memperoleh dilusi 1/10 bagian.

o diambil 1 ml dari larutan dilusi 1/10 dan dimasukkan ke dalam 9 ml garam fisiologis untuk memperoleh dilusi 1/100 bagian (10 -2 ), dan seterusnya hingga

bakteri dalam larutan dapat dihitung dengan menggunakan mikroskop. Pada metode hitungan mikroskopik langsung, sampel diletakkan pada ruang hitung yang disebut hemasitometer dan jumlah sel dapat ditentukan secara langsung dengan bantuan mikroskop. Keuntungan metode ini adalah pelaksanannya cepat dan tidak memerlukan banyak peralatan. Kelemahannya ialah tidak dapat membedakan sel-sel hidup dan mati, yang artinya hasil yang diperoleh adalah jumlah total sel yang ada di dalam populasi. Kelemahan lain adalah terkadang sel cenderung bergerombol sehingga sukar membedakan sel secara individu. Cara mengatasinya adalah dengan memisahkan gerombolan sel tersebut dengan menambahkan bahan anti gumpal seperti dinatrium etilen diamin tetraasetat dan Tween 80 sebanyak 0,1%. Adapun langkah kerja hitungan mikroskopik dengan hemasitometer adalah sebagai berikut : o sebelumnya permukaan hitung dan kaca penutup hemasitometer dibersihkan o kaca penutup hemasitometer diletakkan di atas permukaan hitung

hemasitometer o

suspensi sel bakteri yang telah diencerkan sebanyak 10 -2 dikocok., Suspensi diambil 0,1-0,5 ml dengan menggunakan pipet Pasteur. Pengambilan suspensi suspensi sel bakteri yang telah diencerkan sebanyak 10 -2 dikocok., Suspensi diambil 0,1-0,5 ml dengan menggunakan pipet Pasteur. Pengambilan suspensi

o Ujung pipet Pasteur diletakkan pada lekukan berbentuk V pada tepi kaca penutup hemasitometer secara cermat dan ruang hemasitometer dibiarkan terpenuhi suspensi secara kapiler. Jari telunjuk digunakan untuk mengatur aliran suspensi agar mencegah aliran berlebihan pada bagian bawah kaca penutup

o Hemasitometer diletakkan di bawah mikroskop. Diamati dengan objektif kekuatan lemah dan jumlah sel (yang terdapat pada 80 buah kotak kecil yang

terletak di dalam kotak bagian tengah berukuran 1 mm 2 ) dihitung. o Cara menghitung : pembagian hemasitometer ada 9 area dengan masing-

masing area 1 mm 2 . Kotak yang tengah dibagi menjadi 25 kotak besar yang masing-masing dibagi lagi menjadi 16 kotak kecil. Jadi terdapat 400 kotak

kecil. Contoh : misal terdapat 500 sel dalam 80 kotak kecil, maka jumlah sel/ml suspense dapat dihitung : 80 kotak kecil mempunyai luas 0,2 mm 2 , jadi

dalam tiap mm 2 terdapat 500 x 5 = 2500 sel. Kedalaman cairan dalam hemasitometer adalah 0,1 mm, jadi volume cairan

2 3 dalam 1 mm 3 adalah 0,1 mm , maka terdapat 2500 sel/0,1 mm atau 25000 sel/mm 3 .

3 1 ml = 1 cm 3 atau 1000 mm . Maka jumlah sel dalam suspensi asal adalah 2,5 x 10 7 sel/ml (Suranto, 2001)

5. Pengukuran volume biogas dan uji nyala Biogas yang telah dihasilkan dapat diketahui volumenya dengan cara sebagai berikut : Botol yang telah terisi gas disiapkan, kemudian botol lain yang

masih kosong (ukuran 600 ml) diambil. Apabila pada botol yang berisi gas masih ada airnya, maka volume air yang ada dalam botol tersebut dihitung yaitu dengan mengukur tinggi air dalam botol. Kemudian botol kosong diisi air hingga mencapai tinggi yang ditentukan (tinggi sama dengan botol yang berisi gas). Volume air kemudian diukur dengan gelas ukur. Volume gas dapat diketahui dengan cara : Total volume botol – Volume air.

Uji nyala dilakukan dengan cara : lilin, korek, dan botol gas disiapkan. Lilin dinyalakan kemudian botol didekatkan dengan lilin, tutup botol dibuka dan bagian badan botol diberi tekanan agar gas yang terdapat dalam botol dapat

keluar. Apabila botol mengandung gas metan dengan konsentrasi tinggi maka nyala api berwarna biru, sedangkan apabila konsentrasi CO 2 tinggi maka nyala api berwarna kuning. Jika api mati, gas tersebut mengandung amoniak dengan konsentrasi tinggi (Hermawan dkk., 2007).

6. Pengukuran kebutuhan oksigen kimia (COD) (Metode Titrasi, Greenberg et al ., 1992)

Bahan disiapkan antara lain : K 2 Cr 2 O 7 ; Ag 2 SO 4 ; Fe (NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 6H 2 O; indikator feroin; HgSO 4 ; larutan H 2 SO 4 pekat dan peralatan Refluks, Kondensor Liebiq, Erlenmeyer Asahi dan peralatan Titrasi. Limbah contoh sebanyak 5 ml yang telah diencerkan dengan air suling dimasukkan ke dalam Erlenmeyer da n

ditambahkan 10 ml K 2 Cr 2 O 7 0.025 N dan 10 ml H 2 SO 4 pekat. Setelah campuran ditambahkan 10 ml K 2 Cr 2 O 7 0.025 N dan 10 ml H 2 SO 4 pekat. Setelah campuran

dicatat sebagai a ml. Dengan prosedur yang sama, dilakukan titrasi terhadap blangko air suling. Volume Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) yang digunakan dicatat b ml.

Keterangan :

f : faktor pengenceran

7. Pengukuran Total Solids (TS) (Metode Evaporasi, Greenberg et al, 1992)

Sebanyak 5 ml contoh yang telah diaduk dimasukkan ke dalam kruss. Sebelum digunakan, kruss dibersihkan dan dikeringkan dalam oven pada suhu

105 0 C selama satu jam. Setelah itu kruss didinginkan di dala m desikator hingga suhu ruang dan ditimbang (A 1 ). Contoh diuapkan dalam kruss dan diteruskan

dengan pengeringan di dalam oven pada suhu 105 0 C selama satu jam atau hingga bobot konstan. Setelah didinginkan didalam desikator, kruss ditimbang lagi (B).