Pengendalian Limbah Industri INSTALASI B
BAB I
PENDAHULUAN
A. Judul Praktikum
Judul praktikum Pengendalian Limbah Industri acara 1 ini adalah Produksi
Biogas dari Limbah Industri.
B. Tujuan Praktikum
1. Mahasiswa mengetahui sumber limbah industri yang potensial sebagai
bahan baku produksi biogas.
2. Mahasiswa memahami proses dan desain produksi biogas dari limbah
industri.
3. Mahasiswa mampu menghitung nilai tambah dari produksi biogas.
C. Manfaat Praktikum
1. Praktikan mengetahui sumber limbah yang potensial untuk dijadikan
bahan baku biogas.
2. Praktikan mengetahui proses pembuatan biogas.
3. Praktikan dapat menghitung nilai tambah dari produksi biogas.
BAB II
DASAR TEORI
Limbah cair dan padat yang dihasilkan dari perkotaan dan industri termasuk
pemotongan hewan, penyamakan kulit, dan lain-lain menyebabkan masalah
lingkungan yang serius. Limbah padat umumnya dikumpulkan dan dibuang di
lubang-lubang dan kemudian terbawa ke tempat pembuangan akhir sehingga
memicu dampak lingkungan primer, sekunder, dan tersier termasuk emisi gas
rumah kaca hijau untuk lingkungan. Selain itu, sumber daya yang memiliki
potensi besar untuk pembangkit energi menjadi terbuang. Lumpur yang dihasilkan
dari limbah-limbah tersebut memiliki potensi besar untuk biomethanation. Potensi
generasi biogas dari limbah padat rumah potong hewan sangat besar karena
kandungan organik tinggi tanpa zat beracun. Residu dari pabrik biogas, yang akan
kaya nutrisi, akan dikeringkan dan dapat digunakan sebagai pupuk. Dengan
demikian akan memungkinkan untuk menggunakan kedua limbah padat dan cair
dan hal ini menguntungkan untuk menghasilkan energi (Singh, 2003).
Energi berperan penting dalam hampir seluruh aktivitas manusia dan tidak
dapat dilepaskan dalam kehidupan manusia. Pemanfaatan energi yang tidak dapat
diperbaharui secara berlebihan dapat menimbulkan masalah krisis energi. Salah
satu gejala krisis energi saat ini adalah kelangkaan bahan bakar minyak terutama
minyak tanah, bensin, dan solar, akibat terjadinya peningkatan kebutuhan setiap
tahunnya. Untuk mengurangi konsumsi energi tersebut, maka dikembangkanlah
program biogas sebagai sumber energi baru pengganti dari bahan bakar minyak
bumi (Rahayu, 2012).
Biogas adalah salah satu sumber energi terbarukan yang bisa menjawab
kebutuhan akan energi sekaligus dapat menyediakan kebutuhan hara tanah dan
merupakan salah satu solusi untuk mengatasi kesulitan masyarakat akibat
kenaikan harga bahan bakar minyak, teknologi ini bisa segera diaplikasikan
terutama untuk kalangan petani/peternak. Energi biogas dapat diperoleh dari air
limbah rumah tangga; kotoran cair dari peternakan ayam, sapi, babi; sampah
organik dari pasar; industri makanan dan sebagainya. Pemanfaatan energi biogas
dengan digester biogas memiliki banyak keuntungan, yaitu mengurangi efek gas
rumah kaca, mengurangi bau yang tidak sedap, mencegah penyebaran penyakit,
menghasilkan panas dan daya (mekanis/listrik) serta hasil samping berupa pupuk
padat dan cair (Hozairi, 2012).
Prinsip pembuatan biogas adalah menciptakan proses fermentasi bahan
organik secara anaerobik (dalam ruang kedap udara disebut alat pencerna atau
digester). Dalam proses tersebut terjadi interaksi yang kompleks dari sejumlah
bakteri
yang
berbeda-beda,
diantaranya
bakteri
Methanobacterium,
dan
Methanobacillus. Adanya gas metan (CH4) dalam biogas menyebabkan biogas
dapat dibakar. Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi
gas metan tersebut. Semakin tinggi kandungan gas metan maka semakin besar
kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil
kandungan metana semakin kecil nilai kalor. (Moenir, 2011).
Produksi metana oleh bakteri metanogenik terjadi dengan
baik pada kisaran pH 5,5-8,3. Apabila pH limbah dalam reaktor
anaerobik kurang dari 5,5 maka aktivitas mikrobia dalam
mendegradasi bahan organik dan mengubah menjadi biogas
kurang optimum. Oleh karena itu bila limbah yang diolah terlalu
asam maka dinaikkan dahulu pHnya dengan larutan kapur pada
permukaannya saja sampai kondisi steady state, setelah itu
biasanya pH akan stabil (Wagiman, 2007).
Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa
parameter
yaitu
menghilangkan
hidrogen
sulphur,
kandungan
air
dan
karbondioksida (CO2). Pembentukan biogas dilakukan oleh mikroba pada situasi
anaerob yang meliputi tiga tahap yaitu tahap hidrolisis, tahap pengasaman dan
tahap metanogenik. Bakteri anaerob membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi.
Level nutrisi harus lebih dari konsentrasi optimal yang dibutuhkan oleh bakteri
metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat
bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana
seperti glukosa, buangan industri, dan sisa tanaman terkadang diberikan dengan
tujuan untuk menambah pertumbuhan di dalam digester (Padang, 2011).
Biogas dibuat di dalam digester. Limbah kotoran ternak yang dicampur
dengan potongan-potongan kecil sisa tanaman, seperti jerami, sekam, dicampur
dengan air yang cukup banyak. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan
sesekali diaduk. Waktu yang dibutuhkan untuk membentuk gas awal kurang lebih
dua minggu sampai satu bulan. Campuran yang telah diolah dikeluarkan melalui
saluran pengeluaran. Sisa dari limbah yang telah dicerna oleh bakteri metana atau
bakteri biogas, yang disebut slurry atau lumpur, memiliki kandungan hara yang
sama dengan pupuk organik yang telah matang sehingga langsung digunakan
untuk memupuk tanaman, atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat
dikeringkan di bawah sinar matahari sebelum dimasukkan ke dalam karung
(Abdurahman, 2008).
Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara
anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas yang sebagian
besar berupa metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbon dioksida.
Gas yang terbentuk disebut gas rawa atau biogas. Proses dekomposisi anaerobik
dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu yang baik
untuk proses fermentasi adalah 30O-55O C. Pada suhu tersebut mikroorganisme
dapat bekerja secara optimal merombak bahan-bahan organik (Simamora, 2006).
Anaerobik sangat cocok untuk mengolah limbah cair yang mengandung
bahan organik kompleks seperti limbah dari industri makanan, minuman, bahan
kimia, dan obat-obatan. Bahan organik tersebut dapat didegradasi menjadi
senyawa sederhana dan stabil melalui empat tahap yaitu hidrolisis, asidogenesis,
asetogenesis, dan methanogenesis. Metana merupakan hasil akhir proses
anaerobik sehingga dapat digunakan sebagai parameter atau indikator
keberhasilan proses tersebut (Wagiman, 2014).
Biogas merupakan gas bersih yang diproduksi oleh proses dekomposisi
bahan organik yang dilakukan oleh mikroba. Tidak ada bahan kimia tambahan
maupun katalis yang digunakan dalam pembuatan biogas. Bahan bakar dari biogas
memiliki beberapa keuntungan dibandingkan bahan bakar lain, yaitu memberikan
efek positif untuk kesehatan, sanitasi, dan keamanan, memberikan keuntungan
bagi pertanian dan penggunaan lahan yang berkelanjutan karena lumpur yang
mengandung biogas merupakan nutrien yang sangat baik untuk meningkatkan
kesuburan tanah, memberikan keuntungan bagi lingkungan dengan mengurangi
penggundulan hutan sehingga secara tidak langsung akan membantu menjaga
keseimbangan ekosistem, serta memberikan keuntungan sosial karena dalam
proses pengolahan biogas memerlukan banyak tenaga kerja yang memiliki skill
tinggi sehingga masyarakat bisa mendapatkan pekerjaan dan uang dari proses
produksi biogas ini (Chhetri, 2008).
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
A.
Alat dan Bahan
1. Jerigen 1 buah
2. Selang +/- 30 cm
3. Gelas ukur
4. Malam
5. Limbah industri ( 18 liter )
6. Sayuran dan buah-buahan busu ( 1 kg )
B.
Prosedur Praktikum
PROSEDUR
1. Menyiapkan limbah cair dan starter.
HASIL
Limbah cair dan starter siap
digunakan.
Limbah cair telah diketahui
2. Mengukur pH limbah cair.
3. Memasukkan limbah cair (jika perlu limbah
diencerkan terlebih dahulu) ke dalam jerigen
pHnya.
Limbah cair berada dalam
jerigen.
(20 L) sampai volume 17,1 L.
Starter
4. Menambahkan starter sebanyak 0,9 L.
5. Menyusun instalasi produksi biogas seperti
pada gambar di modul praktikum.
tercampur
dalam
jerigen berisi limbah cair.
Instalasi
produksi
biogas
tersusuk seperti pada gambar
dalam modul praktikum.
Waktu
munculnya
gas
6. Melakukan pengamatan secara periodik dan diketahui.
Produksi biogas selama 7 hari
menentukan kapas gas mulai muncul.
7. Mencatat produksi biogas selama 7 hari diketahui.
sejak kemunculan gas pertama kali.
Besar laju produksi biogas,
8. Menghitung laju produksi biogas, jumlah jumlah
biogas
yang
biogas yang dihasilkan, besar energi yang dihasilkan, besar energi yang
dihasilkan,
ekonomisnya.
dan
menganalisis
potensi dihasilkan,
dan
potensi
ekonomis dari biogas telah
diketahui.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil Praktikum
1. Tabel data pengamatan volume biogas
32,00
33,00
33,50
35,00
35,00
35,50
36,00
36,00
36,50
38,00
38,00
38,00
38,50
38,50
38,50
39,00
39,00
40,00
40,50
41,00
42,00
42,00
42,00
42,00
42,00
42,50
42,50
TOTAL VOLUME (ml)
RATA-RATA VOLUME (ml)
0,00
1,00
0,50
1,50
0,00
0,50
0,50
0,00
0,50
1,50
0,00
0,00
0,50
0,00
0,00
0,50
0,00
1,00
0,50
0,50
1,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,50
0,00
10,50
0,39
Volume
per
minggu
(ml)
Minggu ke-1
Selasa, 18 Maret 2014
Rabu, 19 Maret 2014
Kamis, 20 Maret 2014
Jumat, 21 Maret 2014
Sabtu, 22 Maret 2014
Minggu, 23 Maret 2014
Senin, 24 Maret 2014
Selasa, 25 Maret 2014
Rabu, 26 Maret 2014
Kamis, 27 Maret 2014
Jumat, 28 Maret 2014
Sabtu, 29 Maret 2014
Minggu, 30 Maret 2014
Senin, 31 Maret 2014
Selasa, 1 April 2014
Rabu., 2 April 2014
Kamis, 3 April 2014
Jumat, 4 April 2014
Sabtu, 5 April 2014
Minggu, 6 April 2014
Senin, 7 April 2014
Selasa, 8 April 2014
Rabu, 9 April 2014
Kamis, 10 April 2014
Jumat, 11 April 2014
Sabtu, 12 April 2014
Minggu, 13 April 2014
Mingg
u
4,00
Minggu ke-2
Tanggal
Volume
kenaikan gas
(ml)
2,50
Minggu ke-3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Volume cairan
dalam gelas
ukur (ml)
3,50
Minggu ke-4
N
O
0,50
2. Grafik pertambahan volume biogas yang terbentuk
a. Grafik volume gas yang terbentuk per hari
1.60
1.40
Volume gas (ml)
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Hari ke-
b. Grafik volume gas yang terbentuk per minggu
4.5
4.0
3.5
Volume gas (ml)
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
1
2
3
Minggu ke-
4
B.
Analisa dan Pembahasan
Biogas merupakan hasil akhir dari proses anaerobik dengan komponen
utama CH4 dan CO2, H2, N2, dan gas lain seperti H2S (Wagiman, 2006).
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi
dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia dan
hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap
limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik (Rosdi, 2011).
Komponen yang terdapat dalam biogas ditunjukkan pada tabel berikut
(Simamora, 2006) :
Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik
secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas
yang sebagian besar berupa metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan
karbon dioksida (Simamora, 2006). Berikut adalah proses pembentukan
biogas secara umum (Wahyuni, 2011) :
mikroorganisme anaerobik
Bahan organik
CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
Pembentukan biogas dilakukan oleh mikroba pada situasi anaerob
yang meliputi tiga tahap yaitu tahap hidrolisis, tahap pengasaman dan tahap
metanogenik (Padang, 2011). Berikut ini merupakan tahapan dalam proses
pembentukan biogas (Krisno, 2011) :
a.
Hidrolisis
Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa
rantai panjang menjadi senyawa yang sederhana. Pada tahap ini,
bahan-bahan
organik
seperti
karbohidrat,
lipid,
dan
protein
didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, seperti peptida,
asam amino, dan gula sederhana. Kelompok bakteri hidrolisa,
seperti Steptococci, Bacteriodes,
dan
beberapa
jenis Enterobactericeae yang melakukan proses ini.
b.
Asidogenesis
Asidogenesis adalah pembentukan asam dari senyawa sederhana.
Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa
terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang
umumnya asam asetat dan asam format.
c.
Metanogenesis
Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan bantuan
bakteri
pembentuk
gas
metan
seperti
Methanobacterium,
Methanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Tahap ini
mengubah asam-asam lemak rantai pendek menjadi H2, CO2, dan
asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2,
kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk
akhir, yaitu metan (CH4) dan karbondioksida (CO2).
Bahan yang dapat dijadikan biogas biasanya merupakan limbah
organik. Limbah organik ini dapat berupa limbah padat maupun limbah cair.
Bahan organik tersebut contohnya kotoran hewan ternak, limbah pertanian,
sisa dapur, dan sampah organik (Simamora, 2006). Sampah organik yang
biasa digunakan adalah sisa konsumsi rumah tangga, rumah makan, maupun
supermarket seperti sampah sayur-sayuran, buah-buahan, nasi, daging, ikan,
serta hasil konsumsi rumah tangga lainnya (Saragih, 2010). Kotoran ternak
yang paling umum digunakan adalah feses dan urine sapi (Simamora, 2006).
Limbah industri yang biasa digunakan untuk bahan pembuat biogas antara
lain limbah cair industri tapioka, industri nata de coco, industri kecap, dan
industri tahu (Dirjen IKM, 2007). Limbah lain yang berpotensi untuk
dijadikan biogas adalah limbah yang didapatkan dari Pabrik Kelapa Sawit
(PKS), yang mengolah Tandan Buah Segar (TBS) Kelapa Sawit
menjadi Crude Palm Oil (CPO). Dalam proses pengolahannya, PKS
menghasilkan limbah biomassa dengan jumlah yang cukup besar dalam
bentuk limbah organik berupa tandan kosong kelapa sawit (Tankos),
cangkang dan sabut, serta limbah cair (palm oil mill effluent/POME)
(Wibowo, 2013).
Proses yang terjadi selama pembentukan biogas terbagi dalam 3 tahap
yaitu hidrolisis, asidogenesis atau pengasaman, dan metanogenesis. Proses
yang terjadi pada masing-masing tahapan adalah sebagai berikut (Wahyuni,
2011) :
a. Pada tahap hidrolisis, reaksi yang terjadi adalah penguraian bahan-bahan
organik kompleks yang mudah larutatau senyawa rantai panjang seperti
lemak, protein, dan karbohidrat menjadi senyawa yang lebih sederhana.
Tahap hidrolisis merupakan perubahan struktur bentuk polimer menjadi
bentuk monomer di antaranya senyawa asam organik, glukosa, etanol,
CO2, dan hidrokarbon. Reaksi kimia pada tahap hidrolisis adalah :
(C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6)
b. Pada tahap pengasaman atau asidogenesis, senyawa monomer yang
terbentuk dari tahap hidrolisis dijadikan sumber energi bagi bakteri
pembentuk asam. Bakteri tersebut menghasilkan senyawa asam seperti
asam asetat, asam propionat, asam butirat, dan asam laktat, serta produk
sampingan berupa alkohol, CO2, hidrogen, dan amonia. Reaksi kimia
yang terjadi adalah :
c. Proses terakhir adalah pembentukan gas metan yang terjadi pada tahap
metanogenesis.
Bakteri
metanogen
seperti
Methanococcus,
Methanosarcina, dan Methanobacterium mengubah produk lanjutan dari
tahap pengasaman menjadi metan, karbondioksida, dan air yang
merupakan komponen penyusun biogas. Berikut adalah reaksi yang
terjadi pada tahap metanogenesis :
Biogas mempunyai peranan penting dalam pengendalian limbah
industri. Selain dapat mengurangi limbah yang dibuang ke lingkungan,
biogas juga dapat dijadikan sumber energi alternatif. Dengan pengolahan
limbah menjadi biogas, maka jumlah limbah dapat dikurangi karena
sebagian besar digunakan untuk bahan baku pembuat biogas.
Dalam pengendalian limbah industri, biogas memiliki beberapa
kekurangan dan kelebihan. Kelebihan penggunaan biogas antara lain :
1.
Sebagai bahan bakar pengganti.
2.
Tempat selalu bersih, tidak seperti penggunaan kayu bakar yang selalu
menghasilkan abu dan asap.
3.
Menghemat biaya produksi pertanian karena sudah tersedia pupuk
organik yang lebih baik.
4.
Tidak merusak lingkungan karena limbah yang dihasilkan masih dapat
dimanfaatkan.
5.
Biogas memberi perlawanan terhadap efek rumah kaca melalui 3 cara
yaitu:
a)
Biogas memberikan subtitusi atau pengganti dari bahan bakar fosil
untuk penerangan, kelistrikan, memasak dan pemanasan.
b)
Methana (CH4) yang dihasilkan secara alami oleh kotoran yang
menumpuk merupakan gas penyumbang terbesar pada efek rumah
kaca, bahkan lebih besar dibandingkan CO2. Pembakaran methana
pada Biogas mengubahnya menjadi CO2 sehingga mengurangi
jumlah methana di udara.
Sedangkan,
kekurangan
biogas
adalah
biogas
hanya
dapat
dimanfaatkan untuk beberapara kegiatan rumah tanggan sehingga bentuknya
tidak dapat diturunkan ke bentuk yang lebih banyak lagi. Selain itu,
perlunya
suatu
pengendalian
khusus
untuk
mencegah
terjadinya
kemungkinan resiko bahaya akibat kerusakan instalasi biogas.
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan biogas pada
praktikum pengendalian limbah industri ini adalah sebagai berikut. Pertama
limbah cair berupa limbah nata de coco sebanyak 18 liter dan starter berupa
buah-buahan serta sayur-sayuran busuk sebanyak 1 kg disiapkan. Sebelum
dilakukan proses selanjutnya, pH limbah cair diukur yang bertujuan untuk
menentukan kondisi optimum di dalam pembuatan biogas. Pengukuran pH
dilakukan sebanyak 3 kali pengulangan dengan hasil 5,5 ; 5,6 ; dan 5,7
sehingga dirata-rata menjadi 5,6. Hal ini berarti limbah dalam kondisi asam.
Produksi metana oleh bakteri metanogenik terjadi dengan
baik pada kisaran pH 5,5-8,3. Apabila pH limbah dalam
reaktor anaerobik kurang dari 5,5 maka aktivitas mikrobia
dalam mendegradasi bahan organik dan mengubah menjadi
biogas kurang optimum (Wagiman, 2006).
Karena limbah sudah berbentuk cair, maka limbah sebanyak 17,1 L
dimasukkan ke dalam jerigen. Kemudian, starter sebanyak 0,9 L juga
dimasukkan ke dalam jerigen sebanyak 0,9 L sehingga volume total bahan
biogas adalah sebanyak 18 L. Sebelumnya, buah dan sayuran busuk
dicacah-cacah hingga mencapai ukuran yang sekecil mungkin. Tujuan
pencacahan agar reaksi yang terjadi menjadi semakin mudah karena
ukurannya yang kecil. Volume jerigen yang digunakan adalah 20 L,
sedangkan volume bahan biogas adalah 18 L, dengan begitu terdapat sisa
ruang kosong sebanyak 2 L untuk tempat terbentuknya gas.
Selanjutnya adalah melakukan penyusunan instalasi produksi biogas.
Penyusunan dilakukan dengan bahan dan alat yang telah disediakan. Peratan
utama yang digunakan dalam instalasi biogas ini adalah jerigen yang berisi
bahan isian biogas tadi, ember berisi air, gelas ukur sebagai tempat melihat
kenaikan volume gas, kemudian selang sebagai penghubung antara ember
dengan jerigen berisi bahan biogas, dan plastisin yang berfungsi untuk
menutup celah antara selang dengan lubang pada tutup jerigen. Lubang
sekecil apapun harus ditutup agar tidak ada udara luar yang mengintervensi
proses pembentukan biogas.
Setelah instalasi selesai maka dapat mulai dilakukan pengamatan
secara periodik. Pengamatan setiap hari dimulai dari waktu pertama
munculnya gas dimana waktu pengamatan yang konstan bertujuan agar hasil
yang didapatkan valid. Selanjutnya, dilakukan analisis dengan menghitung
laju produksi biogas, jumlah biogas yang dihasilkan, dan energi yang
dihasilkan.
Dari hasil praktikum yang sudah dilakukan selama 27 hari,
diperoleh hasil total volume biogas sebanyak 10,50 ml sehingga jika diratarata produksi gas per harinya adalah 0,39 ml. Untuk minggu pertama,
volume yang dihasilkan adalah 4,0 ml, minggu kedua sebanyak 2,5 ml,
minggu ketiga sebanyak 3,5 ml, dan minggu terakhir sebanyak 0,5 ml. Pada
minggu keempat ini hanya terjadi penambahan volume sebanyak 1 kali
yaitu pada hari kelima sebanyak 0,5 ml. Kecepatan produksi gas tergantung
pada kinerja bakteri metanogen yang dipengaruhi oleh pH, suhu, kandungan
nutrien, keberadaan faktor penghambat dan waktu retensi (Wagiman, 2006).
Dari grafik perubahan volume biogas (waktu vs volume) dapat
dilihat bahwa penambahan volume biogas yang terjadi cukup fluktuatif.
Sebanyak 13 kali pengamatan menunjukkan bahwa tidak ada pernambahan
volume gas, sementara pengamatan lain menunjukkan angka penambahan
volume di atas 0,4 ml bahkan ada yang mencapai penambahan sebanyak 1,5
ml. Untuk minggu keempat hanya terjadi penambahan sebanyak 1 kali saja
(pada grafik ditunjukkan di hari ke-26). Tidak adanya penambahan volume
di hari-hari terakhir ini kemungkinan dikarenakan mikrobia yang melakukan
proses fermentasi di dalamnya sudah kekurangan nutrisi.
Penerapan dari instalasi biogas dalam kehidupan nyatanya adalah
dalam rangka pemenuhan keperluan energi rumah tangga khususnya di
perdesaan maka perlu dilakukan upaya yang sistematis untuk menerapkan
berbagai alternatif energi yang layak bagi masyarakat. Sehubungan dengan
hal tersebut maka salah satu upaya terobosan yang dilakukan adalah
melaksanakan program Bio Energi Perdesaan (BEP),yaitu suatu Program
BEP-Biogas Skala Rumah Tangga. Upaya pemenuhan energi secara
swadaya (self production) oleh masyarakat khususnya di perdesaan,
termasuk bagi masyarakat di desa-desa terpencil seperti di daerah
pedalaman dan kepulauan. Pelaksanaan program BEP juga terkait dengan
upaya-upaya
pengembangan
agribisnis
dalam
rangka
peningkatan
kesejahteraan masyarakat secara berkelanjutan dan ramah lingkungan.
Secara garis besar tujuan program BEP adalah berkembangnya swadaya
masyarakat dalam penyediaan dan penggunaan bio energi (biogas, bio
massa, dan bio fuel) bagi keperluan rumah tangga termasuk untuk kegiatan
usaha industri rumah tangga khususnya di pedesaan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan
1. Sumber yang potensial sebagai bahan baku produksi biogas adalah bahan
organik seperti kotoran hewan ternak, limbah pertanian, sisa dapur, dan
sampah organik. Sumber limbah industri yang potensial untuk dijadikan
biogas adalah limbah cair industri tapioka, industri nata de coco, industri
kecap, industri tahu, dan industri pengolahan kelapa sawit.
2. Proses produksi biogas terdiri dari 3 tahap yaitu hidrolisis, asidogenesis,
dan metanogenesis. Pembentukan gas metan oleh bakteri anaeronik terjadi
pada tahapan metanogenesis.
3. Dalam waktu 27 hari, didapat volume biogas sebanyak 10,50 ml sehingga
jika dirata-rata, volume biogas per hari yang diperoleh adalah 0,39 ml.
B.
Saran
Jenis starter yang digunakan berbeda untuk tiap kelompoknya agar hasil
yang didapat lebih bervariasi.
DAFTAR PUSTAKA
Abdurahman, Deden. 2006. Biologi Kelompok Pertanian dan Kesehatan untuk
Sekolah Menengah Kejuruan Kelas XI. Jakarta: Grafindo Media Pratama.
Chhetri, A.B., dan M. Rafiqul Islam. 2008. Inherently-sustainable Technology
Development. Nova Publishers. Canada.
Dirjen Industri Kecil dan Menengah. 2007. Pemanfaatan Limbah Menjadi Biogas.
Dalam
http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-
terbarukan/bioenergy/pengolahan-limbah-tahu-menjadi-biogas/
diakses
pada 15 April 2014 pukul 18.15 WIB.
Hozairi, dkk. 2012. Pemanfaatan Kotoran Hewan Menjadi Energi Biogas Untuk
Mendukung Pertumbuhan UMKM di Kabupaten Pamekasan. Dalam
Prosiding InSINas Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada
Masyarakat. Universitas Islam Madura. Pamekasan.
Krisno, Agus. 2011. Biogas Secara Umum. Dalam http://aguskrisno.blogspot.com/
diakses pada 15 April 2014 pukul 18.17 WIB.
Moenir, Misbachul dan Rustiana Yuliasni. 2011. Penerapan Teknologi BioDesulfurisasi Gas Hidrogen Sulfida (H2s) Pada Ipal Industri Tahu Sebagai
Upaya Pengambilan Kembali (Recovery) Sulfur. Dalam Jurnal Riset
Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri, Vol 1, No. 4: 244-250.
Padang, Yesung Allo, dkk. 2011. Meningkatkan Kualitas Biogas dengan
Penambahan Gula. Dalam Jurnal Teknik REKAYASA, Vol 12 No. 1: 54-62.
Simamora, Suhut, dkk. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak
dan Gas dari Kotoran Ternak. Jakarta: AgroMedia Pustaka.
Singh, Vijay P., dan Ram Narayan Yadava. 2003. Wastewater Treatment and
Waste Management. Allied Publishers Pvt. New Delhi.
Wagiman. 2007. Identifikasi Potensi Produksi Biogas dari Limbah Cair Tahu
Dengan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). Dalam
Jurnal Bioteknologi, Vol 4 No.2: 41-45.
Wagiman. 2014. Modul Praktikum Pengendalian Limbah Industri Program Studi
Strata I. Jurusan Teknologi Industri Pertanian. Universitas Gadjah Mada.
Yogyakarta.
Wahyuni, Sri. 2011. Menghasilkan Biogas Dari Aneka Limbah. Jakarta: PT
Agromedia Pustaka.
Wibowo, Ari. 2013. Potensi Biogas adari Limbah Cair Kelapa Sawit. Dalam
http://test.lpp.ac.id/wordpress/potensi-biogas-dari-pengolahan-limbah-cair-kelapasawit/ diakses pada 15 April 2014 pukul 19.00 WIB.
PENDAHULUAN
A. Judul Praktikum
Judul praktikum Pengendalian Limbah Industri acara 1 ini adalah Produksi
Biogas dari Limbah Industri.
B. Tujuan Praktikum
1. Mahasiswa mengetahui sumber limbah industri yang potensial sebagai
bahan baku produksi biogas.
2. Mahasiswa memahami proses dan desain produksi biogas dari limbah
industri.
3. Mahasiswa mampu menghitung nilai tambah dari produksi biogas.
C. Manfaat Praktikum
1. Praktikan mengetahui sumber limbah yang potensial untuk dijadikan
bahan baku biogas.
2. Praktikan mengetahui proses pembuatan biogas.
3. Praktikan dapat menghitung nilai tambah dari produksi biogas.
BAB II
DASAR TEORI
Limbah cair dan padat yang dihasilkan dari perkotaan dan industri termasuk
pemotongan hewan, penyamakan kulit, dan lain-lain menyebabkan masalah
lingkungan yang serius. Limbah padat umumnya dikumpulkan dan dibuang di
lubang-lubang dan kemudian terbawa ke tempat pembuangan akhir sehingga
memicu dampak lingkungan primer, sekunder, dan tersier termasuk emisi gas
rumah kaca hijau untuk lingkungan. Selain itu, sumber daya yang memiliki
potensi besar untuk pembangkit energi menjadi terbuang. Lumpur yang dihasilkan
dari limbah-limbah tersebut memiliki potensi besar untuk biomethanation. Potensi
generasi biogas dari limbah padat rumah potong hewan sangat besar karena
kandungan organik tinggi tanpa zat beracun. Residu dari pabrik biogas, yang akan
kaya nutrisi, akan dikeringkan dan dapat digunakan sebagai pupuk. Dengan
demikian akan memungkinkan untuk menggunakan kedua limbah padat dan cair
dan hal ini menguntungkan untuk menghasilkan energi (Singh, 2003).
Energi berperan penting dalam hampir seluruh aktivitas manusia dan tidak
dapat dilepaskan dalam kehidupan manusia. Pemanfaatan energi yang tidak dapat
diperbaharui secara berlebihan dapat menimbulkan masalah krisis energi. Salah
satu gejala krisis energi saat ini adalah kelangkaan bahan bakar minyak terutama
minyak tanah, bensin, dan solar, akibat terjadinya peningkatan kebutuhan setiap
tahunnya. Untuk mengurangi konsumsi energi tersebut, maka dikembangkanlah
program biogas sebagai sumber energi baru pengganti dari bahan bakar minyak
bumi (Rahayu, 2012).
Biogas adalah salah satu sumber energi terbarukan yang bisa menjawab
kebutuhan akan energi sekaligus dapat menyediakan kebutuhan hara tanah dan
merupakan salah satu solusi untuk mengatasi kesulitan masyarakat akibat
kenaikan harga bahan bakar minyak, teknologi ini bisa segera diaplikasikan
terutama untuk kalangan petani/peternak. Energi biogas dapat diperoleh dari air
limbah rumah tangga; kotoran cair dari peternakan ayam, sapi, babi; sampah
organik dari pasar; industri makanan dan sebagainya. Pemanfaatan energi biogas
dengan digester biogas memiliki banyak keuntungan, yaitu mengurangi efek gas
rumah kaca, mengurangi bau yang tidak sedap, mencegah penyebaran penyakit,
menghasilkan panas dan daya (mekanis/listrik) serta hasil samping berupa pupuk
padat dan cair (Hozairi, 2012).
Prinsip pembuatan biogas adalah menciptakan proses fermentasi bahan
organik secara anaerobik (dalam ruang kedap udara disebut alat pencerna atau
digester). Dalam proses tersebut terjadi interaksi yang kompleks dari sejumlah
bakteri
yang
berbeda-beda,
diantaranya
bakteri
Methanobacterium,
dan
Methanobacillus. Adanya gas metan (CH4) dalam biogas menyebabkan biogas
dapat dibakar. Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi
gas metan tersebut. Semakin tinggi kandungan gas metan maka semakin besar
kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil
kandungan metana semakin kecil nilai kalor. (Moenir, 2011).
Produksi metana oleh bakteri metanogenik terjadi dengan
baik pada kisaran pH 5,5-8,3. Apabila pH limbah dalam reaktor
anaerobik kurang dari 5,5 maka aktivitas mikrobia dalam
mendegradasi bahan organik dan mengubah menjadi biogas
kurang optimum. Oleh karena itu bila limbah yang diolah terlalu
asam maka dinaikkan dahulu pHnya dengan larutan kapur pada
permukaannya saja sampai kondisi steady state, setelah itu
biasanya pH akan stabil (Wagiman, 2007).
Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa
parameter
yaitu
menghilangkan
hidrogen
sulphur,
kandungan
air
dan
karbondioksida (CO2). Pembentukan biogas dilakukan oleh mikroba pada situasi
anaerob yang meliputi tiga tahap yaitu tahap hidrolisis, tahap pengasaman dan
tahap metanogenik. Bakteri anaerob membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi.
Level nutrisi harus lebih dari konsentrasi optimal yang dibutuhkan oleh bakteri
metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat
bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana
seperti glukosa, buangan industri, dan sisa tanaman terkadang diberikan dengan
tujuan untuk menambah pertumbuhan di dalam digester (Padang, 2011).
Biogas dibuat di dalam digester. Limbah kotoran ternak yang dicampur
dengan potongan-potongan kecil sisa tanaman, seperti jerami, sekam, dicampur
dengan air yang cukup banyak. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan
sesekali diaduk. Waktu yang dibutuhkan untuk membentuk gas awal kurang lebih
dua minggu sampai satu bulan. Campuran yang telah diolah dikeluarkan melalui
saluran pengeluaran. Sisa dari limbah yang telah dicerna oleh bakteri metana atau
bakteri biogas, yang disebut slurry atau lumpur, memiliki kandungan hara yang
sama dengan pupuk organik yang telah matang sehingga langsung digunakan
untuk memupuk tanaman, atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat
dikeringkan di bawah sinar matahari sebelum dimasukkan ke dalam karung
(Abdurahman, 2008).
Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara
anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas yang sebagian
besar berupa metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbon dioksida.
Gas yang terbentuk disebut gas rawa atau biogas. Proses dekomposisi anaerobik
dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu yang baik
untuk proses fermentasi adalah 30O-55O C. Pada suhu tersebut mikroorganisme
dapat bekerja secara optimal merombak bahan-bahan organik (Simamora, 2006).
Anaerobik sangat cocok untuk mengolah limbah cair yang mengandung
bahan organik kompleks seperti limbah dari industri makanan, minuman, bahan
kimia, dan obat-obatan. Bahan organik tersebut dapat didegradasi menjadi
senyawa sederhana dan stabil melalui empat tahap yaitu hidrolisis, asidogenesis,
asetogenesis, dan methanogenesis. Metana merupakan hasil akhir proses
anaerobik sehingga dapat digunakan sebagai parameter atau indikator
keberhasilan proses tersebut (Wagiman, 2014).
Biogas merupakan gas bersih yang diproduksi oleh proses dekomposisi
bahan organik yang dilakukan oleh mikroba. Tidak ada bahan kimia tambahan
maupun katalis yang digunakan dalam pembuatan biogas. Bahan bakar dari biogas
memiliki beberapa keuntungan dibandingkan bahan bakar lain, yaitu memberikan
efek positif untuk kesehatan, sanitasi, dan keamanan, memberikan keuntungan
bagi pertanian dan penggunaan lahan yang berkelanjutan karena lumpur yang
mengandung biogas merupakan nutrien yang sangat baik untuk meningkatkan
kesuburan tanah, memberikan keuntungan bagi lingkungan dengan mengurangi
penggundulan hutan sehingga secara tidak langsung akan membantu menjaga
keseimbangan ekosistem, serta memberikan keuntungan sosial karena dalam
proses pengolahan biogas memerlukan banyak tenaga kerja yang memiliki skill
tinggi sehingga masyarakat bisa mendapatkan pekerjaan dan uang dari proses
produksi biogas ini (Chhetri, 2008).
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
A.
Alat dan Bahan
1. Jerigen 1 buah
2. Selang +/- 30 cm
3. Gelas ukur
4. Malam
5. Limbah industri ( 18 liter )
6. Sayuran dan buah-buahan busu ( 1 kg )
B.
Prosedur Praktikum
PROSEDUR
1. Menyiapkan limbah cair dan starter.
HASIL
Limbah cair dan starter siap
digunakan.
Limbah cair telah diketahui
2. Mengukur pH limbah cair.
3. Memasukkan limbah cair (jika perlu limbah
diencerkan terlebih dahulu) ke dalam jerigen
pHnya.
Limbah cair berada dalam
jerigen.
(20 L) sampai volume 17,1 L.
Starter
4. Menambahkan starter sebanyak 0,9 L.
5. Menyusun instalasi produksi biogas seperti
pada gambar di modul praktikum.
tercampur
dalam
jerigen berisi limbah cair.
Instalasi
produksi
biogas
tersusuk seperti pada gambar
dalam modul praktikum.
Waktu
munculnya
gas
6. Melakukan pengamatan secara periodik dan diketahui.
Produksi biogas selama 7 hari
menentukan kapas gas mulai muncul.
7. Mencatat produksi biogas selama 7 hari diketahui.
sejak kemunculan gas pertama kali.
Besar laju produksi biogas,
8. Menghitung laju produksi biogas, jumlah jumlah
biogas
yang
biogas yang dihasilkan, besar energi yang dihasilkan, besar energi yang
dihasilkan,
ekonomisnya.
dan
menganalisis
potensi dihasilkan,
dan
potensi
ekonomis dari biogas telah
diketahui.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A.
Hasil Praktikum
1. Tabel data pengamatan volume biogas
32,00
33,00
33,50
35,00
35,00
35,50
36,00
36,00
36,50
38,00
38,00
38,00
38,50
38,50
38,50
39,00
39,00
40,00
40,50
41,00
42,00
42,00
42,00
42,00
42,00
42,50
42,50
TOTAL VOLUME (ml)
RATA-RATA VOLUME (ml)
0,00
1,00
0,50
1,50
0,00
0,50
0,50
0,00
0,50
1,50
0,00
0,00
0,50
0,00
0,00
0,50
0,00
1,00
0,50
0,50
1,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,50
0,00
10,50
0,39
Volume
per
minggu
(ml)
Minggu ke-1
Selasa, 18 Maret 2014
Rabu, 19 Maret 2014
Kamis, 20 Maret 2014
Jumat, 21 Maret 2014
Sabtu, 22 Maret 2014
Minggu, 23 Maret 2014
Senin, 24 Maret 2014
Selasa, 25 Maret 2014
Rabu, 26 Maret 2014
Kamis, 27 Maret 2014
Jumat, 28 Maret 2014
Sabtu, 29 Maret 2014
Minggu, 30 Maret 2014
Senin, 31 Maret 2014
Selasa, 1 April 2014
Rabu., 2 April 2014
Kamis, 3 April 2014
Jumat, 4 April 2014
Sabtu, 5 April 2014
Minggu, 6 April 2014
Senin, 7 April 2014
Selasa, 8 April 2014
Rabu, 9 April 2014
Kamis, 10 April 2014
Jumat, 11 April 2014
Sabtu, 12 April 2014
Minggu, 13 April 2014
Mingg
u
4,00
Minggu ke-2
Tanggal
Volume
kenaikan gas
(ml)
2,50
Minggu ke-3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Volume cairan
dalam gelas
ukur (ml)
3,50
Minggu ke-4
N
O
0,50
2. Grafik pertambahan volume biogas yang terbentuk
a. Grafik volume gas yang terbentuk per hari
1.60
1.40
Volume gas (ml)
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Hari ke-
b. Grafik volume gas yang terbentuk per minggu
4.5
4.0
3.5
Volume gas (ml)
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
1
2
3
Minggu ke-
4
B.
Analisa dan Pembahasan
Biogas merupakan hasil akhir dari proses anaerobik dengan komponen
utama CH4 dan CO2, H2, N2, dan gas lain seperti H2S (Wagiman, 2006).
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi
dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia dan
hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap
limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik (Rosdi, 2011).
Komponen yang terdapat dalam biogas ditunjukkan pada tabel berikut
(Simamora, 2006) :
Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik
secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas
yang sebagian besar berupa metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan
karbon dioksida (Simamora, 2006). Berikut adalah proses pembentukan
biogas secara umum (Wahyuni, 2011) :
mikroorganisme anaerobik
Bahan organik
CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
Pembentukan biogas dilakukan oleh mikroba pada situasi anaerob
yang meliputi tiga tahap yaitu tahap hidrolisis, tahap pengasaman dan tahap
metanogenik (Padang, 2011). Berikut ini merupakan tahapan dalam proses
pembentukan biogas (Krisno, 2011) :
a.
Hidrolisis
Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa
rantai panjang menjadi senyawa yang sederhana. Pada tahap ini,
bahan-bahan
organik
seperti
karbohidrat,
lipid,
dan
protein
didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, seperti peptida,
asam amino, dan gula sederhana. Kelompok bakteri hidrolisa,
seperti Steptococci, Bacteriodes,
dan
beberapa
jenis Enterobactericeae yang melakukan proses ini.
b.
Asidogenesis
Asidogenesis adalah pembentukan asam dari senyawa sederhana.
Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa
terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang
umumnya asam asetat dan asam format.
c.
Metanogenesis
Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan bantuan
bakteri
pembentuk
gas
metan
seperti
Methanobacterium,
Methanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Tahap ini
mengubah asam-asam lemak rantai pendek menjadi H2, CO2, dan
asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2,
kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk
akhir, yaitu metan (CH4) dan karbondioksida (CO2).
Bahan yang dapat dijadikan biogas biasanya merupakan limbah
organik. Limbah organik ini dapat berupa limbah padat maupun limbah cair.
Bahan organik tersebut contohnya kotoran hewan ternak, limbah pertanian,
sisa dapur, dan sampah organik (Simamora, 2006). Sampah organik yang
biasa digunakan adalah sisa konsumsi rumah tangga, rumah makan, maupun
supermarket seperti sampah sayur-sayuran, buah-buahan, nasi, daging, ikan,
serta hasil konsumsi rumah tangga lainnya (Saragih, 2010). Kotoran ternak
yang paling umum digunakan adalah feses dan urine sapi (Simamora, 2006).
Limbah industri yang biasa digunakan untuk bahan pembuat biogas antara
lain limbah cair industri tapioka, industri nata de coco, industri kecap, dan
industri tahu (Dirjen IKM, 2007). Limbah lain yang berpotensi untuk
dijadikan biogas adalah limbah yang didapatkan dari Pabrik Kelapa Sawit
(PKS), yang mengolah Tandan Buah Segar (TBS) Kelapa Sawit
menjadi Crude Palm Oil (CPO). Dalam proses pengolahannya, PKS
menghasilkan limbah biomassa dengan jumlah yang cukup besar dalam
bentuk limbah organik berupa tandan kosong kelapa sawit (Tankos),
cangkang dan sabut, serta limbah cair (palm oil mill effluent/POME)
(Wibowo, 2013).
Proses yang terjadi selama pembentukan biogas terbagi dalam 3 tahap
yaitu hidrolisis, asidogenesis atau pengasaman, dan metanogenesis. Proses
yang terjadi pada masing-masing tahapan adalah sebagai berikut (Wahyuni,
2011) :
a. Pada tahap hidrolisis, reaksi yang terjadi adalah penguraian bahan-bahan
organik kompleks yang mudah larutatau senyawa rantai panjang seperti
lemak, protein, dan karbohidrat menjadi senyawa yang lebih sederhana.
Tahap hidrolisis merupakan perubahan struktur bentuk polimer menjadi
bentuk monomer di antaranya senyawa asam organik, glukosa, etanol,
CO2, dan hidrokarbon. Reaksi kimia pada tahap hidrolisis adalah :
(C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6)
b. Pada tahap pengasaman atau asidogenesis, senyawa monomer yang
terbentuk dari tahap hidrolisis dijadikan sumber energi bagi bakteri
pembentuk asam. Bakteri tersebut menghasilkan senyawa asam seperti
asam asetat, asam propionat, asam butirat, dan asam laktat, serta produk
sampingan berupa alkohol, CO2, hidrogen, dan amonia. Reaksi kimia
yang terjadi adalah :
c. Proses terakhir adalah pembentukan gas metan yang terjadi pada tahap
metanogenesis.
Bakteri
metanogen
seperti
Methanococcus,
Methanosarcina, dan Methanobacterium mengubah produk lanjutan dari
tahap pengasaman menjadi metan, karbondioksida, dan air yang
merupakan komponen penyusun biogas. Berikut adalah reaksi yang
terjadi pada tahap metanogenesis :
Biogas mempunyai peranan penting dalam pengendalian limbah
industri. Selain dapat mengurangi limbah yang dibuang ke lingkungan,
biogas juga dapat dijadikan sumber energi alternatif. Dengan pengolahan
limbah menjadi biogas, maka jumlah limbah dapat dikurangi karena
sebagian besar digunakan untuk bahan baku pembuat biogas.
Dalam pengendalian limbah industri, biogas memiliki beberapa
kekurangan dan kelebihan. Kelebihan penggunaan biogas antara lain :
1.
Sebagai bahan bakar pengganti.
2.
Tempat selalu bersih, tidak seperti penggunaan kayu bakar yang selalu
menghasilkan abu dan asap.
3.
Menghemat biaya produksi pertanian karena sudah tersedia pupuk
organik yang lebih baik.
4.
Tidak merusak lingkungan karena limbah yang dihasilkan masih dapat
dimanfaatkan.
5.
Biogas memberi perlawanan terhadap efek rumah kaca melalui 3 cara
yaitu:
a)
Biogas memberikan subtitusi atau pengganti dari bahan bakar fosil
untuk penerangan, kelistrikan, memasak dan pemanasan.
b)
Methana (CH4) yang dihasilkan secara alami oleh kotoran yang
menumpuk merupakan gas penyumbang terbesar pada efek rumah
kaca, bahkan lebih besar dibandingkan CO2. Pembakaran methana
pada Biogas mengubahnya menjadi CO2 sehingga mengurangi
jumlah methana di udara.
Sedangkan,
kekurangan
biogas
adalah
biogas
hanya
dapat
dimanfaatkan untuk beberapara kegiatan rumah tanggan sehingga bentuknya
tidak dapat diturunkan ke bentuk yang lebih banyak lagi. Selain itu,
perlunya
suatu
pengendalian
khusus
untuk
mencegah
terjadinya
kemungkinan resiko bahaya akibat kerusakan instalasi biogas.
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan biogas pada
praktikum pengendalian limbah industri ini adalah sebagai berikut. Pertama
limbah cair berupa limbah nata de coco sebanyak 18 liter dan starter berupa
buah-buahan serta sayur-sayuran busuk sebanyak 1 kg disiapkan. Sebelum
dilakukan proses selanjutnya, pH limbah cair diukur yang bertujuan untuk
menentukan kondisi optimum di dalam pembuatan biogas. Pengukuran pH
dilakukan sebanyak 3 kali pengulangan dengan hasil 5,5 ; 5,6 ; dan 5,7
sehingga dirata-rata menjadi 5,6. Hal ini berarti limbah dalam kondisi asam.
Produksi metana oleh bakteri metanogenik terjadi dengan
baik pada kisaran pH 5,5-8,3. Apabila pH limbah dalam
reaktor anaerobik kurang dari 5,5 maka aktivitas mikrobia
dalam mendegradasi bahan organik dan mengubah menjadi
biogas kurang optimum (Wagiman, 2006).
Karena limbah sudah berbentuk cair, maka limbah sebanyak 17,1 L
dimasukkan ke dalam jerigen. Kemudian, starter sebanyak 0,9 L juga
dimasukkan ke dalam jerigen sebanyak 0,9 L sehingga volume total bahan
biogas adalah sebanyak 18 L. Sebelumnya, buah dan sayuran busuk
dicacah-cacah hingga mencapai ukuran yang sekecil mungkin. Tujuan
pencacahan agar reaksi yang terjadi menjadi semakin mudah karena
ukurannya yang kecil. Volume jerigen yang digunakan adalah 20 L,
sedangkan volume bahan biogas adalah 18 L, dengan begitu terdapat sisa
ruang kosong sebanyak 2 L untuk tempat terbentuknya gas.
Selanjutnya adalah melakukan penyusunan instalasi produksi biogas.
Penyusunan dilakukan dengan bahan dan alat yang telah disediakan. Peratan
utama yang digunakan dalam instalasi biogas ini adalah jerigen yang berisi
bahan isian biogas tadi, ember berisi air, gelas ukur sebagai tempat melihat
kenaikan volume gas, kemudian selang sebagai penghubung antara ember
dengan jerigen berisi bahan biogas, dan plastisin yang berfungsi untuk
menutup celah antara selang dengan lubang pada tutup jerigen. Lubang
sekecil apapun harus ditutup agar tidak ada udara luar yang mengintervensi
proses pembentukan biogas.
Setelah instalasi selesai maka dapat mulai dilakukan pengamatan
secara periodik. Pengamatan setiap hari dimulai dari waktu pertama
munculnya gas dimana waktu pengamatan yang konstan bertujuan agar hasil
yang didapatkan valid. Selanjutnya, dilakukan analisis dengan menghitung
laju produksi biogas, jumlah biogas yang dihasilkan, dan energi yang
dihasilkan.
Dari hasil praktikum yang sudah dilakukan selama 27 hari,
diperoleh hasil total volume biogas sebanyak 10,50 ml sehingga jika diratarata produksi gas per harinya adalah 0,39 ml. Untuk minggu pertama,
volume yang dihasilkan adalah 4,0 ml, minggu kedua sebanyak 2,5 ml,
minggu ketiga sebanyak 3,5 ml, dan minggu terakhir sebanyak 0,5 ml. Pada
minggu keempat ini hanya terjadi penambahan volume sebanyak 1 kali
yaitu pada hari kelima sebanyak 0,5 ml. Kecepatan produksi gas tergantung
pada kinerja bakteri metanogen yang dipengaruhi oleh pH, suhu, kandungan
nutrien, keberadaan faktor penghambat dan waktu retensi (Wagiman, 2006).
Dari grafik perubahan volume biogas (waktu vs volume) dapat
dilihat bahwa penambahan volume biogas yang terjadi cukup fluktuatif.
Sebanyak 13 kali pengamatan menunjukkan bahwa tidak ada pernambahan
volume gas, sementara pengamatan lain menunjukkan angka penambahan
volume di atas 0,4 ml bahkan ada yang mencapai penambahan sebanyak 1,5
ml. Untuk minggu keempat hanya terjadi penambahan sebanyak 1 kali saja
(pada grafik ditunjukkan di hari ke-26). Tidak adanya penambahan volume
di hari-hari terakhir ini kemungkinan dikarenakan mikrobia yang melakukan
proses fermentasi di dalamnya sudah kekurangan nutrisi.
Penerapan dari instalasi biogas dalam kehidupan nyatanya adalah
dalam rangka pemenuhan keperluan energi rumah tangga khususnya di
perdesaan maka perlu dilakukan upaya yang sistematis untuk menerapkan
berbagai alternatif energi yang layak bagi masyarakat. Sehubungan dengan
hal tersebut maka salah satu upaya terobosan yang dilakukan adalah
melaksanakan program Bio Energi Perdesaan (BEP),yaitu suatu Program
BEP-Biogas Skala Rumah Tangga. Upaya pemenuhan energi secara
swadaya (self production) oleh masyarakat khususnya di perdesaan,
termasuk bagi masyarakat di desa-desa terpencil seperti di daerah
pedalaman dan kepulauan. Pelaksanaan program BEP juga terkait dengan
upaya-upaya
pengembangan
agribisnis
dalam
rangka
peningkatan
kesejahteraan masyarakat secara berkelanjutan dan ramah lingkungan.
Secara garis besar tujuan program BEP adalah berkembangnya swadaya
masyarakat dalam penyediaan dan penggunaan bio energi (biogas, bio
massa, dan bio fuel) bagi keperluan rumah tangga termasuk untuk kegiatan
usaha industri rumah tangga khususnya di pedesaan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan
1. Sumber yang potensial sebagai bahan baku produksi biogas adalah bahan
organik seperti kotoran hewan ternak, limbah pertanian, sisa dapur, dan
sampah organik. Sumber limbah industri yang potensial untuk dijadikan
biogas adalah limbah cair industri tapioka, industri nata de coco, industri
kecap, industri tahu, dan industri pengolahan kelapa sawit.
2. Proses produksi biogas terdiri dari 3 tahap yaitu hidrolisis, asidogenesis,
dan metanogenesis. Pembentukan gas metan oleh bakteri anaeronik terjadi
pada tahapan metanogenesis.
3. Dalam waktu 27 hari, didapat volume biogas sebanyak 10,50 ml sehingga
jika dirata-rata, volume biogas per hari yang diperoleh adalah 0,39 ml.
B.
Saran
Jenis starter yang digunakan berbeda untuk tiap kelompoknya agar hasil
yang didapat lebih bervariasi.
DAFTAR PUSTAKA
Abdurahman, Deden. 2006. Biologi Kelompok Pertanian dan Kesehatan untuk
Sekolah Menengah Kejuruan Kelas XI. Jakarta: Grafindo Media Pratama.
Chhetri, A.B., dan M. Rafiqul Islam. 2008. Inherently-sustainable Technology
Development. Nova Publishers. Canada.
Dirjen Industri Kecil dan Menengah. 2007. Pemanfaatan Limbah Menjadi Biogas.
Dalam
http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-
terbarukan/bioenergy/pengolahan-limbah-tahu-menjadi-biogas/
diakses
pada 15 April 2014 pukul 18.15 WIB.
Hozairi, dkk. 2012. Pemanfaatan Kotoran Hewan Menjadi Energi Biogas Untuk
Mendukung Pertumbuhan UMKM di Kabupaten Pamekasan. Dalam
Prosiding InSINas Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada
Masyarakat. Universitas Islam Madura. Pamekasan.
Krisno, Agus. 2011. Biogas Secara Umum. Dalam http://aguskrisno.blogspot.com/
diakses pada 15 April 2014 pukul 18.17 WIB.
Moenir, Misbachul dan Rustiana Yuliasni. 2011. Penerapan Teknologi BioDesulfurisasi Gas Hidrogen Sulfida (H2s) Pada Ipal Industri Tahu Sebagai
Upaya Pengambilan Kembali (Recovery) Sulfur. Dalam Jurnal Riset
Teknologi Pencegahan Pencemaran Industri, Vol 1, No. 4: 244-250.
Padang, Yesung Allo, dkk. 2011. Meningkatkan Kualitas Biogas dengan
Penambahan Gula. Dalam Jurnal Teknik REKAYASA, Vol 12 No. 1: 54-62.
Simamora, Suhut, dkk. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak
dan Gas dari Kotoran Ternak. Jakarta: AgroMedia Pustaka.
Singh, Vijay P., dan Ram Narayan Yadava. 2003. Wastewater Treatment and
Waste Management. Allied Publishers Pvt. New Delhi.
Wagiman. 2007. Identifikasi Potensi Produksi Biogas dari Limbah Cair Tahu
Dengan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). Dalam
Jurnal Bioteknologi, Vol 4 No.2: 41-45.
Wagiman. 2014. Modul Praktikum Pengendalian Limbah Industri Program Studi
Strata I. Jurusan Teknologi Industri Pertanian. Universitas Gadjah Mada.
Yogyakarta.
Wahyuni, Sri. 2011. Menghasilkan Biogas Dari Aneka Limbah. Jakarta: PT
Agromedia Pustaka.
Wibowo, Ari. 2013. Potensi Biogas adari Limbah Cair Kelapa Sawit. Dalam
http://test.lpp.ac.id/wordpress/potensi-biogas-dari-pengolahan-limbah-cair-kelapasawit/ diakses pada 15 April 2014 pukul 19.00 WIB.