Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Pada Kondisi Ambient : Pengaruh Variasi Laju Pengadukan Terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) Menggunakan Reaktor Semi Batch

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang
Indonesia adalah negara produsen minyak sawit terbesar dunia. Pada tahun

2015 produksi minyak sawit adalah ± 33 juta ton, selain menghasilkan minyak sawit
juga menghasilkan limbah cair yang biasa disebut dengan limbah cair pabrik kelapa
sawit (LCPKS) ± 82,5 juta ton [1, 2, 3]. Instalasi pengolahan LCPKS existing
kebanyakan adalah menggunakan sistem kolam terbuka (lagoon) [4]. Sistem
pengolahan kolam terbuka ini bertujuan untuk mengurangi nilai parameter limbah
(COD, BOD, dan lainnya) sebelum dibuang ke badan air atau aplikasi lahan (land
application) [5]. Kelemahan dari sistem kolam terbuka ini adalah memerlukan
hydraulic retention time (HRT) ± 100 hari sehingga sistem ini membutuhkan lahan
yang sangat luas, dan lagi pada kolam anaerob terjadi pelepasan emisi gas rumah
kaca (berupa gas CH4, CH2, H2S, dan lain-lain) ke atmosfer [6].
Secara umum LCPKS yang keluar dari fat pit suatu PKS memiliki suhu sekitar
80-90 oC, bersifat asam dengan pH berkisar 4,7, dengan COD 65.000 mg/L, dan
BOD 31.500 mg/L

[7, 8]. LCPKS merupakan zat organik seperti karbohidrat,

protein, lemak serta komponen nitrogen dan mineral [9]. Dengan kandungan LCPKS,
banyak peneliti yang melakukan penelitian mengenai produksi biogas dari LCPKS,
diantaranya adalah penelitian yang dilakukan oleh Soetopo, dkk., (2011), Kabaouris,
dkk., (2009), dan Haidera, dkk., (2015).
Penelitian mengenai produksi biogas dilakukan pada proses digestasi anaerob
satu tahap. Akan tetapi, terdapat kelemahan pada proses fermentasi satu tahap karena
proses hidrolisa yang merupakan proses degradasi senyawa kompleks polisakarida
menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti disakarida dan monosakarida
dilaksanakan secara bersamaan pada satu fermentor [10]. Akibatnya proses hidrolisa
kurang efektif karena kondisi operasi pertumbuhan antara mikroorganisme
pembentukan asam (hidrolisis dan asidogenesis) dan pembentukan metana
(asetogenesis dan metanogenesisi) berbeda [11]

1
Universitas Sumatera Utara

Oleh karena itu, banyak peneliti melakukan upaya untuk memisahkan proses
digestasi anaerob menjadi dua tahap yang masing-masing tahap dilaksanakan pada

fermentor berbeda. Tahap pertama meliputi proses hidrolisis dan asidogenesis
sedangkan tahap kedua meliputi proses asetogenesis dan metanogenesis [12].
Pada hidrolisis terjadi degradasi bahan organik dan senyawa dengan berat
molekul tinggi seperti lipid, polisakarida, dan protein menjadi asam lemak, glukosa,
dan asam amino yang cocok digunakan sebagai sumber energi dan sel karbon. Tahap
selanjutnya adalah asidogenesis. Pada tahap ini bahan molekul kecil dan substrat
organik terlarut didegradasi menjadi asetat, CO2, dan H2S. [13]. Produk dari
asidogenesis, yang tidak dapat langsung diubah menjadi metana oleh bakteri
metanogen akan diubah menjadi substrat metanogen pada tahap asetogenesis dan
akan dilanjutkan kepada tahap akhir metanogenesis [14].
Pada penelitian ini perlu dilakukan studi laju pengadukan untuk memastikan
terjadinya tumbukan yang merata antara substrat dan mikroba. Di dalam penelitian
ini akan difokuskan untuk mempelajari tahap pertama yakni proses asidogenesis
khususnya pengaruh laju pengadukan dengan kondisi ambient pada pH 5,5 ± 0,2
menggunakan reaktor semi batch.

1.2

Perumusan Masalah
Beberapa masalah yang perlu diselesaikan dalam penelitian ini adalah

bagaimana pengaruh variasi laju pengadukan dan laju pengadukan terbaik pada
proses konversi LCPKS menjadi VFA mmenggunakan reaktor semi batch
berpengaduk (RBB) pada temperatur ambient, dan bagaimana data kinetika pada
proses konversi LCPKS menjadi VFA menggunakan reaktor semi batch pada kondisi
ambient.

1.3

Tujuan Penelitian
Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah:

1.

Mendapatkan pengaruh variasi laju pengadukan pada proses konversi LCPKS
menjadi VFA menggunakan reaktor semi batch pada kondisi ambient.

2.

Mendapatkan data kinetika pada proses konversi LCPKS menjadi senyawa

VFA menggunakan reaktor semi batch pada kondisi ambient.

2
Universitas Sumatera Utara

1.4

Manfaat Penelitian
Adapun yang menjadi manfaat dari penelitian ini adalah:

1.

Memberikan informasi mengenai pengaruh variasi laju pengadukan pada
proses konversi LCPKS menjadi VFA menggunakan reaktor semi batch pada
kondisi ambient.

2.

Memberikan informasi mengenai data kinetika pada proses konversi LCPKS
menjadi senyawa VFA menggunakan reaktor semi batch pada kondisi ambient.

1.5

Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik

Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Dalam penelitian ini,
bahan baku yang digunakan adalah LCPKS dari Pabrik Kelapa Sawit Rambutan
PTPN III. Penelitian dilakukan dalam proses asidogenesis digestasi anaerobik
menggunakan digester jenis reaktor semi batch dengan volume 6 liter. Adapun
variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.

Variabel tetap:
a. Starter yang digunakan berasal dari hasil olahan penelitian sebelumnya.
b. Jenis bahan baku atau umpan yang digunakan: LCPKS dari Pabrik Kelapa
Sawit Rambutan PTPN III.
c. Temperatur fermentor : kondisi ambient.
d. pH 5,5 ± 0,2

2.

Variabel divariasikan:
Pengadukan dari fermentor divariasikan 200, 250, dan 300 rpm.
Analisis yang akan dilakukan didalam penelitian ini meliputi analisis pada

bahan baku yang digunakan yaitu LCPKS dengan waktu analisa awal (t0) limbah dan
waktu analisa setiap pengambilan (ti) limbah. Adapun analisis cairan ini terdiri dari:
a.

Analisis Cairan :
1. Pengukuran pH
2. Analisis M-Alkalinity (Metode Titrasi)
3. Analisis Total Solids (TS) (Metode Analisa Proksimat)
4. Analisis Volatile Solids (VS) (Metode Analisa Proksimat)
5. Analisis Total Suspended Solids (TSS) (Metode Analisa Proksimat)

3
Universitas Sumatera Utara

6. Analisis Volatile Suspended Solids (VSS) (Metode Analisa Proksimat)
7. Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) (Metode Reflux Terbuka)
8. Analisis Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) (Metode Reflux
Terbuka)
9. Analisis Volatile Fatty Acid (VFA) (Metode Kromatografi)
Analisis pH, M-Alkalinity, TS, VS, TSS dan VSS dilakukan setiap hari,
sedangkan analisis COD, SCOD dan VFA dilakukan satu kali dalam 4 hari sampai
data konstan.

b.

Analisis Gas :
Adapun analisis gas dilakukan jika pada penelitian ada terbentuk gas yaitu gas

CO2 dan H2S.

4
Universitas Sumatera Utara