PRODUKSI BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK KAPASITAS 0,3 kWHARI SELAMA 1 JAM (Penentuan Konstanta Kecepatan Degradasi pada Produksi Biogas didalam Digester Fixed Dome Type)

  

PRODUKSI BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK

KAPASITAS 0,3 kW/HARI SELAMA 1 JAM

(Penentuan Konstanta Kecepatan Degradasi pada Produksi

Biogas didalam Digester Fixed Dome Type)

  

Disusun Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Sarjana Terapan

pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi

Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang

  

Oleh :

Vanya Anindia Putri

0612 4041 1484

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2016

  

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR

PRODUKSI BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK KAPASITAS

0,3 kW/HARI SELAMA 1 JAM (PenentuanKonstanta Kecepatan Degradasi pada Produksi

  

Biogas didalam Digester Fixed Dome Type)

Oleh :

Vanya Anindia Putri

0612 4041 1484

  Palembang, Agustus 2016 Menyetujui, Pembimbing I Pembimbing II Ir. Sahrul Effendy, M.T Ir. Sutini Pujiastuti Lestari, M.T NIP. 196312231996011001 NIP. 195610231986032001 Mengetahui, Ketua Program Studi Ketua Jurusan Teknik Kimia Sarjana Terapan Teknik Energi Ir. Arizal Aswan, M.T. Adi Syakdani, S.T., M.T. NIP. 195804241993031001 NIP. 196904111992031001

  Telah diseminarkan dihadapan Tim Penguji Di Jurusan Teknik Kimia Program Studi Sarjana Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Pada Tanggal 4 Agustus 2016 Tim Penguji: Tanda Tangan ( )

  1. Ir. Aida Syarif, M.T NIP. 196501111993032001 ( )

  2. Tahdid, S.T, M.T NIP. 197201131997021001 ( )

  3. Lety Trisnaliani, S.T, M.T NIP. 197804032012122002 Palembang, Agustus 2016 Mengetahui Ketua Program Studi Sarjana Terapan Teknik Energi Ir. Arizal Aswan, M.T NIP 195804241993031001

  MOTTO

SELAMA KAU MEMILIKI ALLAH SWT, KAU AKAN SELALU LEBIH

  BESAR DARI MASALAHMU, LEBIH BAIK DARI MASA LALUMU DAN LEBIH KUAT DARI RASA SAKITMU

JANGAN BERHENTI BERHARAP, KARENA ALLAH SWT TAHU SAAT

  YANG TEPAT MENGABULKAN PERMINTAANMU Kupersembahkan untuk :

  Allah SWT dan Rasulullah SAW Kedua Orang Tua serta Kakek dan

  Nenekku Tercinta

  Kakakku Tersayang “Valy Amanda

  Ramadhan”

  Ketiga Adikku Tersayang “Deo,

  Tasya, dan Farel”

  Penyemangat “M. Ridho Husaini” Pak Sahrul selaku Pembimbing I Bu Sutini selaku Pembimbing II Ayah Tahdid selaku Dosen yang

  Selalu membimbing dan member motivasi

  Sahabat-sahabat terbaikku (Fera,

  Yuriska, Fadhila, Marlia)

  Teman-Teman Seperjuangan DIV

  Teknik Energi 2012 khususnya kelas 8 EGA

  Almamaterku

  

ABSTRAK

PRODUKSI BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK KAPASITAS

0,3 kW/HARI SELAMA 1 JAM (Penentuan Konstanta Kecepatan Degradasi

pada Produksi Biogas didalam Digester Fixed Dome Type)

  (Vanya Anindia Putri 2016, 70 Halaman, 17 Tabel, 35 Gambar, 5 Lampiran) Biogas merupakan salah satu energi terbarukan yang diproduksi melalui proses fermentasi bahan organik secara anaerobik oleh bakteri metanogen sehingga menghasilkan gas metan (CH

  4 ). Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini

  adalah kotoran sapi. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai konstanta kecepatan degradasi pada produksi biogas didalam Digester Fixed Dome Type. Teknologi biogas sudah banyak dikembangkan oleh penelitian-penelitian sebelumnya, misalnya pada penelitian yang dilakukan Anugrah (2010) yang menggunakan limbah rumah makan sebagai bahan baku dalam produksi biogas. Hasil penelitiannya menunjukkan biogas yang dihasilkan masih relatif rendah yaitu sebesar 0,5

• – 3 liter dalam waktu 45 hari. Berdasarkan kelemahan penelitian sebelumnya maka dibuat Mini Plant Biogas Digester Fixed Dome Type. Menurut Gunnerson and Stucky (1986) untuk menghitung volume biogas dan daya yang dihasilkan diperlukan konstanta kecepatan degradasi. Konstanta kecepatan degradasi secara desain adalah
• 1

  3

  1,445 dt dengan volume biogas 1,83 m sedangkan dari penelitian didapatkan harga

• 1

  3

  konstanta kecepatan degradasi 1,250 dt dihasilkan volume biogas 1,817 m dengan daya yang dihasilkan 0,287 kW. Adanya perbedaan antara desain dengan hasil dipengaruhi oleh tingkat biodegrabilitas bahan-bahan organik oleh mikroorganisme. Kata Kunci : Fixed Dome Type Digester, Fermentasi, Konstanta Kecepatan

  Degradasi, Volume Biogas

  

ABSTRACT

PRODUCTION OF BIOGAS AS ELECTRICAL ENERGY SOURCE WITH

CAPACITY OF 0,3 kW/DAY FOR 1 HOUR (Determination The Rate

Constant of Degradation on The Production of Biogas in

  

Digester Fixed Dome Type)

  (Vanya Anindia Putri 2016, 70 Pages, 17 Tables, 35 Figures, 5 Appendix) Biogas is a renewable energy that produced through a process of anaerobic fermentation of organic material by methanogenic bacteria that produce methane (CH4). In this research, the raw material is cow manure. The aim of this research is to obtain the rate constant of degradation on the production of biogas in Digester Fixed Dome Type. Biogas technology has been developed by previous researches, for example on research conducted by Anugrah (2010) which uses household wastes as raw materials in the production of biogas. Research results show the biogas produced is still relatively low at 0.5 to 3 liters within 45 days. Based on previous research weakness then made Mini Plant Biogas Digester Fixed Dome Type. According Gunnerson and Stucky (1986), to calculate the volume of biogas and the generated power would required rate constant of degradation. The rate constant of degradation

• 1

  3

  in the design is 1.445 dt with a volume of biogas 1.83 m , while on the research

• 1

  3

  showed the rate constant of degradation 1.250 dt with a volume of biogas 1,817 m and produced power generated 0,287 kW. The discrepancies between design and research results due to a decrease volatile solid that degraded influenced Keywords : Fixed Dome Type Digester, Fermentation, The Rate Constant of Degradation, Production of Biogas.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Produksi Biogas sebagai Sumber Energi Listrik Kapasitas 0,3 kW/Hari

  

Selama 1 Jam (Penentuan Konstanta Kecepatan Degradasi pada Produksi

Biogas didalam Digester Fixed Dome Type) ”

  Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi S1 Terapan Teknik Energi di Politeknik Negeri Sriwijaya. Tugas Akhir ini didasarkan pada studi rancang bangun yang dilakukan pada bulan Februari

• – Mei 2016. Dalam penyusunan dan penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat :

  1. Allah SWT dan Rasulullah SAW yang senantiasa memberikan ridho dan jalan dalam setiap langkahku.

  3. Adi Syakdani, S.T, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya.

  4. Ahmad Zikri, S.T, M.T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya.

  5. Ir. Arizal Aswan, M.T, selaku Ketua Program studi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya.

  6. Ir. Sahrul Effendy, M.T, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini.

  7. Ir. Sutini Pujiastuti Lestari, M.T, selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini.

  Tahdid, S.T, M.T. selaku Dosen yang senantiasa membimbing dan 8.

  memberikan motivasi dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.

  9. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Teknisi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya atas bantuan dan kemudahan yang diberikan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  10. Kedua orang tua dan saudara-saudara saya yang telah memberikan doa, restu, motivasi, bantuan moril dan semangat serta dukungannya dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini.

  11. Teman-teman seperjuangan kelompok penelitian Biogas atas segala bantuannya, secara langsung maupun tak langsung.

  12. Teman-teman 8 EGA dan teman-teman Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang Angkatan 2012. Terkhusus M. Ridho Husaini yang senantiasa memberikan semangat serta motivasi dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan ridho-Nya kepada kita, Amin.

  Palembang, Agustus 2016 Penulis

  

DAFTAR ISI

  6

  2.12 Konstanta Kecepatan Degradasi ...................................................... 2 2 2.13 Penentuan Konstanta Kecepatan Degradasi .....................................

  2.11 Konversi Energi Biogas Untuk Ketenagalistrikan ........................... 1 9

  18

  17 2.10 Nilai Kalor Pembakaran Biogas ......................................................

  2.8 Parameter Proses Produksi Biogas .................................................. 13 2.9 Green Phoskko-7 ............................................................................

  12

  2.6 Digester Biogas .............................................................................. 9 2.7 Proses Pembentukan Biogas ...........................................................

  7

  2.4 Sifat Fisik dan Kimia Biogas .......................................................... 7 2.5 Keunggulan Biogas ........................................................................

  5 2.3 Biogas ............................................................................................

  Halaman

  4 2.2 Kotoran Sapi Sebagai Sumber Energi .............................................

  4 2.1 Sejarah Pengembangan Teknologi Biogas ......................................

  3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...............................................................

  1.3 Tujuan ............................................................................................ 3 1.4 Manfaat ..........................................................................................

  2

  1 1.2 Perumusan Masalah ........................................................................

  1 1.1 Latar Belakang ...............................................................................

  DAFTAR TABEL ....................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................

  vii DAFTAR ISI ............................................................................................... ix

  HALAMAN JUDUL ................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... ii MOTTO ...................................................................................................... iv ABSTRAK ................................................................................................... v ABSTRACT ................................................................................................ vi KATA PENGANTAR .................................................................................

  22

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................

  24 3.1 Pendekatan Desain Fungsional .......................................................

  24 3.2 Pendekatan Desain Struktural .........................................................

  25 3.3 Pertimbangan Percobaan ................................................................

  29 3.3.1 Waktu dan Tempat .................................................................

  29 3.3.2 Alat dan Bahan.......................................................................

  29 3.3.3 Perlakuan dan Rancangan Percobaan......................................

  31 3.4 Prosedur Percobaan ........................................................................

  33 3.5 Pengamatan ....................................................................................

  37 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN......................................................

  38 4.1 Data Hasil Penelitian ......................................................................

  38 4.2 Pembahasan ...................................................................................

  39

  4.2.1 Hubungan Volatile Solid Terhadap Konstanta Kecepatan Degradasi ..............................................................................

  39

  4.2.2 Hubungan Konstanta Kecepatan Degradasi terhadap Volume Biogas ......................................................................

  42

  4.2.2 Hubungan Konstanta Kecepatan Degradasi terhadap Daya yang dihasilkan .............................................................

  44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................

  46 5.1 Kesimpulan ....................................................................................

  46 5.2 Saran ..............................................................................................

  46 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................

  47 LAMPIRAN ...............................................................................................

  49

  DAFTAR TABEL

  38 10 Komposisi Kandungan Biogas Hasil Penelitian ...............................

  56 17 Tabulasi Volume Biogas Dari Pembacaan Manometer ....................

  54 16 Tabulasi Hasil Perhitungan Volume Biogas dan Daya .....................

  51 15 Tabulasi Hasil Perhitungan Konstanta Kecepatan Degradasi ...........

  50 14 Analisa Kandungan Biogas .............................................................

  49 13 Data Hasil Analisa Volatile Solid ....................................................

  39 12 Data Harian Digester ......................................................................

  39 11 Data Hasil Penelitian ......................................................................

  19 9 Data Desain Digester Fixed Dome Type ..........................................

  Tabel Halaman 1 Komposisi Kotoran Sapi .................................................................

  17 8 Nilai Kalor Pembakaran Biogas dan Natural Gas ............................

  16 7 Persentase Potensi Produksi Gas untuk Bahan Organik ...................

  15 6 Rasio C/N Material Organik ...........................................................

  10 5 Kandungan Kimia yang Diizinkan pada Limbah Organik................

  7 4 Kelebihan dan Kekurangan Digester Fixed Dome Type ...................

  6 3 Sifat-sifat Gas Metana dan Karbon Dioksida ...................................

  6 2 Komposisi Gas yang Terdapat dalam Biogas ..................................

  58

• 1

  67 26 Pengambilan Bahan Baku ...............................................................

  62 19 Desain Digester ..............................................................................

  63 20 Konfigurasi Tangki Umpan .............................................................

  64 21 Konfigurasi Overflow Tank .............................................................

  66 22 Pengaturan Peletakkan Digester ......................................................

  67 23 Pengecekkan Kebocoran Digester ...................................................

  67 24 Pengecatan Digester .......................................................................

  67 25 Digester Fixed Dome Type ..............................................................

  67 27 Pengadukan Kotoran Sapi ...............................................................

  44 17 Grafik ln CA terhadap Waktu .........................................................

  67 28 Pemasukkan Bahan Baku kedalam Digester ....................................

  68 29 Mikroorganisme Green Phoskko-7 ..................................................

  68 30 Penambahan Air Bahan Baku..........................................................

  68 31 Uji Nyala Biogas ............................................................................

  68 32 Pengambilan Biogas .......................................................................

  68 33 Uji Nyala Genset ............................................................................

  68 34 Pengambilan Sampel .......................................................................

  69 35 Sampel Analisa Volatile Solid .........................................................

  53 18 Konfigurasi Digester .......................................................................

  ) terhadap Daya yang Dihasilkan (kW) ............................................................

  DAFTAR GAMBAR

  27 9 Kompressor ....................................................................................

  Gambar Halaman 1 Fixed Dome Digester ......................................................................

  9 2 Puxin Digester ................................................................................

  10 3 Floating Drum Digester ..................................................................

  11 4 Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Biogas ......................................

  20 5 Desain Digester ..............................................................................

  26 6 Desain Tangki Umpan ....................................................................

  26 7 Desain Over Flow Tank ..................................................................

  27 8 Manometer Tabung U .....................................................................

  28 10 Generator Set ..................................................................................

  16 Grafik Hubungan Konstanta Kecepatan Degradasi (dt

  28 11 Pompa Pengaduk ............................................................................

  29 12 Perlakuan dan Rancangan Percobaan ..............................................

  32 13 Desain Mini Plant Biogas Digester Fixed Dome Type .....................

  35

  14 Grafik Hubungan Volatile Solid (%) terhadap Konstanta Kecepatan Degradasi........................................................................................

  40

  15 Grafik Hubungan Konstanta Kecepatan Degradasi terhadap Volume Biogas yang dihasilkan ...................................................................

  42

  69