PENGARUH PENGGUNAAN EFFECTIVE MICROORGAN. pdf

PENGARUH PENGGUNAAN EFFECTIVE
MICROORGANISMS 4 TERHADAP PRODUKSI BIOGAS
DARI TANAMAN AIR ECENG GONDOK

Disusun oleh:
CORREY ANANTA ADHILAKSMA
1400510001
Correyananta@gmail.com

FACULTY CLEAN ENERGY AND CLIMATE CHANGE
PHYSICS ENERGY ENGINEERING
SURYA UNIVERSITY
2016

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI............................................................................................................................. I
ABSTRAK ............................................................................................................................. III
BAB I ......................................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................................... 1
1.1

1.2
1.3
1.4
1.5

LATAR BELAKANG ....................................................................................................... 1
BATASAN MASALAH .................................................................................................... 2
RUMUSAN MASALAH ................................................................................................... 2
TUJUAN PENELITIAN .................................................................................................... 2
MANFAAT PENELITIAN ................................................................................................. 2

BAB II ....................................................................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................................... 3
2.1 PENGERTIAN SEPUTAR TEORI PENELITIAN ................................................................... 3
2.1.1 Biogas dan Mekanisme Pembentukannya ............................................................... 3
2.1.2 Tanaman Eceng Gondok ......................................................................................... 5
2.1.3 Siklus Hidup Mikroorganisme ................................................................................. 6
2.1.4 Effective Microorganisms 4 ..................................................................................... 9
2.2 VARIABEL PENELITIAN ...................................................................................................... 9
BAB III.................................................................................................................................... 11

METODELOGI ..................................................................................................................... 11
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

METODELOGI PENELITIAN .......................................................................................... 11
DESAIN ALAT DIGESTER BIOGAS ............................................................................... 12
INSTUMEN DAN PROSEDUR KONSTRUKSI ................................................................... 14
TEKNIK PENGUMPULAN DATA ................................................................................... 14
TEKNIK PENGAMBILAN DATA .................................................................................... 15

BAB IV .................................................................................................................................... 16
PEMAPARAN HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 16
4.1 ANALISIS HASIL EKSPERIMEN PERTAMA.................................................................... 16
4.2 ANALISIS HASIL EKSPERIMEN KEDUA ....................................................................... 17
4.2.1 Analisa Anova Eksperimen Kedua ........................................................................ 21
BAB V ..................................................................................................................................... 24
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................................. 24

5.1 KESIMPULAN ................................................................................................................... 24
5.2 SARAN ............................................................................................................................. 25
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 26
i

LAMPIRAN............................................................................................................................ 27
FOTO EKPERIMEN PERTAMA ................................................................................................. 27
FOTO EKSPERIMEN KEDUA ................................................................................................... 28

ii

PENGARUH PENGGUNAAN EFFECTIVE MICROORGANISMS 4
TERHADAP PRODUKSI BIOGAS DARI TANAMAN AIR ECENG
GONDOK
Correy ananta1, Dr. Eng Niki Prastomo1
1

Physics Energy Engineering, Faculty of Clean Energy & Climate Change, 1Surya University

ABSTRAK

Eceng gondok, adalah tanaman air yang biasa tumbuh diperairan yang telah tercemar dan
tumbuh menyebar, sehingga menjadi masalah karena dapat menghambat laju aliran air,
menggangu transportasi air, mengurangi intensitas sinar matahari yang masuk dan lain-lain.
Pada penelitian ini digunakan tanaman air eceng gondok sebagai bahan baku utama pembuatan
biogas dengan memberikan perlakuan berupa effective microorganisms4 (EM4). Dilakukan
dua kali eksperimen, hasil dari eksperimen pertama menunjukan bahwa dengan memberikan
komposisi EM4 15% (per 100gr eceng gondok) yang optimun dapat memberikan pengaruh
berupa peningkatan aktivitas mikroorganisme dalam mendegradasi bahan organik. Lalu pada
eksperimen kedua adalah membandingkan parameter tanpa perlakuan EM4 dengan perlakuan
pada dosis optimum EM4 15% dengan satuan ukur tekanan. Didapatkan hasil bahwa kedua
parameter tidak memberikan perbedaan tekanan gas yang dihasilkan. Jadi dapat diambil
gagasan bahwa dengan pemberian EM4 memberikan pengaruh pada jumlah volume gas yang
dihasilkan.
Kata Kunci

: Eceng gondok, Biogas, Mikroorganisme dan effective microorganisms4

ABSTRACT
Water hyacinth, is the water plant that usually grow in the waters polluted and grow spread.
So it would be a problem because can inhibiting fast flow of water, disturbing the transport of

water, reduce the intensity of the sunlight in and others. This research is using Water hyacinth
the water plant as main raw material of the biogas fabrication by giving treatment like Effective
Microorganisms (EM4). The experiment has done for two times, the results of the first
experiment show that by giving the compotition of EM 4 15% (per 100 grams of Water
hyacinth) that optimum can give influence like increased activity of microorganism within
degradating organic material. And then on the second experiment is to compare the parameters
without pressure. Its got the results that both parameters didn't give the difference pressure of

iii

gas generated. So it could be taken the idea that by giving EM4 give influence of the amount
of the volume of gas that given.
Keywords

: Water hyacinth, Biogas, Microorganisms dan effective microorganisms4

iv

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Biogas merupakan salah satu energi alternatif untuk menjaga kelestarian
lingkungan, hal ini karena biogas diproduksi dari bahan-bahan organik seperti kotoran
sapi, sayuran, dan sampah rumah tangga. Biogas termasuk dalam sumber energi baru
terbarukan (renewable energy), karena dapat diproduksi secara terus-menerus dan tidak
akan ada habisnya. Kandungan yang biasa terdapat dalam biogas dapat berupa gas
metana (CH4), karbon dioksida (CO2) dan nitrogen (N). Biogas yang berasal dari digester
limbah mengandung 55-65% gas metana (CH4), 35-45% karbon dioksida (CO2) dan <
1% nitrogen (N), sedangkan biogas yang berasal dari sampah organik mengandung 6070% gas metana (CH4), 30-40% karbon dioksida (CO2) dan < 1% nitrogen (N) (Rasi,
2009, hal. 10). Dalam penelitian ini digunakan bahan dari tanaman air eceng gondok
sebagai penghasil biogas dengan ditambah perlakuan dengan menggunakan bakteri
pendegradasi sampah organik yang biasa digunakan untuk pembuatan pupuk seperti
effective microorganisms 4.
Sebenarnya tanaman air ini dapat diolah menjadi salah satu sumber energi
terbarukan (renewable energy). Tanaman air yang dianggap meresahkan ini dapat
digunakan sebagai bahan pembentuk biogas. Hal ini karena tanaman air ini mengandung
karbon nitrogen yang tinggi. Tentunya pengolahan yang tepat terhadap tanaman air ini
dapat memecahkan solusi terganggunya aktivitas masyarakat terhadap tanaman air ini.
Dalam beberapa junal-jurnal ilmiah sebelumnya biogas dapat terbentuk dari
tanaman air eceng gondok, namun proses itu berjalan secara alami yang terkadang

memakan waktu yang relatif lama, hal ini disebabkan karena bakteri yang berperan dalam
proses dergradasi berasal dari bakteri yang hanya berada dalam bahan organik yang
membusuk. Dengan menambahkan perlakuan seperti bakteri pendegradasi tambahan
akan meningkatkan efisiensi dari produksi biogas yang dihasilkan dari tanaman air eceng
gondok. Jika dalam penelitian-penelitian sebelumnya dalam meningkatkan efisiensi
produksi biogas menggunakan starter kotoran sapi sebagai bakteri pendegradasi

1

tambahannya, maka dalam penelitian ini digunakan effective microorganisms 4 sebagai
starter dalam mempercepat proses pembusukan bahan organik.

1.2 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bahan baku utama pembuatan biogas berasal dari tanaman air eceng gondok.
2. penambahan effective microorganisms 4 sebagai perlakuan yang diberikan.

1.3 Rumusan Masalah
1. Apakah penambahan effective microorganisms 4 akan memberikan pengaruh dari
produksi biogas dari tanaman air eceng gondok ?

2. Bagaimana proses dan komposisi parameter effective microorganisms 4 yang tepat
dalam memaksimalkan efisiensi dari produksi biogas dari tanaman air eceng gondok
?

1.4 Tujuan Penelitian
1. Menjelaskan pengaruh penambahan effective microorganisms 4 terhadap efisiensi dari
produksi biogas dari tanaman air eceng gondok
2. Mendapatkan komposisi parameter effective microorganisms 4 yang tepat dalam
memaksimalkan efisiensi dari produksi biogas dari tanaman air eceng gondok

1.5 Manfaat Penelitian
Sebagai informasi kepada masyarakat bahwa dari gulma atau penggangu,
seperti tanaman air eceng gondok yang berada disekitar kita dapat dimanfaatkan
sebagai salah satu alternatif energi baru dan terbarukan yang dapat digunakan untuk
memenuhi energi dalam skala yang besar ataupun skala kecil.

2

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Pengertian Seputar Teori Penelitian
Sebagai informasi awal mengenai pengetahuan tambahan seputar landasan teori-teori

penelitian ini agar terbentuk pemahaman dan persepsi yang sama. Berikut ini adalah teori-teori
yang mendukung penelitian ini:

2.1.1 Biogas dan Mekanisme Pembentukannya
Biogas merupakan salah satu alternatif energi baru terbarukan yang berasal
dari bahan-bahan organik seperti kotoran hewan, tumbuhan dan sampah organik
limbah rumah tangga. Gas yang dihasilkan dalam biogas memiliki nilai ekonomis,
karena gas ini dihasilkan dari limbah buangan yang tidak terpakai lagi oleh manusia
sehingga sangat cocok untuk dikembangkan dan dimanfaatkan dalam skala kecil
maupun besar agar tercipta kelestarian lingkungan yang baik. Biogas dihasilkan
melalui proses fermentasi bahan organik dengan bantuan mikroorganisme yang
berlangsung secara anaerob (dalam kondisi hampa udara). Penguraian kimiawi
yang dilakukan oleh mikroorganisme anaerob nantinya akan menghasilkan gas
metana (CH4) dan gas-gas lainnya. Gas metana terbentuk ketika bahan organik
tersebut telah membusuk. Gas ini merupakan gas yang tidak berbau, tidak beracun

dan mudah terbakar (flammable). Namun gas ini merupakan musuh utama lapisan
ozon, karena gas ini 25 kali lebih kuat daripada karbon dioksida (CO2) (Anaerobic
Digestion & Biogas Association (ADBA), 2014, hal. 60).
Kandungan utama yang biasa terdapat dalam biogas adalah gas metana (CH4)
dan karbon dioksida (CO2). Biogas yang berasal dari digester limbah mengandung
55-65% gas metana (CH4), 35-45% karbon dioksida (CO2) dan < 1% nitrogen (N),
sedangkan biogas yang berasal dari sampah organik mengandung 60-70% gas
metana (CH4), 30-40% karbon dioksida (CO2) dan < 1% nitrogen (N) (Rasi, 2009,
hal. 10). Selain itu terdapat gas-gas lain yang menjadi penyusun biogas seperti :
gas hidrogen sulfida (H2S), nitrogen (N2), hidrogen (H2), dan oksigen (O2). Berikut
ini kandungan yang terdapat pada biogas:

3

Tabel 2.1.1 Kandungan Biogas
Kandungan

Rumus Kimia

Rasio %

Metana

CH4

50 – 75

Karbon dioksida

CO2

25 – 50

Nitrogen

N2

0 – 10

Hidrogen

H2

0,01 – 5

Oksigen

O2

0,1 – 2

Hidrogen sulfida

H2S

10 – 30000 ppm

Uap Air

H2O

0 – 10
0.01 – 2,5 mg/m3

Amonia

Sumber : (Anaerobic Digestion & Biogas Association (ADBA), 2014, hal. 60)
Secara umum bahan baku fermentasi anaerob berasal dari bahan-bahan organik
(sampah basah), mikroorganisme dan air. Sedangkan, peralatan pendukung
fermentasi ini adalah digester biogas yang berfungsi sebagai tempat fermentasi,
penampung biogas, pembuangan air lindi, dan saluran yang memanfaatkan gas
yang dihasilkan, serta komponen lain yang berfungsi sebagai pengaman.
Mekanisme fermentasi secara anaerob pada pembentukan biogas berlangsung
melalui empat tahapan yaitu :
1) Hidrolisis
Hidrolisis merupakan tahap pertama proses pencernaan
fermentasi secara anaerobik. Pada tahap ini bekerja enzim yang
mentrasnformasi bahan organik tidak terlarut menjadi bahan organik
terlarut seperti protein, karbohidrat, lipid, polisakarida dan asam
nukleat diubah menjadi bahan organik terlarut seperti asam amino,
monosakarida, asam lemak dan lain sebagainya. Mikroorganisme
yang bekerja pada proses ini adalah bacterides, clostridia dan bakteri
fukultatif seperti streptococci dll (Adekunle & Okolie, 2015, hal.
207).
2) Asidogenesis
Asidogenesis adalah tahap dimana terjadi proses trasformasi
bahan organik terlarut menjadi asam-asam lemak rantai pendek oleh
bakteri asidogenik. Asam-asam lemak rantai pendek tersebut meliputi
4

asam format, asam asetat, asam propionat dan asam butirat (Serna,
2009).
3) Acetogenesis
Pada tahap ini produk yang dihasilkan pada tahap asidogenesis
dikonversi menjadi hidrogen, karbon dioksida dan asam asetat oleh
bakteri acetogenik. Reaksi ini hanya terjadi jika tekanan parsial
senyawa hidrogen rendah atau dapat ditiadakan (Serna, 2009).
4) Metanogenesis
Metanogenesis

merupakan

tahap

terakhir

dari

proses

pembentukan biogas. Pada tahap ini hidrogen dan asam asetat diubah
menjadi gas metana dengan bantuan bakteri metanogen seperti
methanobacterium,

methanobacillus,

mathanococcus,

dan

methanosarcina. Sehingga produk utama yang dihasilkan pada tahap
ini adalah gas metana dan karbon dioksida (Verma, 2002, hal. 3).

2.1.2 Tanaman Eceng Gondok
Tanaman air eceng gondok atau Eichhornia Crassipes merupakan tanaman air
mengapung yang dapat tumbuh dengan cepat dan menyebar diperairan. Tanaman
ini akan tumbuh dengan baik ketika suatu perairan tersebut terkena racun-racun.
Kemampuan adaptasi dari tanaman ini juga cukup baik, walaupun dalam keadaan
ekstrim sekalipun tanaman ini tetap saja masih dapat tumbuh, sehingga tanaman
ini kadang menjadi pengganggu bagi masyarakat disekitarnya. Populasi tanaman
air ini di suatu perairan dapat menjadi masalah bersama karena dapat menghambat
laju aliran air, menggangu transportasi air, mengurangi intensitas sinar matahari
yang masuk, mengurangi unsur hara yang diperlukan ganggang dan lain-lain
(Njogu, Kinyua, Muthoni, & Nemoto, 2015, hal. 210). Berikut ini kandungan
vitamin atau mineral yang terdapat pada tanaman air eceng gongok per 100 gram:

5

Tabel 2.1.2 Kandungan vitamin/mineral tanaman air eceng gondok
Kandungan (Vitamin/Mineral)

Jumlah per 100 gr

Tiamin

0,591 mg

Riboflavin

3,07 mg

Niacin

7,94 mg

Vitamin E

20,6 I.U

Asam pantotenat

5,56 mg

Vitamin B6

1,52 mg

Vitamin B12

1,26 ug

Kalsium

0,756 gr

Zat besi

14,3 mg

fosfor

0,927gr

Magnesium

849 mg

Zinc

2,3 mg

Copper

0,8 mg

Sodium

1,83 gr

Potasium

3,60 gr

Sulfur

0,45 gr

Sumber : (Wolverton & McDonald, 1978, hal. 369)

2.1.3 Siklus Hidup Mikroorganisme
Gas metana (CH4) adalah gas utama biogas yang dihasilkan melalui proses
fermentasi secara anaerob. Fermentasi secara anaerob berlangsung melalui empat
tahapan yaitu, hidrolisis, asidogenesis, acetogenesis dan metanogenesis. Setiap
proses tersebut dikerjakan oleh masing-masing bakteri. Peran dari bakteri
tersebutlah yang kemudian menghasilkan gas yang dinamakan gas metana. Dalam
penjelasan ini akan dijelaskan mengenai siklus kehidupan dari suatu bakteri
pembentuk biogas dan faktor apa saja yang meberikan pengaruh terhadap
perkembang biakan bakteri. Terdapat empat fase kehidupan bakteri dimulai dari
proses adaptasi, pertumbuhan, lalu kematian. Berikut ini adalah siklus hidup dari
mikroorganisme:

6

1) Fase lag
Fase ini merupakan fase adaptasi terhadap lingkungan
disekitarnya. Pada fase ini bakteri belum mampu melakukan
aktivitasnya seperti melakukan pembelahan atau berkembang biak.
Namun bakteri melakukan proses metabolisme dengan cara
mensintesis protein, RNA dan molekul lainnya. Panjang dari fase ini
tergantung dari seberapa banyak unsur hara yang terdapat pada
digester, jika unsur hara tersebut melimpah maka fase ini akan
berlangsung dengan cepat sehingga perkembangbiakan dilanjutkan
ke fase berikutnya (Todar, 2002, hal. 69).
2) Fase log (eksponensial)
Pada fase ini bakteri telah melakukan aktivitasnya dengan
melakukan pembelahan atau perkembangbiakan. Sehingga kurva
yang ditunjukan adalah eksponensial. Laju pembelahan bakteri
tergantung dari kondisi inkubasinya serta unsur hara yang terdapat
pada digester, laju pemebelahan tersebut dalam kultur ini
dinamakan “generation time” (Todar, 2002, hal. 69).
3) Fase stasioner
Fase stasioner adalah fase dimana proses pertumbuhan dan
kematian bakteri berada di tingkat yang sama (seimbang). Pada fase
ini aktivitas bakteri mulai menurun, hal ini dipengaruhi oleh faktor
menurunnya unsur hara pendukung dan munculnya senyawa
penghambat seperti asam organik. Sehingga kurva yang ditunjukan
oleh fase ini adalah mendatar (Parmar, 2003).
4) Fase kematian
Fase kematian adalah fase dimana proses pertumbuhan dan
kematian tidak seimbang, jumlah kematian bakteri lebih banyak
daripada jumlah populasinya. Sehingga kurva yang ditunjukan
adalah kebalikan dari fase log (eksponesial), artinya kurva yang
ditunjukan adalah menurun. Faktor yang mempengaruhi hal tersebut

7

adalah karena unsur hara pendukung sudah mulai habis (Todar,
2002, hal. 69).

Gambar 2.1.3.1 Kurva siklus hidup mikroorganisme
Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme pada pembentukan
gas metana sebagai berikut :
1) Suhu
Proses fermentasi secara anerobik terjadi dalam tiga rentang
waktu yaitu :


Psychrophilic digestion (10˚C - 20˚C)



Mesophilic digestion (20˚C - 35˚C)



Thermophilic digestion (50˚C - 60˚C)

Pada proses pembentukan gas metana, suhu optimum yang tepat
bagi pertumbuhan bakteri berkisar antara 22,8 ˚C – 36,6 ˚C (Njogu,
Kinyua, Muthoni, & Nemoto, 2015, hal. 210-211).
2) pH
Proses pertumbuhan bakteri sangat dipengaruhi oleh derajat
tingkat keasaaman (pH). Bakteri akan bekerja baik ketika pH
digester berada di kondisi yang sesuai bagi pertumbuhan bakteri.
Kisaran pH optimum pertumbuhan bakteri berada pada 6,7 – 7,5,
artinya bakteri akan bekerja baik pada pH yang netral (Adekunle &
Okolie, 2015, hal. 210).
8

3) Ada tidaknya oksigen
Pada pembentukan biogas terjadi proses fermenatsi secara
anaerob. Fermentasi secara anaerob artinya fermentasi tersebut
berlangsug tanpa oksigen, karena berdasarkan pengetahuan oksigen
bersifat toksik pada pembentukan biogas.
4) Kandungan rasio karbon dan nitrogen (C:N)
Biogas akan dihasilkan jika kandungan karbon dan nitrogen
(C:N) berada pada rasio 20 sampai 30. Pada rasio tersebut bakteri
akan bekerja secara optimum dan gas metana akan lebih banyak
dihasilkan. Tanaman air eceng gondok memiliki rasio C:N sebesar
23,08 (Hackett & Thompson, 1991, hal. 12-13).

2.1.4 Effective Microorganisms 4
Effective microorganisms 4 (EM4) merupakan mikroorganisme baik yang
dikembangkan oleh Prof. Dr. Teuro Higa pada tahun 1991. Mikroorganisme pada
EM4 biasa digunakan untuk pengolahan pupuk yang efektif, sehingga berperan
baik dalam meningkatkan kesuburan tanah, kualitas tanah, hasil panen, dan lain
sebagainya. EM4 terdiri dari kultur campuran mikrooganisme yang digunakan
sebagai inokulan mikroba atau dapat dikatakan sebagai pengedali biologi. EM
mengandung spesies mikroorganisme pilihan termasuk bakteri asam laktat, ragi,
bakteri fotosintetik, actinomycetes dan jenis bakteri lain (Higa & Parr, 1994, hal.
4) .

2.2 Variabel Penelitian
1. Variabel Bebas
Variabel bebas pada penelitian ini adalah produksi biogas yang dihasilkan
oleh setiap sampel, tingkat kelembaman, intensitas cahaya matahari, temperatur,
serta tempat penyimpanan digester.
2. Variabel Terikat
1) Secara Umum
a.

Setiap sampel diberikan 100 gram tanaman air eceng gondok
yang telah dicacah

b.

Pemberian air pada setiap sampel dengan perbandingan 2:1

9

c.

Digester biogas yang terbuat dari botol bekas

d.

Batas waktu yang ditetapkan dalam penelitian yaitu selama 4 hari
berturut-turut

2) Dalam konteks yang diteliti
a.

Pengaruh EM4 terhadap efektifitas produksi biogas dari tanaman
air eceng gondok

3. Variabel Kontrol
Penelitian ini dibagi dalam dua tahapan eksperimen, eksperimen pertama
dicari komposisi effective microorganisms 4 (EM4) yang paling sesuai dalam
menghasilkan biogas, lalu eksperimen kedua komposisi yang sesuai tersebut
dibandingkan dengan tanpa penambahan perlakuan EM4. Berikut ini adalah
distribusi perlakuan yang diberikan setiap sampel :
a. Eksperimen Pertama
Tabel 2.2.1 Eksperimen pertama
Variabel Terikat

Variabel Kontrol
-rasio EM4-

A

0%

B

5%

C

Eceng gondok 100 gr + air 50 ml

10%

D

15%

E

20%

b. Eksperimen Kedua
Tabel 2.2.2 Eksperimen kedua
Variabel Terikat
Tanpa Perlakuan

Eceng gondok 100 gr

EM4

+ air 50 ml

Sampel
A.1
A.2
A.3

Variabel Terikat
Perlakuan EM4

Eceng gondok 100 gr

komposisi terbaik

+ air 50 ml

Sampel
B.1
B.2
B.3

10

BAB III
METODELOGI
3.1

Metodelogi Penelitian
Pada penelitian ini penulis menerapkan metode penelitian eksperimen, penulis
melakukan eksperimen sebanyak dua kali. Penelitian ini difokuskan untuk mencari
pengaruh penggunaan effective microorganisms 4 (EM4) terhadap produksi biogas dari
tanaman air eceng gondok. Seperti diketahui sebelumnya EM4 merupakan bahan dalam
pembuatan pupuk kompos, mikroorganisme yang ada didalam EM4 adalah bakteri baik
yang meguntungkan dan membantu proses degradasi bahan-bahan organik. Alat yang
berperan sebagai fermentor atau digester biogas dalam penelitian ini adalah botol bekas
berukuran 600 mililiter yang biasa ditemukan dipasaran. Selain itu digunakan media
penampung biogas yang berupa balon dan botol bekas 600 ml dan 300 ml.
Eksperimen pertama dilakukan penelitian untuk mendapatkan komposisi EM4
yang sesuai dalam menghasilkan biogas. Pengamatan pada eksperimen ini dilakukan
selama 5 hari berturut-turut. Media penampung biogas yang digunakan adalah balon.
Pada ekspreimen ini pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat berupa jangka
sorong, jangka sorong digunakan untuk mengukur keliling balon beserta ketinggiannya.
Kemudian dihitung menggunakan rumus volume tabung untuk mendapatkan jumlah
tekanan yang dihasilkan. Penulis menyadari jika pengukuran dengan menggunakan
jangka sorong tidak akurat, namun karena keterbatasan alat tidak ada cara lain selain
menggunakan jangka sorong. Jadi volume gas yang dihasilkan pada eksperimen
pertama ini diestimasikan berdasarkan pada rumus volume tabung.
Eksperiemen kedua dilakukan penelitian dengan membandingkan komposisi
terbaik di eksperimen pertama dengan komposisi tanpa perlakuan EM4. Pengamatan
pada eksperimen ini dilakukan selama 4 hari berturut-turut. Terdapat perbedaan alat
dari ekperimen pertama, pada eksperimen ini digunakan manometer U sederhana
beserta media penampung gasnya. Manometer U berfungsi untuk mengukur tekanan
gas yang dihasilkan, hal ini bertujuan untuk mengakuratkan penelitian. Di eksperimen
ini jumlah volume gas yang dihasilkan adalah konstan mengikuti media penampung
yang digunakan.
11

3.2

Desain Alat Digester Biogas
a. Eksperimen Pertama

Gambar 3.2.1 Skema digester eksperimen pertama

Gambar 3.2.2 Digester eksperimen pertama

12

b. Eksperimen Kedua

Gambar 3.2.3 Skema digester eksperimen kedua

Gambar 3.2.4 Digester eksperimen kedua

13

3.3

Instumen dan Prosedur Konstruksi
Alat dan Bahan
1) Botol 600 ml
2) Pisau
3) Eceng gondok
4) Papan pencacah
5) Timbangan digital
6) Kotoran sapi
7) Wadah
8) EM4
9) Gelas ukur
Cara Instalasi Kontruksi bahan organik Biogas
1) Pertama, mencari tanaman air eceng gondok.
2) Kedua, tanaman air eceng gondok yang telah didapat kemudian dicacah
terlebih dahulu agar memudahkan proses pembusukannya.
3) Ketiga, eceng gondok yang telah dicacah dimasukkan kedalam wadah
kemudian ditimbang berdasarkan rasio yang telah ditetapkan oleh
penelitian ini yaitu sebanyak 100 gram per botol.
4) Keempat, setelah ditimbang eceng gondok diberikan perlakuan EM4
sesuai parameter pada tabel 2.2.1 untuk eksperimen pertama dan tabel
2.2.2 untuk eksperimen kedua.
5) Kelima, setelah diberikan perlakuan, aduk sampai rata kemudian
cacahan eceng gondok dimasukkan kedalam masing-masing botol.

3.4

Teknik Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data dalam penelitian ini dilakukan dalam empat tahapan
yaitu, studi literatur (langkah awal penelitian), eksperimen (proses pembuatan alat dan
uji coba sampel), observasi (pencatatan data-data selama proses berlangsung) dan studi
literatur kembali (menjawab temuan-temuan yang didapatkan pada saat observasi).

14

3.5

Teknik Pengambilan Data
Teknik pengambilan data dalam penelitian ini dilakukan dengan dua kali
pengamatan dalam satu hari, artinya pengamatan dilakukan setiap dua belas jam sehari.
Pengamatan pertama dilakukan pada pagi hari, lalu pengamatan kedua pada sore hari.
Pada eksperimen pertama hanya dilakukan satu kali pengamatan dalam satu hari,
sedangkan pada eksperimen kedua dilakukan dua kali pengamatan dalam satu hari, hal
ini dimaksudkan untuk memvalidkan pengukuran pada penelitian ini. Teknik
pengukuran pada eksperimen pertama dilakukan dengan cara mengukur keliling atau
diameter dan ketinggian dari balon tersebut, alat yang digunakan adalah jangka sorong.
Sedangkan, eksperimen kedua digunakan penggaris untuk mengukur perbedaan
ketinggian dari manometer U.

15

BAB IV
PEMAPARAN HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1

Analisis Hasil Eksperimen Pertama
Pada eksperimen pertama ini, hal yang ingin dicapai adalah medapatkan
komposis EM4 yang tepat dalam menghasilkan biogas. Distribusi parameter telah
dijabarkan pada tabel 2.2.1. Seperti dijelaskan pada bab sebelumnya, jika pengukuran
yang digunakan dalam eskperimen ini menggunakan jangka sorong, karena media
penampung biogas yang digunakan adalah balon. Alasan mengapa digunakan balon
sebagai media penampung karena balon memiliki struktur yang lebih elastis ketimbang
menggunakan plastik. Pengukuran dilakukan pada setiap sampel dengan mengukur
keliling dan ketinggian dari balon tersebut. Setelah diukur data yang telah didapatkan
ditabulasikan ke persamaan volume tabung:
Volume tabung =  r 3h

(4.1)

Pengukuran pada eksperimen ini dilakukan selama lima hari berturut-turut.
Didapatkan hasil dari komposisi EM4 yang terbaik adalah komposisi pada parameter D
(dosis EM4 15%). Pada parameter D bakteri sudah mulai terbentuk pada hari pertama,
dimana jumlah volume yang dihasilkan sebesar 3,29 cm3. Artinya dari analisa penulis
bakteri telah melewati fase lag dan baru masuk fase log (eksponensial). Kemudian pada
hari berikutnya terjadi peningkatan yang signifikan sebesar 37,27 cm3, pada
pengamatan dihari kedua ini bakteri telah berada di tahap maksimal dari fase
eksponensial. Pada pengamatan dihari ketiga, jumlah volume yang dihasilkan menurun,
berdasarkan analisa bahwa bakteri telah memasuki fase stasioner dan setelah itu
penurunan terus berlanjut sampai hari kelima yang dimana bakteri telah memasuki fase
kematian. Penurunan tersebut terjadi karena kandungan unsur hara yang berada di
digester telah menipis, sehingga proses pertumbuhan populasi bakteri tidak seimbang
dengan jumlah kematiannya. Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan dilapangan
dapat diambil gagasan bahwa jumlah volume gas yang dihasilkan mengikuti siklus
hidup dari bakteri tersebut, jika dianalisis hal ini terjadi karena gas yang dihasilkan
didalam digester tidak langsung digunakan, sehingga gas tersebut dimanfaatkan oleh
senyawa lain seperti asam organik untuk membantunya memakan bakteri-bakteri
16

pembentuk biogas yang telah mati. Terbentuknya senyawa tersebut terjadi pada setiap
sampel, sehingga gas yang telah dihasilkan oleh setiap sampel tersebut akan menurun
jumlahnya berdasarkan analisa yang telah dijelaskan sebelumnya. Berikut ini adalah
tabel data pengamatan eksperimen pertama:
Tabel 4.1.1 Data Eksperimen pertama
Variabel
Terikat
A
Eceng
Gondok B
100 gram C
+ air 50 D
ml
E

Dosis
EM4
0%
5%
10%
15%
20%

Hari ke-1
-

Pengamatan (cm3)
Hari ke-2 Hari ke-3 Hari ke-4 Hari ke-5
26,87
53,49

-

-

6,38
3,29
-

26,75
40,56
Kecil sekali

Kecil sekali

Kecil sekali

12,12
40,33 Kecil sekali
50,38
27,85

Kecil sekali
-

18,69

Pemberian EM4 pada tanaman air eceng gondok memberikan pengaruh
terhadap aktivitas mikroorganisme, hal ini dapat dilihat dari tabel 4.1.1. Pemberian
dengan dosis antara 10 % sampai 15 %, memberikan pengaruh terhadap proses
pembusukan yang lebih cepat, sehingga pada hari pertama biogas sudah dihasilkan.
Pemberian dengan dosis 20% menghasilkan biogas yang lebih banyak pada hari ketiga,
akan tetapi pada hari pertama tidak ada gas yang dihasilkan, lalu pada hari kedua gas
dihasilkan dengan jumlah yang sangat kecil sehingga sulit diukur dengan jangka
sorong. Sehingga dapat diambil gagasan bahwa semakin banyak dosis yang diberikan
tidak memberikan dampak terhadap efisiensi aktivitas mikroorganisme dalam
mendagradasi bahan organik, hanya dosis yang optimumlah yang paling efisien.

4.2

Analisis Hasil Eksperimen Kedua
Pada eksperimen kedua ini hal yang ingin dicapai adalah pengaruh EM4 tehadap
produksi biogas dari tanaman eceng gondok dalam satuan ukur tekanan yang
dihasilkan. Distibusi parameter telah dijabarkan pada tabel 2.2.2. Pada eksperimen
kedua ini digunakan manometer U sebagai alat ukur tekanan yang dihasilkan. Di
eksperimen ini alat ukur yang digunakan adalah penggaris dan media penampung
biogas yang digunakan adalah botol bekas. Penggunaan penggaris digunakan untuk
mengukur perbedaan ketinggian kolom muka air antara kedua sisi selangnya. Dalam
ekperimen ini volume gas yang dihasilkan adalah konstan mengikuti bentuk dari botol
yang digunakan, sehingga hanya tekanan gasnya saja yang dihitung. Pengukuran
17

dilakukan pada setiap sampel dengan mengukur perbedaan ketinggian kolom muka
airya. Setelah diukur data yang telah didapatkan ditabulasikan ke persamaan tekanan
pada manometer U:

P  Patm  ( air  h  g )

(4.2)

Dimana :
P

: Tekanan Hidrostatik (atm)

Patm

: Tekanan atmosfir (atm)

p

: Massa jenis air (kg/m3)

h

: Ketingian (m)

g

: Percepatan gravitasi (m/s2)

Pengukuran pada eksperimen ini dilakukan selama empat hari berturut-turut.
Didapatkan hasil bahwa perbedaan ketinggian pada kedua perlakuan tidak memberikan
perbedaan yang signifikan. Hal ini dapat terlihat dari peningkatan kolom muka air antar
kedua perlakuan pada tabel 4.2.1. Dapat diambil gagasan bahwa tekanan gas yang
dihasilkan oleh kedua perlakuan tersebut adalah sama, namun yang membedakan dari
keduanya hanyalah jumlah volume gas yang dihasilkan dan efektifitas kerja
mikroorganisme dalam mendegradasi bahan organik pada digester biogas yang
digunakan (berdasarkan pengamatan pada eksperimen pertama). Selain itu berdasarkan
literatur jumlah volume gas yang dihasilkan banyak belum tentu tekanan yang
dihasilkan juga banyak.

18

Tabel 4.2.1 Data eksperimen kedua
Parameter
Penelitian
Tanpa
Perlakuan
EM4

A.1
A.2
A.3

Perlakuan
EM4
Dosis 15
%

B.1
B.2
B.3

Parameter
Penelitian
Tanpa
Perlakuan
EM4
Perlakuan
EM4
Dosis 15
%

A.1
A.2
A.3
B.1
B.2
B.3

Pengamatan (cm)

Hari ke - 1
I
II
0,15
0,1
0,1
-

0,1
0,1
-3,5

Hari ke - 2
I
II
0,2
0,2
0,1
0,15
0,1
0,15
0,15
0,15
-0,6

0,15
0,15
3,5

Hari ke - 3
I
II
0,35
0,3
0,2
0,2
0,15
0,2
0,15
0,2
9,2

0,15
0,2
4,7

Hari ke - 4
I
II
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,25
3,5

0,2
0,3
4

Tabulasi Tekanan (atm)

Hari ke - 1
I
II
- 1,145078
- 1,096718
- 1,096718
- 1,096718
- 1,096718
- -2,38515

Hari ke - 2
I
II
1,193437
1,096718
1,096718
1,145078
1,145078

Hari ke - 3
I
II

1,193437
1,145078
1,145078
1,145078
1,145078

1,338515
1,193437
1,145078
1,145078
1,193437

0,419689 4,385147

9,8981

1,290155
1,193437
1,193437
1,145078
1,193437

Hari ke - 4
I
II
1,290155
1,193437
1,193437
1,193437
1,241796

1,290155
1,193437
1,193437
1,193437
1,290155

5,545769 4,385147

4,868739

Dapat dilihat dari tabel 4.2.1, peningkatan kolom muka air atau tekanan yang
signifikan terjadi dihari ketiga. Dimana peningkatan yang signifikan terjadi pada
sampel A.1 dan B.3. Dalam tabel tersebut terdapat tanda strip (-) pada pengamatan
pertama dihari pertama, maksud dari tanda tersebut adalah tidak dilakukan pengukuran
karena eksperimen baru saja berjalan, jadi pengamatan dilakukan dua belas jam
setelahnya.
Ada beberapa temuan yang terdapat pada eksperimen kedua ini salah satu
temuan tersebut adalah nilai minus yang terdapat pada sampel B.3. Jika dilihat pada
sampel yang lain terjadi peningkatan yang tidak terlalu signifikan dan rata-rata dari
peningkatan tersebut adalah sebesar 0,1 cm. Namun yang terjadi pada sampel B.3
adalah penurunan, termasuk penurunan kolom muka air dan tekanan. Penurunan yang
terjadi pada sampel B.3 dapat dikatakan tidak wajar, karena turun melebihi peningkatan
pada sampel yang lain. Berdasarkan kejadian tersebut jika dianalisa, kemungkinan hal
tersebut terjadi karena tekanan yang ada dalam botol lebih rendah dari tekanan atm,
selain itu bisa saja dipengaruhi jenis botol yang digunakan atau didalam botol tersebut
telah terdapat senyawa-senyawa lain karena pada eksperimen ini botol yang digunakan
19

adalah botol bekas yang didapatkan dari tempat sampah dan tidak disamakan jenis
botolnya. Dalam eksperimen ini penulis belum bisa menjabarkan apa pengaruh pastinya
karena terkendala dalam teknologi atau alat yang digunakan. Pada pegamatan hari
ketiga pada sampel B.3 terjadi peningkatan yang sangat-sangat signifikan yaitu sebesar
9,9 atm. Jika dilihat secara seksama pada tabel 4.2.1 distribusi peningkatan tekanan
berada di distribusi yang setara kecuali sampel B.3, kalaupun ada kebocoran pada
sampel yang lain otomatis pasti akan ada bau tidak sedap yang tercium, selain itu
terdapatnya embun gas yang berada pada setiap sampel menandakan tidak adanya
kebocoran, jikapun ada embun gas pasti tidak akan terbentuk. Alat yang digunakan pada
eksperimen ini telah dilakukan pengujian terhadap kebocoran berkali-kali, sehingga alat
yang digunakan ini telah berada dalam kondisi yang sesuai bagi pertumbuhan
mikroorganisme anaerob.

Gambar 4.2.1 Adanya embun gas pada botol digester
Dalam eksperimen ini akan dilakukan pembahasan lebih lanjut mengenai
pengaruh perlakuan yang diberikan pada sampel, melalui pembahasan dalam
analisis anova.

20

4.2.1

Analisa Anova Eksperimen Kedua
1) Definisi H0 dan H1

Gambar 4.2.1.1 Definisi H0 dan H1
2) Penentuan α
α = 0,05
3) Penentuan derajat kebebasan
Tabel 4.2.1.1 Derajat kebebasan
Parameter
Produktivitas
Interaksi
Galat
Total

df
df0 = n0 - 1 = (2-1)
dfN = nN - 1 = (7-1)
dfi = n0 x nN = (1 x 6)
dferor = dft - df0 - dfN - dfi
= (41 - 1 - 6 - 6)
dft = n0 x nN x r
= (2 x 7 x 3 -1)

Hasil
1
6
6
28
41

4) Penentuan Decision Rule




Hipotesis A

d1 = df0

=1

d2 = dferor

= 28

Hipotesis B

d1 = df0

=6

d2 = dferor

= 28
21



Hipotesis Interaksi

d1 = df0

=6

d2 = dferor

= 28

5) Perhitungan statistika tes
Tabel 4.2.1.2 Tabel data statistik anova
Parameter
produktivitas
Interaction
Eror

SS
8,210547
16,7632
14,7001
94,51127

df

Total
134,1851
6) Penentuan hasil


1
6
6
28

MS
F
P-value
F crit
8,210547 2,432464 0,130079 4,195972
2,793867 0,827714 0,558423 2,445259
2,450016 0,725844 0,632507 2,445259
3,375403

41

Hipotesis A
“jika F lebih besar dari 4,195972, maka H0 ditolak”
FA = 2,432464
Maka, H0 = diterima



Hipotesis B
“jika F lebih besar dari 2,445259, maka H0 ditolak”
FA = 0,827714
Maka, H0 = diterima



Hipotesis Interaksi
“jika F lebih besar dari 2,445259, maka H0 ditolak”
FA = 0,725844
Maka, H0 = diterima

7) Penarikan kesimpulan


A menghasilkan perbedaan yang [tidak signifikan] terhadap produksi
biogas dari tanaman eceng gondok dalam satuan ukur tekanan atm, F
(1,28) = 2,432464, p [>] 0.05



B menghasilkan perbedaan yang [tidak signifikan] terhadap produksi
biogas dari tanaman eceng gondok dalam satuan ukur tekanan atm F
(6,28) = 0,827714, p [>] 0.05

22



[tidak terdapat] pengaruh interaksi antara A dan B. F (6,28) = 0,725844,
p [>] 0.05

Berdasarkan analisa anova, ternyata produksi biogas dari tanaman air
eceng gondok dalam satuan ukur tekanan atm, tidak memberikan pengaruh yang
signifikan terhadap perlakuan yang diberikan pada masing-masing sampel.
Eksperimen kedua ini tidak memberikan pengaruh pada nilai α = 0,05, akan
tetapi akan memberikan pengaruh pada nilai α = 0,6.

23

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Biogas adalah gas yang dihasilkan melalui proses fermentasi bahan-bahan
organik dengan bantuan bakteri-bakteri anaerobik. Biogas dibuat dari bahan-bahan
yang tidak diperlukan lagi oleh manusia, bahan yang sudah dibuang dan bahan yang
tidak bernilai ekonomis seperti sampah organik, limbah rumah tangga, limbah hasil
peternakan dan pertanian. Secara ilmiah biogas adalah gas yang bersifat mudah terbakar
(flammable). Kandungan utama biogas adalah gas metana (CH4) dan karbon dioksida
(CO2). Pada penelitian ini digunakan tanaman air eceng gondok sebagai bahan baku
utama pembentukan biogas. Hal ini didasarkan pada permasalahan seputar
pertumbuhan tanaman air eceng gondok yang dapat tumbuh dengan cepat dan
menyebar diperairan, sehingga menggangu aktivitas masyarakat sekitarnya. Penelitian
ini dilakukan sebanyak dua kali eksperimen, eksperimen pertama fokus dalam mencari
komposisi EM4 terbaik dalam menghasilkan biogas, ekperimen kedua fokus dalam
mencari pengaruh EM4 terhadap produksi biogas dari tanaman eceng gondok dalam
satuan ukur tekanan.
Pada eksperimen pertama didapatkan komposisi terbaik dalam menghasilkan
biogas adalah pada parameter D (Dosis EM4 15%). Penentuan komposisi terbaik ini
ditentukan berdasarkan dari aktivitas mikroogranisme dalam menghasilkan biogas pada
hari pertama dan kedua. Pada ekperimen kedua, tekanan atau perbedaan ketinggian dari
kedua perlakuan tidak memberikan perbedaan yang signifikan, hal inipun dilanjutkan
dalam analisis anova pada α = 0,05, yang mengemukakan hasil bahwa tidak terdapat
pengaruh antar interaksi, sehingga hipotesis nol diterima. Dapat diambil gagasan bahwa
tekanan gas yang dihasilkan oleh kedua perlakuan tersebut adalah sama, namun yang
membedakan dari keduanya hanyalah jumlah volume gas yang dihasilkan dan
efektifitas kerja mikroorganisme dalam mendegradasi bahan organik pada digester
biogas yang digunakan (berdasarkan pengamatan pada eksperimen pertama).
Pemberian EM4 pada tanaman air eceng gondok memberikan pengaruh terhadap
aktivitas mikroorganisme. Pemberian dengan dosis antara 10 % sampai 15 %,
memberikan pengaruh terhadap proses pembusukan yang lebih cepat, sehingga pada

24

hari pertama biogas sudah dihasilkan. Sehingga dapat diambil gagasan bahwa semakin
banyak dosis yang diberikan tidak memberikan dampak terhadap efisiensi aktivitas
mikroorganisme dalam mendagradasi bahan organik, hanya dosis yang optimumlah
yang paling efisien.

5.2 Saran
1. Bagi Peneliti
Ini merupakan penelitian awal sehingga perlu ditindak lanjuti agar
menghasilakan penelitian tentang biogas yang lebih baik.
2. Bagi Pemerintah
Agar lebih memperhatikan pengolahan gulma (penggangu) tanaman air eceng
gondok sehingga tidak mengganggu keindahan dan kesehatan dan perlu dibuat tim
peneliti dan pengembang Biogas dari tanaman air ini agar terwujud energi yang
terbarukan.
3. Bagi Fakultas
Untuk lebih memfasilitasi terhadap mahasiswa dalam melakukan penelitianpenelitian yang inovatif agar menjadi insan yang kreatif sehingga terwujud kampus
yang berbasis riset yang sesungguhnya.

25

DAFTAR PUSTAKA
Adekunle, K. F., & Okolie, J. A. (2015). A Review of Biochemical Process of. Advances in
Bioscience and Biotechnology, 205-212.
Anaerobic Digestion & Biogas Association (ADBA). (2014). the practical guide to ad. Dalam
K. Sharpe, The practical guide to ad (hal. 60). London: Anaerobic Digestion &
Biogas Association (ADBA).
Hackett, W. C., & Thompson, O. C. (1991). Biofermentation Pilot Study for Water Hyacinth
and Gizzard Shad Composting. South Charleston: AGRON Corporation.
Higa, D. T., & Parr, D. J. (1994). Beneficial and Effective Microorganisms for a Sustainable
Agriculture and Environment. Atami: International Nature Farming Research Center.
Njogu, P., Kinyua, R., Muthoni, P., & Nemoto, Y. (2015). Biogas production Using Water
Hyacinth (Eicchornia crassipes) for Electricity Generation in Kenya. Energy and
Power Engineering, 209-216.
Parmar, N. (2003, April 26). Bacterial growth. Diambil kembali dari www.en.wikipedia.org:
https://www.en.wikipedia.org/wiki/Bacterial_growth
Rasi, S. (2009). Biogas Composition and Uprading to Biomethane. Jyväskylä.: University
Library of Jyväskylä.
Serna, E. (2009, November 25). Anaerobic Digestion Process. Diambil kembali dari
http://www.wtert.eu: http://www.wtert.eu/default.asp?Menue=13&ShowDok=12
Todar, K. (2002). Growth of Bacterial Populations. Dalam K. Todar, Todar's Online
Textbook of Bacteriology (hal. 69). Madison: Department of Bacteriology, University
of Wisconsin.
Verma, S. (2002). Anaerobic Digestion of Biodegradable Organics in Unicipal Solid Waste.
New York: Department of Earth & Environmental Engineering, Columbia University.
Wolverton, B. C., & McDonald, R. C. (1978). Nutritional Composition of Water Hyacinths
Grown on Domestic Sewage. Economic Botany, 363-370.

26

LAMPIRAN
Foto Ekperimen Pertama

27

Foto Eksperimen Kedua

28