BAB III

KEGIATAN RISET

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Waktu penelitian dimulai pada bulan Mei – Juli 2014. Lokasi penelitian di

Laboratorium Rekayasa Lingkungan Fakultas Teknik dan Laboratorium Tanah

PUSREHUT Universitas Mulawarman Samarinda.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

1. Galon air minum volume 19 L sebanyak 5 buah2. Papan ukuran 1 x 1,5 m3. Kertas berpetak ukuran 1 x 1,5 m4. Pipa Y sebanyak 5 buah5. Selang silikon diameter 1 cm untuk mengalirkan gas sepanjang 1,5 m sebanyak 56. buah7. Gelas Ukur 1.000 ml8. Penjepit 10 buah9. Lem silikon

3.2.2 Bahan

1. Eceng Gondok yang diambil dari waduk Benanga dengan rasio C/N 35,88 dan VS 89,05%

2. Rumen Sapi dengan rasio C/N 13,09 3. Aquadest

1

3.3 Variabel Penelitian

3.3.1 Variabel Bebas

Variabel bebas terdiri dari:

1. 50% VS campuran : EM4 25%2. 33% VS campuran : EM4 17,6%3. 25% VS campuran : EM4 15,4%

Dan dibuat reaktor kontrol yaitu 100% eceng gondok : EM4 25% dan 100% kotoran

sapi : EM4 25%. Untuk %VS dan % substrat menggunakan % berat dan untuk %EM4

menggunakan % volume. Substrat dalam penelitian ini merupakan campuran antara

40% eceng gondok dan 60% kotoran sapi.

3.3.2 Variabel Terikat

Variabel bebas yang digunakan dalam penelitian ini akan mempengaruhi variabel terikat

yaitu produksi biogas. Parameter yang diamati dari produksi biogas ini meliputi jumlah

volume produksi biogas, VS, pH, suhu dan uji nyala api.

3.4 Metode Pengumpulan Data

Jenis data yang digunakan dalam riset ini adalah :

1. Data primer yaitu data yang diperoleh langsung dari hasil analisis di laboratorium

2. Data sekunder yaitu data yang dikumpulkan dari studi pustaka yang berkaitan

dengan permasalahan penelitian yang diperoleh dari penelitian-penelitian

sebelumnya.

2

3.5 Tata Cara Penelitian

3.5.1 Penelitian Pendahuluan

Pengukuran Kadar Karbon (C) Eceng Gondok dan Kotoran Sapi

Eceng gondok dan kotoran sapi masing-masing dioven dengan suhu 110oC selama 8

jam. Kemudian eceng gondok dan kotoran sapi kering dihaluskan, dan ditimbang

masing-masing sebanyak 0,10 gr. Setelah itu masing-masing dimasukkan ke dalam

Labu Erlenmeyer 100 ml dan ditambahkan larutan H2SO4 sebanyak 7 ml dan KCr

sebanyak 5 ml. Larutan tersebut dimasukkan ke ruang asam selama 30 menit, setelah itu

ditambahkan aquadest mencapai 100 ml. Kemudian larutan tersebut disaring

menggunakan paper filter diameter 110 mm, lalu dihitung menggunakan persamaan

(2.1).

Pengukuran Kadar Nitrogen (N) Eceng Gondok dan Kotoran Sapi

Eceng gondok dan kotoran sapi masing-masing dioven dengan suhu 110oC selama 8

jam. Kemudian eceng gondok dan kotoran sapi kering dihaluskan, dan ditimbang

masing-masing sebanyak 0,10 gr. Setelah itu dimasukkan ke dalam abu Khjedal dan

ditambahkan katalis sebanyak 0,50 gr. Setelah itu dibakar, kemudian didestilasi.

Kemudian larutan dititrasi dengan larutan HCl 0,02 sampai berubah warna kemerahan.

Setelah itu dihitung menggunakan persamaan (2.2).

Pengukuran Nilai Volatile Solid Eceng Gondok dan Kotoran Sapi

Cawan porselen yang telah dibersihkan disiapkan kemudian dikeringkan di dalam oven

dengan suhu 105oC selama 1 jam. Cawan porselen tersebut lalu dimasukkan ke dalam

desikator. Setelah beberapa saat, cawan porselen ditimbang dan didapatkan bobot

porselen yang dilambangkan dengan (B). Kemudian ditimbang eceng gondok dan

kotoran sapi yang sudah dikeringkan masing-masing sebanyak 1,00 gram dan

3

dimasukkan ke dalam cawan porselen dilambangkan dengan (A). kemudian eceng

gondok dan kotoran sapi dipanaskan dalam tanur dengan suhu 550oC selama satu jam

hingga seluruh bahan organik menjadi abu. Setelah itu, eceng gondok dan kotoran sapi

yang sudah menjadi abu didinginkan menggunakan desikator hingga mencapai suhu dan

bobot seimbang. Bobot ini dilambangkan dengan (C). Setelah itu dilakukan perhitungan

menggunakan persamaan (2.3)

3.5.2 Pembuatan Biodigester Anaerobik

Pada penelitian ini tipe reaktor yang digunakan adalah tipe batch dengan unit reaktor

anaerobik berupa botol air mineral dengan volume 1500 ml. Pada reaktor anaerobik

terdapat lubang inlet, oulet, dan keluaran gas. Bahan isian maksimum adalah 1200 ml

yaitu 80% dari volume reaktor anaerobik. Hal ini dimaksudkan agar gas yang

dihasilkan dapat tertampung di dalam reaktor anaerobik.

3.5.3 Persiapan Bahan

Bahan baku yang digunakan adalah eceng gondok yang diambil langsung dari Waduk

Benanga Samarinda. Kemudian eceng gondok dicacah kecil-kecil dan diblender. Proses

pencacahan menjadi lebih kecil ini dimaksudkan untuk memudahkan proses degradasi

oleh bakteri sehingga proses anaerobik dapat berlangsung lebih cepat dan lebih

sempurna. Kotoran sapi yang digunakan diambil langsung dari peternakan sapi yang

berada di Jl. A.W Syahranie, Samarinda. Bakteri inokulum yang digunakan untuk

mempercepat proses pembentukan biogas adalah bakteri EM4 yang didapatkan dari

Toko Kimia.

Komposisi isian dalam reaktor sebanyak 1200 ml yang merupakan campuran dari

bahan-bahan yang digunakan. Bahan baku yang digunakan diukur C/N untuk

mendapatkan rasio C/N 25 - 30. Dilakukan perhitungan dengan asumsi massa jenis

eceng gondok, kotoran sapi, dan EM4 sama dengan massa jenis air yaitu sebesar 1

gram/mL. Sehingga untuk substrat digunakan perbandingan eceng gondok dan kotoran

sapi yaitu 40% : 60%, dengan C/N 29,84.

4

Dari perbandingan tersebut didapatkan %VS campuran dengan rumus :

VS campuran = 40% VS Eceng Gondok + 60% VS kotoran sapi VS campuran = (40% x 89,05) + (60% x 91,7) VS campuran = 90,64%

Dari perhitungan tersebut didapat VS campuran 90,64, yang dibagi

menjadi 3 reaktor yaitu R1, R2, dan R3 dengan %VS campurannya

masing-masing 50% VS campuran, 33% VS campuran, dan 25% VS

campuran. Bakteri EM4 yang digunakan sebanyak 10% dari total

komposisi isian reaktor yaitu 120 ml. Untuk menentukan VS

masingmasing reaktor dihitung menggunakan rumus:

Sedangkan untuk mengetahui komposisi bahan isian untuk masing-

masing reaktor dihitung menggunakan rumus:

Untuk menentukan kemampuan bahan baku yang digunakan dalam

menghasilkan biogas, maka dalam penelitian ini digunakan kontrol yang

berisi:

1. Eceng Gondok = 600 gr (50%) EM4 + air = 120 ml + 480 ml = 600 ml (50%)

2. Kotoran Sapi = 600 gr (50%) EM4 + air = 120 ml + 480 ml = 600 ml (50%)

Berikut merupakan jumlah komposisi bahan yang digunakan tiap-tiap

reaktor yang ditampilkan dalam Tabel 3.1 :

Tabel 3.1 Komposisi Bahan Tiap Reaktor

Reaktor Substrat Eceng

Gondok(gram)

Kotoran Sapi

(gram)

Air(ml)

Total(ml)

K1 15200

15200

15200

5

15200

15200

Keterangan:

Reaktor R1 = 50% VS campuran 25% EM4

Reaktor R2 = 33% VS campuran 17,6% EM4

Reaktor R3 = 25% VS campuran : 15,4% EM4

Reaktor K1 = 100% eceng gondok : 25% EM4

Reaktor K2 = 100% kotoran sapi : 25% EM4

3.5.4 Persiapan Alat

1. Persiapan reaktor anaerobik mengunakan reaktor batch dengan kapasitas 1.500 ml.

2. Reaktor berupa botol air mineral 1.500 ml yang ditutup dan dihubungkan pipa Y

dengan selang silikon yang ditempelkan pada papan berukuran 1 x 1,5 m yang

sudah dilapisi kertas millimeter block yang berfungsi sebagai indikator

produksi biogas setiap harinya.

3. Pipa Y diberi penjepit agar bisa dibuka dan ditutup untuk mengeluarkan gas apabila

gas yang dihasilkan sudah penuh.

4. Pada sisi U selang silikon diberi air agar terlihat gas yang dihasilkan sehingga bisa

ditandai di kertas millimeter block.

5. Di sisi botol mineral diberi lubang untuk di sambungkan dengan selang yang bisa

dibuka dan ditutup untuk pengambilan substrat untuk diukur nilai volatile solid

nya setiap minggu.

3.5.5 Cara Pembuatan Biogas

1. Masing-masing substrat yang sudah ditentukan berat dan jumlahnya masing-masing

dicampur secara manual sehingga terbentuk campuran yang homogen dan merata.

2. Dimasukkan isian ke dalam masing-masing reaktor, sebelumnya lubang yang berada

di sisi reaktor ditutup.

6

3. Setelah sekitar beberapa hari, gas mulai terbentuk ditandai berubahnya ketinggian

air yang berada di selang U dan dicatat kenaikan ketinggian air setiap harinya

4. Produksi biogas yang terbentuk tiap harinya ditandai pada kertas millimeter

block yang sudah ditempel pada papan dan dibuat grafik. Dari grafik tersebut

dapat dilihat produksi biogas yang dihasilkan tiap reaktor dan reaktor yang

menghasilkan biogas paling optimum. Apabila pH sudah stabil/netral dan grafik

menunjukkan tidak adanya penambahan produksi biogas berarti proses

pembentukan biogas telah selesai.

5. Setiap minggunya diambil substrat yang berada pada masing-masing reaktor untuk

diukur Suhu, pH, dan nilai volatile solid, untuk mengetahui jumlah bahan

organik yang sudah didegradasi oleh bakteri.

3.6 Analisis Data

Penelitian ini dilakukan dengan melakukan studi literatur yang kemudian diaplikasikan

ke dalam sebuah pengolahan. Dalam penelitian ini dilakukan analisis laboratorium yang

kemudian dilanjutkan dengan analisis deskriptif yang merupakan uraian penalaran guna

mengkaitkan berbagai data dalam mencari kejelasan masalah yang sedang diamati.

Analisis deskriptif adalah suatu cara menggambarkan persoalan berdasarkan data yang

dimiliki yakni dengan cara menata data tersebut sedemikian rupa ssehingga dengan

mudah dapat dipahami tentang karakteristik data, dijelaskan dan berguna untuk

keperluan selanjutnya. Jadi dalam hal ini terdapat aktivitas atau proses pengumpulan

data, dan pengolahan data berdasarkan tujuannya. Secara rinci kerangka kerja dari

statistika deskriptif adalah sebagai berikut:

3.6.1 Metode Pengumpulan Data

Metode Pengambilan datanya adalah sebagai berikut.

1. Volume Produksi Biogas

7

Dalam penelitian ini volume biogas di ukur dengan menggunakan selang silikon.

Pengukuran volume biogas dilakukan dengan cara mengamati kenaikan tinggi air pada

manometer setiap harinya dan selanjutnya produksi biogas dapat dihitung dengan

menggunakan rumus volume tabung.

V = π r² h ……………………………………………………………………….. .(3.1)

Dimana : V = Volume biogas, (mm³)

π = 3,14

r = Jari - jari selang, (mm)

h= Tinggi pipa dalam di atas permukaan air, (mm)

2. Kadar %VS, pH, dan suhu

Pengukuran %VS, pH, dan suhu dilakukan setiap minggu dengan cara slurry

masingmasing reaktor diambil sebanyak 10 ml untuk kemudian dilakukan pengukuran

%VS, pH, dan suhu. Pengukuran suhu dilakukan sebelum pengambilan slurry.

Sedangkan untuk pengukuran %VS dan pH dilakukan di laboratorium tanah PUSREHUT

dengan cara slurry masing-masing reaktor dimasukkan ke dalam cawan yang sebelumnya

sudah ditimbang (berat cawan) lalu diukur pHnya menggunakan pHmeter, kemudian

masingmasing slurry dioven selama 8 jam hingga kering lalu ditimbang (berat kering),

setelah itu dipanaskan dalam tanur dengan suhu 550oC selama satu jam hingga seluruh

bahan organik menjadi abu dan dimasukkan ke dalam desikator lalu ditimbang (berat

abu). Kadar %VS dihitung dengan menggunakan persamaan (2.3).

3. Uji Nyala Api

Uji nyala api digunakan untuk mengetahui apakah kandungan biogas yang dihasilkan

oleh masing-masing reaktor dapat terbakar atau tidak sehingga dapat digunakan untuk

mengasumsikan kadar metana dalam kandungan biogas tersebut. Jika dapat terbakar

berarti mengandung lebih dari 50% metana. Uji nyala api dilakukan setiap minggu

dengan cara mengambil gas menggunakan suntikan pada salah satu sisi selang yang

merupakan selang yang bisa merapat kembali, kemudian ujung suntikan tersebut

dibakar dan secara perlahan-lahan gasnya dikeluarkan hingga, jika ujung suntikan

8

terbakar berarti biogas sudah mengandung metana dan sebaliknya.

9

3.6.2 Penyajian Data dan Pengolahan Data

Penyajian data adalah langkah-langkah menata data yang diperoleh untuk dapat

memperjelas permasalahan. Penataan ini dapat dilakukan dengan tabulasi data dalam

bentuk tabel atau daftar, selain itu juga dapat divisualisasikan dalam diagram atau

grafik.

Rancangan Alat Penelitian

Keterangan:

1 = Reaktor Anaerobik volume 1500 ml

2 = Selang Silikon

3 = Penjepit

4 = Pipa Y

5 = Papan dilapisi kertas berpetak

10