degradasi sampah buah tomat menggunakan sistem …

DEGRADASI SAMPAH BUAH TOMAT MENGGUNAKAN

SISTEM BIOREAKTOR ANAEROBIK

SKRIPSI

Oleh

IKA PERTIWI

14040506005

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

OKTOBER 2018

Universitas Sumatera Utara

DEGRADASI SAMPAH BUAH TOMAT MENGGUNAKAN

SISTEM BIOREAKTOR ANAEROBIK

SKRIPSI

Oleh

IKA PERTIWI

140405005

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

OKTOBER 2018


v


vi


vii

DEDIKASI


viii

DEDIKASI

Skripsi ini kupersembahkan

untuk : Mak dan Bapak

Tercinta

Bapak Kenedi dan Ibu Wiwik Sriyani

Orang tua yang sangat hebat, berjuang demi anak sulungnya.

Terima kasih sudah membesarkan, mendidik, memotivasi tiada

henti sampai aku bisa pada titik ini adalah berkat doa-doamu

yang tiada henti dalam setiap sujudmu. kesabaran dan arahan

darimu selama ini membuat aku kuat dalam setiap pencapaian

yang akan aku capai.

Untuk mu laki-laki terbaik yang pernah Allah

Berikan padaku

Alvin dan Alfan Setiawan

Thank you for everything, I love you, and I miss you so much

Dan untuk orang tua saya selama 7 tahun tinggal dimedan uwak

Ilyas dan Pak Suhardiman


ix

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Ika Pertiwi

NIM : 140405005

Tempat/Tgl. Lahir : Lubuk Kambing/ 19 Oktober 1996

Nama orang tua : Kenedi dan Wiwik Sriyani

Alamat orang tua :

Desa Lubuk Kambing Kecamatan Ranah Mendaluh

Kabupaten Tanjung Jabung Barat, Kota Jambi

Asal sekolah:

SDN No 6/v Lubuk Kambing, tahun 2002-2008

SMPN 7 Merlung, tahun 2008-2011

SMAS Dharma Patra Pangkalan Berandan, tahun 2011-2014

Pengalaman organisasi/kerja:

1. Sekretaris Bidang Penelitian dan Pengembangan Himpunan Mahasiswa

Teknik Kimia (HIMATEK), 2017- 2018

2. Sekretaris Bidang Hubugan Masyarakat Covalen Study Group (CSG),

2016-2017

3. Ketua Umum Korps HMI-wati Komisariat Fakultas Teknik USU

periode 2016-2017

4. Kerja Praktek di PT Indonesia Asahan Aluminium (INALUM), Medan

16 Oktober-22 November 2017


x

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, Puji dan syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, karena atas berkat

dan rahmat-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan hasil penelitian ini

dengan judul “Degradasi Sampah Buah Tomat menggunakan Sistem

Bioreaktor Anarobik Berpenyekat”.

Selama pelaksanaan dan pembuatan laporan hasil penelitian ini, penulis dibantu oleh

banyak pihak, sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima

kasih kepada:

1. Ibu Ir. Maya Sarah, S.T., M.T., Ph.D selaku Dosen Pembimbing dan sekaligus

selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas

Sumatera Utara yang telah banyak memberikan ilmu dan arahan dalam

pelaksanaan dan penyelesaian laporan hasil penelitian ini.

2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.Si. selaku Koordinator Penelitian Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Prof. Dr. Eng. Irvan, M.Si. dan Bapak Dr. Amir Husin, S.T., M.T.

selaku dosen pembanding hasil penelitian ini.

4. Ibu Dr. Erni Misran, S.T., M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.

5. Seluruh dosen/staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik

Kimia

6. Nahlionny Ritman selaku mitra penelitian yang telah banyak medukung dan

membantu penulis dalam menyelesaikan laporan hasil penelitian ini.

7. Keluarga besar tersayang yang selalu memberi dukungan sehingga penulis

menjadi lebih semangat dalam mengikuti masa perkuliahan.

8. Keluarga Besar HMI14 Suci, Istaula, Raja, Faisal, Khairil, Arif, Apri, Jaya,

Bara, Halimah, Fauzi, Ivan, Rizki, Ridho, Mizi, Fajar yang sudah menjadi

teman susah maupun senang dalam menjalani kehidupan kampus.

9. HMI Komisariat Fakultas Teknik USU yang sudah menjadi wadah belajar

10. Sahabat-sahabat terbaik selama di Teknik Kimia yaitu Annisa Uswatun, Kana

Maulina Maha, Elviza Irawan, Rizki Sakinah, Said Hanif, Dannil Maha Putra,


xi

Hamzah Arifin Sinambela, Ari Pramana, Alfikri Ramadhan, Alm. Rizki

Agusman yang selalu memberi semangat kepada penulis untuk menyelesaikan

skripsi ini.

11. Tim Kerja Praktik INALUM yang sama-sama berjuang Halimah Tussa’diah,

Ruri Rizki, Halimah Tusakdiyah, Rizki Ambara, Azza Wajalla.

12. Asisten Laboratorium Penelitian Rizki Harahap dan Tito yang sudah

membantu dalam pengambilan data penelitian.

13. Asisten Laboratorium Teknologi Mekanik Abang Sarjana, Abang Wanda,

Muarif, Rizki, Jaya, Fauzi, Bayu, Suci yang sudah membantu dalam membuat

dan memperbaiki alat penelitian.

14. Abang dan kakak senior, rekan-rekan mahasiswa angkatan 2014, serta adik-

adik junior di Teknik Kimia USU.

15. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah

membantu penulis baik langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan

skripsi ini.

Penulis menyadari laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis

mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi

ini dapat memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Oktober 2018

Penulis

Ika Pertiwi


xii

ABSTRAK

Permasalahan pengolahan sampah diperkotaan menjadi alternatif untuk pembuatan

biogas. Pengolahan secara anerobik lebih diminati uuntuk mengurangi emisi gas

rumah kaca dan menjadi sumber energy berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan

untuk mengukur degradasi substrat untuk peoduksi biogas dari sampah buah dengan

variasi umpan 10%, 20% dan 30% w/v dengan masing-masing COD 81,6, 215 dan

237 g/L. Penelitian diawali dengan proses seeding dan aklimatisasi selama 10 hari.

Selanjutnya tahapan start up menggunakan bioreaktor anaerobik berpenyekat dengan

volume 35 liter. Bioreaktor ini dilengkapi dengan blender, mixer, dan pompa yang

bekerja selama 24 jam. Dari hasil penelitian ini diperoleh bahwa komposisi biogas

terbesar diperoleh pada umpan 30% w/v dengan COD 237 g/L sebanyak 50%

volume. Pada penelitian ini juga diperoleh kinetika laju pertumbuhan bakteri

berdasarkan persamaan Monod. Dengan Laju pertumbuhan maksimum (µmax)

terbesar pada umpan 20% w/v sebesar 0,15 dengan Ks sebesar27,55. Dan

perbandingan pemodelan menurunan subsrat menggunakan persamaan Monod dan

persamaan Orde satu diperoleh pendekatan terbaik antar kedua nya yaitu pada

konsentrasi awal 20% w/v (215 g/L COD) dan 30% w/v (237 g/L COD)

Kata kunci : biogas, bioreaktor anaerobik berpenyekat, persamaan Monod, sampah

buah tomat


xiii

ABSTRACT

The problem of processing waste in the city becomes an alternative for the

manufacture of biogas. Anaerobic digestion wastes is of increasing interest in order

to reduce the greenhouse gas emissions and to facilitate a sustainable development of

energy supply. This study aims to measure the degradation of substrate for biogas

production from fruit waste with a variation inlet 10%, 20% and 30% w / v with

COD 81,6, 215 dan 237 g/L. The research begins with the seeding process and

acclimatization for 10 days. Then the start up step uses an anaerobic baffle bioreactor

with a volume of 35 liters. This bioreactor is equipped with a blender, mixer and

pump that works for 24 hours. From the results of this study it was found that the

largest biogas composition was obtained in feed 30% w / v with COD 237 g / L as

much as 50% volume. In this study also obtained bacterial growth kinetics based on

the Monod equation. With the maximum growth rate (µmax), the largest feed is 20%

w / v of 0.15 with Ks of 27.55. And the comparison of substrate decreasing modeling

using the Monod equation and the first order equation obtained the best approach

between the two, namely at an initial concentration of 20% w / v (215 g / L COD)

and 30% w / v (237 g / L COD)

Keywords: biogas, insulated anaerobic bioreactor, Monod equation, tomato waste


xiv

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................................. i

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ........................................................... ii

LEMBAR PERSETUJUAN................................................................................... iii

DEDIKASI ............................................................................................................. iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS ................................................................................ v

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT ........................................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR LAMPIRAN xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 6

1.3 Tujuan Percobaan 7

1.4 Manfaat Percobaan 7

1.5 Ruang Lingkup Penelitian 8

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 9

2.1 Sampah Organik Perkotaan 9

2.2 Potensi Tomat menjadi Biogas 10

2.3 Biogas 12

2.4 Tahapan Pembuatan Biogas 12

2.5 Anaerobic Baffle Reactor 15

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 18

3.1 Lokasi Penelitian 18

3.2 Bahan dan Alat yang akan Digunakan 18

3.2.1 Bahan-bahan 18

3.2.2 Alat 18


xv

3.2.2.1 Peralatan Utama ......................................................... 18

3.2.2.2 Peralatan Analisa ....................................................... 18

3.3 Prosedur Penelitian 19

3.3.1 Desain Reaktor ...................................................................... 19

3.3.2 Persiapan Bahan Baku ......................................................... 20

3.3.3 Persiapan Inokulum .............................................................. 20

3.3.4 Seeding ................................................................................. 20

3.3.5 Aklimatisasi .......................................................................... 21

3.3.6 Star Up Reaktor .................................................................... 21

3.4 Prosedur Analisa 21

3.4.1 Analisa pH 21

3.4.2 Analisis Analisa Mixed Liquor Suspended Solid (MLSS) 21

3.4.3 Analisis Analisa Chemical Oxygen Demand (COD) ............. 22

3.4.4 Analisis Analisis Gas 22

3.5 Jadwal Penelitian 24

BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN 25

4.1 Karakteristik Limbah Tomat dan Inokulum 25

4.2 Pengaruh Konsentrasi Substrat Terhadap MLSS 25

4.3 Analisa Pengaruh pH 26

4.4 Kadar COD 27

4.5 Produksi Biogas 28

4.6 Penentuan Profil Kinetika Pertumbuhan Sel 29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 38

5.1 Kesimpulan 38

5.2 Saran 38

DAFTAR PUSTAKA 39


xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Proyeksi Peningkatan Kebutuhan Energi di Indonesia Berdasarkan

Sumber Energi 2

Gambar 2.1 Reaksi Hidrolisis .................................................................................. 13

Gambar 2.2 Reaksi Asidogenesis ............................................................................. 14

Gambar 2.3 Reaksi Metanogenesis .......................................................................... 14

Gambar 2.4 Mekanisme Pembentukan Biogas ....................................................... 15

Gambar 2.5 Anaerobic Faffle Reactor .................................................................... 16

Gambar 3.1 Rancangan unit Sistem Bioreaktor Anaerobik .................................... 19

Gambar 3.2 Rancangan Peralatan Seeding ............................................................ 20

Gambar 4.1 Kurva Pertumbuhan Konsentrasi MLSS pada Setiap Konsentrasi

Umpan ................................................................................................ 26

Gambar 4.2 Kurva Perubahan nilai pH pada Konsentrasi MLSS pada Setiap

Konsentrasi Umpa .............................................................................. 27

Gambar 4.3 Kurva Perubahan nilai COD pada Setiap Konsentrasi Umpan .......... 28

Gambar 4.4 Persentase Produksi Biogas terhadap Konsnetrasi Umpan ................. 29

Gambar 4.5 Menentukan nilai Ks dan µmax pada konsentrasi umpan

(a) 81,6g/L; (b) 215 g/L dan (c) 237 g/L .............................................. 31

Gambar 4.6 Laju Pertumbuhan Spesifik Mikroba pada Setiap Konsentrasi

Umpan ................................................................................................ 33

Gambar 4.7 Menentukan nilai k pada konsentrasi umpan (a) 81,6g/L; (b) 215

g/L dan (c) 237 g/L ............................................................................ 35

Gambar 4.8 Penurunaan nilai COD teoritis dengan Simulasi Matlab .................... 37

Gambar C.1 Sistem Bioreaktor Anaerobik Berpenyekat ........................................ 56

Gambar C.2 Vial analisa Chemical Oxygen Demand (COD) ................................. 56

Gambar C.3 Peralatan Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) ....................... 57

Gambar C.4 Oven analisa COD .............................................................................. 57

Gambar C.5 Kertas Saring untuk Analisis MLSS .................................................... 58

Gambar C.6 Timbangan Analitik ............................................................................ 58

Gambar C.7 Desikator ............................................................................................. 59

Gambar C.8 Oven analisa MLSS ............................................................................ 59


xvii

Gambar C.9 Botol Seeding ...................................................................................... 60

Gambar C.10 Gas detector ...................................................................................... 60


xviii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Potensi energi di wilayah Sumatera Utara 3

Tabel 1.2 Komponen Komposisi Sampah Pasar Setia Budi 5

Tabel 2.1 Potensi Limbah Pasar ............................................................................. 10

Tabel 2.2 Karakteristik Limbah Tomat ................................................................... 10

Tabel 2.3 Komponen Senyawa dalam Biogas ........................................................ 12

Tabel 2.4 Perbedaan sistem aerobik dan anarobik ................................................. 16

Tabel 3.1 Jumlah Sampel dan Reagen berdasarkan Volume Desgtion vessels ... 22

Tabel 3.2 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian ................................ 24

Tabel 4.1 Hasil Analisa Karekteristik Limbah Tomat dan Inokulum .................... 25

Tabel 4.2 Persaman Monod untuk Setiap Konsentrasi Umpan .............................. 32

Tabel 4.3 Perbandingan COD teori dan COD Praktek .......................................... 33

Tabel 4.4 Pemodelan penurunana Substrat dengan Persamaan Monod ................. 34

Tabel 4.5 Pemodelan penurunana Substrat dengan Persamaan Orde 1 .................. 36

Tabel A.1 Hasil Analisa Karekteristik Limbah Tomat dan Inokulum .................... 45

Tabel A.2 Data Hasil Analisa pH, MLSS dan COD .............................................. 45

Tabel A.3 Data Hsil Analisa Komposisi Biogas pada Setiap Konsentrasi Umpan 47

Tabel A.4 Data Perhitungan µ untuk Konsentrasi Umpam 81,6 /L ......................... 47

Tabel A.5 Data Perhitungan µ untuk Konsentrasi Umpam 215 g/L ........................ 47

Tabel A.6 Data Perhitungan µ untuk Konsentrasi Umpam 237 g/L .................... 48

Tabel A. 7 Data Reduksi COD untuk konsentrasi Umpan 81,6 /L .......................... 48

Tabel A.8 Data Reduksi COD untuk konsentrasi Umpan 215 g/L L ....................... 49

Tabel A.9 Data Reduksi COD untuk konsentrasi Umpan 237 g/L .......................... 50

Tabel A.10 Data Reduksi COD (2) dengan Konsentrasi Umpan 81,6 /L ................ 50

Tabel A.11 Data Reduksi COD (2) dengan Konsentrasi Umpan 215 g/L ............... 51

Tabel A.12 Data Reduksi COD (2) dengan Konsentrasi Umpan 237 g/L ............... 51

Tabel A. 13 Data Perhitungan nilai µ dengan Persamaan Monod ........................... 52


xix

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

L1.1 DATA HASIL KARAKTERISASI BAHAN BAKU L1-1

L1.2 DATA HASIL ANALISA KADAR GULA TEREDUKSI L1-1

L1.3 DATA HASIL PERHITUNGAN TOTAL GULA TERDUKSI L1-2

L1.4 DATA HASILYIELD GULA TEREDUKSI L1-4

L1.5 DATA HASIL KONSTANTA KECEPATAN REAKSI DAN R2 L1-5

L.1.6 DATA HASIL ENERGI AKTIVASI L1-6

L2.1 PERHITUNGAN BAHAN L2-1

L2.2 PERHITUNGAN KONSENTRASI GULA TEREDUKSI L2-2

L2.3 PERHITUNGAN ANALISA L2-3

L.2.4 PERHITUNGAN YIELD GULA TEREDUKSI L2-3

L.2.5 PERHITUNGAN PENENTUAN PROFIL KINETIKA L2-3

L3.1 FOTO BAHAN BAKU KULIT DURIAN L3-1

L3.2 FOTO RANGKAIAN ALAT HIDROLISIS L3-1

L3.3 FOTO HASIL HIDROLISAT L3-2


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini dunia sedang dilanda krisis energi yang diakibatkan oleh

peningkatan kebutuhan energi. Pertumbuhan penduduk dapat menimbulkan

menipisnya sumber cadangan minyak dunia serta permasalahan emisi yang

ditimbulan bahan bakar fosil. Hal ini mendorong negara untuk melakukan

pencarian energi terbarukan.

Cadangan dan produksi bahan bakar minyak bumi (fosil) di Indonesia

mengalami penurunan 10% setiap tahunnya sedangkan tingkat konsumsi minyak

rata-rata naik 6% per tahun. Permasalahan yang terjadi di Indonesia saat ini yaitu

produksi bahan bakar minyak bumi tidak dapat mengimbangi besarnya konsumsi

bahan bakar minyak, sehingga Indonesia melakukan impor minyak untuk

memenuhi kebutuhan energi bahan bakar minyak setiap harinya [1].

Menurut data energi dan suber daya mineral (ESDM) cadangan minyak

Indonesia hanya tersisa sekitar 9 milliar barel. Apabila terus dikonsumsi tanpa

ditemukannya cadangan minyak baru, diperkirakan cadangan minyak ini akan

habis dalam dua dekade mendatang. Untuk mengurangi ketergantungan terhadap

bahan bakar minyak pemerintah telah menerbitkan Peraturan Presiden Republik

Indonesia nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk

mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak.

Kebijakan tersebut menekankan pada sumber daya yang dapat diperbaharui

sebagai altenatif pengganti bahan bakar minyak [2].

Kebutuhan energi di Indonesia menurut dewan energi nasional (DEN)

tahun 2016 ditunjukkan pada gambar 1.1


2

Gambar 1.1 Proyeksi peningkatan kebutuhan energi di Indonesia

berdasarkan sumber energi [3]

Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa kebutuhan energi akan meningkat

pada tiap tahunnya. Dengan kebutuhan energy paling besar yaitu pada gas bumi

dari tahun 2015 sebesar 2.014 juta tonne of oil equivalent (TOE) hingga pada

tahun 2050 diperkirakan kebutuhan energi gas bumi mencapai 9.374 juta TOE.

Mengingat kebutuhan energi gas diIndodesia yang sangat besar, diperlukan untuk

mencari sumber energi alternatif. Sumber-sumber energi terbarukan merupakan

sumber energi yang bersih dan ramah lingkungan (clean energy). Untuk

Indonesia, sumber-sumber energi terbarukan cukup berlimpah. Potensi energi di

wilayah Sumatera Utara dapat di lihat pada tabel 1.1


3

Tabel 1.1 Potensi energi di wilayah Sumatera Utara (1) [3]

Jenis sumber

daya energi

Sumber daya

(MW) Pemanfaatan

Tenaga air 3.808,0

Tenaga air yang berlimpah baru

dimanfaatkan secara luas di pulau Jawa,

di mana telah dibangun sejumlah

bendungan besar yang dilengkapi dengan

pembangkit listrik tenaga air. Namun

demikian, tenaga listrik yang dihasilkan

masih belum mencukupi kebutuhan.

Sementara itu, masih banyak sumber-

sumber tenaga air berupa sungai-sungai

besar di luar pulau Jawa yang belum

dimanfaatkan [4].

Panas bumi 434 .0

Energi panas bumi yang berasal

peluruhan radioaktif dari mineral.

Gradien panas bumi, yang didefinisikan

dengan perbedaan temperatur antara inti

bumi dan permukaannya, mengendalikan

konduksi yang terus menerus terjadi

dalam bentuk energi panas dari inti ke

permukaan bumi. Perbedaan temperatur

di dua tempat yang berbeda

menghasilkan tekanan udara yang

berbeda, sehingga menghasilkan angin.

Angin adalah gerakan materi (udara) dan

telah diketahui sejak lama mampu

menggerakkan turbin. Turbin angin

dimanfaatkan untuk menghasilkan energi

kinetik maupun energi listrik [5]


4

Tabel 1.1 Potensi energi di wilayah Sumatera Utara (2) [3]

Jenis sumber

daya energi

Sumber daya

(MW) Pemanfaatan

Tenaga surya 11.851,0

Energi surya adalah energi yang

dikumpulkan secara langsung dari cahaya

matahari. Tentu saja matahari tidak

memberikan energi yang konstan untuk

setiap titik di bumi, sehingga

penggunaannya terbatas. Sel surya sering

digunakan untuk mengisi daya baterai, di

siang hari dan daya dari baterai tersebut

digunakan di malam hari ketika cahaya

matahari tidak tersedia [5].

Bioenergi 2.911,6

Bioenergi merujuk pada produksi energi

berbasis biomassa. Bentuknya beragam

dari bahan bakar nabati cair hinga bahan

bakar nabati padat. Biomassa dapat

dimanfaatkan untuk pembangkit listrik

bahan bakar transportasi atau penghasil

panas. Potensi pengembangan bioenergi

diasumsikan signifikan, mengingat secara

teoritis jutaan hektare dapa dimanfaatkan

untuk memproduksi beragam jenis

biomassa, baik sebagai residu ataupun

produk alternatif [6].

Energi biomassa telah ada sejak lama sebelum orang berbicara tentang

energi terbarukan atau sumber energi alternatif. Gas ini berasal dari berbagai

macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan

dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobic digestion. Proses ini


5

merupakan peluang besar untuk menghasilkan energi alternatif sehingga akan

mengurangi dampak penggunaan bahan bakar fosil [7].

Biogas merupakan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan

terbarukan, dapat dibakar seperti gas elpiji (LPG), dan dapat digunakan sebagai

sumber energi penggerak generator listrik [8]. Keuntungan dari biogas adalah dari

aspek energi dan lingkungan serta pertimbangan ekonomi mampu

mengefisinsikan energi serta mengatasi sumber energi terbarukan. Hal ini

diperlukan untuk menciptakan sebuah sistem produksi dan pemanfaatan biogas

yang kompleks untuk energi [9]. Aplikasi anaerobic digestion akan

meminimalkan efek limbah yang mengakibatkan racun dan bahaya serta

meningkatkan nilai manfaat dari limbah. Selain keuntungan energi yang didapat

dari proses anerobic digestion dengan menhasilkan gas bio, produk samping

seperti sludge. Material ini diperoleh dari sisa anaerobic digestion yang berupa

padat dan cair [10].

Bahan biomassa limbah seperti sayuran yang busuk atau dibuang dari

pasar dan bahan makanan merupakan sumber penting untuk produksi biogas yang

berkelanjutan. Biogas adalah produk diperoleh dari proses anaerobic digestion

bahan biomassa. Anaerobic digestion banyak digunakan sebagai metode alternatif

untuk pembuangan limbah biomassa karena kinerjanya yang tinggi dalam hal

stabilisasi limbah dan generasi biogas. Metode yang disebut uji anorganik

biodegradabilitas dikembangkan untuk menentukan tingkat dan konversi akhir

substrat organik menjadi biogas [11].


6

Tabel 1.2 Komponen Komposisi Sampah [13]

Jenis Sampah Berat kg %

Sayuran 203.7565 68.90

Buah 120.3968 23.08

Ikan, ayam, daging dll 35.2636 6.76

Plastik 74.4916 14.28

Kertas 50.1306 9.61

Kaca 12.1544 2.33

Kayu dll 25.6130 4.91

Berdasarkan tabel 1.2 dapat dilihat bahwa jenis sampah buah termasuk

golongan kedua yang paling besar. Pada penelitian Hamidah, 2017 menyatakan

bahwa 1 ha kebun tomat akan menghasilkan 16.080 kg buah tomat ssegar dengan

4x panen dalam setahun. Akibat penanganan kurang baik pasca panen

mengakibatkan kerusakan ada tanaman hortikultura mencapai 20%-50% ketangan

konsumen[14].

Dari data diatas dapat dilihat bahwa buah tomat termasuk salah satu

komoditas horikultura merupakan salah satu sampah yang besar akibat

pembusukan buah tomat sebelum ketangan konsumen, oleh karena untuk

menangani sampah buah tomat itu perlu dilakukan pemanfaatan sampah buah

tomat busuk untuk dijadikan biogas sebagai salah satu alternatif energi terbarukan.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan pendahuluan diatas limbah buah tomat menjadi peluang

besar untuk dijadikan biogas. Kandungan lemak, karbohidrat dan protein pada

tomat yang cukup besar sekaligus peluang sampah buah tomat yang besar karena

produk hortikultura mencapai 20%-50% kehilangan hasil panen.


7

Anaerobic digestion merupakan proses biomaterial melalui proses

fermentasi yang mengubah bahan organik menjadi biogas, yang sebagian besar

metana (60%) dan karbon dioksida (40%) menjadi biogas. Mengkonversi metana

menjadi CO2 dan air dengan proses pembakar dinilai bersih dari perspektif gas

rumah kaca (GRK), karena metana merupakan penghasil gas rumah kaca yang

jauh lebih kuat dari CO2 [16].

Beberapa penelitian sebelumnya mengunakan tomat sebagai bahan baku

seperti Alnakeeb, dkk (2017) dengan metode anaerobic digestion batch,

mempelajari pengaruh kadar air pada limbah tomat yang dibuang di kota

Babilonia untuk meningkatkan produksi biogas sekitar 198 ml/g – 231 ml/g.

Lawal, dkk (2015) dengan metode anaerobic digestion menggunakan akumulasi

dengan persamaan Gompertz dan pertumbuhan logistik membahas pengaruh

konsentrasi subsatrat terhaap laju produksi dan akumulasi bigas menghasilkan

pertumbuhan logistik mensimulasikan akumulasi produksi biogas lebih baik dari

pada Gompertz dan plot kenaikan eksponensial orde pertama Produksi biogas

biodeigester1 = 0,01835 Nm3/kg VS, biodeigester2 = 0,02134 Nm

3/kg VS dan

biodeigester3 = 0,02365Nm3/kg VS.

.Adapun penelitian dengan menggunakan anaerobic baffle reactor

(ABR) seperti Ramandeep (2016) membahas tentang reaktor anaerobik memiliki

keuntungan mempertahankan konsentrasi biomassa yang tingi dan Kebutuhan

energi cukup rendah karena tidak ada kebutuhan pasokan oksigen, lumpur yang

dihasilkan lebih stabil. Yu,dkk (2013) membahas kinerja dan Stabilitas ABR

dalam pengolahan air alga-sarat dari danau taihu, kinerja reaktor dalam

pengamatan hasil biogas yang meningkat dengan meningkatnya organic Loading

rate (OLR) dengan menghasilkan kelayakan penggunaan alga untuk

menghasilkan biogas dalam reaktor saringan anaerobik dengan mikroorganisme.

Oleh karena itu, yang menjadi perumusan masalah dalam penelitian ini

adalah bagaimana memanfaatkan sampah dari pasar terkhsunya limbah buah

tomat untuk menjadi biogas dengan menggunakan reaktor berpenyekat (ABR)

untuk menghasilkan biogas dari sampah tumbuhan perkotaan. ABR lebih mudah

untuk digunakan karena reaktor ini dibatasi oleh sekat sekat vertikal untuk

mengatur jalannya aliran dan menahan sejumlah lumpur berkonsentrasi tinggi.


8

1.3 Tujuan Penelitian

Secara umum penelitian ini bertujuan untuk mempelajari proses

pengolahan sampah organik melalui proses biokonversi anaerobik menggunakan

bioreaktor anaerobik berpenyekat. Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk:

a. Menentukan tingkat konversi sampah buah tomat menjadi biogas dengan

menggunakan reaktor anaerobik berpenyekat.

b. Menentukan kinetika pertumbuhan sel dalam proses pembentukan biogas

dengan reaktor anaerobik berpenyekat.

c. Menentukan penurunan substrat secara teori

1.4 Manfaat Penelitian

Studi mengenai proses pengolahan sampah organik melalui proses

biokonversi anaerobik menggunakan bioreaktor anaerobik berpenyekat dalam

skala laboratorium ini perlu dilakukan untuk membantu Pemerintah Kota Medan

mengatasi masalah persampahan di Kota Medan. Melalui penelitian ini sampah

tumbuhan akan dikonversi menjadi energi. Kedepannya penelitian ini diharapkan

dapat memberi solusi penanganan sampah organik perkotaan sekaligus

memproduksi biogas yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik atau untuk

keperluan rumah tangga.

1.5 Ruang Lingkup Percobaan

Penelitian pembuatan biogas dari sampah buah tomat perkotaan menggunakan

sistem bioreaktor anaerobik ini akan dilaksanakan di Laboratorium Penelitian,

Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Hal

yang ingin diamati disini adalah pengaruh pengadukan umpan terhadap laju

produksi biogas dengan variabel:

Variabel tetap : Perbandingan substrat : mikroorganisme = 2:1 v/v

Variabel berubah : Konsentrasi = 10% w/v (81,6 g/L COD)

20% w/v (215 g/L COD)

30% w/v (237 g/L COD)


9

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pH meter, oven, kertas

saring, neraca elektrik, desikator, buret, erlenmeyer, hot plate, vial, statif dan

klem, gas detector.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi bahan baku sampah

buah tomat yang didapat dari Pasar Sore Jamin Ginting. Sedangan alat-alat yang

digunakan adalah blender, mixer dengan pengaduk jenis hellical ribbon,

bioreaktor anaerobik berpenyekat, pompa, gas collector. Selain itu digunakan juga

bahan-bahan kimia untuk keperluan analisis kandungan bahan organik dalam

umpan ke bioreaktor, pH, MLSS, COD effluent, komposisi biogas, yaitu

mikroorganisme kultur campur bakteri anaerobik, air, HgSO4, K2Cr2O7, H2SO4,

(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O (FAS), Ag2SO4, indikator ferroin.

Analisa yang dilakukan dalam penelitian ini adalah analisa pH,

MLSS,COD effluent, uji nyala dan komposisi biogas.


10

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sampah Organik Perkotaan

Sampah merupakan bahan buangan yang dianggap tidak berguna lagi

namun perlu dikelola agar tidak membahayakan lingkungan dan kesehatan

masyarakat. Sampah (limbah padat) adalah segala bentuk limbah yang

ditimbulkan dari kegiatan manusia maupun binatang yang biasanya berbentuk

padat dan secara umum sudah dibuang, tidak bermanfaat atau tidak dibutuhkan

lagi .Berdasarkan target Millenium Development Goals (MDGs) pada tahun 2015

tingkat pelayanan persampahan ditargetkan mencapai 80%. Namun di Indonesia

berdasarkan data BPS hanya 41,28% sampah yang dibuang ke tempat

pembuangan sampah (TPA), dibakar sebesar 35,59%, dibuang ke sungai 14,01%,

dikubur sebesar 7,79% dan hanya 1,15% yang diolah sebagai kompos [19].

Sayur merupakan salah satu tanaman produktif pertanian. Biomassa organik

sayur begitu melimpah. Produksi sayur (primer) di dunia ditaksir oleh food

agriculture organization (FAO) sebanyak 1.106.133.866 ton per tahun. FAO dan

Badan Pusat Statistik dan Direktorat Jenderal Hortikultura memperkirakan

produksi sayur di Indonesia mencapai 10.507.836 ton per tahun. Melihat kondisi

melimpahnya produksi sayur di Indonesia, hal tersebut juga diiringi dengan

potensi produk untuk menjadi sampah. Hal ini dikarenakan sayur merupakan

bahan makanan yang mudah rusak. Salah satu penyebabnya adalah kandungan air

yang tinggi yaitu berkisar 85-95%, sehingga sangat baik untuk pertumbuhan

mikroorganisme dan percepatan reaksi metabolisme [20].

Permasalahan pengelolaan sampah tersebut dapat diminimalkan dengan

menerapkan pengelolaan sampah yang terpadu (Integrated Solid Waste

Management/ISWM), diantaranya waste to energy atau pengolahan sampah

menjadi energi . Salah satu bentuk energi yang dihasilkan dari sampah adalah

biogas, yaitu energi terbarukan yang dibuat dari bahan buangan organik berupa

sampah, kotoran ternak, jerami, eceng gondok serta bahan lainnya. Pemanfaatan

sampah dan bahan organik lain sebagai penghasil biogas dapat mengurangi

jumlah sampah organik yang diangkut ke TPA dan dapat mengurangi emisi gas


11

metan sekaligus mengurangi risiko pemanasan global. Selain itu, residu dari

proses pembuatan biogas merupakan bahan yang ramah lingkungan dan dapat

dimanfaatkan sebagai pupuk organik [21].

Adapun limbah tomat merupakan salah satu sampah organik yang

dimungkinkan menjadi tempat hidup beberapa jenis mikro-organisme. Limbah

tomat dapat digunakan sebagai media biakan (inokulan) bagi mikrobia tertentu

yang mampu mendegradasi bahan-bahan organik, sehingga limbah yang

terkontaminasi atau ditumbuhi mikrobia tertentu [22].

2.2 Potensi Tomat Menjadi Biogas

Tomat (Lycopersicum esculentum) adalah tumbuhan dari keluarga

Solanaceae yang memiliki siklus hidup singkat, dapat tumbuh setingi 1 sampai 3

meter. Tomat sangat bermanfaat bagi tubuh karena mengandung vitamin dan

mineral yang diperlukan untuk pertumbuhan dan kesehatan.

Pigmen merah pada buah tomat, likopen yang merupakan antioksidan dan

juga mengandung jumlah subtansial vitaminA asam askorbat dan potassium.

Mayoritas varietas tomat bervariasi dalam zat larut air dari 4,5-7,0%. Mayoritas

merupakan fruktosa atau glukosa. Asam sitrat adalah asam utama dalam h=jus

tomat. Sejumlah besar senyawa volatil diketahui muncul pada tomat diantaranya

karbonil, alkohol, ester, lakton, aseral, ketal dan sulfur.

Kandungan nutrisi buah tomat dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 2.1 Potensi Limbah Pasar [23]

Komoditas Jumlah pemasokan

(ton/minggu) penyusutan

Potensi menjadi

Limbah (ton/minggu)

Kol bulat 757,5 20 151,5

Kembang kol 29,5 25 5,9

Tomat 574,5 10 115,0

Wartel 269,5 8 54

Tabel 2.2 Karakteristik Sampah Tomat [24]

Parameter pH Kadar air

(%w/w)

Total Solid

(%w/w)

Volatil Solid

(%VS/TS)

Selulosa

(%)

Hemiselulosa

(%) Lignin (%)

Sampah

tomat 4,6 73,66 26,33 94,68 13,2 2,2 8,2


12

Sebuah survei dilakukan untuk mengidentifikasi sayuran yang lebih mudah

busuk dalam waktu 48 jam setelah panen diikuti oleh brinjal (65%), wortel (55%),

labu ular (37%), eceng gondok kacang-kacangan (30%), kacang-kacangan (27%)

dan jari perempuan (22%) Dari hasil analisis, ditemukan bahwa tomat, brinjal dan

wortel adalah sayuran busuk yang lebih cepat dan mereka dipilih untuk

pencernaan anaerobik proses. Limbah nabati olahan itu dianalisis untuk kadar

airnya, kadar abu, total padatan, padatan volatil dan asam lemak volatil (VFA) isi

dan ditemukan bahwa semua isinya kecuali kadar air dan VFA lebih tinggi wortel

bila dibandingkan dengan tomat dan brinjal. Sana tidak ada perbedaan yang

signifikan dalam asam lemak volatil isi di ketiga sayuran pilihan. Pencernaan

anaerobik, yang membutuhkan kelembaban tinggi isi untuk rezeki bakteri metana,

merupakan alternatif yang disukai untuk pemulihan energi dari sampah organik

[25].

Proses pengolahan secara anaerobik pada awalnya digunakan untuk

mengolah limbah domestik dan kotoran hewan. Mengingat biogas yang dihasilkan

dari proses penguraian secara anaerobik ini memiliki nilai kalor yang cukup tinggi

(5000 – 5500 kcal/kg), saat ini pemanfaatan proses ini telah berkembang luas

seperti untuk pengolahan limbah industri dan limbah perkotaan termasuk sampah.

Biodegradabilitas menjadi penting terutama bila biomassa dari tanaman

digunakan sebagai substrat dalam digester anaerobik seperti misalnya jerami padi,

kulit kopi, fraksi organik sampah, dan limbah industri pertanian. Penguraian

biomassabiomassa tersebut umumnya lambat dan memerlukan waktu yang lama

di dalam digester. Hal ini terutama karena kandungan lignosellulosa yakni

polimerpolimer yang resisten terhadap proses degradasi biologik dari bahan-bahan

tersebut [26].

Teknologi ini memanfaatkan mikroorganisme yang tersedia di alam untuk

merombak dan mengolah berbagai limbah organik yang ditempatkan pada ruang

kedap udara (anaerob). Hasil proses perombakan tersebut dapat menghasilkan

pupuk organik cair dan padat bermutu berupa gas yang terdiri dari gas metana

(CH4) dan gas karbon dioksida (CO2). Gas tersebut dapat dimanfaatkan menjadi

bahan bakar gas (BBG) yang biasa disebut dengan biogas [27].


13

2.3 Biogas

Biogas merupakan salah satu solusi teknologi energi untuk mengatasi

kesulitan masyarakat akibat kenaikan harga bahan bakar minyak (BBM),

teknologi ini bisa segera diaplikasikan, terutama untuk kalangan masyarakat

pedesaan yang memelihara hewan ternak sapi. Masyarakat pedesaan belum

mampu memanfaatkan limbah kotoran ternak sebagai penghasil energi alternatif

(terbarukan) pengganti kayu dan BBM, dimana kegiatan mereka sangat

tergantung pada BBM dan kayu baik untuk memasak maupun penerangan. Hal ini

sangat berdampak terhadap pendapatan dari masyarakat desa (peternak) itu sendiri

[28].

Teknologi biogas adalah transformasi dari limbah organik oleh bakteri

metanogenik melalui fermentasi anaerobik untuk menghasilkan biogas, misalnya

metan (CH4) [29]. Komposisi biogas yang dihasilkan dari fermentasi tersebut

terbesar adalah gas Methan (CH4) sekitar 54-75% serta gas karbondioksida (CO2)

sekitar 27-45%. Komponen senyawa yang terdapat dalam biogas dapat dilihat

pada tabel berikut :

Tabel 2.2 Komponen Senyawa dalam Biogas [30]

Komponen %

Metana (CH4) 55-75

Karbondioksida (CO2) 25-45

Nitrogen (N) 0-0,3

Hidrogen (H) 1-5

Hidrogen Sulfida (HS) 0-5

Oksigen (O) 0,1-0,5

2.4 Tahap Pembuatan Biogas

Proses pembentukan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses

terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob di dalam suatu digester sehingga

akan dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yang volumenya


14

lebih besar dari gas Hidrogen (H2), gas Nitrogen (N2), dan gas Hidrogen Sulfida

(H2S). Proses fermentasi memerlukan waktu 7 sampai 10 hari untuk menghasilkan

biogas dengan suhu optimum 350C dan pH optimum pada range 6,4-7,9. Bakteri

pembentuk biogas yang digunakan yaitu bakteri anaerob seperti

Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus, dan Methanosarcina [31].

Reaksi pembentukan biogas (gas metan) sebagai berikut:

1. Reaksi Hidrolisis

Pada tahapan hidrolisis enzim yang disekresikan oleh baktei fermentasi

akan mengubah bahan kompleks tidak terlarut menjadi senyawa kurang

kompleks yang terlarut yang dapat melewati dinidng sel dan membran bakteri

fermentasi [32].

Kelompok bakteri anaerobik memecah molekul organik komplek (protein,

cellulose, lignin, lipids) menjadi molekul monomer yang terlarut seperti asam

amino, glukosa, asam lemak, dan gliserol. Molekul monomer ini dapat langsung

dimanfaatkan oleh kelompok bakteri berikutnya. Hidrolisis molekul komplek

dikatalisasi oleh enzim ekstra seluler seperti sellulase, protease, dan lipase.

Walaupun demikian proses penguraian anaerobik sangat lambat dan menjadi

terbatas dalam penguraian limbah sellulolitik yang mengandung lignin [33]

(C6H10O5)n (s) + nH2O (l) nC6H12O6 (1)

Selulosa air glukosa

(C6H10O5)n (s) + nH2O (l) nC6H12O6 (2)

Karbohidrat air glukosa

Gambar 2.1 Reaksi Hidrolisis [34]

2. Reaksi Asidogenesis

Monomer yang diproduksi dalam fase hidrolitik akan terdegradasi lebih

lanjut menjadi asam organik rantai pendek, seperti asam butirat, asam propanoat,

asam asetat, alkohol, hidrogen dan karbon dioksida. Secara umum, fase ini

mengubah gula sederhana asam lemak dan asam amino menjadi asam organik dan

alkohol. Produk dalam fase asidogenik adakn dikonsumsi sebagai substrat untuk

mikroorganisme yanng lain. Produk yang tidak bisa dikonversi langsung menjadi

metana oleh bakteri metanogenik diubah menjadi substrat metanogenik, asam

lemak volatil dan alkohol [35].


15

Bakteri asidogenik (pembentuk asam) seperti Clostridium merubah gula,

asam amino, dan asam lemak menjadi asam organik (seperti asam asetat,

propionik, formik, lactik, butirik, atau suksinik), alkohol dan keton (seperti etanil,

metanol, gliserol, aseton), asetat, CO2 dan H2. Asetat adalah produk utama dalam

fermentasi karbohidrat. Hasil dari fermentasi ini bervariasi tergantung jenis

bakteri dan kondisi kultur seperti temperatur, pH, potensial redok [33].

-n (C6H12O6) 2n (C2H5OH) + 2n CO2 (g) + Kalor (3)

Glukosa etanol karbondioksida

2n (C2H5OH)(aq) + nCO2 2n (CH3COOH) (aq) + nCH4(g) (4)

Etanol karbondiksida asam asetat metana

Gambar 2.2 Reaksi Asidogenesis [34]

3. Reaksi Metanogenik

Pada tahap ini, bakteri metanogenik membentuk gas metana secara perlahan

anaerob. Bakteri penghasil asam dan gas metan bekerja secara simbiosis. Bakteri

penghasil asam membentuk keadaan atmosfir yang ideal untuk bakteri penghasil

metan, sedangkan bakteri pembentuk gas metan menggunakan asam yang

dihasilkan bakteri penghasil asam. Proses ini berlangsung selama 14 hari dengan

suhu 25oC hingga 35

oC di dalam digester. Pada proses ini akan dihasilkan 70%

CH4, 30 % CO2, sedikit H2 dan H2S [35].

Bakteri metanogen hidrogenotropik (seperti: chemolitotrof yang

menggunakan hidrogen) merubah hidrogen dan karbon dioksida menjadi metan.

Bakteri metanogen yang menggunakan hidrogen membantu memelihara tekanan

parsial yang sangat rendah yang dibutuhkan untuk proses konversi asam volatil

dan alkohol menjadi asetat. Bakteri metanogen Asetotropik, atau biasa disebut

sebagai bakteri asetoklastik atau bakteri penghilang asetat, merubah asam asetat

menjadi metan dan CO2 [33].

2n (CH3COOH) 2n CH4(g) + 2n CO2(g) (5)

Asam asetat gas metana gas karbondioksida

Gambar 2.3 Reaksi Metanogenik [34]


16

Adapun mekanisme pembentukan biogas adalah sebagai berikut :

Polimer kompleks

Gambar 2.4 Mekanisme Pembentukan Biogas [36]

2.5 Anaerobic Baffled Reactor (ABR)

Anaerobic baffled reactor (ABR) adalah desain anaerobik yang

dikembangkan oleh McCarty dan rekan kerja di Universitas Stanford . reaktor ini

disarankan untuk pengolahan limbah air industri. ABR menggunakan penyekat

vertikal untuk membuat limbah mengalir kebawah dan airnya mengalir diatas air

limbah dapat terkontak dengan sejumlah besar biomassa aktif, sementara limbah

tetap relatif bebas dari padatan biologis. Selain itu, fitur ABR dalam memisahkan

asidogenesis dan metanogenesis secara longitudinal di bawah reaktor dan

meningkatkan stabilitas reaktor [37].

Secara khusus ABR memiliki keunggulan dibandingkan dengan reaktor

lainnya yaitu mampu memisahkan fasa karena karakteristik desain reaktornya[38].

Pengolahan limbah secara anaerobik akan menghasilkan biogas yang terdiri dari

CO2 dan CH4. Fraksi metana bervariasi tergantung substrat yang terkandung di

Hidrolisisi

karbohidrat Lemak

Asam amino, gula Asam lemak,

alkohol

Produk perantara

(propionate, butirate, dll)

Asetat Hidrokarbon,

CO2

Metan, CO2

Protein

Fermentasi Oksidasi

anaerobik

Homoasetongenesis


17

dalam limbah, tetapi pada umumnya berkisar antara 0,2-0,7. Produksi gas juga

tergantung pada kinerja bakteri metanogen yang dipengaruhi oleh pH, suhu,

kandungan nutrien, keberadaan faktor penghambat dan waktu retensi [39].

Perbedaan menggunakan sistem anaerobik dan aerobik dapat dilihat pada tabel 2.3

Tabel 2.3 Perbedaan sistem aerobik dan anarobik [40]

Kriteria Aerobik Anaerobik

Kemampuan mereduksi

BOD = 80-95%

COD = 70-90%

BOD = 70-80%

COD = 60%

Kualitas buangan BOD rendah BOD tinggi

Produksi sludge Besar Kecil

Kemampuan unsur hara N turun, P tetap N dan P tetap

Energi Membutuhkan Menghasilkan

Biaya aerasi Mahal Tidak ada

Adapun gambar ABR tersebut dapat dilihat pada gambar 2.5

Gambar 2.5 Anaerobic Baffle Reactor (ABR)

Bioreaktor berpenyekat anaerob mempunyai distribusi biomassa relatif

seragam dalam sistem disebabkan oleh laju volumetrik yang tinggi dan pengaruh

pelepasan biogas yang menyebabkan efek turbulensi terhadap sistem. Aliran

limbah diarahkan menuju ke bagian bawah hanging baffle lalu melewati bagian


18

atas dari standing baffle, akibat dari adanya tekanan dari umpan masuk sehingga

air limbah dapat mengalir dari ruang awal menuju ruang berikutnya. Pada saat

aliran keatas, aliran melewati sludge blanket sehingga limbah dapat kontak

dengan mikroorganisme aktif. Reaktor memiliki mikroorganisme aktif. Reaktor

memiliki bagian downflow dimana areanya lebih kecil dibandingkan upflow untuk

mencegah akumulasi mikroorganisme. Istilah downflow sering disebut dengan

Clearance Baffle Reactor (CBR) atau jarak dasar reaktor dengan handing baffle

reactor [41].


19

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Penelitian pembuatan biogas dari sampah buah tomat busuk menggunakan

sistem bioreaktor anaerobik berpenyekat ini akan dilaksanakan di Laboratorium

Penelitan, Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara.

3.2 Bahan dan Alat yang akan Digunakan

3.2.1 Bahan-Bahan

1. Sampah buah tomat busuk.

2. Mikroorganisme kultur campur bakteri anaerobik.

3. Air

4. HgSO4

5. K2Cr2O7

6. H2SO4

7. Ag2SO4

8. indikator ferroin

9. FAS (Ferro Ammonium Sulfat)

3.2.2 Alat

3.2.2.1 Peralatan Utama

1. Blender

2. Tangki ekualisasi dilengkapi pengaduk

3. Reaktor anaerobik berpenyekat

4. Selang gas

5. gelas ukur

6. Ember air

7. Samppling injector

8. Pompa


20

3.2.2.2 Peralatan Analisa

1. Buret 25 ml

2. Timbangan analitik

3. Oven

4. Desikator

5. pH meter

6. Kertas saring

7. Vial

8. Gas detector

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Desain Reaktor

Keterangan :

1. Blender 5. gelas ukur

2. Tangki ekualisasi dilengkapi pengaduk 6. Ember air

3. Reaktor anaerobik berpenyekat 7. Samppling injector

4. Selang gas 8. Pompa

Gambar 3.1 Rancangan unit Sistem Bioreaktor Anaerobik

1

2

3

4

5

6

7

8


21

3.3.2 Persiapan Bahan Baku

Adapun prosedur persiapan bahan baku adalah :

1. Sampah buah tomat ditimbang dengan berat 100 gram.

2. Sampah buah tomat dipotong-potong dengan 2 cm.

3. Ditambah air hingga volumenya 1000 ml.

4. Bahan baku diblender hingga halus.

3.3.2 Persiapan Inokulum

Inokulum yang digunakan berasal dari IPAL (Instansi Pengolahan Air

Limbah) Cemara pada unit UASB.

3.3.3 Seeding

Adapun prosedur seeding mikroorganisme adalah :

1. Buah tomat busuk ditimbang dengan berat 100 gram

2. Buah tomat busuk dipotong-potong dengan ukuran 2 cm

3. Ditambahkan air hingga volumenya 1000 ml.

4. Campuran tersebut diblender hingga halus.

5. Campuran dimasukkan ke dalam botol kimia dengan volume 2,5 l.

6. Ditambahkan inokulum sebanyak 1000 ml.

7. Dimasukkan magnetic stirrer.

8. Botol kimia ditutup dengan menggunakan penutup karet.

9. Botol kimia dimasukkan ke dalam ember yang berisi air yang

dipanaskan menggunakan heater.

Keterangan Gambar :

1. Botol siding

2. Penjepit : untuk menjepit selang

3. Suntik : untuk mengambil

sampel dari dalam botol

4. Selang : tempat memasukan dan

mengeluarkan sampel

5. Tutup botol

Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Seeding


22

3.3.4 Aklimatisasi

Adapun prosedur aklimatisasi adalah :

1. Aklimatisasi dilakukan dua kali dengan menggunakan glukosa.

2. Dilakukan analisa MLSS untuk melihat pertumbuhan mikroba.

3.3.5 Start Up Reaktor

Adapun prosedur start Up reaktor adalah:

1. Buah tomat ditimbang sebanyak 300 gram

2. Buah tomat dipotong-potong dengan ukuran 2cm

3. Ditambahkan air hingga volumenya 3000 ml.

4. Campuran tersebut diblender hingga halus.

5. Campuran yang sudah halus diumpankan ke dalam mixer.

6. Prosedur 1-4 diulangi hingga volume umpan di dalam mixer 6000 ml.

7. Dimasukkan mikroorganisme kultur campur bakteri anaerobik

sebanyak 3000 ml.

8. Campuran substrat dan mikroorganisme diaduk untuk mencapai

homogenitas.

9. Campuran diumpankan ke dalam bioreaktor anaerobik berpenyekat.

10. Prosedur 1-9 diulangi hingga volume campuran di dalam bioreaktor

penuh (35.000 ml).

11. Dilakukan analisa pH, COD, dan MLSS setiap hari

3.4 Prosedur Analisa

3.4.1 Analisa pH

1. Kalibrasi pH meter dilakukan ke dalam pH 4, pH 7, dan pH 10.

2. Bagian elektroda dari pH meter dicuci dengan aquadest.

3. Elektoda dimasukkan ke dalam sampel yang akan diukur pH-nya.

4. Nilai bacaan pH meter ditunggu sampai konstan lalu dicatat nilai

bacaannya [38].

3.4.2 Analisa Mixed Liquor Suspended Solid (MLSS)

Adapun prosedur analisa MLSS adalah [42]:

1. Dilakukan penstabilan kertas saring dengan cara memanaskan kertas

saring di dalam oven dengan temperatur 80°C selama 24 jam.


23

2. Kertas saring dimasukkan ke dalam desikator selama 15 menit.

3. Sampel disaring menggunakan kertas saring yang telah distabilkan.

Kertas saring disiapkan/dipasang pada corong

4. Sampel diambil sebanyak 30 ml dan disaring sampai tersisa residu

berupa endapan yang dihasilkan.

5. Kertas saring yang terdapat residu sampel dimasukkan ke dalam oven

dengan temperature 80°C selama 24 jam.

6. Kertas saring dimasukkan ke dalam desikator lalu dibiarkan selama 15

menit dan ditimbang kembali.

7. MLSS dihitung dengan rumus :

g padatan/L =

Keterangan : A= berat kertas saring + berat residu, g

B= berat kertas saring, g

3.4.3 Analisa Chemical Oxygen Demand (COD)

Adapun prosedur analisis Chemical Oxygen Demand (COD) adalah:

1. Disiapkan sampel dan reagen dimana volumenya berdasarkan tabel 3.1

berikut:

Tabel 3.1 Jumlah sampel dan reagen berdasarkan volume digestion

vessels

Digestion Vessel Sampel

(ml)

Volume

K2Cr2O7 (ml)

Volume Asam

Sulfat (ml)

Volume

Total

Culture Tube:

15 x 100 mm 2,5 1,5 3,5 7,5

20 x 150 mm 5,0 3,0 7,0 15,0

25 x 150 mm 10,0 6,0 14,0 30,0

Volume 10 ml 2,5 1,5 3,5 7,5

2. Ditambahkan sampel dan K2Cr2O7 sesuai volume culture tube.

3. Ditambahkan asam sulfat secara perlahan.

4. Ditutup culture tube dan kemudian kocok hingga larutan tercampur.


24

5. Dimasukkan culture tube ke dalam oven dengan suhu 1500 C selama 2

jam.

6. Didinginkan culture tube sampai suhu ruangan

7. Dimasukkan larutan yang ada di dalam culture tube ke dalam

erlenmayer

8. Dicuci bagian dalam culture tube dengan aquades. Air pencucinya

dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang sudah berisi larutan analisa.

9. Ditambahkan indikator ferroin sebanyak 1-2 tetes, dititrasi dengan

larutan ferro ammonium sulfat atau FAS 0,1 N sampai warna merah

kecoklatan, dicatat kebutuhan larutan FAS.

10. Langkah 1 sampai dengan 7 dilakukan terhadap air suling sebagai

blanko. Kebutuhan larutan FAS dicatat. Analisis blanko ini sekaligus

melakukan pembakuan larutan FAS dan dilakukan setiap penentuan

COD.

11. Kandungan COD dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut

[52]: sampel ml

N)8000)(BA(O mg/l 2

x Fp

Keterangan: A = ml FAS untuk titrasi blanko

B = ml FAS untuk titrasi sampel

N = Normalitas FAS

8000 = berat miliekivalen oksigen 1000 ml/l

Fp = Faktor pengenceran

3.4.4 ANALISIS GAS

Analisis gas yang dilakukan adalah pengukuran volume gas setiap hari dengan

gas meter dan analisa konsentrasi CO2 dan H2S sedangkan konsentrasi CH4 dihitung

dengan neraca massa dengan menganggap gas-gas lainnya trace (<0.02 ppm) [39].


25

3.5 JADWAL PENELITIAN

Pelaksanaan penelitian direncanakan selama 3,5 (tiga setengah) bulan. Jenis

kegiatan dan jadwal pelaksanaannya dapat dilihat pada Tabel 3.2

No

.

Kegiatan Bulan ke 1 Bulan ke-2 Bulan ke-3 Bulan ke-4

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

1. Persiapan penelitian

2. Survei dan pembelian

bahan

3. Seeding dan

Aklimatisasi

4. Pelaksanaan

penelitian dan

pengumpulan data

5. Kompilasi data dan

penarikan kesimpulan

6. Penulisan karya

ilmiah

7. Penulisan karya

ilmiah

Tabel 3.2 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian


26

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 KARAKTERISTIK LIMBAH TOMAT DAN INOKULUM

Bahan baku berupa limbah tomat yang berasal dari sisa sayuran di Pasar

Sore Jamin Ginting dan inokulum yang merupakan bibit bakteri anaerob yang

diambil dari kolam Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Berikut hasil

analisis karakteristik limbah tomat yang digunakan pada Tabel 4.1 dibawah ini

Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik Limbah Tomat dan Inokulum

Parameter Limbah Tomat Inokulum Metode Uji

Ph 4,9 6,9 APHA 4500-H

COD (g/L) 105,6 10,56 APHA 5220B

MLLS (g/L) 5,55 0,28-0,29 APHA 2540B

Hasil analisa awal karakteristik limbah tomat menunjukkan bahwa limbah

mengandung senyawa organik berkadar tinggi ditunjukkan dengan besarnya nilai

COD. Limbah tomat yang digunakan adalah tomat yang sudah pecah, mengalami

pembusukan, warna lebih gelap. Analisis pH yang diperoleh yaitu 4,9. Hasil

analisis COD diperoleh 105,6 g/L, hal tersebut menunjukkan bahwa kandungan

zat organik pada limbah tomat sangat tinggi, sedangkan kadar COD limbah yang

diizinkan untuk dibuang adalah 350 mg/L dengan pH 6,0 – 9,0 [43].

4.2 Pengaruh Konsentrasi Substrat terhadap Mixed Liquor Suspended Solid

(MLSS)

Nilai MLSS menunjukkan padatan tersuspensi yang tidak dapat melalui

kertas saring Whatman dengan ukuran pori 0.45 m [40]. Pada penelitian ini, nilai

MLSS merepresentasikan konsentrasi biomassa limbah tomat yang terdapat di

dalam reaktor. Grafik konsentrasi MLSS selama penelitian dapat dilihat pada

Gambar 4.1


27

Gambar 4.1 Kurva Pertumbuhan Konsentrasi MLSS pada Setiap Konsentrasi

Awal

Dari gambar diatas, menunjukkan perubahan nilai MLSS pada ketiga

konsentrasi awal cenderung meningkat, meskipun ada perubahan yang mengalami

fruktuasi. Konsentrasi MLSS pada akhir penelitian berkisar antara 5,6-6,14 g/L.

Peningkatan nilai MLSS dipengaruhi oleh banyaknya bahan organik yang

dioksidasi [44]. Bahan organik dioksidasi oleh mikroorganisme untuk

menghasilkan energi yang nantinya energi tersebut digunakan untuk pertumbuhan

mikroorganisme. Sehingga, semakin banyak jumlah substrat atau bahan organik

yang dioksidasi menyebabkan makin meningkat pula konsentrasi MLSS yang

terdapat pada reaktor [45]. Kelebihan substrat yang diumpankan ke dalam

bioreaktor menyebabkan bakteri asidogen dan asetogen semakin aktif dan cepat

tumbuh, sehingga menyebabkan ketidakseimbangan antara asidogenesis dan

metanogenesis[46]. Oleh karena itu, senyawa organik merupakan sumber karbon

bagi mikroorganisme, kondisi menjadi dasar bagi pengolahan limbah secara

biologis.

4.3 Analisis Pengaruh pH

pH merupakan salah satu kondisi lingkungan yang mempengaruhi

pertumbuhan mikroorganisme. Perubahan pH pada badan air terjadi akibat proses

biologis yang terjadi [47]. pH konsentrasi awal yang masuk kedalam reaktor

pada pH 4,3-4,7 hal ini dikarenakan limbah tomat yang masuk pada keasaan asam.

Kurva perubahan nilai pH dapat dilihat pada Gambar 4.2


28

Gambar 4.2 Kurva Perubahan nilai pH pada Konsentrasi MLSS pada Setiap

Konsentrasi Awal

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa pH awal pada keadaan asam, hal

ini disebabkan konsentrasi awal masuk memiliki pH asam. Sehingga perlu

penambahan basa untuk penetralan pH sampai menjadi 6,8-7,5.

Keseluruhan proses anaerobik terjadi pada pH antara 6 – 8. Walaupun

bakteri pembentuk metana sangat peka terhadap pH, tetapi pH dalam reaktor tidak

harus dikendalikan secara ketat. Faktor pH sangat berperan pada dekomposisi

anaerob karena pada rentang pH yang tidak sesuai, mikroba tidak dapat tumbuh

dengan maksimum dan bahkan apat menyebabkan kematian. Pada akhirnya

kondisi ini dapat menghambat perolehan gas metana [48] pH terbaik dalam

memproduksi biogas berkisar antara 7,0. Apabila nilai pH di bawah 6,5 aktivitas

bakteri metanogen akan menurun dan pH di bawah 5,0 aktivitas fermentasi akan

terhenti [49]. oleh karena itu, pengaruh pH sangat menentukan produksi gas

metan. pH pembentukan gas metan berkisar 6,8-7,8 untuk proses biodegradasi..

Penetralan pH dilakukan agar produksi gas metan yang dihasilkan tinggi.

4.4 Kadar COD

Nilai COD menunjukkan jumlah kebutuhan oksigen yang ekuivalen

dengan kandungan bahan organik pada air limbah yang dapat dioksidasi oleh

oksidan kimia yang kuat [47]. Nilai COD merupakan ukuran bagi tingkat

pencemaran oleh bahan organik [49]. Kurva perubahan nilai COD dapat dilihat

pada Gambar 4.3


29

Gambar 4.3 Kurva Perubahan nilai COD pada Setiap konsentrasi awal

Dari gambar diatas dapat dilihat nilai COD mengalami penurunan seiring

bertambahnya waktu. Penurunan nilai COD berarti proses degradasi bahan

organik semakin tinggi. Peningkatan konsentrasi bahan organik menyebabkan

penurunan nilai COD. Konsentrasi COD akhir pada setiap umpan berkisar 7,2-1,7

g/L. COD merupakan variabel terpenting yang menunjukkan berhasil atau

tidaknya proses degradasi [50].

Penurunan ini membuktikan bahwa pembentukan lapisan mikroorganisme

pada media melekat berlangsung diikuti dengan degradasi senyawa-senyawa

organik kompleks yang menghasilkan gas metan dan CO2. Pendegradasian

tersebut akan mempengaruhi terhadap nilai COD yang dihasilkan, berarti jika nilai

COD rendah menunjukkan kandungan senyawa organik didalam air buangan akan

rendah juga [51].

4.5 Produksi Biogas

Pembentukan Biogas secara anaerob, peran utama adalah perkembangan

dan aktifitas mikroba yang ada dalam substrat. Selain perombakan bahan-bahan

dalam substrat, perkembangan dan aktivtas mikroba juga dipengaruhi oleh pH

(kadar keasaman substrat) dan suhu. pH optimal untuk perkembangan dan

aktifitas mikroba antara 6,5 – 8,3.


30

Gambar 4.4 Persentase Produksi Biogas terhadap Konsnetrasi Awal

Dari Gambar 4.4 Dapat dilihat bahwa produksi biogas yang diperoleh

dalam penelitian ini menunjukkan bahwa perbedaan konsentrasi awal

mempengaruhi jumlah %volume biogas yang dihasilkan. Pada konsentrasi awal

84,6 g/L diperoleh nilai komposisi metan, karbondioksida dan hidrogen sulfida

masing-masing sebesar 26%, 9% dan 0% dan sisanya adalah gas-gas lain yang

tidak terdeteksi oleh alat. Pada konsentrasi awal 215 g/L diperoleh nilai komposisi

metan, karbondioksida dan hidrogen sulfida masing-masing sebesar 33%, 8%, 0%

dan gas-gas lain 59%. Dan pada konsentrasi awal 237 g/L diperoleh nilai

komposisi metan, karbondioksida dan hidrogen sulfida masing-masing sebesar

50%, 11%, 3% dan gas-gas lain 36%.

Pada kondisi fermentasi dengan bahan baku yang telah mengalami proses

asetogenik, maka senyawa hasil proses tersebut (yakni asam asetat) akan lebih

mudah dan cepat untuk digunakan oleh bakteri metanogenik untuk dikonversi

menjadi CH4, CO2 dan produk lain sehingga laju pembentukan metan seiring

dengan laju pertumbuhan bakteri metanogenik [52]. Oleh karena itu, proses

metanogenesis diperoleh pada konsentrasi awal 237 g/L sebesar 50%. Dengan

estimasi total volume biogas yang dihasilkan sebesar >5 liter.

4.6 Penentuan Profil Kinetika Pertumbuhan sel

Model pertumbuhan sel yang paling sederhana adalah model malthusian

atau sering disebut hukum ekponensial. Dengan kondisi ideal untuk pertumbuhan,

saat fermentasi batch dilakukan, dapat diamati secara eksperimen bahwa kualitas


31

biomassa dan konsentrasi meningkat secara eksponensial [50]. sehingga dapat

dituliskan sebagai berikut :

(1)

Dimana rX = laju pertumbuhan sel (kg/m

3 H), X = konsentrasi sel (kg/m

3)

dan = konstanta pertumbuhan kinetik (1/h). Dari hasil analisa pada effluent

reaktor untuk setiap variabel dan mendapatkan nilai COD dan MLSS. Besaran-

besaran tersebut digunakan untuk menentukan nilai kinetika dengan menggunakan

persamaan Monod.

Model ini mengekspresikan bahwa laju pertumbuhan spesifik mikroba

akan meningkat jika konsentrasi substrat meningkat. Namun laju pertumbuhan

spesifik akan turun pada konsentrasi substrat yang terlalu tinggi. Persamaan

Monod menggambarkan laju pertumbuhan spesifik merupakan fungsi dari

konsentrasi substrat pembatas[ 53] :

(2)

Model Monod ditunjukkan pada persamaan (2). Dimana µ = laju

pertumbuhan spesifik (1/t), µmax laju pertumbuhan spesifik maksimum, S =

konsentrasi substrat (massa/volume) dan Ks = konstanta kejenuhan yaitu

konsentrasi substrat pada [53]. Sehingga modifikasi persamaan (2)

menghasilkan bentuk berikut :

= (3)

Dari persamaan diatas, dinyatakan bahwa nilai max dan nilai Ks didapat

dengan membuat grafik 1/ Hasil pengujian kinetika merupakan suatu

fungsi kenaikan atau penurunan jumlah kuantitas hasil pengujian pada kondisi dan

waktu tertentu [54].

Dalam penelitian ini, dapat dilihat dari berbagai konsentrasi awal masuk

reaktor dengan sistem batch. Hal ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh

konsentrasi awal terhadap laju pertumbuhan spesifik. Untuk gambar dibawah ini

peneliti mengambil data setiap konsentrasi awal masuk.


32

(a)

(b)

(c)

Gambar 4.5 menentukan nilai Ks dan µmax pada konsentrasi awal

(a) 84,6 g/L, (b) 215 g/L dan (c) 237 g/L


33

Dengan menggunakan garis linier didapat suatu persamaan garis dari

gambar 4.6 diatas yaitu : untuk konsentrasi awal 84,6 g/L diperoleh y=63140x +

8,26 dengan R2 = 0,8152. Dari persamaan tersebut didapat slope sebesar 63140

dan intercept sebesar 8,26. Dari persamaan (3) nilai slope merupakan nilai 1/µmax

segingga diperoleh µmax sebesar 0,121/ hari. Sedangkan untuk intercept adalah

nilai dari Ks/ µmax sehingga diperoleh nilai Ks sebesar 7640 mg (7,64 g).

Sedangkan untuk konsentrasi awal 215 g/L diperoleh y=194117x + 5,598 dengan

R2 = 0,8115. Sehingga didapat nilai µmax sebesar 0,15/ hari.dan nilai Ks sebesar

27455 mg (27,455 g). Dan untuk konsentrasi awal 237 g/L diperoleh y

=289901x + 7,3 dengan R2 = 0,804. Sehingga didapat nilai µmax sebesar 0,1368/

hari.dan nilai Ks sebesar 39671 mg (39,671 g).

Dari persamaan linier pada gambar 4.5 didapat persamaan Monod sebagai

berikut :

Tabel 4.2 Persamaan Monod untuk setiap konsenrtrasi umpan

konsentrasi awal (g/L) Ks

81,6 0,121 7,64

215 0,15 27,455

237 0,1368 39,671

Dari data tabel diatas dapat digambarkan laju pertumbuhan spesifik (µ)

mikroorganisme untuk mendegrdasi substrat, laju pertumbuhan spesifik

merupakan kemampuan mikroorganisme mendegradasi substrat untuk diolah

menjadi biogas dengan tidak melebihi batas laju pertumbuhan maksimum (µmax).


34

Gambar 4.6 Perbandingan Laju Pertumbuhan spesifik Mikroba secara pemodelan

dan perobaan

Gambar 4.6 adalah perbandingan µ untuk konsentrasi awal 81,6 g/L yang

menghasilkan kurva percobaan mendekati nilai µ secara pemodelan. Nilai µ

pemodelan yaitu S yang diestimasikan dengan nilai Ks 7,41 dan µmax 0,12 hal

ini pernah dilakukan penelitian sebelumnya oleh Manfaati (2010) dengan Ks

sebesar 4,38 g/L. Laju penggunaan substrat digambarkan dengan nilai Ks pada

saat setengah dari laju maksimum produksi biogas ,yang menunjukkan kepekaan

konsentrasi substrat terhadap pertumbuhan biomassa. Apabila nilai Ks besar

berarti rentan konsentrasi substrat yang peka terhadap pertumbuhannya besar, rasi

diatas Ks menunjukkan kecenderungan yang krang peka terhadap pertumbuhan

biomassa [55,56].

Dari data tabel 4.2 dapat digambarkan kinetika pertumbuhan substrat

dengan mengukur konsumsi COD pada reaktor terhadap waktu, sehingga didapat

Pemodelan penrunan substrat yaitu bersarnya COD menggunakan persamaan

Monod yang dimodofikasi. Keseimbangan substrat dapat dituliskan sebagai

berikut [57]:

= - X (5)

Dimana, Yx/s= Koefisien Yield, µ = laju pertumbuhan spesifik (1/t) dan X=

konsentrasi sel. Dengan nilai X = Xo +Yx/s (So-S) sehingga didapat modifikasi

persamaan (1) untuk pertubuhan substrat sebagai berikut :

(6)


35

konsentrasi

awal (g/L) t (hari)

S Praktek

(g/L) % removal

Spemodelan

(g/L)

%

removal

1 81,600 0 81,600 0

5 49,600 39,22 79,083 3,72

81,6 17 60,882 68,63 60,882 36,13

23 39,762 75,98 19,200 72,08

30 8,300 89,83 2,655 98,98

1 215,000 0 215,000 0

5 139,000 53,02 195,772 7,22

215 17 17,000 92,09 94,442 36,13

23 15,000 93,02 6,948 96,71

30 7,200 96,65 0 100,00

1 237,000 0 237,000 0

5 101,000 9,90 73,223 9,90

237 17 21,000 77,29 23,904 77,29

23 23,000 99,36 311 99,36

30 17,000 100,00 0 100,00

Untuk melihat perbandingan degradasi pemodelan penrunan substrat

menggunakan persamaan reaksi orde satu. Keseimbangan substrat dapat dituliskan

sebagai berikut [58]:

-r = k.S (7)

Dengan r = laju reaksi, k= konstanta laju reaksi dan S= konsentrasi substrat.

(8)

Integrasi persamaan (8) dengan waktu t = 0 hingga t = t dengan S = S0 hingga S =

S .

(9)

(10)

(11)

(ln = (-k. (12)

ln S- ln S0 = -k.t –(-k.0) (13)

ln S- ln S0 = -k.t (14)

ln = - kt (15)

-ln = kt (16)


36

Apabila dibuat grafik hubungan –ln S/S0 versus t akan mendekati garis

gradien dari garis tersebut sebagai berikut :

(a)

(b)

(c)

Gambar 4.8 MenentukanNilai k pada Konsentrasi Awal (a) 81,6 g/L, (b) 215 g/L

dan (c) 237 g/L

Gambar 4.8 menunjukkan fitting grafik antara –ln(S/S0) menghasilkan

persamaan linier unutk konsentrasi awal 81,6 g/L diperoleh y=0,0757x +0,1028


37

dengan R2= 0,8931 sedangkan untuk konsentrasi awal 215g/L diperoleh

y=0,1235x +0,2176 dengan R2= 0,8941 dan konsentrasi awal 237 g/L diperoleh

y=0,094x + 0,3292 dengan R2= 0,8508. Dengan menggunakan persamaan (8)

didapat nilai k masing masing yaitu 0,0757, 0,1235 dan 0,094. Dengan substitusi

nilai k ke persamaan (8) didapat pemodelan penurunan substrat dengan

bertambahnya waktu

Tabel 4.4 Pemodelan penurunan substrat dengan persamaan orde satu

konsentrasi

awal (g/L)

t

(hari)

S Praktek

(g/L)

%

removal

Spemodelan

(g/L)

%

removal

%

error

1 81,600 0 81,600 0 0,00

5 49,600 39,22 59,557 27,01 0,17

81,6 17 25,600 68,63 23,156 71,62 -0,11

23 19,600 75,98 14,439 82,31 -0,36

30 8,300 89,83 8,322 89,80 0,00

1 215,000 0 215,000 0 0,00

5 101,000 46,5587 126,900 40,68 0,20

215 17 17,000 87,44939 26,093 44,73 0,35

23 15,000 86,63968 11,832 -1988,34 -0,27

30 7,200 89,06883 4,703 -914709 -0,53

1 237,000 0 237,000 0 0,00

5 122,000 48,5 159,667 32,6 0,24

237 17 21,000 91,1 48,822 79,4 0,57

23 23,000 90,3 26,997 88,6 0,15

30 17,000 92,8 13,525 94,3 -0,26

Sehingga dapat dilihat grafik pemodelan penurunan substrat menggunakan

persamaan Orde satu dengan Percobaan yang dilakukan


38

Gambar 4.10 Pemodelan Penurunan Substrat dengan Persamaan Orde 1 dengan

simulasi Matlab pada Konsentrasi awal 81,6 g/L

Dapat dilihat pada Gambar 4.10 Pemodelan penurunan substrat menurun

dengan bertambahnya waktu reaksi. Dengan pemodelan penurunan substrat

dengan persamaan Orde 1 dan penuruanan substrat secara percobaan dilihat

bahwa dengan menggunakan persamaan Orde 1 laju penurunan substrat lebih

baik. Hal ini mengacu bahwa pada umumnya reaksi biodegradasi limbah mengacu

pada persamaan Orde-1.


39

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Adapun kesimpulan yang diperoleh pada penelitian ini adalah

1. Perubahan nilai pH selama proses metanogenesis masih pada rentang

optimum metanogen untuk menghasilkan biogas yaitu pada rentang 6,8-7,6.

2. Dengan mengunakan persamaan Monod diperoleh nilai µmax terbesar adalah

pada konsentrasi awal 215g/L yaitu sebesar 0,15 dan Ks terbesar pada

konsentrasi awal 237 g/L sebesar 39,67.

3. Laju Pertumbuhan spesifik mikroba pada percobaan yang mendekati dengan

nilai pemodelan adalah pada konsentrasi 81,6 g/L.

4. Konsentrasi kenaikan MLSS terbaik diperoleh pada konsentrasi umpan 81,6

g/L dengan konsentrasi MLSS 5.910 mg/L.

5. Komposisi gas metana (CH4) terbesar diperoleh pada Konsentrasi Umpan

237g/L yaitu 50 %.

5.2 SARAN

Adapun saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah

1. Sebaiknya dilakukan penambahan analisa untuk penelitian selanjutnya,

seperti analisa VFA, MLVSS dan uji bakar.

2. Sebaiknya dilakukan variasi jenis sampah degan penambahan kotoran ternak

agar pembentukan gas lebih maksimum.


40

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kuncaho. P., Fathallah AZM dan Semin. 2013. Analisa Prediksi Potensi

Bahan Baku Biodiesel sebagai Suplemen Bahan Bakar Motor Diesel di Indonesia.

Jurusan Teknik Sistem Perkapalan. Institut Teknologi Sepuluh November :

Surabaya.

[2]Sulistiyanto,Y ., Sustiyah., S. Zubaidah dan B.Satata. 2016. Pemanfaatan

Kotoran sapi Sebagai Sumber Biogas Rumah Tangga di Kabupaten Pulau Pisau

Provinsu Kalimantan Tengah. Jurnal Udayana Menabdi.

[3] Dewan Energi Nadional. 2016. Sosialisasi Rencana Umum energi Nasional

Dalam Rangka Rencana Umum Energi Daerah: Jakarta.

[4] Nasruddin., Ariantara.B., Hadi.K., Muhammad.A., Adi. W., Iwan.S.,

Santot.N., Ismawati dan Trisno Anggora. 2016. Clean Energy. Fakultas Teknik.

Universitas Indonesia.

[5] Fatoni, Imam. 2016. Ilmu Alamiah Dasar Makalah Energi Terbarukan.

Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Malang.

[6] Pirard, Rimain., Ban, Simon dan Ahmad Dermawan. 2016. Tantangan dan

peluang Pengembangan Bioenergi di Indonesia. Pusat Penelitian Kehutanan

International.

[7] Sulistiyanto,Y ., Sustiyah., S. Zubaidah dan B.Satata. 2016. Pemanfaatan

Kotoran sapi Sebagai Sumber Biogas Rumah Tangga di Kabupaten Pulau Pisau

Provinsu Kalimantan Tengah. Jurnal Udayana Menabdi.

[8] Febrianti, Wahyu. 2015. Pengembangan Biogas dalam Rangka Pemanfaatan

energi terbarukan di Desa Jetak kecamatan Getasan Kabupaten Semarang.

Fakultas Ilmu Sosial. Universitas Negeri Malang.

[9] Meggyes, Attila. 2012. Biogas and energy Production by Utilization od

Different Agricultural Wastes. Departement of Energy Engineering. Budapest

University of Technology and Economics

[10] Rahmatiah. 2014. Biogas Sebagai Sumber Energi. Artikl Ebuletin LPMP:

Sulawesi Selatan

[11] Lawal, A.A., Dzivama A.U dan Usman S.S. 2015. Influence Evaluation of

Substrate Concentration on Biogas Production of Discarded Tomato Waste

(DTW) :a Simulation Study. Departement of Agricultural and Environmental

Resources Engineering. University of Maiduguri.

[12] Terjun, T., Komposisi sampah TPA Terjun. 2015: Medan.


41

[13] Ramadhani, Aprizal dan Ahmad Perwira Mulia Tarigan. 2014. Studi

pengelolaan Sampah Pasar Kota Medan. Departemen Teknik Sipil. Fakultas

Teknik. Universitas Sumatera Utara.

[14] Yanti Ni Ketut Ari Tantri., I made Astika dan Fahkrina. 2016. Panen dan

Pasca Panen Tomat (Lycopersicu esculentum) dalam Mendukung Model Kawasan

Rumah Pangan Lestari di Kabupaten Bandung. Balai Pengkajian Teknologi

Pertnian : Bali.

[15] Hamidah, Emmy. 2017. Analisis Pendapatan Usaha Tani Tomat

(Lycopersicu esculentum MILL) (di Dusun Brumbun Desa Lamongrejo

Kecamatan Ngimbang Kabupaten Lamongan. Fakultas pertanian. Universitas

Islam Durul Ulum Lamongan.

[16] Tajalli, Arief. 2015. Panduan Penilaian Potensi Biomassa sebagai Sumber

Energi Alternatif di Indonesia. Penabulu Alliance.

[17] K. Ramandeep. 2016. Anaerobic Baffle Reactor : A Promising Wastewater

Treatment Technology in Tropical Countries.

[18] A.N Alnakeeb., Najim Khudhayer dan Ausmara Ahmed. 2017. Anaerobic

Digestion of Tomato Wastes from Groceries Leftovers: Effect of Moisture

Content.

[19] Rahayu, Dwi Eernawati dan Yudi Sukmono. 2013. Kajian potensi

Pemanfaatan Sampah Organik pasar Berdasarkan karakteristiknya. Fakultas

Teknik. Universitas Wulawarman.

[20] Imaduddin, Muhammad., Hermawan dan Hadiyanto. 2014. Pemnafaatan

sampah Sayur pasar dalam Produksi Listrik melalui Microbial Fuel Cells.

Universitas Diponegoro.

[21] Adityawarman, A.C., Salundik dan Lucia. 2015. Pengolahan Limbah ternak

Sapi Secara Sederhana di Desa Pattalassang Kabupaten Sinjai Sulawasi Selatan.

Program Sarjana Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan. Institut

Pertanian Bogor.

[22] Baharudin, Aji., aib Suyanto dan Sigit Sudaryanto. 2017. Pemanfaatan

Limbah Pepaya (Carica papaya L.) dan Tomat (Solanum lycopersicum L) untuk

Memepercepat Penomposan sampah Organik. Politeknik Kesehatan Kementrian

Kesehatan Yogyakarta.

[23] Oliviya R, Christynal., Kalaivani P.N dan Muthusundari K. 2016. Production

of Biogas from Selected Vegetable waste Collected from the Markets of Madurai,

Tamil Nadu. Departement of Biotehcnology. Lady Doak Collage : Madurai.

[24] Gunamantha, Made dan Ni Wayan Yuninrat. 2014. Studi Potensi biogas dari

Sampah Daun Pisang melalui Penguraian Secara Anaerobik. Jurusan Analis


42

Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Pendidikan

Genesha.

[25] Azhari, Fajri., Bunda Halang dan Muhammad zaini. 2015. Kualitas Biogas

yang Dihasilkan dari Subsarta Kotoran Sapi dan Penambahan Starter Buah-

buahan dengan Menggunakan Digester Kubah. Jurnal wahana-Bio.

[26] Ana.S ., Dedi.P dan M.Yusuf D. 2015. Modifikasi Biogester Tiper Vertikal

Menggunakan Pengaduk dengan Teknik Pengelasan. Fakultas Teknik. Universitas

Muhamma.yah: Jakarta.

[27] Prayugi, Ginanjar., Sumardi hadi Sumarlin dan rini Yuliaingsih. 2015.

Pemurnian Biogas dengan Sistem Pengembunan dan Penyaringsn mengunakan

Beberapa Bahan Media. Jurusan Teknik pertanian Fakultas Teknologi Pertanian.

Universitas Brwijaya.

[28] Fadli, Dian.,Muhammad irsyad dan M. Dyan Susila E.S. 2013. Kaji

Ekperimental Sistem Penyimpanan Biogas dengan Metode Pengompresan dan

Pendinginan pada Tabung Gas sebagai Bahan Bakar Penganti Gas LPG. Fakultas

Teknik. Universitas Lampung.

[29] Priyadi, Fahad dan erfan Subiyanta. 2016. Studi Potensi biogas dari Kotoran

ternak Sapi sebagai Alternatif untuk Penerangan. Jurusan Teknik Elektro. Fakultas

Teknik. Universitas 17 Agustus 1945.

[30] Lier, Jules B.van., Nidal mahmoud dan Griet Zeeman. 2008. Anaerobic

Wastewater Treatment. IWA Publishing :London.

[31] Maryani, Neneng. 2014. Kajian terhadap Kinetika Konversi Biomassa

Organik menjadi Biogas pada reaktor Biogas Tipe Partition. Jurusan Teknik

Kimia. Politeknik negeri Sriwijaya.

[32] Adekunkle, Kayode Feyisetan dan Jude Awele Okolle. 2015. A Review of

Biochemical Process of Anaerobic Digertation. Departement of Chemicah

Engineering. Colage of Engineering Technology. University of Agriculture.

[33] Bassuney, D.M. Ibrahim, W.A dan Moustofa M.AE. 2013. Performance of

an Anaerobic Baffle Reactor (ABR) Durin Star-up Period. International Journal of

Chemical. Environmental and Biological Sciences.

[34] Yu, Yaqin., Lu Xiwu dan Wu Yifeng. 2014. Performance of an Anaerobic

Baffle Filter Reactor in the Treatment of Algae-Laden Water and the Contribution

of Granular Sludge. School of Energy and Environment. Southeast University.

[35] Wagiman. 2007. Identifikasi Potensi Produksi Biogas dari Limbah Cair Tahu

dengan Reaktor Upflow Anaerobik Sludge Blanket (UASB). Fakultas Teknologi

Pertanian. Universitas Gadjah Mada.


43

[36] Bagus S, I.N. 2008. Start-up dan Perancangan Bioreaktor Anaerobik untuk

Pengolahan limbah Cair dengan Konsentrasi Garam Tinggi. Fakultas Teknologi

Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

[37] Rambe S.M. 2015. Penentuan Model Kinetika Reaksi Hirdolisis pada

Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit dengan Anaerobik Baffle Reactor. Baristand

Industri Meedam : Medan.

[38] APHA, AWWA, dan WCF. Standard methods for the examinion of wer and

wastewer (Washington DC, USA, : American Public Health Associion, 1999)

page 236- 244

[39] Undang-Undang. Peraturan Menteri Lingkungan Hidu Republik Indonesia.

2014. Nomor 5 Tahun 2014. Tentang Baku Mutu Air Limbah.

[40] Romli, Muhammad., Suprihatin dan Dinna Salinda. Volu. 14(2), 56-66.

Penentuan Nilai Parameter Kinetika Lumpur Aktif untuk Pengolahan Air Lindi

Hitam Sampah (Leachate). Departemen Teknologi Industri Pertanian. Fakultas

Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

[41] Ismadina, Dwi Katri Mitha dan Joni Hermana. 2013. Pengaruh Konsentrasi

Bahan Organik, Salinitas, dan pH terhadap laju Pertumbuhan Alga. Institut

Sepuluh November.

[42] Septiani, Wahyu Dian., Agus Slamet dan Koni Hermana. 2014. Pengaruh

Konsentrasi Substratterhadap Laju Pertumbuhan Alga dan Bakteri Heterotropik

pada Sistem HRAR. Jurusan Teknik Lingkungan. Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan. Institut Sepuluh November.

[43] Budiyono., Mariyah Eka Pratiwi dan Ignata Noviantari Sinar Y. 2013.

Pengaruh Metode Fermentasi, Komposisi Umpan, pH awal dan Variasi

Pengenceran terhadap Produksi Biogas dari Vinasse. Jurusan Teknik Kimia.

Fakultas Teknik. Universitas Diponerogo.

[44] Budiyono, Gita Kharunnisa dan Ika Ramawati. 2013. Pengaruh pH dan rasio

COD;N terhadap Produksi Biogas dengan Bahan Baku Limbah Industri Alkohol

(Ninasse). Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Diponerogo.

[45] Rambadhani, Dwi. 2017. Pembuatan Biogas dengan Substrat Limbah Kulit

Buah dan Limbah Cair Tahu dengan Variabel Perbandingan Komposisi Slurry dan

Penambahan Cosubstrat Kotoran Sapi. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik.

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

[46] HardyPraja, Yogta. 2017. Analisa Kadar COD dan TSS pada Limbah Cair

dan Air Laut dengan Menggunakan Alat Spektrofotometri UV-Visible. Jurusan

Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera

Utara.


44

[47] Saputra, Trisni., Suharjo Triatmojo dan Ambar Pertiwiningrum. 2010.

Produksi Biogas dari Campuran Fases Sapi dan Ampas Tebu dengan Rasio C/N

yang berbeda. Fakultas Perikanan. Universitas Gadjah Mada.

[48] Ahmad, Adrianto., syafri dan Melissa Atikalidia. 2011. Penyisihan COD dan

Produksi Biogas Limbah Cair Kelapa Sawit dengan Bioreaktor Hibrid Anaerob

Bermedia Cangkang sawit. Jurusan Teknik Kimia. Universitas Riau.

[49] Di, Tesi Di Laurea., Susanna cCarcano dan Matricola. 2010. A Model For

Cell Growth in Batch Bioreaktors. Politecnico Di Milano.

[50] Abu-Reesh, Ibrahim M. 2014. Kinetics of Anaerobik Digestion of Labaneh

Whey in A Batch Reactor. Chemichal Engineering Departement. Gatar

University.


45

LAMPIRAN A

DATA HASIL ANALISA

L.A.1 KARAKTERISTIK LIMBAH TOMAT DAN INOKULUM IPAL

Tabel A.1 Hasil Analisis Karakteristik Limbah Tomat dan Inokulum Ipal

Parameter Limbah Tomat Inokulum Metode Uji

pH 4,9 6,9 APHA 4500-H

COD (g/L) 105,6 10,56 APHA 5220B

MLLS (g/L) 5,55 0,28-0,29 APHA 2540B

L.A.2 DATA HASIL PENELITIAN

Tabel A.2 Data Hasil Analisis pH, MLSS, COD

Konsentrasi awal

(g/L) t (hari) pH

MLSS

(g/L) COD (g/)

1 4,5 0,380 81,6

2 4,4 0,550 73,6

3 7,7 0,590 60,6

4 7,4 0,680 50,6

5 7,3 - 49,6

8 6,8 0,940 31,6

9 6,8 1,067 48,6

10 7,4 1,250 23,6

11 7,1 1,290 22,6

12 7,1 - 27,6

82 15 6,9 1,781 19,6

16 7,6 2,026 25,6

17 7,5 2,167 25,6

18 7 2,410 23,6

19 6,9 - 19,6

22 7,2 3,450 19,2

23 7 3,900 19,6

24 7,1 4,090 8,3

25 6,9 4,417 8,3

26 7 - 8,3

29 6,8 5,567 8,3

30 6,9 6,140 8,3


46

1 4,7 0,700 215,0

2 4,6 0,750 165,0

3 7,6 0,980 169,0

4 7,7 1,100 139,0

5 7,4 - 101,0

8 7,2 1,550 114,0

9 7,1 1,900 71,0

10 7 2,100 31,0

11 6,8 2,200 29,0

12 7,1 - 21,0

215 15 7,2 2,980 17,0

16 6,9 3,100 13,0

17 6,8 3,400 17,0

18 7,3 3,400 11,0

19 7,2 - 15,0

22 7 4,100 11,0

23 6,8 4,330 15,0

24 6,9 4,600 11,0

25 7,1 4,600 7,2

26 7,2 - 7,2

29 7,1 5,300 7,2

30 6,9 5,600 7,2

1 4,3 0,860 237

2 4 0,840 169

3 7,2 1,030 187

4 7,2 1,150 147

5 7,3 - 122

8 7,2 1,600 117

9 6,8 2,100 79

10 7,3 1,900 47

11 7 2,400 37

12 6,9 - 41

237 15 6,9 2,900 30

16 7,3 3,150 21

17 7,5 3,280 21

18 7,2 3,400 17

19 7,3 - 23

22 7,4 4,000 25

23 7,5 4,300 23

24 7 4,400 21

25 7,5 4,870 17

26 7,2 - 17

29 7,1 5,410 17

30 6,9 5,910 17


47

Table A.3 Data Hasil Analisis Komposisi Biogas pada Setiap Konsentrasi Umpan

Konsnetrasi

Umpan (mg/L)

Komponen Biogas (%)

Metana Karbondioksida Hidrogen

Sulfida

Gas-gas

lain

84.600 26 9 0 65

102.200 33 8 0 59

107.200 50 0 3 36

A.3 DATA HASIL PERHITUNGAN

Table A.4 Data Perhitungan µ untuk Konsentrasi Umpam 81,6 g/L

t (hari) S (g/L) X (g/L) Xrata-rata rx miu 1/miu 1/S

1 81,6 0,38 0,000 0,000 0 0,00

2 73,6 0,55 0,465 0,105 0,191 5,24 0,000014

3 60,6 0,59 0,570 0,065 0,110 9,08 0,000017

4 50,6 0,68 0,635 0,070 0,103 9,71 0,000020

8 31,6 0,94 0,810 0,077 0,082 12,13 0,000032

9 48,6 1,07 1,004 0,155 0,145 6,89 0,000021

10 23,6 1,25 1,159 0,111 0,089 11,23 0,000042

11 22,6 1,29 1,270 0,106 0,082 12,14 0,000044

15 19,6 1,78 1,536 0,147 0,083 12,10 0,000051

16 25,6 2,03 1,904 0,193 0,095 10,51 0,000039

17 25,6 2,17 2,096 0,192 0,089 11,28 0,000039

18 23,6 2,41 2,289 0,257 0,106 9,39 0,000042

22 19,2 3,45 2,930 0,298 0,086 11,58 0,000052

23 19,6 3,90 3,675 0,320 0,082 12,18 0,000051

24 8,3 4,09 3,995 0,258 0,063 15,84 0,000120

25 8,3 4,42 4,253 0,295 0,067 14,96 0,000120

29 8,3 5,57 4,992 0,345 0,062 16,15 0,000120

30 8,3 6,14 5,853

A.5 Data Perhitungan µ untuk Konsentrasi Umpam 215 g/L

t (hari) S (g/L) X (g/l) Xrata-rata Rx miu 1/miu 1/S

1 215,0 0,70 0,000 0,000 0 0,00 0,000005

2 165,0 0,75 0,725 0,140 0,187 5,36 0,000006

3 169,0 0,98 0,865 0,175 0,179 5,60 0,000006

4 139,0 1,10 1,040 0,114 0,104 9,65 0,000007

8 114,0 1,55 1,325 0,160 0,103 9,69 0,000009

9 71,0 1,90 1,725 0,275 0,145 6,91 0,000014


48

10 31,0 2,10 2,000 0,150 0,071 14,00 0,000032

11 29,0 2,20 2,150 0,176 0,080 12,50 0,000034

15 17,0 2,98 2,590 0,180 0,060 16,56 0,000059

16 13,0 3,10 3,040 0,210 0,068 14,76 0,000077

17 17,0 3,40 3,250 0,150 0,044 22,67 0,000059

18 11,0 3,40 3,400 0,140 0,041 24,29 0,000091

22 11,0 4,10 3,750 0,186 0,045 22,04 0,000091

23 15,0 4,33 4,215 0,250 0,058 17,32 0,000067

24 11,0 4,60 4,465 0,135 0,029 34,07 0,000091

25 7,2 4,60 4,600 0,140 0,030 32,86 0,000139

29 7,2 5,30 4,950 0,200 0,038 26,50 0,000139

30 7,2 5,60 5,450

A.6 Data Perhitungan µ untuk Konsentrasi Umpam 237 g/L

t (hari) S (g/L) X (g/L) Xrata-rata rx miu 1/miu 1/S

1 237,0 0,86 0,000 0,000 0 0,00 0,000004

2 169,0 0,84 0,850 0,085 0,101 9,88 0,000006

3 187,0 1,03 0,935 0,155 0,150 6,65 0,000005

4 147,0 1,15 1,090 0,114 0,099 10,09 0,000007

8 117,0 1,60 1,375 0,190 0,119 8,42 0,000009

9 79,0 2,10 1,850 0,150 0,071 14,00 0,000013

10 47,0 1,90 2,000 0,150 0,079 12,67 0,000021

11 37,0 2,40 2,150 0,200 0,083 12,00 0,000027

15 30,0 2,90 2,650 0,150 0,052 19,33 0,000033

16 21,0 3,15 3,025 0,190 0,060 16,58 0,000048

17 21,0 3,28 3,215 0,125 0,038 26,24 0,000048

18 17,0 3,40 3,340 0,144 0,042 23,61 0,000059

22 25,0 4,00 3,700 0,180 0,045 22,22 0,000040

23 23,0 4,30 4,150 0,200 0,047 21,50 0,000043

24 21,0 4,40 4,350 0,285 0,065 15,44 0,000048

25 17,0 4,87 4,635 0,202 0,041 24,11 0,000059

29 17,0 5,41 5,140 0,208 0,038 26,01 0,000059

30 17,0 5,91 5,660 0,000059

A. 7 Data Reduksi COD untuk konsentrasi Umpan 81,6 g/L

t (hari) COD pemodelan

(g/L)

%

removal

COD Praktik

(g/L) %removal % error

1 81,60 0 81,60 0 0

2 81,07 0,76 73,60 9,80 9,21

3 80,47 1,62 60,60 25,74 24,69

4 79,81 2,60 50,60 37,99 36,60

5 79,08 3,72 49,60 39,22 37,28

8 76,38 8,07 31,60 61,27 58,63


49

9 75,27 9,93 48,60 40,44 35,43

10 74,04 12,04 23,60 71,08 68,13

11 72,68 14,42 22,60 72,30 68,91

12 71,18 17,11 27,60 66,18 61,22

15 65,63 27,29 19,60 75,98 70,13

16 63,37 31,49 25,60 68,63 59,60

17 60,88 36,13 25,60 68,63 57,95

18 58,14 41,23 23,60 71,08 59,40

19 55,11 46,76 19,60 75,98 64,43

22 44,13 65,52 19,20 76,47 56,49

23 39,76 72,08 19,60 75,98 50,71

24 35,02 78,46 8,30 89,83 76,30

25 29,92 84,34 8,30 89,83 72,26

26 24,47 89,41 8,30 89,83 66,08

29 7,35 97,98 8,30 89,83 -12,99

30 2,65 98,98 8,30 89,83 -212,64

A. 8 Data Reduksi COD untuk konsentrasi Umpan 215 g/L


(g/L)

%

removal

COD Praktik

(g/L) %removal % error

1 211,00 0 215 0,00 -2

2 207,73 1,55 165 23,26 21

3 204,13 3,26 169 21,40 17

4 200,15 5,14 139 35,35 31

5 195,77 7,22 101 53,02 48

8 179,78 14,80 114 46,98 37

9 173,35 17,84 71 66,98 59

10 166,28 21,19 31 85,58 81

11 158,53 24,87 29 86,51 82

12 150,02 28,90 21 90,23 86

15 119,47 43,38 17 92,09 86

16 107,44 49,08 13 93,95 88

17 94,44 55,24 17 92,09 82

18 80,50 61,85 11 94,88 86

19 65,69 68,87 15 93,02 77

22 19,50 90,76 11 94,88 44

23 6,95 96,71 15 93,02 -116

24 0,03 99,99 11 94,88 -35374

25 -0,01 100,01 7 96,65 61695

26 0,00 100,00 7 96,65 -1126902

29 0,00 100,00 7 96,65 2971941

30 0,00 100,00 7 96,65 -7835120


50

A. 9 Data Reduksi COD untuk konsentrasi Umpan 237 g/L


(g/L)

%

removal

COD Praktik

(g/L)

%

removal % error

1 237,00 0 237,0 0 0

2 232,61 2,05 169,0 28,69 27,35

3 227,71 4,36 187,0 21,10 17,88

4 222,27 6,97 147,0 37,97 33,86

5 216,21 9,90 122,0 48,52 43,57

8 193,70 21,00 117,0 50,63 39,60

9 184,53 25,57 79,0 66,67 57,19

10 174,40 30,62 47,0 80,17 73,05

11 163,24 36,16 37,0 84,39 77,33

12 151,00 42,21 41,0 82,70 72,85

15 107,41 62,84 30,0 87,34 72,07

16 90,72 70,15 21,0 91,14 76,85

17 73,22 77,29 21,0 91,14 71,32

18 55,36 83,91 17,0 92,83 69,29

19 37,89 89,57 23,0 90,30 39,30

22 2,59 98,53 25,0 89,45 -863,60

23 0,31 99,36 23,0 90,30 -7302,39

24 0,02 99,73 21,0 91,14 -109501,76

25 0,00 99,89 17,0 92,83 ~

26 0,00 99,96 17,0 92,83 ~

29 0,00 100,00 17,0 92,83 ~

30 0,00 100,00 17,0 92,83 ~

A. 10 Data Reduksi COD (2) dengan Konsentrasi Umpan 81,6 (g/L)

t (hari) S Praktek (mg/L) S/S0 ln S/So -ln S/S0 Spemodelan (mg/L) % error

1 81,60 1 0 0 81,60 0,00

2 73,60 0,902 -0,103 0,103 75,42 0,02

3 60,60 0,743 -0,298 0,298 69,71 0,13

4 50,60 0,620 -0,478 0,478 64,44 0,21

5 49,60 0,608 -0,498 0,498 59,56 0,17

8 31,60 0,387 -0,949 0,949 47,03 0,33

9 48,60 0,596 -0,518 0,518 43,47 -0,12

10 23,60 0,289 -1,241 1,241 40,18 0,41

11 22,60 0,277 -1,284 1,284 37,14 0,39

12 27,60 0,338 -1,084 1,084 34,33 0,20

15 19,60 0,240 -1,426 1,426 27,10 0,28

16 25,60 0,314 -1,159 1,159 25,05 -0,02

17 25,60 0,314 -1,159 1,159 23,16 -0,11

18 23,60 0,289 -1,241 1,241 21,40 -0,10

19 19,60 0,240 -1,426 1,426 19,78 0,01


51

22 19,20 0,235 -1,447 1,447 15,62 -0,23

23 19,60 0,240 -1,426 1,426 14,44 -0,36

24 8,30 0,102 -2,286 2,286 13,35 0,38

25 8,30 0,102 -2,286 2,286 12,34 0,33

26 8,30 0,102 -2,286 2,286 11,40 0,27

29 8,30 0,102 -2,286 2,286 9,00 0,08

30 8,30 0,102 -2,286 2,286 8,32 0,00

A. 11 Data Reduksi COD (2) dengan Konsentrasi Umpan 215 (g/L)

t (hari) S Praktek (mg/L) S/S0 ln S/So -ln

S/S0

S pemodelan

(mg/L) % error

1 215 1 0 0 215 0,00

2 165 0,767 -0,26 0,26 188 0,12

3 169 0,786 -0,24 0,24 165 -0,02

4 139 0,647 -0,44 0,44 145 0,04

5 101 0,470 -0,76 0,76 127 0,20

8 114 0,530 -0,63 0,63 85 -0,33

9 71 0,330 -1,11 1,11 75 0,05

10 31 0,144 -1,94 1,94 66 0,53

11 29 0,135 -2,00 2,00 58 0,50

12 21 0,098 -2,33 2,33 50 0,58

15 17 0,079 -2,54 2,54 34 0,50

16 13 0,060 -2,81 2,81 30 0,56

17 17 0,079 -2,54 2,54 26 0,35

18 11 0,051 -2,97 2,97 23 0,52

19 15 0,070 -2,66 2,66 20 0,25

22 11 0,051 -2,97 2,97 13 0,19

23 15 0,070 -2,66 2,66 12 -0,27

24 11 0,051 -2,97 2,97 10 -0,06

25 7 0,033 -3,40 3,40 9 0,21

26 7 0,033 -3,40 3,40 8 0,10

29 7 0,033 -3,40 3,40 5 -0,34

30 7 0,033 -3,40 3,40 5 -0,53

A. 12 Data Reduksi COD (2) dengan Konsentrasi Umpan 237 (g/L)

t (hari) S Praktek (mg/L) S/S0 ln S/So -ln S/S0 S

teori(mg/L) %error

1 237,00 1 0 0 237,00 0,00

2 169,00

0,713 -0,338 0,338 214,72 0,21

3 187,00 0,789 -0,237 0,237 194,53 0,04

4 147,00 0,620 -0,478 0,478 176,24 0,17

5 122,00 0,515 -0,664 0,664 159,67 0,24

8 117,00 0,494 -0,706 0,706 118,73 0,01


52

9 79,00 0,333 -1,099 1,099 107,57 0,27

10 47,00 0,198 -1,618 1,618 97,45 0,52

11 37,00 0,156 -1,857 1,857 88,29 0,58

12 41,00 0,173 -1,754 1,754 79,99 0,49

15 30,00 0,127 -2,067 2,067 59,48 0,50

16 21,00 0,089 -2,424 2,424 53,89 0,61

17 21,00 0,089 -2,424 2,424 48,82 0,57

18 17,00 0,072 -2,635 2,635 44,23 0,62

19 23,00 0,097 -2,333 2,333 40,07 0,43

22 25,00 0,105 -2,249 2,249 29,80 0,16

23 23,00 0,097 -2,333 2,333 27,00 0,15

24 21,00 0,089 -2,424 2,424 24,46 0,14

25 17,00 0,072 -2,635 2,635 22,16 0,23

26 17,00 0,072 -2,635 2,635 20,08 0,15

29 17,00 0,072 -2,635 2,635 14,93 -0,14

30 17,00 0,072 -2,635 2,635 13,52 -0,26

A. 13 Data Perhitungan nilai µ dengan Persamaan Monod

t (hari) S (mg/L) µ (8,16 g/L) µ (215 g/L) µ (237 g/L)

1 150 0,115 0,127 0,108

2 145 0,115 0,126 0,107

3 140 0,115 0,126 0,107

4 135 0,115 0,125 0,106

5 130 0,114 0,124 0,105

6 125 0,114 0,123 0,104

7 120 0,114 0,122 0,103

8 115 0,113 0,121 0,102

9 110 0,113 0,120 0,101

10 105 0,113 0,119 0,099

11 100 0,112 0,118 0,098

12 95 0,112 0,117 0,097

13 90 0,112 0,115 0,095

14 85 0,111 0,114 0,093

15 80 0,110 0,112 0,091

16 75 0,110 0,110 0,090

17 70 0,109 0,108 0,087

18 65 0,108 0,106 0,085

19 60 0,107 0,103 0,082

20 55 0,106 0,100 0,080

21 50 0,105 0,097 0,076

22 45 0,103 0,093 0,073

23 40 0,102 0,089 0,069

24 35 0,099 0,084 0,064


53

25 30 0,096 0,078 0,059

26 25 0,093 0,072 0,053

27 20 0,088 0,063 0,046

28 15 0,080 0,053 0,038

29 10 0,069 0,040 0,028

30 5 0,048 0,023 0,015


54

LAMPIRAN B

CONTOH PERHITUNGAN

B.1 PERHITUNGAN NILAI MLSS

Dari Tabel A.2 diperoleh:

Pada konsentrasi Umpan 84.600 mg/L

Volume Sampel= 10 ml

A = 0,9503 g

B = 0,9510 g

MLSS (mg/L = (mL) Sampel Volume

1000x KS)-B-(A

= x

= 700 g/L =0,7 g/L

B.2 PERHITUNGAN COD PENELITIAN


Pada konsentrasi Umpan 81.600 mg/L

Volume sampel = 2,5 ml

A = 2,5 ml

B = 0,7 ml

Fp = 250 ml

N = VK2Cr2O7 x N K2Cr2O7

VFAS

= 10 ml x 0,05

9,1 ml

= 0,055

mg/L O2 = (A – B) (N) (8000) Fp

ml sampel

= (2,5-0,66) (0,055)(8000) (250)

2,5 ml

COD (mg/L) = 73.600 mg/L =73,6 g/L


55

B.3 PERHITUNGAN COD REMOVAL


Pada konsentrasi Umpan 81,6 g/L

COD1 = 81,6 g/L

COD2 = 73,6 g/L

Degradasi COD (%) = X 100%

=

= 9,8 %

B.4 MENGHITUNG PERSEN ERROR COD

COD TEORI = 81,07 g/L

CODPENELITIAN = 73,6 g/L

% error = x 100%

=

= 9,21%


56

LAMPIRAN C

DOKUMENTASI

Gambar C.1 Sistem Bioreaktor Anaerobik Berpenyekat


57

Gambar C.2 Vial analisa Chemical Oxygen Demand (COD)

Gambar C.3 Peralatan Analisis Chemical Oxygen Demand (COD)

Gambar C.4 Oven analisa COD


58

Gambar C.5 Kertas Saring untuk Analisis MLSS

Gambar C.6 Timbangan Analitik


59

Gambar C.7 Desikator

Gambar C.8 oven analisa MLSS


60

Gambar C.9 Botol seeding

Gambar C.10 Gas Detector


degradasi sampah buah tomat menggunakan sistem …

Documents