I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Limbah merupakan produk akhir dari aktivitas kebutuhan manusia yang

menjadi material tidak terpakai. Limbah menjadi masalah bagi kehidupan

makhluk hidup sebab dapat menjadi sarang bagi sumber penyakit. Limbah

organik merupakan limbah yang tersusun dari bahan-bahan hayati yang dapat

terurai. Pemanfaatan limbah organik masih belum optimal ditambah lagi

dengan peningkatan volume limbah organik yang terus meningkat seiring

dengan peningkatan jumlah penduduk.

Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan limbah yaitu dengan

memanfaatkannya menjadi sesuatu yang lebih bernilai ekonomis seperti

produksi biogas. Biogas merupakan energi alternatif terbarukan berupa gas

yang dapat diproduksi dari bahan buangan atau limbah organik melalui proses

fermentasi oleh aktivitas mikroorganisme. Umumnya, semua jenis bahan

organik dapat diproses untuk menghasilkan biogas, tetapi hanya bahan organik

homogen, baik padat maupun cair yang cocok untuk sistem biogas.

Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana

(CH4) yang dihasilkan dari fermentasi limbah organik. Semakin tinggi

kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada

biogas dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai

kalornya (Murjito, 2008). Berdasarkan uraian tersebut, maka praktikum dengan

judul produksi biogas dari limbah organik menjadi penting dilakukan.

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah pada praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana proses pembuatan biogas ?

2. Berapa kadar volume gas (cm) yang dihasilkan masing-masing substrat ?

C. Tujuan Praktikum

Tujuan yang ingin dicapai pada praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui proses pembuatan biogas.

2. Untuk mengetahui kadar volume gas (cm) yang dihasilkan masing-masing

substrat.

D. Manfaat Praktikum

Manfaat yang diperoleh pada praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Dapat mengetahui proses pembuatan biogas.

2. Dapat mengetahui kadar volume gas (cm) yang dihasilkan masing-masing

substrat.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Sampah Organik

Permasalahan pengelolaan sampah dapat diminimalkan dengan

menerapkan pengelolaan sampah yang terpadu (Integrated Solid Waste

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

menjadi energi (Damanhuri, 2010). 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 (Surawiria, 2005).

Pemanfaatan sampah antara lain sebagai sumber pupuk organik, misalnya

kompos yang sangat dibutuhkan oleh petani, selain itu juga berfungsi sebagai

sumber humus. Manfaat lain yang bisa diambil dari sampah adalah bahan

pembuat biogas. Penggunaan sampah untuk penyediaan energi telah lama

dicoba, misalnya saja bahan bakar untuk penggerak mesin pembangkit listrik.

Sampah juga dijadikan bahan baku untuk proses fermentasi non alkohol dalam

pembuatan biogas (Yamtinah, dkk., 2006).

Limbah peternakan seperti kotoran sapi dan kotoran ayam dapat

digunakan sebagai bahan baku biogas, kotoran sapi mengandung unsur N 26,2

kg/ton, P 4,5 kg/ton, dan K 13,0 kg/ton sedangkan kotoran ayam mengandung

sisa pakan dan serat selulosa yang tidak dicerna, protein, karbohidrat, lemak

dan senyawa organik lainnya. Protein pada kotoran ayam merupakan sumber

nitrogen selain ada pula bentuk nitrogen inorganik lainnya. Penelitian ini

dilakukan untuk mengetahui efektivitas jenis starter kotoran sapi dan kotoran

ayam untuk menghasilkan biogas dari jerami, mengetahui jumlah biostarter

yang tepat untuk menghasilkan biogas dari jerami padi dan mengetahui serta

menganalisis waktu fermentasi optimum yang diperlukan untuk menghasilkan

biogas (Sakinah, 2012).

B. Biogas

Biogas merupakan salah satu jenis energi yang dapat dibuat

dari banyak bahan buangan dan bahan sisa, semacam sampah, kotoran ternak,

jerami, enceng gondok serta banyak bahan-bahan lainnya lagi. Segala jenis

bahan yang dalam istilah kimia termasuk senyawa organik, entah berasal dari

sisa dan kotoran hewan ataupun sisa tanaman, dapat dijadikan bahan biogas

(Suriawiria, dkk., 2002). Beberapa hal yang menarik dari pada teknologi biogas

adalah kemampuannya untuk membentuk biogas dari limbah organik yang

jumlahnya berlimpah dan tersedia secara bebas. Variasi dari sifat-sifat biokimia

menyebabkan produksi biogas juga bervariasi. Sejumlah bahan organik dapat

digunakan bersama-sama dengan beberapa persyaratan produksi gas atau

pertumbuhan normal bakteri metan yang sesuai. Beberapa sifat bahan organik

tersebut mempunyai dampak/pengaruh yang nyata pada tingkat produksi

biogas (Wahyuni, 2011).

Biogas merupakan hasil fermentasi bahan – bahan organik oleh bakteri

anaerob. Produksi biogas memungkinkan pertanian berkelanjutan dengan

sistem proses terbarukan dan ramah lingkungan. Secara ilmiah, biogas yang

dihasilkan dari sampah organik adalah gas yang mudah terbakar (flammable).

Umumnya, semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan

biogas. Tetapi hanya bahan organik homogen, baik padat maupun cair yang

cocok untuk sistem biogas sederhana (Mujahidah, 2013).

C. Biokonversi Sampah Organik oleh Mikroorganisme

Kemampuan mikroorganisme untuk mendegradasi limbah dan polutan

adalah sangat esensial untuk menjaga kualitas dan plingkungan. Keberadaan

mikroorganisme tersebut menyebabkan bahan-bahan sisa di lingkungan dapat

menghilang atau berubah bentuk. Berdasarkan kemampuan degradatif terhadap

bahan organik, beberapa jenis bakteri telah dikomersialisasikan sebagai pupuk

biologi atau konsorsia bakteri sebagai inokula penanganan limbah secara

aerobik maupun anaerobik (Myrold and Nason, 2002), antara lain Bacillus

megaterium sebagai bakteri pelarut fosfat, Rhizobum melioti dan metanogen

sebagai agensia penanganan limbah secara anaerobik dan pembuatan biogas.

Mikroorganisme dapat juga digunakan untuk memproses lignoselulosa dan

meningkatkan hidrolisis enzimatis. White rot fungi adalah mikroorganisme

paling effektif digunakan dalam pretreatment biologi lignoselulosa (Sun dan

Cheng, 2002). Taniguchi, dkk., (2005) mengevaluasi pretreatment biologi pada

jerami padi dengan 4 macam jamur putih yang dapat merubah struktur

komponen dalam jerami padi dan meningkatkan kecepatan hidrolisis enzimatis.

Penambahan EM-4 (effective microorganism-4) yang dikombinasikan dengan

enzim α amylase pada pembentukan biogas dari limbah padat tapioka akan

meningkatkan volume biogas 477,16%.

III. METODE PRAKTIKUM

A. Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Sabtu, 09-30 April 2016 pukul

13.00-17.00 WITA dan bertempat di Laboratorium Unit Mipa Lama, Jurusan

Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Halu

Oleo, Kendari.

B. Bahan Praktikum

Bahan yang digunakan pada praktikum ini tercantum pada Tabel 1.

Tabel 1. Bahan dan kegunaanNo.

Bahan Satuan Kegunaan

1 2 3 41 Kotoran sapi,

sayuran, sampah domestik, ampas sagu

kg Sebagai sumber substrat

2 Air L Sebagai media ukur gas3 Kertas label - Sebagai penanda sampel4 Starter mikroba EM4 - Sebagai mikroba fermentor

C. Alat Praktikum

Alat yang digunakan pada praktikum ini tercantum pada Tabel 2.

Tabel 2. Alat dan kegunaanNo.

Alat Jumlah Kegunaan

1 2 3 41 Pipa 1 Sebagai penghubung wadah substrat

dan wadah gas2 Selang plastik 10 Untuk wadah perpindahan gas3 Botol besar (1 ½

liter) 10 Untuk menampung gas

4 Botol kecil 10 Untuk wadah menyimpan substrat

5 Kamera 1 Untuk mendokumentasikan hasil pengamatan

6 Alat tulis 1 Untuk menuliskan hasil pengamatan7. Pisau 1 Untuk memotong wadah botol

D. Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Merakit fermentor terlebih dahulu, terutama bagian tutup botol besar

dilubangi sedikit untuk pipa dengan menggunakan pisau, menusukkan

pipa tersebut ke tutup botol yang sudah dilubangi. Sambungkan dengan

selang plastik ke botol kecil yang sudah terisi air dan telah diberi ukuran

tiap-tiap cm.

2. Memasukkan limbah sebanyak 1 kg ke dalam botol besar, yang

sebelumnya telah dihaluskan atau dipotong-potong.

3. Menambahkan air ke dalam botol tersebut dengan perbandingan 1:1 dan

aduk hingga tercampur rata.

4. Untuk mempercepat reaksi menambahkan starter mikroba sebanyak 5%

5. Selanjutnya botol ditutup menggunakan tutup botol yang telah dirakit

dengan rapat, bisa menggunakan isolasi. Usahakan udara tidak dapat

keluar masuk.

6. Menyimpan wadah selama 2-3 minggu. Setelah 2-3 minggu mengamati

penurunan volume air sebagai hasil dari pembentukan gas.

7. Mencatat dan mendokumentasikan hasil pengamatan.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil pengamatan

Hasil pengamatan pada praktikum ini tercantum pada tabel 3.

Tabel 3. Hasil pengamatan biogasNo Substrat Gambar Vol.gas Keterangan1 2 3 4 5

1. Kotoran sapi - Gagal

2. Limbah sayuran 8 cm Berhasil

3. Limbah domestik 10 cm Berhasil

Tabel 3. (Lanjutan)1 2 3 4 5

4. Ampas sagu 7 cm Berhasil

5. Kotoran sapi + sayuran

10 cm Berhasil

6. Kotoran sapi + domestic

- Gagal

7. Kotoran sapi + ampas sagu

10 cm Berhasil

Tabel 3. (Lanjutan)1 2 3 4 5

8. Sayuran + bahan domestik

- Gagal

9. Sayuran + ampas sagu

5,5 cm Berhasil

10.

Kotoran sapi + sayuran + domestik + ampas sagu

9 cm Berhasil

Energi biogas adalah salah satu dari banyak macam sumber energi

terbarukan, karena energi biogas dapat diperoleh dari air buangan rumah

tangga (sampah domestik), kotoran dari peternakan ayam, sapi, sampah

organik dari pasar, industri makanan dan limbah buangan lainnya. Produksi

biogas memungkinkan pertanian berkelanjutan dengan sistem proses

terbarukan dan ramah lingkungan. Komponen penyusun biogas terdiri atas

metana (CH4), karbon dioksida (CO2), nitrogen (N2), hidrogen (H2), hidrogen

sulfida (H2S) dan oksigen (O2). Sistem produksi biogas mempunyai beberapa

keuntungan, yaitu (a) mengurangi pengaruh gas rumah kaca, (b) mengurangi

polusi bau yang tidak sedap, (c) sebagai pupuk, (d) produksi daya dan panas.

Pembuatan biogas diawali dengan perakitan tabung fermentor (digester)

yang dimodifikasi dari botol plastik minuman (1,5 L) yang berfungsi sebagai

wadah fermentasi berisi substrat atau bahan-bahan organik (kotoran sapi,

sampah domestik (rumah tangga), limbah sayuran dan ampas sagu) dan starter

mikroba (EM4) atau mikroorganisme lokal (MOL) hasil praktikum

sebelumnya. Digester (tabung fermentor) dibuat dengan dihubungkan dengan

selang plastik ke dalam botol plastik minuman (0,6 L) yang dipenuhi air dan

terpasang dengan posisi terbalik. Tujuannya agar ketika terjadi pembentukan

gas sebagai hasil aktivitas mikroorganisme akan terjadi penurunan volume air

sebab gas yang terbentuk akan mendorong air keluar dari botol (sifat dari gas

akan mengisi ruang kosong).

Setelah perakitan digester modifikasi telah selesai, selanjutnya substrat

atau bahan-bahan organik dimasukkan ke dalam digester tersebut. Digester

berisi substrat dengan kombinasi yang berbeda-beda, digester mengandung

satu substrat (homogen), digester mengandung dua substrat berbeda, dan

digester mengandung empat substrat berbeda. Setiap digester juga dilakukan

penambahan starter mikroba (EM4) dan MOL sebagai mikroba fermentor.

Biogas dibuat melalui fermentasi anaerobik. Selama proses ini, bahan-

bahan organik didekomposisi oleh mikroorganisme. Pada awal proses

dekomposisi, bahan organik dipecah menjadi molekul-molekul lain seperti

glukosa, asam amino, gliserin, dan asam lemak. Pada proses pembuatan biogas,

mikroorganisme mengubah (konversi) bahan-bahan organik menjadi gas

hidrogen dan gas karbon dioksida yang kemudian lebih lanjut diubah menjadi

gas metana dan air menurut reaksi :

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

Akibat penguraian bahan organik yang dilakukan jasad renik tersebut,

maka akan terbentuk zat atau senyawa lain yang lebih sederhana (kecil), serta

salah satu di antaranya berbentuk CH4 atau gas metan. Dalam produksi biogas

beberapa hal yang perlu diperhatikan, seperti kandungan atau isi yang

terkandung dalam bahan, kadar air bahan yang terkandung dalam bahan yang

digunakan, temperatur selama proses fermentasi, keberadaan mikroorganisme

fermentor dan keberadaan oksigen (aerasi).

Berdasarkan hasil pengamatan, untuk digester modifikasi yang

mengandung satu substrat (limbah sayuran, limbah domestik dan ampas sagu),

mengandung dua substrat (kotoran sapi + limbah sayuran, kotoran sapi +

ampas sagu, dan limbah sayuran + ampas sagu) dan yang mengandung empat

substrat (kotoran sapi + limbah sayuran + sampah domestik + ampas sagu)

memperlihatkan hasil yang positif (+) atau berhasil yang ditandai dengan

adanya penurunan volume air sebagai hasil dari terbentuknya gas (biogas).

Limbah sayuran penurunan volume air sebanyak 8 cm, ampas sagu 7 cm,

limbah domestik, kotoran sapi + limbah sayuran dan kotoran sapi + ampas sagu

masing-masing 10 cm, limbah sayuran + ampas sagu 5,5 cm dan kotoran sapi

+ limbah sayuran + sampah domestik + ampas sagu 9 cm. Sedangkan digester

yang mengandung substrat kotoran sapi, kotoran sapi + sampah domestik, dan

limbah sayuran + sampah organik, memperlihatkan hasil negatif (-) atau tidak

berhasil hal ini dikarenakan adanya kesalahan dalam perakitan tabung

fermentor (digester).

Jenis kotoran ternak mempengaruhi biogas yang dihasilkan. Ini berkaitan

erat dengan hubungan antara jumlah karbon dan nitrogen dinyatakan dengan

rasio karbon/nitrogen (C/N), rasio optimum untuk digester anaerobik berkisar

25-30 (Wahyuni, 2011). Jika C/N terlalu tinggi, nitrogen akan dikonsumsi

dengan cepat oleh bakteri metanogen untuk memenuhi kebutuhan

pertumbuhannya dan hanya sedikit yang bereaksi dengan karbon akibatnya gas

yang dihasilkan menjadi rendah. Sebaliknya jika C/N rendah, nitrogen akan

dibebaskan dan berakumulasi dalam bentuk amonia (NH4). Kotoran sapi

mempunyai rasio C/N sekitar 24 (Haryati, 2006).

V. PENUTUP

A. Simpulan

Simpulan yang diperoleh pada praktikum ini adalah sebagai berikut :

1. Pembuatan biogas diawali dari perakitan tabung fermentor (digester)

sebagai wadah fermentasi. Digester tersebut dilakukan pengisian substrat

berupa bahan-bahan organik dan penambahan starter mikroba (EM4) atau

MOL sebagai mikroorganisme fermentor. Selanjutnya diinkubasi untuk

optimalisasi produksi biogas.

2. Kadar volume gas limbah sayuran sebanyak 8 cm, ampas sagu 7 cm,

limbah domestik, kotoran sapi + limbah sayuran dan kotoran sapi + ampas

sagu masing-masing 10 cm, limbah sayuran + ampas sagu 5,5 cm dan

kotoran sapi + limbah sayuran + sampah domestik + ampas sagu 9 cm.

B. Saran

Saran yang diajukan pada praktikum ini adalah agar praktikan lebih

memperhatikan lagi hal-hal yang penting seperti dalam hal perakitan tabung

fermentor (digester).

DAFTAR PUSTAKA

Mujahidah, Mappiratu, dan Sikanna, R., 2013, Kajian Teknologi Produksi Biogas dari Sampah Basah Rumah Tangga, Jurnal of Natural Science, 2(1): 25-34

Murjito, 2008, Desain Alat Penangkap Gas Methan pada Sampah menjadi Biogas, Fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang, Malang.

Sakinah, Tawali, A. B., dan Muin, M., 2012, Pengaruh Konsentrasi Biostarter Kotoran Sapid an Kotoran Ayam pada Produksi Biogas dengan menggunakan Limbah Jerami Padi, Fakultas Pertanian Universitas Hasanuddin, Makasar.

Taniguchi, M., Suzuki, H., Watanabe, D., Sakai, K., Hoshino, K., and Tanaka, T., 2005, Evaluation of Pretreatment with Pleurotus ostreatus for Enzymatic Hydrolysis of Rice Straw, Biosci, Journal Bioeng, 100, 637-43

Wahyuni, S., 2011, Biogas, Penebar Swadaya, Jakarta.

Yamtinah, S., 2006, Studi Pustaka Pemanfaatan Proses Biokonversi Sampah Organik sebagai Alternatif Memperoleh Biogas, Seminar Nasional Sumber Energi Hayati, FMIPA, UNS, Semarang.