13

MATERI DAN METODE

Lokasi dan Waktu

Penelitian dilaksanakan di laboratorium pengolahan limbah Fakultas

Peternakan IPB untuk pembuatan alat dan pembuatan pelet pemurni. Contoh biogas

yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari instalasi biogas yang ada di

kandang ruminansia besar Fakultas Peternakan IPB. Analisis kandungan gas

dilakukan di Laboratoriun Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH-IPB).

Penelitian dilakukan pada bulan Maret 2012 sampai bulan Juni 2012.

Materi

Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan pelet pemurni biogas antara

lain CaO, tepung kanji, serbuk gergaji kayu albasia, aquades. Bahan-bahan untuk

pembuatan alat filter (alat untuk menampung pelet) terdiri dari pipa PVC 3 inci, dop

3 inci, pipa tembaga (nepel), lem PVC, lem epoxy (plastic steel), gabus filter. Bahan-

bahan yang digunakan untuk pembuatan penampung biogas antara lain adalah plastik

polyethylene, pipa PVC ½”, pipa PVC sambungan siku ½”, PVC sambungan T ½”,

PVC ulir ½”, lem PVC, stop kran, ban dalam, tali karet ban dalam, dan selang

(selang plastik & selang gas). Bahan-bahan lain yang digunakan dalam penelitian ini

adalah larutan penyerap CO2 dan larutan phenolphthalein (PP), serta biogas yang

berasal dari digester yang terdapat di kandang ruminansia besar.

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah solder, tang, kompor,

baskom, gelas ukur, ayakan, saringan, alat pencetak/pembentuk pelet, panci, sarung

tangan, amplas, kikir, gergaji, serok plastik, loyang, botol plastik, tabung impinger,

tripod, peralatan impinger, set temperature oven, dan vacuum pump.

14

Prosedur

Tahapan kerja penelitian ini terdiri atas dua tahap yaitu tahap penelitan

pendahuluan dan penelitian utama. Penelitian pendahuluan terdiri dari persiapan alat

dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian utama. Penelitian utama terdiri atas

proses pengukuran konsentrasi CO2 pada biogas.

Penelitian Pendahuluan

Tahapan penelitian pendahuluan terdiri atas pembuatan alat penampung pelet

pemurni, dan pembuatan penampung biogas. Alat filter biogas adalah alat yang

digunakan sebagai pemurni biogas. Pembuatan alat ini menggunakan pipa PVC

berukuran 3 inci. Proses pembuatan dimulai dengan pengukuran panjang pipa. Pipa

yang akan digunakan sepanjang 35 cm. Tahap berikutnya adalah penggergajian

untuk memotong pipa, lalu pembersihan bagian pipa pada kedua ujungnya dari sisa-

sisa proses penggergajian dengan menggunakan amplas dan kikir. Dop yang

digunakan untuk menutup kedua ujung pipa dilubangi bagian tengahnya terlebih

dahulu dengan menggunakan solder. Bagian yang telah dilubangi kemudian

dibersihkan dengan menggunakan kikir. Pipa tembaga (nepel) dimasukan pada

bagian tengah dop tersebut lalu dikencangkan dengan menggunakan tang. Bahan-

bahan yang sudah disatukan kemudian pada sela-sela sambungannya dilapisi dengan

lem epoxy (plastic steel) untuk menghindari resiko kebocoran. Bahan-bahan yang

digunakan untuk pembuatan alat penampung dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Bahan-Bahan Penyusun Alat Penampung Pelet Pemurni.

Sumber: Dokumentasi penelitian

15

Dop dan pipa tembaga yang sudah terpasang digabungkan dengan gabus

filter, yang sebelumnya telah dipotong dengan bentuk lingkaran. Pemasangan dop

pada pipa dilakukan dengan mengelem bagian ujung pipa kemudian menekan dop

sehingga dapat terpasang menyatu dengan pipa. Pemasangan dop pertama hanya pa-

da salah satu ujung pipa. Ujung pipa lainnya dibiarkan terbuka untuk pengisian pelet.

Prosedur yang sama dilakukan untuk menutup ujung pipa yang masih terbuka. Alat

pemurni yang telah terisi dengan pelet pemurni kemudian dicat dengan

menggunakan cat semprot (pylox). Alat filter yang siap digunakan dapat dilihat pada

Gambar 5.

Gambar 5. Alat Penampung Pelet Pemurni yang Siap Digunakan.

Sumber: Dokumentasi penelitian

Penampung gas dibuat dari bahan plastik polyethylene yang berdiameter 0,65

meter dan panjang 5 meter. Plastik polyethylene pertama-tama disiapkan sepanjang

10 meter, kemudian plastik tersebut dibagi menjadi dua bagian sama panjang. Plastik

yang telah terbagi tersebut digunakan sebagai penampung dengan dua lapisan.

Penampung plastik kemudian diikat dengan menggunakan tali karet dari ban

dalam lalu dihubungkan dengan pipa PVC ½” pada kedua ujungnya. Ujung dari

plastik penampung dihubungkan langsung dengan digester, sehingga gas dapat

mengalir ke dalam plastik, sedangkan ujung yang satunya ditujukan untuk digunakan

sebagai penghubung ke peralatan impinger, setelah semua terpasang dengan benar,

kemudian penampung diletakan di atas langit-langit kandang. Pembuatan penampung

gas bertujuan sebagai penampung dan indikator ketersediaan biogas yang digunakan

16

dalam penelitian. Penampung gas yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat

pada Gambar 6.

Gambar 6. Penampung Biogas.

Sumber: Dokumentasi penelitian

Penelitian Utama

Penelitian utama terdiri dari pembuatan pelet pemurni, pengambilan contoh

biogas untuk dianalisis kandungan CO2. Proses pembuatan pelet pemurni berbahan

dasar CaO dan serbuk gergaji kayu albasia terdiri dari beberapa proses. Proses-proses

pembuatan pelet pemurni terdiri atas pembersihan serbuk gergaji, penentuan

persentase bahan pada tiap-tiap perlakuan sampai pada pembentukan pelet dengan

bantuan alat. Proses pertama dalam membuat pelet adalah mencuci serbuk gergaji

kayu. Serbuk gergaji kayu yang digunakan berasal dari sisa/limbah pemotongan kayu

albasia. Serbuk gergaji kayu dicuci dengan menggunakan aquades, tujuan pencucian

dengan aquades adalah untuk membersihkan serbuk gergaji kayu dari kotoran-

kotoran (Zhao et al., 2011).

Pencucian dilanjutkan dengan penyaringan dan kemudian serbuk gergaji

dipindahkan ke dalam loyang untuk dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada

suhu 75 0C. Serbuk gergaji yang sudah kering kemudian diayak. Gambar serbuk

gergaji yang telah dicuci dan dikeringkan dapat dilihat pada Gambar 7.

17

Gambar 7. Serbuk Gergaji Kayu yang Telah Dicuci dan Dikeringkan.

Sumber: Dokumentasi penelitian

Bahan-bahan pembuat pelet adalah CaO, serbuk gergaji kayu, dan tepung

tapioka (tepung kanji). Bahan-bahan tersebut diukur dengan menggunakan gelas

ukur sesuai dengan persentase pada tiap perlakuan. Penggunaan tepung kanji yaitu

sebesar 10% untuk tiap-tiap perlakuan. Campuran bahan dimasukan ke dalam

baskom untuk pembuatan adonan pelet. Perekat dibuat dengan mencampurkan

tepung tapioka dan air dengan perbandingan 1 : 5, kemudian campuran tersebut

dipanaskan hingga menggumpal. Perekat dituangkan ke dalam baskom yang berisi

CaO dan serbuk gergaji, kemudian bahan-bahan tersebut diaduk hingga tercampur

merata. Adonan didinginkan untuk dibentuk pelet dengan cara manual, yaitu dengan

memasukan adonan ke dalam alat pencetak/pembuat pelet. Pelet dibiarkan dalam

suhu ruang selama 24 jam lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 75 0C selama 2

jam. Pelet yang terbentuk memiliki ukuran diameter 1 cm dengan panjang 3 cm.

Pembuatan pelet secara skematis dapat dilihat pada Gambar 8.

18

Gambar 8. Skema Pembuatan Pelet.

Pelet yang telah terbentuk kemudian dimasukan ke dalam alat filter melalui

ujung yang belum tertutup dop. Pelet yang diisikan ke dalam alat penampung

diisikan hingga alat pemurni terisi penuh. Pipa yang telah terisi penuh kemudian

ditutup dengan dop. Alat filter yang telah terisi pelet siap dihubungkan dengan

instalasi biogas. Gambar pelet yang terbentuk setelah proses pengeringan dapat

dilihat pada Gambar 9.

Persiapan serbuk gergaji

Dicuci dengan aquades

Pengeringan dengan oven 24 jam, 75 ºC

Penentuan komposisi pelet menurut perlakuan

Pencampuran bahan

Pembuatan perekat

Pembuatan adonan (bahan + perekat)

Pengeringan

Pencetakan pelet

19

Gambar 9. Pelet Pemurni yang Terbentuk dan Telah Dikeringkan

Sumber: Dokumentasi penelitian

Biogas yang telah tertampung dalam penampung gas kemudian diambil

contohnya untuk dianalisis kandungan CO2 baik sebelum melalui proses pemurnian

dan setelah melalui proses pemurnian. Pengukuran contoh biogas sebelum memasuki

alat pemurni berasal langsung dari instalasi biogas, sedangkan pengukuran contoh

biogas setelah memasuki alat pemurni dilakukan dengan mengalirkan biogas terlebih

dahulu ke dalam alat pemurni.

Pengambilan contoh biogas dilakukan dengan menggunakan peralatan

impinger yang terdiri dari kotak impinger, tabung impinger, vacuum pump, dan

tripod. Pengambilan contoh gas diawali dengan proses kalibrasi untuk menentukan

lamanya waktu yang digunakan untuk mengalirkan biogas ke dalam tabung impinger

sehingga bereaksi dengan larutan penyerap CO2 dan larutan indikator PP serta

menentukan laju alir biogas yang mengalir dalam larutan penyerap dan reagen.

Larutan absorben yang digunakan adalah larutan sodium karbonat yang

ditambahkan larutan indikator PP (phenolphthalein). Hasil kalibrasi didapatkan

waktu untuk mengalirkan gas ke dalam tabung impinger selama 10 detik.

Pengambilan contoh biogas kemudian dilakukan dengan mengalirkan gas ke dalam

tabung impinger dengan laju alir yang telah diatur pada proses kalibrasi yaitu sebesar

0,5 l/m. Contoh biogas sebelum dimurnikan diambil dengan cara mengalirkannya

langsung pada impinger melalui selang plastik yang dihubungkan pada kran gas.

Contoh biogas yang melewati proses pemurnian dihubungkan terlebih dahulu dengan

alat pemurni sebelum dihubungkan dengan impinger melalui selang plastik. Biogas

sebelumnya dialirkan dulu ke dalam alat pemurni selama 15 menit.

20

Contoh biogas yang masuk terhisap ke dalam tabung impinger yang berisi

larutan sodium karbonat dan indikator PP merubah warna larutan tersebut dari yang

sebelumnya berwarna merah muda menjadi jernih (tidak berwarna).

Gambar 10. Peralatan Impinger

Sumber: Dokumentasi penelitian

Contoh biogas yang telah didapat berupa larutan penyerap yang ditambahkan

indikator PP yang telah bereaksi dengan karbon dioksida sehingga berubah warna

menjadi larutan yang berwarna merah muda kemudian diambil dan disimpan dalam

botol plastik 25 ml. Larutan tersebut kemudian dianalisis untuk mengetahui

kandungan karbon dioksida pada biogas dalam mg/m3 yang kemudian dikonversi

menjadi satuan ppm. Prosedur pengambilan contoh biogas hingga analisis secara

skematis dapat dilihat pada Gambar 11.

21

Gambar 11. Skema Pengambilan Contoh Gas dan Analisis.

Peubah yang Diamati

Peubah yang diamati dalam penelitian ini antara lain:

1. Kandungan Gas Karbon Dioksida pada Biogas

Kandungan CO2 dianalisis dengan mengguanakan metode titrimetrik. Contoh

biogas dititrasi dengan larutan titran (HCl) sehingga diketahui ml titrasi contoh yang

kemudian dibandingkan dengan titrasi blanko sehingga diperoleh mg/m3 CO2 yang

terkandung dalam biogas melalui rumus sebagai berikut:

Biogas

Penampung biogas

Melalui alat pemurni (Proses pemurnian)

Impinger

Contoh CO2 sesudah

pemurnian

Contoh CO2 sebelum

pemurnian

Analisis Laboratorium

Kandungan CO2

22

mg/m3 CO2 = ( – )

( ) ( ) /

Keterangan:

Tb = Titrasi blanko (ml)

Ts = Titrasi sampel (ml)

BE = Berat ekuivalen

Kandungan CO2 dalam mg/m3 kemudian dikonversi dalam satuan ppm, dengan

rumus sebagai berikut:

ppm CO = mgm CO x 24,47

BM [CO ]

2. Efektivitas Penggunaan Pelet Pemurni

Efektivitas digunakan untuk mengetahui hubungan keberhasilan CO2 yang

terjerap oleh pelet pemurni dengan target/tujuan yang ditetapkan. Target/tujuan

didapatkan dengan menggunakan asumsi bahwa CO2 yang ingin dihilangkan adalah

sebesar 100%, oleh karena itu target/tujuan sama dengan besarnya kandungan CO2

awal, sehingga didapatkan persamaan sebagai berikut:

Efektivitas =[CO ] awal− [CO ] akhir

[CO ] awal 푥 100%

Keterangan:

[CO2] awal = Konsentrasi CO2 sebelum pemurnian (ppm)

[CO2] akhir = Konsentrasi CO2 sesudah pemurnian (ppm)

23

Rancangan Percobaan dan Analisis Data

Perlakuan

Penelitian ini menggunakan tiga macam kombinasi campuran bahan pembuat

pelet berdasarkan variasi penggunaan CaO dan serbuk gergaji kayu albasia.

Komposisi campuran yang digunakan pada penelitian ini akan disajikan pada Tabel

4.

Tabel 4. Komposisi Campuran Bahan Pembuat Pelet

Bahan Perlakuan K35S55 K45S45 K55S35

-------------------------------------%--------------------------------- Kapur tohor 35 45 55 Serbuk gergaji 55 45 35

Rancangan

Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan

Acak Lengkap (RAL) dengan perlakuan penggunaan kapur tohor dan serbuk gergaji

dengan kombinasi K35S55 (CaO : Serbuk gergaji = 35% : 55%), K45S45 (CaO : Serbuk

gergaji = 45% : 45%), K55S35 (CaO : Serbuk gergaji = 55% : 35%). Masing-masing

perlakuan akan mendapat tiga kali ulangan. Model matematika yang digunakan

dalam penelitian ini menurut Mattjik dan Sumertajaya (2000) adalah:

Yij = μ + Pi + εij

Keterangan :

Yij = Respon perlakuan pemberian taraf CaO dan serbuk gergaji kayu ke-i pada

ulangan ke-j

μ = Nilai tengah umum

Pi = Pengaruh pemberian CaO dan serbuk gergaji ke-i

εij = Pengaruh galat percobaan pada pemberian CaO dan serbuk gergaji ke-i pada

ulangan ke-j.

24

Analisis Data

Data diuji dengan menggunakan uji t berpasangan (paired t-test) untuk

mengetahui ada tidaknya perbedaan konsentrasi CO2 dalam ppm sebelum dan

sesudah dimurnikan. Model matematika uji t berpasangan yang digunakan menurut

Walpole (1993) adalah:

푡 =훴푑

n(∑푑 ) − (Σ푑)n − 1

Keterangan:

t = Nilai t hitung

Σd = Jumlah selisih data pengamatan

n = Jumlah pasangan data yang diamati

Σd2 = Kuadrat jumlah selisih data pengamatan

Data kemudian diuji analysis of variance (ANOVA) dengan menggunakan

perangkat lunak statistika SPSS 16.0. Jika hasilnya berbeda nyata dilakukan uji

banding Duncan.