PEMANFAATAN LIMBAH RUMAH MAKAN DAN INDUSTRI GULA

(MOLASE) UNTUK PRODUKSI BIOGAS

Skripsi

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

guna memperoleh gelar Sarjana Sains

Oleh :

Indriyani

NIM M0405032

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN IL MU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2009

PENGESAHAN

SKRIPSI

PEMANFAATAN LIMBAH RUMAH MAKAN DAN INDUSTRI GULA

(MOLASE) UNTUK PRODUKSI BIOGAS

Oleh : Indriyani

NIM. M0405032

Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Pada tanggal : 1 Februari 2010

Dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Surakarta, Penguji I Penguji II

.

Dr. Sunarto, M.S. Dra. Noor Soesanti, M.Si. NIP. 19540605 99103 1 002 NIP. 195403261 98103 2 001

Penguji III Penguji IV

Dr. Edwi Mahajoeno, M.Si. Dr. Artini Pangastuti, M.Si. NIP. 196010251 99702 1 001 NIP. 197505312 00003 2 001

Mengesahkan Dekan FMIPA Ketua Jurusan Biologi Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D. Dra. Endang Anggarwulan,M.Si. NIP. 19600809 198612 1 001 NIP. 19500320 197803 2 001

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri

dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar

kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat

yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila dikemudian hari dapat ditemukan unsur adanya penjiplakan maka gelar

kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut.

Surakarta, …………………

Indriyani

NIM. M0405032

PEMANFAATAN LIMBAH RUMAH MAKAN DAN INDUSTRI GULA (MOLASE) UNTUK PRODUKSI BIOGAS

Indriyani

Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

ABSTRAK

Limbah organik dari rumah makan maupun pabrik gula (molase) dapat dimanfaatkan untuk energi biogas dengan cara fermentasi anaerob. Proses ini melibatkan metanogen untuk merombak bahan-bahan organik yang terkandung di dalam limbah menjadi biogas dan lumpur sisa fermentasi yang dapat dimanfaatkan menjadi pupuk. Kegiatan dengan konsep nir limbah (zero waste) seperti ini lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jumlah biogas yang dihasilkan dari substrat limbah rumah makan dan molase serta mengetahui pengaruh perbedaan suhu lingkungan yaitu suhu ruang (31°C) dan suhu tinggi (50°C) terhadap produksi biogas pada biodigester tipe curah (batch) skala laboratorium selama 45 hari proses fermentasi anaerob. Penentuan produksi biogas terbaik dari variasi jenis substrat dan perbedaan suhu lingkungan diketahui dari 24 kombinasi perlakuan. Kombinasi perlakuan merupakan interaksi antara jenis substrat, suhu lingkungan, dan waktu fermentasi. Substrat terdiri dari 3 kelompok yaitu : 80% murni limbah rumah makan atau tanpa penambahan molase, 60% limbah rumah makan ditambahkan 20% molase, dan 40% limbah rumah makan ditambahkan 40% molase; 2 kondisi suhu lingkungan yaitu suhu ruang (green house) dan suhu tinggi (50°C); dan 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari proses fermentasi. Masing-masing kelompok substrat terdiri dari 3 ulangan, baik kelompok substrat pada suhu ruang maupun suhu tinggi. Selanjutnya dianalisis dengan uji Anava dan uji DMRT pada taraf 5%. Parameter pendukung yang diamati meliputi : pH, suhu, COD, TS, konsorsia bakteri, volume biogas, dan uji nyala. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah biogas terbaik adalah dari kelompok substrat murni limbah rumah makan (tanpa molase) dengan pemberian suhu tinggi (50°C) pada minggu ke -6 (terakhir). Biogas yang dihasilkan sebanyak 27.521 ml (27 liter), dengan nilai rata-rata COD dan TS paling rendah diantara kelompok lain yaitu 23,22 g/l dan 30,97 g/l. Selain itu, juga diperoleh nilai efisiensi degradasi tertinggi, yaitu dengan nilai efisiensi degradasi COD sebesar 72,44% dan TS sebesar 68,73%. Tingkat degradasi terbesar terjadi pada minggu ke-6. Ini menandakan bahwa semakin lama waktu fermentasi maka semakin besar pula degradasi yang terjadi. Dengan demikian, limbah tersebut lebih aman bagi lingkungan. Kata Kunci : Limbah organik, limbah rumah makan, molase, fermentasi anaerob,

metanogen, biogas, COD, TS

THE UTILIZATION OF KITCHEN WASTE AND SUGAR INDUSTRY (MOLASE) FOR BIOGAS ENERGY PRODUCTION

Indriyani

Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta

ABSTRACT

Organic waste from kitchen and sugar industry (molase) can be utilized for biogas energy production by anaerobic digestion. The process makes use of methanogenic bacteria to disgest organical material inside, converting into biogas and sludge. The sludge could be utilized as compost or fertilizer. The zero waste concepts in this organic waste are more promoted recently caused it is environmentally friendly and sustainable. The purpose of this research is to detect the number of biogas energy from kitchen waste substrat and molase; and to detect the influence of different themperature (including spacial and high themperature) toward biogas energy production at batch biodigester in a laboratory scale of anaerobic digestion process for 45 days. The determinant of best biogas energy production could be detected by 24 treatments combination. Treatment combination is an interaction among substrat types, themperatures, and time digestions. Substrat consist of three groups, they are : 80% pure kitchen waste or without adding molase, 60% kitchen waste adding 20% molase, and 40% kitchen waste adding 40% molase; two conditions of themperatures, they are : spacial themperatures (green house) and high themperature (50°C); and four times of observation time of digestion process for 45 days. Each of these groups consist of three re-treatment. In both spacial ang high themperature. Then, these will be analyzed by Anava and DMRT test at the level of 5%. The support parameter which were observed included : pH, themperature, COD, TS, bacteria concorcium, biogas volume, and burning test. The result shows that the best qualified biogas production is derived from the group of pure kitchen waste (without molase) with a high themperature (50°C) at sixth week (the latest week). The result of biogas energy production is 27.521 ml (27 L), with the lowest rate COD and TS among the other groups : 23,22 g/l and 30,97 g/l. Moreover, the poin of highest degradation efficiency gathered from COD is 72,44%, and from TS is 68,73%. The highest level of degradation was conducted in the sixth week. This indicates that the development of degradation efficiency is equivalent to the length time of digestion. Therefore, the quality of waste will be better. Thus, it will be secure for the environment. Keywords : Organic waste, kitchen waste, molase, anaerobic digestion,

methanogenic, biogas, COD, TS

MOTTO

Allah tidak memikulkan tanggung jawab kepada seseorang

melainkan sesuai dengan kesanggupannya (Q S. Al Baqarah : 286)

Dan janganlah kamu merasa rendah diri, dan jangan pula bersedih hati,

padahal kamulah yang paling tinggi (derajatnya)

jika kamu orang-orang yang beriman (QS. Al Imran : 139)

Maka nikmat Tuhanmu yang manakah yang kamu dustakan?

(QS. Ar Rahman)

Sesungguhnya beserta (sehabis) kesulitan ada kemudahan

(QS. Al. Insyirah : 6)

Allah mungkin tidak memberikan apa yang kita minta, tapi Dia akan

memberikan apa yang kita butuhkan. Karena Allah Maha Megetahui

Lagi Maha Segalanya. Allah mengetahui yang terbaik bagi umatNya.

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah Allah Maha Besar

Dengan penuh rasa syukur yang teramat tulus

kepadaNya

Penganugerah segalanya tanpa kecuali

Pemilik Segala Yang Bermakna

Maka Kupersembahkan karya sederhanaku ini

teruntuk :

Ibunda dan Ayahanda (Alm) terkasih atas cinta,

pengorbanan dan iringan doa sepanjang waktu

Kakak-kakak dan Adik-adik ku tercinta (Hardi, Iwan,

Heri, Widi, Budi, Andi, dan Khoir) Atas nasehat, dorongan dan semangatnya

atas keceriaanyya, warnai dunia dengan tawamu…

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan segala

rahmat dan hidayah-Nya yang tak terhingga sehingga penulis dapat

menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul : ‘Pemanfaatan

Limbah Rumah Makan dan Industri Gula (Molase) Untuk Produksi Biogas”.

Penyusunan skripsi ini merupakan suatu syarat untuk memperoleh gelar

kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah

mendapatkan banyak masukan, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak yang

sangat berguna dan bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh

karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang

setulus-tulusnya dan sebesar -besarnya kepada :

Prof. Drs. Sutarno, M.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah

memberikan ijin penelitiannya untuk keperluan skripsi.

Drs. Endang Anggarwulan, M.Si., selaku Ketua Jurusan Biologi, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta

yang telah memberikan ijin dan saran kepada penulis dalam penelitian dan

penyusunan skripsi.

Dr. Edwi Mahajoeno, M.Si., selaku dosen pembimbing I dan Dr. Artini

Pangastuti, M.Si., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan, memberikan masukan, arahan, meluangkan waktu, memberikan

dorongan dan kesabaran kepada penulis selama penelitian hingga akhir

penyusunan skripsi. Terima kasih sebesar-besarnya atas bantuan yang telah

diberikan.

Dr. Sunarto, M.S., selaku dosen penelaah I dan juga sebagai pembimbing

akademik dan Dra. Noor Soesanti, M.Si., selaku dosen penelaah II yang telah

memberikan bimbingan dan arahan serta masukan kepada penulis selama

penelitian hingga akhir penyusunan skripsi.

Seluruh dosen dan staff di Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta, terima kasih atas

bantuan dan kerjasamanya selama ini kepada penulis.

Dr. Okid Parama Astirin, M.S., selaku Pimpinan Laboratorium Pusat

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret

Surakarta beserta seluruh staff, terima kasih atas izin yang telah diberikan kepada

penulis untuk melaksanakan penelitian di Laboratorium Pusat (green house).

Teman-teman tim biogas (Agus Purnomo, Anugrah Adi Santoso, Kelik

Wijaya, Khori Ex Indarto, Septian Eko Wardoyo, Siti Nur Chotimah, Soffia Noor

Affiati, dan Yanuar), terima kasih atas bantuan dan kerjasamanya selama

melaksanakan penelitian.

Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima

kasih banyak atas bantuannya kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.

Dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa dalam melakukan

penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu

masukan yang berupa saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan

sangat membantu. Semoga skripsi ini bisa bermanfaat bagi kita semua dan pihak-

pihak yang terkait.

Surakarta, ………Januari 2010

Penyusun

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN .................................................................... iii

ABSTRAK .................................................................................................. iv

ABSTRACT ................................................................................................ v

HALAMAN MOTTO ................................................................................. vi

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. vii

KATA PENGANTAR ................................................................................. viii

DAFTAR ISI ............................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xv

DAFTAR SINGKATAN ............................................................................. xvi

BAB I. PENDAHULUAN ....................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ........................................................ 1

B. Perumusan Masalah ............................................................... 4

C. Tujuan Penelitian ................................................................... 4

D. Manfaat Penelitian ................................................................. 5

BAB II. LANDASAN TEORI ................................................................... 6

A. Tinjauan Pustaka ................................................................... 6

1. Limbah Industri Pangan .................................................. 6

1.1 Limbah Rumah Makan............................................... 6

1.2 Molase ....................................................................... 9

2. Teknologi Fermentasi Anaerob ....................................... 10

2.1 Prinsip Proses Fermentasi Anaerob ............................ 12

2.2 Faktor yang Berpengaruh pada Fermentasi Anaerob . 14

2.3 Faktor Ketidakseimbangan Fermentasi Anaerob ....... 22

2.4 Keuntungan Fermentasi Anaerob ............................... 24

3. Produksi Biogas ................................................................ 25

3.1 Kualitas Biogas .......................................................... 25

B. Kerangka Pemikiran .............................................................. 27

C. Hipotesis ................................................................................ 30

BAB III. METODE PENELITIAN ............................................................ 31

A. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................... 31

B. Alat dan Bahan ...................................................................... 31

C. Cara Ker ja ............................................................................. 32

a.Tahap Perisapan .................................................................. 33

b.Tahap Penelitian .................................................................. 33

1.Pembuatan Inokulum ................................................... 33

2.Fermentasi Anaerob (Produksi Biogas) ....................... 34

3.Pengukuran pH dan Suhu ............................................. 35

4.Pengukuran Pertumbuhan Bakteri ............................... 35

5.Pengukuran Volume Biogas dan Uji Nyala ................. 38

6.Pengukuran Chemical Oxygen Demand (COD) .......... 38

7.Pengukuran Total Solids (TS) ...................................... 39

D. Rancangan Percobaan ............................................................ 40

E. Analisis Data ......................................................................... 42

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 43

a. Hasil Penelitian ................................................................... 43

b. Pembahasan ......................................................................... 50

BAB V. PENUTUP ................................................................................... 80

A. Kesimpulan ............................................................................ 80

B. Saran ...................................................................................... 81

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 82

LAMPIRAN ................................................................................................ 92

UCAPAN TERIMA KASIH ....................................................................... 104

RIWAYAT HIDUP PENULIS ................................................................... 105

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Perbandingan antara sistem biogas konvensional dan sistem biogas dari limbah rumah makan .............................................. 7

Tabel 2. Kondisi pengoperasian pada proses fermentasi anaerob ........... 11 Tabel 3. Rancangan percobaan perombakan anaerob limbah

rumah makan dan molase ...................................................... 41 Tabel 4. Karakterisasi awal substrat untuk percobaan ............................ 44 Tabel 5. Rata-rata pH substrat dalam 4 kali waktu pengamatan ............. 45 Tabel 6. Produksi biogas dari limbah organik rumah makan dan

campuran molase menggunakan biodigester sistem curah dengan waktu fermentasi 6 minggu .......................................... 46

Tabel 7. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) pada nilai

COD substrat limbah rumah makan dan campuran molase pada fermentasi anaerob ............................................................ 47

Tabel 8. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) total solids

substrat limbah rumah makan dan campuran molase pada fermentasi anaerob..................................................................... 48

Tabel 9. Pengaruh konsentrasi COD pada interaksi jenis substrat dan

suhu lingkungan terhadap lama waktu (0-6 minggu) dalam biodigester anaerob.................................................................... 49

Tabel 10. Pengaruh konsentrasi TS pada interaksi jenis substrat dan

suhu lingkungan terhadap lama waktu (0-6 minggu) dalam biodigester anaerob.................................................................... 49

Tabel 11. Pengaruh produksi biogas pada interaks i jenis substrat dan

suhu lingkungan terhadap lama waktu (0-6 minggu) dalam biodigester anaerob.................................................................... 49

Tabel 12. pH substrat sebelum dan sesudah diberi kapur dan NaOH

sebagai pH pada hari ke-0 ......................................................... 67

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Kitchen Waste Plants ............................................................ 8 Gambar 2. Alur pengolahan tebu menjadi gula kristal ............................ 10 Gambar 3. Proses pembentukan biogas ................................................... 12 Gambar 4. Perbandingan tingkat produksi biogas pada 15°C dan 35°C.. 18 Gambar 5. Bagan alir kerangka pemikiran penelitian ............................. 29 Gambar 6. Produksi biogas pada suhu ruang (25-32°C) dan suhu tinggi

(50°C) ..................................................................................... 46 Gambar 7. Jumlah volume biogas yang diperoleh dari masing-masing

kelompok substrat pada kondisi suhu ruang (25-32°C) pada hari ke-0, hari ke -15, hari ke-30, dan hari ke-45.. .................. 54

Gambar 8. Jumlah volume biogas yang diperoleh dari masing-masing

kelompok substrat pada kondisi suhu tinggi (50°C) pada hari ke-0, hari ke -15, hari ke-30, dan hari ke-45 .................... 54

Gambar 9. Rata-rata suhu substrat pada kondisi suhu ruang (25-32°C)

pada hari ke -0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke -45.. ......... 64 Gambar 10. Rata-rata suhu substrat pada kondisi suhu tinggi (50°C)

pada hari ke -0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke -45 ........... 65 Gambar 11. Rata-rata pH masing-masing kelompok substrat pada suhu

ruang (25-32°C) pada hari ke -0, hari ke -15, hari ke -30, dan hari ke-45............ .................................................................... 67

Gambar 12. Rata-rata pH masing-masing kelompok substrat pada suhu

tinggi (50ºC) pada hari ke-0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke-45 ....................................................................................... 68

Gambar 13. Grafik pertumbuhan konsorsia bakteri dari masing-masing

kelompok substrat pada kondisi suhu ruang (25-32°C) pada hari ke-0, hari ke -15, hari ke-30, dan hari ke-45 .................... 70

Gambar 14. Grafik pertumbuhan konsorsia bakteri dari masing-masing

kelompok substrat pada kondisi suhu tinggi (50°C) pada hari ke-0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke-45 .................... 71

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Hasil pengukuran parameter fisik (suhu, volume biogas, dan uji nyala), kimia (pH, COD, dan TS), dan biologi (konsorsia bakteri) dalam 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari waktu penelitian .......................................... 92

Lampiran 2. Pengaruh variasi jenis substrat dan perbedaan suhu

lingkungan terhadap nilai COD dalam 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari waktu penelitian...................... 95

a.Uji Anava ......................................................................... 95 b.Uji DMRT ....................................................................... 96 Lampiran 3. Pengaruh variasi jenis substrat dan perbedaan suhu

lingkungan terhadap nilai total solids (TS) dalam 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari waktu penelitian ........... 97

a.Uji Anava ......................................................................... 97 b.Uji DMRT ....................................................................... 98 Lampiran 4. Pengaruh variasi jenis substrat dan perbedaan suhu

lingkungan terhadap jumlah volume biogas selama 45 hari waktu pengamatan........................................................ 99

a.Uji Anava ......................................................................... 99 b.Uji DMRT ....................................................................... 100 Lampiran 5. Hasil pengamatan pertumbuhan konsorsia bakteri pada

proses fermentasi anaerob substrat limbah organik dengan menggunakan metode perhitungan secara mik roskopis dalam 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari waktu penelitian ............................................................................. 101

DAFTAR SINGKATAN

Singkatan Kepanjangan

CH4 Karbon Tetra Hidroksida (metana)

CO2 Karbon dioksida

C Karbon

N Nitrogen

O Oksigen

H2 Hidrogen

H2S Hidrogen sulphur

l Liter

ml Mililiter

kg Kilogram

m3 Meter kubik

KWP Kitchen Waste Plants

LPG Liquid Petroleum Gas

°C Derajat celcius

VS Volatil solids

SPC Sistem Pengisian Curah

TS Total Solids

P Posfor

K Kalium

Ca Kalsium

Mg Mangan

Fe Fero (besi)

M Molar

Ni Nikel

Na Natrium

kwj Kilo watt joule

kkal Kilo kalori

Cl2 Diklorid

F2 Fluor II

ppm Part Per Million

SO2 Sulphur dioksida

SO3 Sulphur trioksida

H2SO3 Sulphur acid

cm Sentimeter

Na(OH) Natrium hidroksida

mm Milimeter

COD Chemical Oxygen Demand

ANAVA Analisis of Varian

DMRT Duncan Multiple Range Test

LM+M Limbah makanan ditambahkan molase

NH3 Nitrit

M_n Minggu ke_n

SnTnMn Substrat, Suhu, Waktu

mM Mili molar

µg Mikro gram

LKLM Lumpur Kolam

LCPMKS Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit

VFA Volatile Fatty Acid

mg/l Milligram per liter

NAS National Academy of Sciences

pH Derajat keasaman

g/l Gram per liter

HRT Hidrolitic Retention Time

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Industri rumah makan merupakan salah satu dari beberapa sektor industri

pangan yang cukup potensial untuk dikembangkan karena meningkatnya populasi

manusia. Semakin banyak industri rumah makan, maka limbah yang dihasilkan

akan semakin meningkat jumlahnya, terutama limbah organik. Apabila tidak

diambil tindakan untuk mengolah limbah tersebut, maka masalah yang akan

ditimbulkan akan semakin besar, yaitu menimbulkan pencemaran lingkungan dan

mengganggu kesehatan masyarakat.

Limbah rumah makan bisa berasal dari dapur, yakni bagian dari sayuran,

buah dan bahan makanan lain yang tidak termasak dan memang harus dibuang,

bisa juga sisa makanan yang tidak habis disantap para tamu (Nugroho dkk., 2007).

Sebagian besar dari limbah tersebut langsung dibuang tanpa pengolahan terlebih

dahulu. Hal seperti ini dapat menimbulkan masalah pencemaran maupun

kesehatan lingkungan. Limbah rumah makan jika dibiarkan terdekomposisi secara

aerob terbuka (tanpa diolah) maka akan menghasilkan gas metana (CH4) yang

bersama dengan gas karbondioksida (CO2) akan memberikan efek rumah kaca dan

menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global. Padahal, gas metan ini

sebenarnya sangat berpotensi untuk dijadikan sebagai sumber energi dalam bentuk

biogas (Khasristya , 2004).

Bahan yang sudah umum digunakan dalam produksi biogas adalah

limbah peternakan, seperti kotoran sapi. Tidak menutup kemungkinan bahwa

limbah organik lain juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar (substrat) dalam

pembentukan biogas, karena prinsip dalam pembentukan biogas adalah bahan

organik yang akan didekomposisi secara anaerob oleh mikroorganisme. Limbah

rumah makan cukup berpotensi dijadikan sebagai bahan pembuatan biogas karena

mengandung bahan organik sangat tinggi. Bahan organik tersebut terdiri dari

karbohidrat, protein, lemak, selulosa atau ligno selulosa, dan hemiselulosa yang

dapat didegradasi secara biologi (Jenie dan Winiati, 1993).

Penggunaan teknik biodigester biasa digunakan dalam mengolah limbah

organik untuk dijadikan biogas. Pemanfaatan limbah organik untuk produksi

biogas dapat mengurangi jumlah limbah rumah makan yang semakin bertambah,

dan dapat mereduksi emisi gas metan, sehingga dapat berperan positif dalam

upaya penyelesaian permasalahan pemanasan global (efek rumah kaca)

(Khasristya, 2004).

Sejauh ini, digester yang telah digunakan dalam pengolahan limbah

organik umumnya memiliki desain yang rumit sehingga diperlukan tenaga ahli

untuk membuatnya dan juga membutuhkan dana besar dalam pembuatannya

(Khasristya, 2004). Diperlukan tipe digester alternatif yang lebih sederhana dan

mudah pengoperasiannya, sehingga da pat diterapkan di industri rumah makan

kecil. Selain itu, perlu modifikasi sistem biodigester agar dapat dihasilkan biogas

secara optimal. Modifikasi tersebut misalnya dengan variasi substrat, baik jenis

maupun konsentrasi dan parameter yang spesifik, seperti suhu, pH, dan agitasi.

Pada penelitian ini digunakan biodigester sistem curah (batch ) dengan

modifikasi jenis dan konsentrasi substrat serta pemberian suhu yang berbeda pada

substrat. Substrat yang digunakan adalah limbah yang dihasilkan dari rumah

makan sekitar kampus UNS (tidak termasuk rumah makan padang), terdiri dari

bagian sayuran yang tidak termasak, buah yang telah membusuk dan sisa

makanan yang tidak habis dimakan. Substrat tersebut dicampur dengan limbah

industri gula (molase) yang diambil dar i Pabrik Gula Tasikmadu. Suhu yang

dibedakan adalah suhu ruang (green house : 25-32ºC) dan suhu tinggi (50ºC).

Menurut Widodo dkk.,(2006), agar bakteri dapat tumbuh dengan baik, selain

temperatur, juga diperlukan unsur hara. Nutrisi yang dibutuhkan oleh bakteri

terutama adalah karbon, nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium

dan kobalt.

Penambahan molase ke dalam substrat limbah rumah makan diasumsikan

dapat memberikan pengaruh positif terhadap hasil produksi biogas. Selain

mengandung kalori cukup tinggi karena terdiri dari glukosa dan fruktosa juga

memiliki kandungan zat berguna seperti kalsium, magnesium, potasium, dan besi.

Alasan lain adalah karena harganya yang murah, berlimpah, memiliki komposisi

C, N, dan O cukup untuk pertumbuhan bakteri. Pemanfaatan molase dalam

biodigester diharapkan dapat memberikan nilai tambah dari limbah industri gula.

Saat ini jumlah molase yang diproduksi di seluruh Indonesia mencapai 1,3 juta

ton per tahun dan pemanfaatannya belum maksimal (Pramana, 2008).

B. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, permasalahan yang diangkat

dalam penelitian ini adalah:

1. Berapa volume biogas yang dihasilkan dari substrat limbah rumah makan dan

molase dalam biodigester tipe curah (batch) skala laboratorium selama 45

hari proses perombakan anaerob?

2. Apakah pemberian suhu tinggi (50ºC) pada biodigester tipe curah (batch)

skala laboratorium selama 45 hari proses perombakan anaerob dapat

mempengaruhi volume biogas yang dihasilkan?

C. Tujuan Penelitian

Setelah mengetahui perumusan masalah di atas, maka tujuan yang akan

dicapai dari penelitian ini yaitu:

1. Mengetahui volume biogas yang dihasilkan dari substrat limbah rumah

makan dan molase dalam biodigester tipe curah (batch) skala laboratorium

selama 45 hari proses perombakan anaerob.

2. Mengetahui pengaruh pemberian suhu tinggi (50ºC) pada biodigester tipe

curah (batch) skala laboratorium terhadap volume biogas yang dihasilkan

selama 45 hari proses perombakan anaerob.

D. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan mampu memberikan manfaat sebagai berikut:

1. Memberikan informasi mengenai volume biogas yang dihasilkan pada proses

perombakan anaerob limbah rumah makan dan molase selama 45 hari dalam

biodigester tipe curah (batch ) skala laboratorium.

2. Memberikan informasi mengenai pengaruh pemberian suhu tinggi (50ºC)

pada biodigester tipe curah (batch) skala laboratorium terhadap volume

biogas yang dihasilkan selama 45 hari proses perombakan anaerob.

3. Mereduksi limbah yang dihasilkan dari industri rumah makan khususnya

rumah makan di sekitar kampus UNS maupun industri pabrik gula (molase).

4. Mengurangi pencemaran yang ditimbulkan dari limbah rumah makan

sehingga tidak mengganggu kesehatan masyarakat.

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka

1. Limbah Industri Pangan

1.1 Limbah Rumah Makan

Limbah rumah makan bisa berasal dari dapur, yakni bagian dari sayuran

dan bahan makanan lain yang tidak termasak dan memang harus dibuang. Limbah

bisa juga dari sisa makanan yang tidak habis disantap para tamu. Limbah seperti

sayuran, tepung ikan, dan bungkil memiliki kandungan energi dan nitrogen tinggi

(Nugroho, 2007).

Hammad (1996) menyatakan bahwa sampah organik sayur-sayuran dan

buah-buahan adalah substrat terbaik untuk produksi biogas. Limbah sayuran dapat

menghasilkan biogas 8x lebih banyak dibandingkan limbah kotoran ternak

(Haryati, 2006). Dari 1,5 kg limbah makanan dapat diproduksi 500 m3 gas metana

dan reaksi ini berjalan sempurna dalam waktu 48 jam. Sedangkan dalam sistem

biogas konvensional yang menggunakan kotoran hewan ternak atau kotoran

manusia sebagai substratnya, dari 40 kg limbah kotoran dapat diproduksi jumlah

gas metana yang sama, yaitu 500 m3 gas metana. Waktu yang dibutuhkan dalam

sistem biogas konvensional adalah 40 hari (Kale and Mehetre, 2009).

Tabel 1 : Perbandingan antara sistem biogas konvensional dan sistem biogas dari

limbah rumah makan

Faktor yang Berpengaruh Biogas Konvensional Biogas dari Limbah Rumah Makan

Jumlah substrat 40 kg+40 ltr air 1-1,5 kg+15 ltr air Inokulum Kotoran hewan Bahan mengandung zat tepung Slurry 80 ltr, lumpur 15 ltr, air Waktu reaksi 40 hari 48 jam perombakan Ukuran standar untuk 4000 ltr 1000-1500 ltr kebutuhan rumah tangga

Sumber : http://www.copperwiki.org/index.php/Kitchen_Waste_Bio-Gas

A.Malakahmad dkk.,(2009) menyatakan dengan perbandingan proporsi

dari 75% limbah dapur dan 25% lumpur aktif yang dicampur dan diuji dalam

reaktor dapat menghasilkan produksi gas metana yang terbaik dalam waktu yang

singkat yaitu dihasilkan gas metana sebanyak 74%. Sedangkan menurut

alpsenviro.com (2005) limbah makanan dapat menghasilkan biogas dengan

komposisi sebagai berikut : gas metana (CH4) 70-75%, karbondioksida (CO)2 10-

15% dan uap air 5-10%.

Pengembang teknologi pengolahan sampah, Mohammad Taherzadeh dari

Universitas Boras Swedia menyebutkan, 10 ton sampah basah buah dan sayur bisa

menghasilkan 700 m3 gas metana . Menurut Taherzadeh, satu meter kubik gas

metana setara dengan satu liter bensin (Anonim, 2008).

Energi Plant Scheme Gambar 1. Kitchen Waste Plants

Sumber : http://www.biogreenenergi.com/index.htm Keterangan : KWP : Kitchen Waste Plants

Berdasarkan hasil pengamatan di lapangan (warung makan/kantin di area

kampus UNS) dapat diketahui bahwa setiap warung makan/kantin dapat

menghasilkan limbah organik sebanyak 3 sampai 8 kg setiap harinya. Limbah

organik tersebut diantaranya adalah bahan baku sisa memasak seperti potongan

tangkai sayur, kulit buah, dan kulit irisan bumbu masak. Selain itu, limbah

organik juga dihasilkan dari makanan yang tidak habis terjual, termasuk nasi.

Menurut Unnithan (2008), limbah buangan biodegradable yang berasal

dari limbah dapur di dunia 25% atau kurang lebih 300 milyar kg dalam setahun.

Dari jumlah tersebut dapat dibuat 150 milyar meter kubik biogas. Dengan

demikian penggunaan biogas dari limbah dapur ini akan be rarti suatu

pengurangan konsumsi 150 milyar kg LPG, 210 milyar liter minyak tanah, 510

milyar kg arang dan 1.220 milyar kg kayu. Energi panas yang dihasilkan dari

biogas tersebut adalah satu milyar megawatt.

1.2 Molase

Menurut Judoamidjojo dkk (1992) tetes tebu atau molase merupakan

hasil samping pembuatan gula. Sedang menurut Pramana (2008), molase adalah

sejenis sirup sisa dari proses pengkristalan gula pasir. Molase tidak dapat

dikristalkan karena mengandung banyak glukosa dan fruktosa yang sulit untuk

dikristalkan. Molase mengandung sejumlah besar gula, baik sukrosa maupun gula

pereduksi. Total kandungan gula berkisar 48-56% dan pHnya sekitar 5,5-5,6

(Sa’id, 1987). Limbah industri gula (molase) termasuk kategori limbah dengan

kandungan energi tinggi teta pi rendah kandungan nitrogen. Selain itu, molase juga

tinggi akan kandungan karbohidrat tetapi rendah kandungan protein (Pramana,

2008).

Sumber molase itu sendiri dapat berasal dari tebu maupun bit. Hanya

molase dari tebu yang digunakan dalam penelitian in i. Molase dari tebu dibedakan

menjadi 3 jenis, yaitu molase kelas 1, kelas 2, dan black strap . Molase kelas 1

didapatkan pada proses kristalisasi tahap pertama. Saat kristalisasi terdapat sisa

jus yang tidak mengkristal dan berwarna bening. Molase kelas 2 atau biasa disebut

dengan “Dark” karena warnanya yang agak kecoklatan, diperoleh saat kristalisasi

tahap kedua. Pada proses kristalisasi tahap akhir diperoleh molase jenis black

strap, dengan warna yang mendekati hitam (coklat tua).

Molase jenis black strap selain mengandung kalori cukup tinggi karena

terdiri dari glukosa dan fruktosa juga memiliki kandungan zat berguna seperti

kalsium, magnesium, potasium, besi, dan berbagai vitamin juga terkandung di

dalamnya. Selain itu, molase memiliki komposisi C, N, dan O cukup untuk

pertumbuhan bakteri (Pramana, 2008). Molase jenis black strap mengandung 70-

80% gula yang terdiri dari 70% gula invert (Sa’id, 1987).

Gambar 2. Alur Pengolahan Tebu Menjadi Gula Kristal (Purwono, 2003)

2. Teknologi Fermentasi Anaerob

Proses daur hidup di alam oleh semua makhluk hidup berlangsung

melalui berbagai tahapan panjang yang dapat dibedakan menjadi dua arah yaitu,

pembentukan (biosintesa) dan pemecahan (biolisa). Kedua proses tersebut dikenal

dengan istilah biokonversi.

Pada hakekatnya, energi yang terkandung dalam bahan organik

merupakan energi matahari yang diikat oleh tanaman melalui proses fotosintesis.

Pemanfaatan kembali energi tersebut, baik secara langsung maupun tidak

langsung adalah pengambilan kembali energi matahari yang terikat biomassa.

(Judoamidjojo et a l., 1989).

Limbah rumah makan memiliki kandungan organik cukup tinggi. Sangat

dimungkinkan jika di dalam limbah tersebut masih terkandung energi yang masih

diikat oleh biomassa selama proses daur hidupnya. Dengan teknologi perombakan

(biokonversi) anaerob, energi yang masih terkandung dalam biomassa limbah

makanan dapat dimanfaatkan.

Proses fermentasi anaerobik merupakan proses pemecahan bahan organik

oleh aktivitas metanogen dan bakteri asidogenik pada kondisi tanpa oks igen

dengan memanfaatkan bahan organik tersebut sebagai sumber karbon atau energi.

Produk akhir biokonversi anaerob adalah biogas, yaitu campuran metana dan

karbon dioksida yang dapat dimanfaatkan sebagai energi terbarukan. Proses

anaerobik dapat berlangsung di bawah kondisi lingkungan yang luas meskipun

proses yang optimal hanya terjadi pada kondisi yang terbatas (Tabel 2) (de Mez et

al., 2003 dan Haryati, 2006).

Tabel 2. Kondisi pengoperasian pada proses fermentasi anaerob

Parameter Nilai Temperatur Mesofilik 35ºC Termofilik 54ºC pH 7 - 8 Alkalinitas 2500 mg/L minimum Waktu retensi 10 - 30 hari Laju terjenuhkan 0,15 – 0,35 kg VS/m3/hari Hasil biogas 4,5 – 11 m3kg VS Kandungan metana 60-70 %

Sumber : Engler et al., (2000)

Penerapan teknologi ini selain murah dan praktis untuk buangan dengan

beban organik dan berat molekul tinggi, mampu mereduksi energi terkandung

dalam limbah untuk pengolahan lingkungan dan mampu mendegradasi senyawa-

senyawa senobiotik maupun rekalsitran (Bitton, 1999).

2.1 Prinsip-prinsip proses fermentasi anaerob

Senyawa kompleks organik tidak dapat digunakan secara langsung oleh

bakteri di dalam proses metabolismenya karena membran sel bakteri hanya dapat

dilewati oleh senyawa organik sederhana seperti glukosa, asam amino dan asam

lemak volatil.

Tahap Hidrolisis Tahap Asidifikasi Tahap Pembentukan Metana bakteri bakteri Bahan organik, karbohidrat, Gas lemak dan Metana protein bakteri CO2

Bakteri fermentasi Bakteri Asetogenik Metanogen

Gambar 3. Proses pembentukan biogas (Sufyandi, 2001)

Asam asetat, H2 dan CO2

Asam Propionik

Asam Butirik Alkohol Senyawa lainnya

Asam Asetat

Proses fermentasi anaerob terdiri dari tiga tahap berikut, masing-masing

dengan karakteristik kelompok mikroorganisme yang berbeda.

1). Tahap Hidrolisis : adalah proses penguraian senyawa kompleks organik

menjadi senyawa sederhana agar dapat diserap membran sel mikroba, dilakukan

oleh kelompok bakteri hidrolitik. Bahan organik didegradasi/dicerna secara

eksternal oleh enzim ekstraselular mikroorganisme (selulase, amilase, protease

dan lipase). Hidrolisis mencakup hidrolisis karbohidrat menjadi monomer-

monomernya, protein menjadi asam-asam amino, dan lemak atau minyak menjadi

asam-asam lemak rantai panjang ataupun alkohol. Hidrolisis akan mempengaruhi

kinetika proses keseluruhan karena tahap yang berlangsung paling lambat dapat

mempengaruhi laju keseluruhan (Adrianto et al. , 2001).

2). Tahap Asidifikasi dan Asetogenesis (Pengasaman) : pada tahap asidifikasi,

bakteri menghasilkan asam dengan mengubah seyawa rantai pendek hasil proses

pada tahap hidrolisis menjadi asam asetat, hidrogen (H 2) dan karbondioksida.

Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerob yang dapat tumbuh dan berkembang

pada keadaan asam. Pembentukan asam pada kondisi anaerob penting untuk

pembentukan gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Bakteri

tersebut juga mengubah senyawa yang bermolekul rendah menjadi alkohol, asam

organik, asam amino, karbondioksida, H2S, dan sedikit gas metana (tahap

asetogenesis).

3). Tahap akhir dalam proses fermentasi anaerob adalah pembentukan gas metana.

Metanogen mendekomposisikan senyawa dengan berat molekul rendah menjadi

senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai contoh kelompok archaea ini

menggunakan hidrogen, CO2, dan asam asetat untuk membentuk metana dan CO2.

Bakteri asam dan metan bekerjasama secara simbiosis. Bakteri asam membentuk

keadaan atmosfir yang ideal untuk metanogen. Sedangkan metanogen

menggunakan asam yang dihasilkan bakteri asam. Tanpa adanya proses simbiotik

tersebut, akan menciptakan kondisi toksik bagi mikroorganisme penghasil asam

(Werner et al., 1989 dan Khasristya, 2004).

Menurut Suyati (2006), 3 kelompok bakteri yang berperan dalam proses

pembentukan biogas, antara lain :

1. Kelompok bakteri fermentatif : Streptococci, Bactero ides, dan beberapa jenis

Enterobacteriaceae

2. Kelompok bakteri asetogenik : Desulvofibrio

3. Kelompok metanogen : Methanobacterium, Methanobacillus,

Methanosarcina , dan Methanococcus.

2.2 Faktor-faktor yang berpengaruh pada fermentasi anaerob

Di dalam proses pembentukan biogas digunakan alat untuk

memfermentasikan substrat, yang disebut sebagai bioreaktor atau biodigester.

Berdasarkan cara pengisian bahan bakunya, biodigester dibedakan menjadi dua,

yaitu sistem pengisian curah (batch ) dan kontinyu (Loebis & Tobing, 1992;

Metcalf & Eddy, 2003).

Sistem pengisian curah (SPC) adalah cara penggantian bahan yang

dilakukan dengan mengeluarkan sisa bahan yang sudah dicerna dari biodigester

setelah produksi biogas terhenti, dan selanjutnya dilakukan pengisian bahan baku

yang baru. Umumnya, sistem ini didesain untuk limbah padatan seperti sayuran

atau hijauan. Isi dari digester biasanya dihangatkan dan dipertahankan

temperaturnya. Selain itu kadangkala diaduk untuk melepaskan gelembung-

gelembung gas dari sludge (Khasristya, 2004) .

Tipe batch digunakan untuk mengetahui kemampuan bahan yang

diproses sebelum unit yang besar dibangun (Meynell, 1976). Sistem ini terdiri dari

dua komponen, yaitu tangki pencerna dan tangki pengumpul gas. Tangki dapat

dibuka dan slurry buangan proses dapat dikeluarkan dan digunakan sebagai pupuk

kemudian bahan baku yang baru dimasukkan lagi. Tangki ditutup dan proses

fermentasi diawali kembali (Khasristya, 2004 & Haryati, 2006).

Tergantung dari jenis bahan limbah dan temperatur yang dipakai, sistem

batch akan mulai berproduksi setelah minggu kedua sampai minggu keempat.

Sistem batch biasanya dibuat dalam beberapa set sekaligus sehingga paling tidak

ada yang beroperasi dengan baik (Haryati, 2006). Untuk memperoleh biogas yang

banyak, sistem ini perlu dibuat dalam jumlah yang banyak agar kecukupan dan

kontinyuitas hasil biogas tercapai (Abdullah, 1991; GTZ, 1997; Widodo, 2005;

UN, 1980 dalam Nurhasanah et al., 2006).

Masing-masing sistem memiliki kelebihan maupun kekurangannya.

Sistem pengisian curah (batch ) memiliki konstruksi yang lebih sederhana namun

biogas yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan pengisian kontinyu.

Keuntungan lain dari tipe batch adalah bila bahan berserat atau sulit diproses, tipe

batch akan lebih cocok dibanding tipe aliran kontinyu. Bila selama proses terjadi

kesalahan, misalnya karena bahan beracun maka proses dapat dihentikan dan

dimulai dengan yang baru (Meynell, 1976). Sedangkan sistem kontinyu, sifatnya

lebih efisien, lumpur dihasilkan setiap hari karena selalu diisi dengan substrat

yang baru (kontinyu), laju produksi gas lebih tinggi per volume bahan atau

substrat, namun desain digester lebih kompleks. Potensi biogas yang dihasilkan

dari biodigester bergantung pada: jenis substrat, kuantitas substrat, persentase

kandungan bahan organik, dan total padatan (Werner et al., 1989).

Selain pengaruh substrat, fermentasi anaerob juga dipengaruhi oleh

faktor -faktor lingkungan (de Mez et al., 2003). Proses fermentasi anaerob

dipengaruhi oleh dua faktor yaitu biotik dan abiotik. Faktor biotik berupa

mikroorganisme dan jasad aktif, sedangkan faktor abiotik terdiri dari suhu, pH,

pengadukan (agitasi), substrat, kadar air substrat, rasio C/N dan P dalam substrat

dan adanya bahan toksik (Wellinger, 1999).

1. Suhu

Suhu merupakan faktor penting yang mempengaruhi aktifitas

mikroorganisme. Suhu optimal proses fermentasi anaerob dibedakan menjadi tiga

yaitu suhu tinggi (45-60oC) untuk penghancuran cepat dan produksi tinggi (m3

gas/m3 bahan per hari) serta waktu retensi pendek dan bebas dari desinfektan,

suhu sedang (27-40oC) (suhu kamar ruang/lingkungan), dan suhu rendah (< 22oC)

(banyak dipengaruhi udara musim sedang) (Metcalf & Eddy, 2003). Pada kondisi

rendah, proses perombakan berjalan lambat, kondisi sedang, perombakan

berlangsung cukup baik dan terjadi percepatan proses perombakan dengan

kenaikan suhu, serta kondisi tinggi untuk bakteri termofil dengan perombakan

optimal pada 55oC (NAS, 1981 dan B itton, 1999). Proses fermentasi anaerob

sangat peka terhadap perubahan suhu, umumnya suhu optimal termofil pada

kisaran 52-58 oC, namun dampak negatif dapat terjadi pada suhu lebih tinggi dari

60 oC. Hal ini diseba bkan oleh toksisitas ammonia yang semakin meningkat

dengan meningkatnya suhu, tetapi pengenceran substrat pada suhu tinggi

memudahkan difusi bahan terlarut (Wellinger & Lindeberg, 1999).

Berdasarkan hasil penelitian yang dilaporkan oleh Khasristya (2004) dan

Haryati (2006) bahwa temperatur yang optimal untuk biodigester adalah 30-35ºC.

Temperatur ini mengkombinasikan kondisi terbaik untuk pertumbuhan bakteri dan

produksi metana di dalam biodigester dengan lama proses yang pendek.

Temperatur yang tinggi jarang digunakan karena sebagian besar bahan sudah

dicerna dengan baik pada range temperatur sedang, selain itu bakteri termofilik

mudah mati karena perubahan temperatur. Sedangkan bakeri mesofilik adalah

bakteri yang tetap aktif pada perubahan temperatur yang kecil, khususnya bila

perubahan berjalan perlahan.

Menurut Haryati (2006), jika temperatur turun menjadi 10ºC, produksi

gas akan terhenti. Produksi gas yang memuaskan berada pada daerah mesofilik

yaitu antara 25-35ºC. Biogas yang dihasilkan pada kondisi diluar temperatur

tersebut mempunyai kandungan karbondioksida yang lebih tinggi. Sedangkan

menurut Fry (1974), pada temperatur yang rendah 15ºC laju aktivitas bakteri

sekitar setengahnya dari laju aktivitas pada temperatur 35ºC. Apabila bakteri

bekerja pada temperatur 40ºC produksi gas akan berjalan dengan cepat hanya

beberapa jam dan untuk selanjutnya hanya akan diproduksi gas yang sedikit.

Massa bahan yang sama akan dicerna dua kali lebih cepat pada suhu

35ºC dibanding pada suhu 15ºC dan menghasilkan hampir 15 kali lebih banyak

gas pada waktu proses yang sama. Pada Gambar 4 dapat dilihat perbedaan jumlah

gas yang diproduksi ketika digester dipertahankan pada suhu 15ºC dibanding suhu

35ºC. Seperti halnya proses secara biologi tingkat produksi metana berlipat untuk

tiap peningkatan temperatur sebesar 10ºC-15ºC. Jumlah total dari gas yang

diproduksi pada jumlah bahan yang tetap, meningkat seiring dengan

meningkatnya temperatur (Meynell, 1976).

Gambar 4. Perbandingan tingkat produksi gas pada 15ºC dan 35ºC (F ry, 1973)

Pada kondisi operasi yang sama, perombakan termofil lebih efisien dari

pada perombak mesofil (Lusk, 1991). Beberapa keuntungan yang diperoleh dari

proses termofil dibandingkan dengan proses mesofil adalah:

• Waktu tinggal organik dalam biodigester lebih singkat karena laju

pertumbuhan ba kteri termofil lebih tinggi dibandingkan dengan laju

pertumbuhan bakteri mesofil.

• Penghilangan organisme patogen lebih baik

• Degradasi asam lemak rantai panjang lebih baik

• Meningkatkan kelarutan substrat.

Kerugian-kerugian penting proses termofil antara lain:

• Derajat ketidakstabilan tinggi

• Jumlah konsumsi energi lebih besar

• Risiko hambatan ammonia tinggi (Wellinger & Lindeberg, 1999).

2. pH

Nilai pH pada awal proses menunjukkan penurunan karena terjadi

hidrolisis yang umumnya terjadi dalam suasana asam, tetapi nilai ini cenderung

stabil pada tahap selanjunya, yaitu range 6,7-7,7 (Kresnawaty dkk., 2008). pH

pada proses fermentasi anaerob biasa berlangsung antara 6,7-7,6; bakteri

metanogen tidak dapat toleran pada pH di luar 6,7-7,4; sedangkan bakteri non

metanogen mampu hidup pada pH 5-8,5 (NAS, 1981). Nilai pH di luar interval ini

dapat menyebabkan ketidakseimbangan dalam proses fermentasi anaerob.

Parameter pH berpengaruh pada pertumbuhan bakteri dan mempengaruhi

disosiasi ammonia, sulfida dan asam-asam organik, yang merupakan senyawa

penting untuk proses fermentasi anaerob.

Beberapa senyawa seperti asam organik dan karbon dioksida

menyebabkan penurunan nilai pH, sebaliknya senyawa seperti ammonia akan

meningkatkan nilai pH. Jika nilai pH menurun maka akumulasi asetat yang

terbentuk selama proses perombakan tidak dapat diketahui. Pembentukan asetat

berlangsung selama degradasi substrat dalam proses fermentasi anaerob. Karena

itu, jika pH dalam reaktor turun menunjukkan konsentrasi tinggi asetat dalam

proses perombakan dan proses menjadi terhambat (Reith et al. , 2002). Ketika nilai

pH turun, maka yang terjadi adalah perubahan substrat menjadi biogas terhambat

sehingga mengakibatkan penurunan kuantitas biogas. Sedangkan jika nilai pH

terlalu tinggi maka dapat menyebabkan produk akhir yang dihasilkan adalah CO2

sebagai produk utama (Hermawan et al., 2007). Umumnya penambahan Ca(OH)2

digunakan untuk meningkatkan pH limbah cair menjadi netral. Nilai pH pada

reaktor termofil lebih t inggi daripada reaktor mesofil (Bitton, 1999).

3. Mikroorganisme dan Nutrien

Selain suhu dan pH, fermentasi anaerob juga dipengaruhi oleh kehidupan

mikroorganisme yang ada dalam biodigester. Semua mikroorganisme memerlukan

nutrien yang akan menyediakan : a) energi, biasanya diperoleh dari substansi yang

mengandung karbon, b) nitrogen untuk sintesis protein, c) vitamin dan yang

berkaitan dengan faktor pertumbuhan, dan d) mineral (Sherrington, 1981). Nutrien

tersebut antara lain : a) Hydrogen H, nitrogen N, oxygen O, dan carbon C sebagai

bahan utama penyusun bahan organik b) Sulfur: kebutuhan untuk sintesis asam amino

c) Phosphor: komponen penting dalam asam nukleat d) Kalium (K), kalsium (Ca),

magnesium (Mg), dan besi (Fe): dibutuhkan untuk aktifitas enzim dan komponen-

komponen logam kompleks.

Sepuluh unsur di atas sebaiknya terdapat dalam konsentrasi sekitar 10-4 M.

Unsur lain yang sebaiknya terdapat dalam konsentrasi lebih kecil, misalnya Nikel

(Ni) penting untuk pertumbuhan bakteri anaerob. Konsentrasi tinggi Ca, Mg, K

dan Na dapat menjadi faktor penghambat, sementara konsentrasi rendah (0,01-

0,005 M) kation-kation sel tersebut dapat aktif dan meningkatkan proses

perombakan (Werner et al., 1989).

Seperti yang telah dijelaskan di atas, mikroba metanogen juga

membutuhkan garam-garam anorganik dalam jumlah mikro. Garam-garam

anorganik tersebut digunakan untuk mengendalikan tekanan osmosis internal dan

sebagai kofaktor enzim (Adam, 1980). Penambahan seperti kalsium, kobalt, besi,

magnesium, molibdenum, nikel, baik secara tunggal maupun kombinasi dengan

logam lain dapat meningkatkan produksi biogas karena kondisi tersebut dapat

meningkatkan populasi bakteri metanogen dalam biodigester (Kresnawaty et al.,

2008).

4. Agitasi (pengadukan)

Faktor lain yang juga berpenga ruh terhadap fermentasi anaerob adalah

proses pengadukan (agitasi). Pengadukan dilakukan untuk mendapatkan campuran

substrat yang homogen dengan ukuran partikel yang kecil. Selain itu, untuk

mencegah terjadinya partikel-partikel terapung pada permukaan cairan dan

berfungsi mencampur metanogen dengan substrat. Pengadukan memberikan

temperatur yang seragam dalam biodigester (Suyati, 2006).

5. Starter

Pengaruh starter juga penting karena starter mengandung metanogen yang

diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter

antara lain : Starter alami; yaitu lumpur aktif seperti lumpur kolam ikan, air

selokan atau cairan septic tank, sludge, timbunan kotoran, dan timbunan sampah

organik. Starter semi buatan; yaitu dari fasilitas biodigester dalam stadium aktif.

Starter buatan; yaitu bakteri yang dibiakkan secara laboratorium dengan media

buatan (Suyati, 2006).

2.3 Faktor ketidakseimbangan proses fermentasi anaerob

Fermentasi anaerob bergantung pada keseimbangan antara senyawa-

senyawa dan unsur-unsur berbeda dalam biodigester. Selain itu, bergantung pada

interaksi antara kelompok bakteri dan senyawa organik yang ada, sebagai sumber

makanan diantara beberapa jenis mikroorganisme agar diperoleh hasil biogas yang

optimal. Jika terjadi ketidakseimbangan selama proses perombakan maka

fermentasi anaerob secara total dapat terhenti atau menurun (Werner et al., 1989).

Ketidakseimbangan dapat disebabkan karena beberapa faktor berikut:

• Beban hidraulik berlebih. Hal ini terjadi jika waktu tinggal bakteri dalam

biodigester lebih singkat dibandingkan laju pertumbuha nnya. Bakteri tidak

mendapatkan waktu yang cukup untuk tumbuh di dalam biodigester dan akan

tercuci (wash -out). Beban hidraulik berlebih dapat terjadi apa bila volume efektif

digester menurun oleh karena terjadi beban substrat yang ber lebih terhadap

digester.

• Beban organik berlebih dapat muncul ketika biomassa dengan kandungan

organik tinggi dimasukkan ke dalam digester secara berlebihan. Pada keadaan ini

bakteri tidak mampu memecah senyawa organik yang ada sehingga proses

fermentasi anaerob berjalan lamban.

• Bahan racun dapat berupa senyawa yang sudah ada dalam biomassa substrat

atau senyawa yang dihasilkan selama proses fermentasi anaerob. Hal ini dapat

terjadi jika biomassa yang kaya protein dicerna kemudian menghasilkan sejumlah

besar ammonia berlebih yang dapat menghambat proses fermentasi. Fermentasi

juga dapat terhambat jika biomassa yang tercerna mengandung konsentrasi tinggi

lemak yang akan didegradasi menjadi senyawa beracun (asam lemak rantai

panjang).

Penelitian mengenai proses perombakan anaerob yang telah dilakukan

sebelumnya menunjukkan bahwa indikator ketidakseimbangan proses

perombakan terjadi karena susbstrat asetogenik berlebih meskipun tidak bersifat

toksik. Kenaikan konsentrasi asam or ganik merupakan indikasi bahwa produksi

asam sudah berlebih daripada yang dikonsumsi. Pemberian bahan organik yang

tidak seimbang ke dalam reaktor dapat menyebabkan kenaikan konsentrasi asam

organik (Wellinger & Lindeberg, 1999).

Sesuai dengan hasil penelitian Haryati (2006) yang menunjukkan bahwa

salah satu faktor yang menyebabkan kegagalan proses fermentasi anaerob dalam

biodigester adalah dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri metanogen

terhadap bakteri asam yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH <

7) yang selanjutnya menghambat kelangsungan metanogen. Laju fermentasi akan

menurun pada kondisi pH yang lebih tinggi atau rendah dari kisaran pH 6,8-8.

2.4 Keuntungan fermentasi anaerob

Pengolahan limbah secara anaerob memberi banyak keuntungan antara

lain: energi yang bermanfaat, keuntungan lingkungan dan keuntungan ekonomi,

yang secara keseluruhan dapat dijelaskan sebagai berikut:

a) Memberikan sumber energi bersih yaitu biogas, merupakan bahan bakar yang

tidak mengeluarkan asap sehingga memberikan emisi yang rendah (terutama

kandungan CO2). Hal ini sesuai dengan persetujuan dalam Protokol Kyoto.

b) Mengurangi jumlah padatan, yaitu dapat mengurangi volume maupun beban

limbah organik yang digunakan sebagai substrat dalam fermentasi anaerob.

c) Mengurangi bau dan tidak merusak nilai estetika lingkungan. Selain itu, bahan

yang telah terfermentasi dapat digunakan sebagai pupuk organik karena selama

fermentasi, senyawa-senyawa biodegradab le efektif dihilangkan, dan

meninggalkan senyawa tereduksi seperti ammonium, senyawa N organik, sulfida,

senyawa P orga nik yang dapat dimanfaatkan sebagai campuran pupuk.

d) Biaya pembangunan relatif terjangkau (Reith et al., 2002 & Werner et al.,

1989).

3. Produksi Biogas

Sumber biomassa atau limbah yang berbeda akan menghasilkan

perbedaan kuantitas biogas (Werner et al., 1989). Zhang et al., (2007) dalam

penelitiannya menghasilkan metana sebesar 50-80% dan CO2 sebesar 20-50%.

Sedangkan Hansen (1999), biogas yang dihasilkan mengandung 60-70% metana

dan 30-40% CO2. Biogas dapat terbakar apabila terdapat kadar metana minimal

57% (Hammad, 1996). Sedangkan menurut Hessami et al., (1996) biogas dapat

terbakar jika kandungan metana minimal 60%.

Biogas dengan kandungan metana 65-70% memiliki nilai kalor sama

dengan 5200-5900 kkal/m3 energi panas setara 1,25 kwj listrik (Veziroglu, 1991

dan de Baire, 1999). Sedangkan untuk gas metana murni (100%) mempunyai nilai

kalor 8900 kkal/m3 (Nurtjahya, 2003). Werner et al., (1989) menyatakan per

kilogram padatan volatil dapat diperoleh 0,3-0,6 m3 biogas.

3.1 Kualitas biogas

Biogas hasil fermentasi anaerob limbah organik umumnya tersusun atas

metana 55-70%, karbon dioksida 30-45% dan sedikit hidrogen sulfida dan amonia

maupun gas-gas lainnya ≤1%. Gas-gas lain yang umumnya ada dalam biogas

antara lain : hidrogen, nitrogen, karbon monoksida , dan hidrokarbon terhalogenasi

serta siloxan. Senyawa pengotor (impuritis) tesebut harus dihilangkan, karena

dapat menyebabkan korosi dan endapan. Substansi yang perlu diperhatikan itu

antara lain: H 2S, siloxan, senyawa aromatik, CO2, oksigen, nitrogen, dan senyawa

halogen (Cl2-F2) (Kottner, 2002).

Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi

metana. Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi

(nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya. Kualitas biogas dapat ditingkatkan

dengan memperlakukan beberapa cara yaitu : menghilangkan hidrogen sulphur,

kandungan air, dan karbondioksida (Kapdi et al., 2004 dan Pambudi, 2008).

Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi,

bila biogas mengadung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya

sehingga konsentrasi yang ditoleransi maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka

hidrogen sulphur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru

bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida/sulphur trioksida (SO2/SO3).

Senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk sulphur acid

(H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Selanjutnya, penghilangan

karbondioksida bertujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat

digunakan untuk bahan bakar kendaraan (Pambudi, 2008).

B. Kerangka Pemikiran

Jenis industri rumah makan yang digunakan dalam penelitian masih pada

skala kecil, yaitu kantin atau warung makan yang terletak di area kampus UNS

(tidak termasuk rumah makan padang). Rumah makan tersebut setiap harinya

menghasilkan limbah, terutama limbah organik. Limbah organik yang dihasilkan

antara lain bagian sayuran yang tidak termasak, buah, ikan, dan sisa makanan

yang tidak habis dimakan. Pada limbah makana n masih terkandung unsur makro

seperti C, H, dan O. Apabila limbah tersebut dibuang ke lingkungan maka dapat

menimbulkan pencemaran yaitu bau yang tidak sedap dan merusak nilai estetika

lingkungan. Selain itu, limbah akan didegradasi secara aerob (terbuka) oleh

mikroorganisme dan menghasilkan gas metana yang bersamaan dengan gas

karbondioksida akan memberikan efek rumah kaca dan menyebabkan terjadinya

global warming .

Solusi yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah di atas, salah

satunya adalah dengan te knologi fermentasi anaerob. Teknologi fermentasi

anaerob digunakan untuk mendegradasi limbah secara anaerob dengan bantuan

mikroorganisme, dimana produk yang dihasilkan dari proses perombakan adalah

gas metana yang dapat digunakan sebagai energi alternatif. Selain itu, limbah

yang sudah terdegradasi dapat digunakan sebagai pupuk organik.

Kerja dari biodigester dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya

adalah jenis substrat dan suhu lingkungan. Oleh karenanya, agar proses

perombakan berjalan optimum, maka diperlukan pengaturan dalam sistem

biodigester. Penelitian ini menggunakan penambahan molase sebagai campuran

substrat limbah rumah makan dengan konsentrasi yang berbeda, yaitu 20% dan

40%. Selain itu, perlakuan suhu lingkungan yang berbeda antara suhu ruang

(31°C) dan suhu tinggi (50°C).

Campuran molase pada substrat limbah rumah makan dan pemberian

suhu tinggi (50°C) diasumsikan dapat memberikan pengaruh positif terhadap

produksi biogas. Molase mengandung banyak unsur mikro yang dapat memacu

aktivitas mikrobia dan meningkatkan populasi metanogen pada proses fermentasi

anaerob (hidrolisis, asidogenesis, metanogenesis), sedangkan pemberian suhu

tinggi diketahui dapat mempercepat perombakan substrat. Dengan demikian,

kedua faktor tersebut dapat membantu da lam optimasi produksi biogas.

Secara skematis kerangka pemikiran penelitian ini dapat disajikan

sebagai berikut :

Gambar 5. Bagan Alir Kerangka Pemikiran Penelitian

Limbah organik rumah makan (bagian sayuran tidak termasak, buah dan sisa makanan yang tidak habis dimakan) mengandung unsur C, H, dan O

Pencemaran lingkungan

Teknologi Fermentasi Anaerob

Perlakuan

Biodigester anaerob

Penambahan molase

Variasi jenis substrat : LM 80% + M 0% LM 60% + M 20% LM 40% + M 40%

Perbedaan suhu lingkungan :

Suhu ruang (31°C) Suhu tinggi (50°C)

Proses Fermentasi Anaerob Hidrolisis

Asidogenesis Metanogenesis

Optimasi produksi biogas

Memacu aktivitas mikrobia dan meningkatkan

populasi metanogen

Substitusi unsur mikro

1. Hidrolisis (C6H10O5)n+nH2O n(C 6H12O6) selulosa glukosa (C6H12O6)n+nH2O CH3CHOHCOOH 2. Asidogenesis glukosa asam laktat CH3CH2CH2COOH+CO2+H2 asam butirat CH3CH2OH+CO2 etanol 4H2+CO2 2H2O+CH4 CH3CH2OH+CO 2 CH3COOH+CH4

3. Metanogenesis C H3COOH+CO2 CO2+CH4 CH3CH2CH2COOH+2H2+CO2 CH3COOH+CH4 metana

Selulosa

Glukosa

Asam lemak dan alkohol

Metana dan CO2

C. Hipotesis

Berdasarkan kajian teori dan kerangka pemikiran dapat dibuat hipotesis

sebagai berikut :

1. Penggunaan limbah rumah makan dan molase dalam biodigester tipe curah

(batch ) skala laboratorium selama 45 hari proses perombakan anaerob dapat

menghasilkan biogas.

2. Pemberian suhu tinggi (50°C) pada biodigester tipe curah (batch ) skala

laboratorium dapat mempengaruhi volume biogas yang dihasilkan selama 45

hari proses perombakan anaerob.

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanan di Laboratorium Pusat (green house) F. MIPA

Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Penelitian dilaksanakan selama kurang

lebih tiga bulan, dimulai pada bulan Juni sampai Agustus 2009.

B. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini mencakup serangkaian alat,

diantaranya sebagai berikut :

a. Konstruksi biodigester

Rangkaian biodigester terdiri dari jerigen 5 liter, botol 600 ml, selang kecil

dengan panjang 20 cm, mikrotip, rak penyangga, thermocople, ember besar dan

drum besar. Blender, heater da n roll kabel sebagai alat pendukungnya.

b. Analisis biologi

Peralatan untuk analisis biologi (termasuk alat gelas) meliputi : botol

sampel, gelas piala 500 ml, gelas ukur 10 ml, gelas Erlenmeyer 100 ml, pipet

tetes, tabung reaksi, rak tabung reaksi, hand counter, mikropipet (merk :

eppendorf ), mikro tip, mikroskop cahaya jenis binokuler, hemasitometer, gelas

penutup, dan pipet pasteur.

c. Analisis fisika dan kimia

Peralatan pengukur analisis fisika dan kimia terdiri dari lilin dan korek,

kruss, tang kruss, des ikator, oven, hot plate , thermometer digital, pH-meter,

peralatan refluks, kondensor Liebiq , peralatan titrasi, dan ruang asam.

d. Bahan

Bahan penelitian meliputi : substrat yang terdiri dari limbah rumah makan

dan limbah pabrik gula (molase jenis black strap), sumber inokulum dari limbah

rumah makan yang difermentasikan terlebih dahulu selama tiga minggu, garam

fisiologis (jenis :Otsu-NS dengan 0,9% Sodium Chloride), aquades, air, kapur dan

Na(OH) sebagai pemberi suasana basa, K2Cr2O7, AgSO4, Fe(NH4)2(SO4)6H2O,

indikator feroin, HgSO4, larutan H2SO4 pekat, dan air suling.

C. Cara Kerja

Penelitian ini menggunakan limbah rumah makan dan molase sebagai

substrat dalam produksi biogas. Sedangkan untuk sumber inokulum, berasal dari

limbah rumah makan yang telah difermentasi selama tiga minggu hingga

terbentuk sludge (lumpur aktif). Untuk alat fermentasinya digunakan biodigester

volume 5 liter, yaitu 80% dari volume biodigester digunakan sebagai volume

kerja, sedangkan sisanya (20%) sebagai ruang udara. Dari 80% (4 L) volume kerja

biodigester, 20% diisi oleh sumber inokulum dan sisanya digunakan untuk

substrat.

Penelitian ini mencakup beberapa tahap/skala percobaan. Tahap percobaan

tersebut adalah :

a. Tahap Persiapan

Tahap ini mencakup percobaan pendahuluan, menyediakan kebutuhan alat

dan bahan percobaan, serta skematik rancangan percobaan. Persiapan alat dan

bahan serta analisis peubah diamati baik kimia maupun fisika, masing-masing

akan diuraikan pada tahap pelaksanaan percobaan skala laboratorium.

b. Tahap Penelitian

1. Pembuatan inokulum

Inokulum dibuat dengan cara mencampur biomassa (limbah rumah makan)

dan air dengan perbandingan volume bahan yaitu 1:1. Sebelumnya, biomassa

(limbah) dihomogenasikan terlebih dahulu dengan tambahan air menggunakan

blender. Biomassa yang sudah homogen dimasukkan ke dalam drum. Karena

proses ini berlangsung secara anaerob maka drum harus tertutup rapat. Proses

fermentasi berlangsung selama tiga minggu, hingga terbentuk sludge (lumpur

aktif). Perlu dilakukan agitasi selama proses fermentasi berlangsung. Hal ini

bertujuan agar material-material organik (biomassa) yang ada dalam drum dapat

dengan mudah dimanfaatkan oleh bakteri sebagai sumber makanan sehingga

metabolisme maupun perkembangan bakteri dapat berjalan dengan baik. Setelah

sludge terbentuk, dapat langsung dimanfaatkan sebagai sumber inokulum (starter)

dalam sistem fermentasi anaerob.

2. Fermentasi anaerob (produksi biogas)

Sebelum dimasukkan ke dalam biodigester, limbah perlu dihomogenasikan

dengan campuran air agar substrat (biomassa limbah) dapat lebih mudah dicerna

oleh mikroorganisme. Proses homogenisasi dilakukan dengan menggunakan

blender. Setelah proses homogenisasi selesai, selanjutnya dilakukan pengukuran

beberapa parameter diantaranya : suhu dan pH substrat. Substrat yang bersifat

asam perlu diberi penambahan kapur atau Na(OH) agar dapat bersifat netral,

karena proses perombakan anaerob dapat berjalan optimal pada pH netral (7-8).

Pengukuran parameter berikutnya dilakukan dalam rentang waktu yang berbeda.

Pengukuran pH, suhu dan pengukuran pertumbuhan bakteri dilakukan 15 hari

sekali, dan pengukuran volume gas maupun uji nyala dilakukan setiap hari (jika

botol penampung gas sudah penuh terisi gas).

Selanjutnya, langkah pertama yang dilakukan dalam mencampur substrat

dengan sumber inokulum dalam biodigester adalah sumber inokulum dimasukkan

terlebih dahulu ke dalam biodigester dengan konsentrasi tertentu (pada penelitian

digunakan konsentrasi 20% dari 4L volume kerja biodigester atau setara dengan

0,8 L). Langkah selanjutnya adalah substrat dimasukkan ke dalam biodigester

sebanyak volume yang tersisa dari volume kerja biodigester (80% dari 4L, atau

kurang lebih 3,2 L). Setelah semua bahan dimasukkan dalam biodigester (jerigen),

biodigester segera ditutup rapat. Proses fermentasi berjalan selama kurang lebih

dua bulan. Selama proses fermentasi berlangsung, biogas yang terbentuk akan

dialirkan dari tangki pencerna (jerigen) ke dalam tangki penampung gas (botol

600 ml) melalui selang kecil. Sebelumnya, tangki penampung gas sudah penuh

terisi air (600 ml). Sehingga ketika gas masuk ke dalam tangki penampung gas,

maka air akan terdorong keluar dan biogas akan masuk ke dalam tangki tersebut

(menggantikan air). Dengan demikian, dapat diketahui volume gas yang masuk ke

dalam tangki penampung gas sama dengan volume air yang keluar dari botol

penampung gas.

Ketika air dalam botol penampung gas sudah habis, itu artinya botol harus

segera diganti agar gas yang sudah didapat tidak hilang. Botol berisi gas diambil

kemudian tutup botol diganti dengan tutup botol yang lebih rapat (tidak ada tip

nya). Penggantian tutup botol dilakukan dengan memasukkan botol ke dalam air

yaitu dengan posisi botol terbalik. Tujuannya adalah agar gas yang ada dalam

botol tidak keluar karena mendapat tekanan dari dalam air. Botol yang telah

diambil diganti dengan botol yang baru yaitu botol sepenuhnya terisi oleh air,

kemudian botol dipasang dalam rangkaian. Demikian selanjutnya hingga

percobaan selesai. Selama proses fermentasi berjalan, dilakukan agitasi sebanyak

2 kali setiap harinya (pagi dan sore hari).

3. Pengukuran pH dan suhu

Pengukuran pada sampel, elektroda dimasukkan ke dalam sampel dalam

botol sampel lalu pH meter dibaca. Demikian pula untuk pengukuran suhu

substrat menggunakan thermometer digital.

4. Pengukuran pertumbuhan bakteri

Pengukuran pertumbuhan bakteri sama dengan pengukuran kuantitatif

populasi bakteri. Pada penelitian ini pertumbuhan bakteri dilihat dengan metode

hitungan mikroskopik secara langsung, di mana sebelumnya perlu dilakukan

beberapa kali proses pengenceran. Adapun langkah kerja yang dilakukan dalam

teknik dilusi atau pengenceran adalah sebagai berikut :

o larutan kultur (sampel) diambil 1 ml dan dimasukkan ke dalam 9 ml garam

fisiologis pada tabung reaksi untuk memperoleh dilusi 1/10 bagian.

o diambil 1 ml dari larutan dilusi 1/10 dan dimasukkan ke dalam 9 ml garam

fisiologis untuk memperoleh dilusi 1/100 bagian (10-2), dan seterusnya hingga

bakteri dalam larutan dapat dihitung dengan menggunakan mikroskop.

Pada metode hitungan mikroskopik langsung, sampel diletakkan pada

ruang hitung yang disebut hemasitometer dan jumlah sel dapat ditentukan secara

langsung dengan bantuan mikroskop. Keuntungan metode ini adalah

pelaksanannya cepat dan tidak memerlukan banyak peralatan. Kelemahannya

ialah tidak dapat membedakan sel-sel hidup dan mati, yang artinya hasil yang

diperoleh adalah jumlah total sel yang ada di dalam populasi. Kelemahan lain

adalah terkadang sel cenderung bergerombol sehingga sukar membedakan sel

secara individu. Cara mengatasinya adalah dengan memisahkan gerombolan sel

tersebut dengan menambahkan bahan anti gumpal seperti dinatrium etilen diamin

tetraasetat dan Tween 80 sebanyak 0,1%. Adapun langkah kerja hitungan

mikroskopik dengan hemasitometer adalah sebagai berikut :

o sebelumnya permukaan hitung dan kaca penutup hemasitometer dibersihkan

o kaca penutup hemasitometer diletakkan di atas permukaan hitung

hemasitometer

o suspensi sel bakteri yang telah diencerkan sebanyak 10-2 dikocok., Suspensi

diambil 0,1-0,5 ml dengan menggunakan pipet Pasteur. Pengambilan suspensi

dengan pipet Pasteur dapat dilakukan dengan cara pipet tersebut dimasukkan

ke dalam suspensi lalu pangkal pipet ditutup dengan jari telunjuk

o Ujung pipet Pasteur diletakkan pada lekukan berbentuk V pada tepi kaca

penutup hemasitometer secara cermat dan ruang hemasitometer dibiarkan

terpenuhi suspensi secara kapiler. Jari telunjuk digunakan untuk mengatur

aliran suspensi agar mencegah aliran berlebihan pada bagian bawah kaca

penutup

o Hemasitometer diletakkan di bawah mikroskop. Diamati dengan objektif

kekuatan lemah dan jumlah sel (yang terdapat pada 80 buah kotak kecil yang

terletak di dalam kotak bagian tengah berukuran 1 mm2) dihitung.

o Cara menghitung : pembagian hemasitometer ada 9 area dengan masing-

masing area 1 mm2. Kotak yang tengah dibagi menjadi 25 kotak besar yang

masing-masing dibagi lagi menjadi 16 kotak kecil. Jadi terdapat 400 kotak

kecil. Contoh : misal terdapat 500 sel dalam 80 kotak kecil, maka jumlah

sel/ml suspense dapat dihitung : 80 kotak kecil mempunyai luas 0,2 mm2, jadi

dalam tiap mm2 terdapat 500 x 5 = 2500 sel.

Kedalaman cairan dalam hemasitometer adalah 0,1 mm, jadi volume cairan

dalam 1 mm2 adalah 0,1 mm3, maka terdapat 2500 sel/0,1 mm3 atau 25000

sel/mm3.

1 ml = 1 cm3 atau 1000 mm3. Maka jumlah sel dalam suspensi asal adalah 2,5

x 107 sel/ml (Suranto, 2001)

5. Pengukuran volume biogas dan uji nyala

Biogas yang telah dihasilkan dapat diketahui volumenya dengan cara

sebagai berikut : Botol yang telah terisi gas disiapkan, kemudian botol lain yang

masih kosong (ukuran 600 ml) diambil. Apabila pada botol yang berisi gas masih

ada airnya, maka volume air yang ada dalam botol tersebut dihitung yaitu dengan

mengukur tinggi air dalam botol. Kemudian botol kosong diisi air hingga

mencapai tinggi yang ditentukan (tinggi sama dengan botol yang berisi gas).

Volume air kemudian diukur dengan gelas ukur. Volume gas dapat diketahui

dengan cara : Total volume botol – Volume air.

Uji nyala dilakukan dengan cara : lilin, korek, dan botol gas disiapkan.

Lilin dinyalakan kemudian botol didekatkan dengan lilin, tutup botol dibuka dan

bagian badan botol diberi tekanan agar gas yang terdapat dalam botol dapat

keluar. Apabila botol mengandung gas metan dengan konsentrasi tinggi maka

nyala api berwarna biru, sedangkan apabila konsentrasi CO2 tinggi maka nyala api

berwarna kuning. Jika api mati, gas tersebut mengandung amoniak dengan

konsentrasi tinggi (Hermawan dkk., 2007).

6. Pengukuran kebutuhan oksigen kimia (COD) (Metode Titrasi, Greenberg et

a l., 1992)

Bahan disiapkan antara lain : K2Cr2O7; Ag2SO4; Fe (NH4)2 (SO4)2 6H2O;

indikator feroin; HgSO 4; larutan H2SO4 pekat dan peralatan Refluks, Kondensor

Liebiq, Erlenmeyer Asahi dan peralatan Titrasi. Limbah contoh sebanyak 5 ml

yang telah diencerkan dengan air suling dimasukkan ke dalam Erlenmeyer dan

ditambahkan 10 ml K2Cr2O7 0.025 N dan 10 ml H2SO4 pekat. Setelah campuran

tersebut dingin, dititrasi dengan larutan Fe(NH4)2(SO 4) 0.025 N, dengan indikator

feroin. Titrasi dihentikan setelah terjadi perubahan warna biru kehijauan menjadi

merah anggur. Volume Fe(NH4)2(SO4) 0.025 N yang digunakan untuk titrasi

dicatat sebagai a ml. Dengan prosedur yang sama, dilakukan titrasi terhadap

blangko air suling. Volume Fe(NH4)2(SO 4) yang digunakan dicatat b ml.

Keterangan :

f : faktor pengenceran

7. Pengukuran Total Solids (TS) (Metode Evaporasi, Greenberg et al, 1992)

Sebanyak 5 ml contoh yang telah diaduk dimasukkan ke dalam kruss.

Sebelum digunakan, kruss dibersihkan dan dikeringkan dalam oven pada suhu

1050C selama satu jam. Setelah itu kruss didinginkan di dala m desikator hingga

suhu ruang dan ditimbang (A 1). Contoh diuapkan dalam kruss dan diteruskan

dengan pengeringan di dalam oven pada suhu 1050C selama satu jam atau hingga

bobot konstan. Setelah didinginkan didalam desikator, kruss ditimbang lagi (B).

Total Solids (TS) = (B-A1) x 106 5

D. Rancangan Percobaan

Rancangan percobaan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah

Rancangan Acak Lengkap Olah Faktorial dengan dua faktor perlakuan. Faktor

pertama adalah variasi jenis substrat yaitu dengan penambahan limbah industri

gula (molase) pada substrat limbah rumah makan dengan beberapa konsentrasi

(20% dan 40%) dan faktor kedua adalah perbedaan suhu lingkungan, yaitu suhu

ruang/green house (310C) sebagai T1 dan suhu tinggi (500C) sebagai T2.

Masing-masing perlakuan dengan 3 ulangan. Kombinasi perlakuan yang

diperoleh adalah sebagai berikut:

Kontrol : Inokulum 20%, limbah makanan 80%, molase 0% pada suhu 310C

Kontrol : Inokulum 20%, limbah makanan 80%, molase 0% pada suhu 500C

A1 : Inokulum 20%, limbah makanan 60%, molase 20% pada suhu 310C

A2 : Inokulum 20%, limbah makanan 60%, molase 20% pada suhu 500C

B1 : Inokulum 20%, limbah makanan 40%, molase 40% pada suhu 310C

B2 : Inokulum 20%, limbah makanan 40%, molase 40% pada suhu 500C

Dilakukan 4 kali pengambilan data beberapa parameter dari masing-masing

kelompok perlakuan yaitu pada minggu ke-0, ke-2, ke-4, dan ke-6.

Sumber inokulum, pH, dan agitasi, data dibuat homogen (tidak

dibedakan). Berikut rancangan percobaan ditampilkan dalam bentuk tabel :

Tabel 3. Rancangan Percobaan Perombakan Anaerob Limbah Rumah Makan dan Molase

Substrat Inokulum Suhu pH Agitasi Waktu

pengambilan data

Kontrol Limbah makanan 310C 7 2x Minggu ke 0, 2, 4, 6

Kontrol Limbah makanan 500C 7 2x Minggu ke 0, 2, 4, 6

A1 Limbah makanan 310C 7 2x Minggu ke 0, 2, 4, 6

A2 Limbah makanan 500C 7 2x Minggu ke 0, 2, 4, 6

B1 Limbah makanan 310C 7 2x Minggu ke 0, 2, 4, 6

B2 Limbah makanan 500C 7 2x Minggu ke 0, 2, 4, 6

Parameter yang akan diukur antara lain pH, suhu, konsorsia bakteri, COD, Total

solids (TS), volume gas, dan uji nyala.

E. Analisis Data

Data yang diperoleh adalah data kualitatif dan data kuantitatif. Data

kuantitatif diperoleh dari hasil pengukuran pH dan suhu substrat, volume gas,

COD, TS, dan jumlah konsorsia bakteri. Sedangkan data kualitatif diperoleh dari

hasil uji nyala biogas. Data kuantitatif (COD, TS, dan volume biogas) diolah

dengan menggunakan ANAVA, jika terdapat beda nyata maka dilanjutkan dengan

uji DMRT pada taraf 5%. Sedangkan data kualitatif dianalisis dengan analisis

deskriptif.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Sebelum proses fermentasi anaerob dimulai, penting diketahui karakter

awal dari masing-masing kelompok substrat. Substrat terdiri dari tiga kelompok,

yaitu : substrat 80% murni limbah rumah makan, tanpa penambahan molase (S1

atau K); substrat 60% limbah rumah makan ditambahkan 20% molase (S2 atau

A); dan substrat 40% limbah rumah makan ditambahkan 40% molase (S3 atau B).

Masing-masing kelompok substrat dibagi lagi dalam dua kelompok suhu

lingkungan yang berbeda, yaitu suhu ruang (T1) dan suhu tinggi (T2).

Tujuan dari karakterisasi adalah untuk melihat nilai efisiensi perombakan

substrat limbah organik terhadap beberapa sifat fisik, kimia, dan biologi dari

limbah seperti pH, suhu, COD, TS, dan populasi bakteri, yang terjadi selama

proses fermentasi. Selain itu, karakterisasi di awal juga dapat dijadikan acuan

untuk mengetahui sifat limbah yang baik untuk produksi biogas, karena limbah

belum mendapat perlakuan. Berikut adalah karakter substrat sebelum dilakukan

proses fermentasi anaerob :

Tabel 4. Karakterisasi awal substrat untuk percobaan

Kelompok substrat Parameter

pH Suhu (°C) COD (g/l) TS (g/l) Populasi

bakteri (sel/ml)

LM 80% + M 0% (K)

LM 60% + M 20% (A)

LM 40% + M 40% (B)

7.11

7.13

7.07

31.2

31.4

31.9

88

219

259

174

314.88

449.98

7.83x106

2.62x107

3.26x107

Keterangan : LM : Limbah rumah makan M : Molase Berdasarkan data pada Tabel 4 diketahui bahwa substrat dengan

penambahan molase (A dan B) memiliki nilai COD dan TS lebih besar

dibandingkan dengan substrat murni limbah rumah makan (K). Ini menandakan

bahwa penambahan molase (tanpa pengenceran) dapat menambah beban organik

pada substrat.

Selain itu perbedaan jenis substrat juga memberikan pengaruh terhadap

nilai pH selama proses fermentasi anaerob. pH substrat akan mengalami sedikit

banyak perubahan. Berikut adalah rata-rata nilai pH dalam empat kali waktu

pengamatan (minggu ke_n) selama proses fermentasi anaerob ber langsung :

Tabel 5. Rata-rata pH substrat dalam 4 kali waktu pengamatan

Kelompok substrat pH substrat

M0 M2 M4 M6

1. Suhu ruang (T1 : 31°C)

LM 80% + M 0% (KI)

LM 60% + M 20% (AI)

LM 40% + M 40% (BI)

2. Suhu tinggi (T2 : 50°C)

LM 80% + M 0% (KII)

LM 60% + M 20% (AII)

LM 40% + M 40% (BII)

7.11

7.12

7.07

7.13

7.10

7.14

6.17

5.23

4.81

6.64

5.26

4.94

6.14

5.15

4.88

6.89

5.12

4.80

6.08

4.95

4.80

6.98

5.07

4.75

Berdasarkan Tabel 5, pH substrat mulai mengalami penurunan pada

minggu kedua. Seharusnya setelah itu pH dapat kembali netral, tetapi hal

demikian hanya terjadi pada kelompok substrat murni limbah rumah makan pada

suhu tinggi (KII). Sedangkan kelompok substrat lain, pH cenderung menurun. pH

paling rendah dimiliki oleh kelompok dengan penambahan molase 40%

(kelompok B).

Selain faktor lingkungan seperti pH dan suhu, jenis substrat juga

berpengaruh terhadap hasil produksi biogas. Berikut adalah hasil produksi biogas

berdasarkan variasi jenis substrat dan perbedaan suhu lingkungan dalam

biodigester sistem curah skala laboratorium dengan waktu fermentasi 6 minggu :

Tabel 6. Produksi biogas dari limbah organik rumah makan dan campuran molase

menggunakan biodigester sistem curah dengan waktu fermentasi 6

minggu

Kelompok substrat Produksi biogas (ml) Total

M(0-2) M(2-4) M(4-6) (ml)

1. Suhu ruang (T1 : 31°C)

LM 80% + M 0% (KI)

LM 60% + M 20% (AI)

LM 40% + M 40% (BI)

2. Suhu tinggi (T2 : 50°C)

LM 80% + M 0% (KII)

LM 60% + M 20% (AII)

LM 40% + M 40% (BII)

2880

3600

580

5315

2425

2353

6617

1850

1240

7265

1880

4715

1103

1265

1685

14941

3727

570

10600

6715

3505

27521

8032

7638

Gambar 6. Produksi biogas pada suhu ruang (31°C) dan suhu tinggi (50°C) Keterangan : KI : LM 80% + M 0% pada suhu ruang (31°C) KII : LM 80% + M 0% pada suhu tinggi (50°C) AI : LM 60% + M 20% pada suhu ruang (31°C) AII : LM 60% + M 20% pada suhu tinggi (50°C) BI :LM 40% + M 40% pada suhu ruang (31°C) BII : LM 40% + M 40% pada suhu tinggi (50°C)

Berdasarkan data yang diperoleh, diketahui bahwa produksi biogas

tertinggi diperoleh dari kelompok substrat murni limbah rumah makan pada suhu

tinggi (KII). Sedangkan produksi terendah adalah kelompok substrat dengan

penambahan molase 40% pada suhu ruang (BI).

Selain produksi biogas, fermentasi anaerob juga dapat menurunkan tingkat

pencemaran dari limbah organik sehingga lebih aman bagi lingkungan. Besar atau

kecilnya penurunan tersebut dapat dilihat dari nilai efisiensi perombakan atau

degradasi limbah. Berikut merupakan nilai efisiensi perombakan dilihat dari nilai

rata-rata COD dan TS nya :

Tabel 7. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) pada nilai COD

substrat limbah rumah makan dan campuran molase pada fermentasi

anaerob

Kelompok substrat Nilai efisiensi degradasi COD (%)

M(0-2) M(0-4) M(0-6) M(2-4) M(4-6)

1. Suhu ruang (T1 : 31°C)

LM 80% + M 0% (KI)

LM 60% + M 20% (AI)

LM 40% + M 40% (BI)

2. Suhu tinggi (T2 : 50°C)

LM 80% + M 0% (KII)

LM 60% + M 20% (AII)

LM 40% + M 40% (BII)

20.02

16.13

4.48

27.78

17.54

6.10

46.74

31.58

13.81

53.29

32.87

14.15

66.27

42.71

19.08

72.44

46.74

21.60

33.41

18.41

9.77

35.32

18.60

8.58

36.67

16.27

6.11

41.00

20.66

8.68

Tabel 8. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) total solids substrat

limbah rumah makan dan campuran molase pada fermentasi anaerob

Kelompok substrat Nilai efisiensi degradasi TS (%)

M(0-2) M(0-4) M(0-6) M(2-4) M(4-6)

1. Suhu ruang (T1 : 31°C)

LM 80% + M 0% (KI)

LM 60% + M 20% (AI)

LM 40% + M 40% (BI)

2. Suhu tinggi (T2 : 50°C)

LM 80% + M 0% (KII)

LM 60% + M 20% (AII)

LM 40% + M 40% (BII)

20.39

21.41

15.27

26.27

22.95

15.29

45.18

41.08

34.73

50.03

38.58

35.06

64.05

58.00

59.90

68.73

56.86

51.62

31.14

25.04

22.96

32.22

20.28

23.33

34.43

28.71

24.78

37.42

29.76

25.50

Tabel 7 dan 8 menunjukkan bahwa nilai efisiensi perombakan tertinggi

baik COD maupun TS adalah dari kelompok substrat murni limbah rumah makan

pada suhu tinggi (KII) dengan masing-masing memiliki nilai efisiensi 72.44% dan

68.73%. Sedangkan nilai efisiensi terendah adalah kelompok substrat dengan

penambahan molase 40% kondisi suhu ruang, yaitu nilai efisiensi COD 4.48%

dan TS 15.27%.

Adapun nilai rata-rata COD, TS, dan volume biogas dipengaruhi oleh

interaksi antara jenis substrat dan suhu lingkungan terhadap lama waktu

fermentasi berdasarkan uji ANAVA yang dilanjutkan uji DMRT 5% ditampilkan

pada Tabel berikut :

Tabel 9. Pengaruh konsentrasi COD pada interaksi jenis substrat dan suhu lingkungan terhadap lama waktu (0-6 minggu) dalam biodigester anaerob

No Kelompok substrat Rata-rata COD (g/l) M0 M2 M4 M6

T1 T2 T1 T2 T1 T2 T1 T2 1

2

3

LM 80%+ M 0% (S1)

LM 60% + M 20% (S2)

LM 40% + M 40% (S3)

88 e

219 l

259 o

84.25 e

215 kl

234.18 m

70.38 d

183.67 i

247.39 n

60.85 c

177.3 i

219.89 l

46.87 b

149.85 h

223.23 l

39.36 b

144.33 h

201.03 j

29.68 a

125.46 g

209.5 k

23.22 a

114.51 f

183.58 i

Tabel 10. Pengaruh konsentrasi TS pada interaksi jenis substrat dan suhu lingkungan terhadap lama waktu (0-6 minggu) dalam biodigester anaerob

No Kelompok substrat Rata-rata TS (g/l) M0 M2 M4 M6

T1 T2 T1 T2 T1 T2 T1 T2 1 LM 80%+ M 0% (S1) 174 f 99.04 cd 138.53 e 73.02 bc 95.39 cd 49.49 ab 62.55 b 30.97 a

2 LM 60% + M 20% (S2) 314.88 h 237.3 g 247.47 g 182.83 f 185.51 f 145.75 e 132.25 e 102.37 d

3 LM 40% + M 40% (S3) 449.98 j 359.46 i 381.25 i 304.49 h 293.71 h 233.44 g 220.93 g 173.91 f

Tabel 11. Pengaruh produksi biogas pada interaksi jenis substrat dan suhu lingkungan terhadap lama waktu (0-6 minggu) dalam biodigester anaerob

No Kelompok substrat Rata-rata volume biogas (L) M2 M4 M6

T1 T2 T1 T2 T1 T2 1 LM 80%+ M 0% (S1) 0.96 abc 1.77 abc 2.21 bc 2.42 c 3.68 abc 4.98 d

2 LM 60% + M 20% (S2) 1.2 abc 0.81 abc 0.62 abc 0.63 abc 0.42 abc 1.24 abc

3 LM 40% + M 40% (S3) 0.19 ab 0.78 abc 0.41 abc 1.57 abc 0.56 abc 0.19 ab

Keterangan : angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata antar perlakuan (taraf uji 5%)

Berdasarkan tabel diatas, interaksi yang terjadi antara jenis substrat dan

suhu lingkungan terhadap lama waktu fermentasi memberikan hasil yang beda

nyata terhadap nilai COD, TS, dan volume biogas. Interaksi terbaik adalah pada

jenis substrat 80% murni limbah rumah makan kondisi suhu tinggi dan pada

minggu ke-6 waktu fermentasi (tanda cetak tebal).

B. Pembahasan

Biogas merupakan renewable energy yang dapat dijadikan bahan bakar

alternatif untuk menggantikan bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan gas

alam (Haryati, 2006). Proses terjadinya biogas adalah fermentasi anaerob bahan

organik yang dilakukan oleh mikroorganisme sehingga menghasilkan gas mudah

terbakar (flammable) (Simamora et al., 2006). Biogas mudah terbakar karena

mengandung gas metana (CH4) dalam persentase cukup tinggi (Setiawan, 2008).

Banyak faktor mempengaruhi keberhasilan produksi biogas, yaitu faktor

biotik seperti populasi bakteri pada sta rter dan substrat, maupun abiotik seperti

kondisi anaerob, jenis bahan baku isian, nutrisi (C/N), pH, dan suhu. Faktor

tersebut dapat mempercepat proses fermentasi jika kondisi lingkungan optimal

bagi pertumbuhan bakteri perombak (Simamora, et al., 2006).

Penelitian ini menggunakan limbah organik rumah makan di area kampus

UNS, kecuali rumah makan padang. Pengecualian ini dilakukan dengan alasan

karena limbah organik dari rumah makan padang mengandung unsur lemak yang

cukup tinggi. Menurut Mahajoeno (2008), limbah organik yang mengandung

lemak tinggi kemungkinan dapat mengganggu proses perombakan substrat dan

secara tidak langsung akan mengganggu laju produksi biogas. Hal ini karena

apabila lemak berinteraksi dengan NaOH (bahan penetral pH substrat) maka akan

terbentuk gliserol dan asam lemak yang dapat mengganggu proses perombakan

tersebut (Adrianto, 2003). Selain itu, Wellinger and Lindeberg (1999) juga

menyatakan bahwa biomassa yang mengandung konsentrasi tinggi lemak dapat

menghambat proses fermentasi, sebab dari hasil perombakan dihasilkan senyawa

beracun berupa asam lemak rantai panjang.

Limbah rumah makan ini terdiri dari nasi, sayuran, buah-buahan, ikan,

daging, telur, dan aneka sisa makanan lainnya. Selain itu, digunakan pula limbah

cair industri gula yaitu molase sebagai campuran substrat limbah rumah makan

pada proses perombakan anaerob. Fungsi molase dalam proses perombakan

anaerob bahan organik dapat berperan sebagai sumber karbon. Molase

mengandung unsur C, N, dan O cukup untuk pertumbuhan bakteri (Pramana,

2008). Proses gasifikasi dimungkinkan akan terjadi secara cepat karena molase

merupakan sumber karbon dalam bentuk gula yang mudah diurai (Panji et al.,

2007). Fungsi lain adalah untuk mensubstitusi beberapa unsur mikronutrien yang

dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan mikroorganisme.

Menurut Pramana (2008) molase mengandung kalori cukup tinggi karena

terdiri dari glukosa dan fruktosa, selain itu juga memiliki kandungan zat berguna

(mikronutrien) seperti kalsium, magnesium, potasium, dan besi. Me nurut Adam

(1980), metanogen selain membutuhkan nutrisi berupa sumber karbon, nitrogen

dan fosfor sebagai sumber energi dan prekursor untuk sintesis komponen sel

(seperti polisakarida, protein dan asam nukleat) juga membutuhkan garam-garam

anorganik dalam jumlah mikro untuk pengendalian tekanan osmosis internal dan

sebagai kofaktor enzim. Mikronutrien tersebut akan digunakan sebagai suplemen

untuk memacu aktivitas mikrobia, sehingga diharapkan dapat meningkatkan

produksi biogas (Bardia and Gaur, 1994). Percobaan telah dilakukan oleh

Seenayya et al., (1992), yang menunjukkan penambahan kalsium (5mM), kobalt

(50µg g-1 TS), besi (50 mM), magnesium (7,5 mM), molibdenum (10-20 mM),

nikel (10µg g-1 TS) baik secara tunggal maupun kombinasi dengan logam lain

dapat meningkatkan produksi biogas karena kondisi tersebut meningkatkan

populasi bakteri metanogenik dalam reaktor/biodigester.

Produksi biogas juga sangat ditentukan oleh sifat substrat yang

digunakan. Pemilihan limbah rumah makan sebagai substrat utama produksi

biogas karena limbah tersebut termasuk limbah organik yang belum banyak

dimanfaatkan, terutama untuk produksi biogas. Alasan lain adalah karena limbah

rumah makan mengandung banyak unsur material organik seperti karbohidrat,

lemak, dan protein yang dapat didegradasi oleh bakteri melalui proses

perombakan anaerob dan menghasilkan gas metana (Jenie dan Winiati, 1993).

Menurut Hammad (1999), sampah organik seperti sayuran dan buah-buahan

adalah substrat terbaik untuk menghasilkan biogas. Didukung pernyataan Haryati

(2006) yang menyatakan bahwa limbah sayuran dapat menghasilkan biogas 8 kali

lebih banyak dibandingkan limbah kotoran ternak. Pemilihan molase sebagai

campuran substrat limbah rumah makan juga dapat menambah nilai manfaat

karena kandungan mikronutrien pada molase diasumsikan dapat digunakan

sebagai suplai nutrisi untuk pertumbuhan dan metabolisme mikroorganisme.

Selain substrat, pada proses perombakan anaerob juga digunakan

inokulum sebagai starter. Inokulum yang digunakan berasal dari limbah rumah

makan yang sudah difermentasikan (anaerob) terlebih dahulu selama tiga minggu.

Setelah dua minggu akan terbentuk sludge (lumpur aktif) yang mengandung

biakan metanogen. Sludge ini digunakan sebagai starter untuk mempercepat

proses fermentasi anaerob. Perbandingan antara inokulum dengan substrat yang

digunakan adalah 20% dan 80%. Pemakaian inokulum 20% dimaksudkan agar

dapat menghasilkan biogas yang optimal. Karena berdasarkan hasil penelitian

Mahajoeno, dkk (2008) bahwa inokulum LKLM II-20% (b/v) (lumpur kolam dari

limbah cair pabrik minyak kelapa sawit (LCPMKS)) dengan substrat LCPMKS 15

L, diperoleh produksi biogas paling baik dibandingkan konsentrasi lainnya,

dengan biogas yang mencapai 121 liter.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jumlah biogas yang dihasilkan

dari proses perombakan anaerob limbah rumah makan dan molase sebagai

substratnya, serta mengetahui pengaruh pemberian suhu tinggi (50ºC) terhadap

jumlah biogas yang dihasilkan dari proses perombakan tersebut dengan

menggunakan biodigester tipe curah (batch) skala laboratorium selama 45 hari

waktu pengamatan. Parameter yang digunakan antara lain pH dan suhu substrat,

konsorsia bakteri, COD, total solids, volume biogas, dan uji nyala.

Berdasarkan data yang diperoleh, dapat diketahui bahwa substra t tanpa

penambahan molase atau murni limbah rumah makan (kontrol) dapat

menghasilkan biogas lebih banyak dibandingkan substrat campuran molase. Hasil

ini didapat baik pada kondisi suhu ruang maupun suhu tinggi (50°C) (Tabel 6).

Selain itu, pada grafik (Gambar 7 dan 8) terlihat bahwa pemberian suhu 50ºC

pada biodigester juga dapat meningkatkan produksi biogas. Jumlah volume biogas

yang diperoleh berdasarkan perbedaan jenis maupun konsentrasi substrat dan juga

perbedaan suhu lingkungan dalam 45 hari waktu pengamatan terlihat pada

Gambar 7 dan 8.

Gambar 7. Jumlah volume biogas yang diperoleh dari masing-masing kelompok substrat pada kondisi suhu ruang (31°C) pada hari ke -0, hari ke -15, hari ke-30, dan hari ke-45

Gambar 8. Jumlah volume biogas yang diperoleh dari masing-masing kelompok substrat pada kondisi suhu tinggi (50°C) pada hari ke -0, hari ke -15, hari ke-30, dan hari ke-45

Keterangan : K : Limbah makanan 80% dan Molase 0% (+ inokulum 20%) A : Limbah makanan 60% dan Molase 20% (+ inokulum 20%) B : Limbah makanan 40% dan Molase 40% (+ inokulum 20%) T1/I : Suhu ruang (31ºC) T2/II : Suhu tinggi (50ºC)

Berdasarkan Gambar 7 dan 8, kelompok substrat yang menghasilkan

biogas paling banyak adalah dari kelompok kontrol yaitu mencapai 27 liter,

sedangkan kelompok A dan B menghasilkan biogas lebih sedikit, yaitu 3-8 liter

selama 45 hari proses perombakan. Namun demikian, banyak sedikitnya jumlah

biogas yang dihasilkan tidak dapat menentukan nyala tidaknya biogas yang

dihasilkan. Pada kelompok kontrol kondisi suhu ruang, biogas yang dihasilkan

cukup banyak tetapi tidak dapat menghasilkan nyala api. Hal ini mungkin

dikarenakan kandungan gas metana pada biogas hanya sedikit (dibawah 50%).

Untuk dapat melihat hasil biogas yang terbentuk, pada penelitian ini hanya baru

pada tahap uji nyala, belum sampai tahap analisis kandungan gas metana.

Sehingga gas metana yang terkandung dalam biogas baru dapat diprediksi secara

teoritis. Hammad mengatakan bahwa biogas dapat terbakar apabila terdapat kadar

metana minimal 57%. Sedangkan menurut Hessami dkk. , (1996) biogas dapat

terbakar jika kandungan metana minimal 60%.

Berdasarkan hasil uji nyala api, tidak semua kelompok substrat dapat

menghasilkan nyala api. Hanya kelompok kontrol kondisi suhu tinggi saja yang

dapat menghasilkan nyala api, sedang kelompok lain mati. Pada kelompok lain

pH cenderung terus menurun (Tabel 5.), artinya proses yang berlangsung baru

sampai pada tahap asidogenesis dan asetogenesis, meskipun tidak diketahui sejauh

mana tahapan asidogenesis dan asetogenesis terjadi karena pada penelitian ini

tidak dilakukan pengukuran terhadap nilai VFA (volatile fatty acid ). Menurut

Kresnawaty et al., (2008) penurunan pH terjadi karena asam organik yang

terbentuk selama asidogenesis seperti asam asetat, propionate, butirat, valerat

bahkan isovalerat dan isobutirat, sedangkan pada tahap asetogenesis produk utama

yang dihasilkan adalah asam lemak volatil. Nilai pH yang terus menurun

mengakibatkan biogas yang dihasilkan tidak optimal (kandungan metana rendah

atau bahkan belum terbentuk). Karena lingkungan yang asam tidak cocok untuk

perkembangan metanogen. Selain itu, beban organik yang berlebih karena

campuran molase pada substrat limbah rumah makan menyebabkan

ketidakseimbangan proses perombakan anaerob. Bahan beracun yang ada di

dalam biodigester, baik dari biomassa substrat maupun dari senyawa hasil

fermentasi anaerob juga termasuk salah satu faktor yang menghambat

terbentuknya biogas.

Gas yang dihasilkan pada kelompok kontrol (kondisi suhu tinggi) saat

pertama kali belum menghasilkan nyala api. Hal ini dikarenakan proses

perombakan anaerob memerlukan beberapa tahapan, diantaranya : hidrolisis,

asidogenesis, dan methanogenesis. Pada saat awal perombakan masih didominasi

oleh proses hidrolisis, asidogenesis, dan asetogenesis sehingga gas yang

dihasilkannya pun kebanyakan masih berupa gas CO2, H2, dan senyawa yang

bersifat asam seperti asam asetat (Gambar 3). Gas sudah dapat menghasilkan

nyala api yaitu pada botol kedua. Namun nyala api masih kecil dan berwarna

kuning mendekati orange. Nyala api yang berwarna kuning ini mungkin karena

gas masih didominasi oleh gas CO2 (masih banyak mengandung unsur karbon).

Apabila 70% volume mengandung unsur karbon maka warna apinya kuning

(Orbis, 2008).

Pada hasil awal tidak semua botol gas dapat menghasilkan nyala api. Hal

ini dikarenakan pH substrat mengalami penurunan pada hari ke-15, artinya proses

yang berlangsung adalah tahap asidogenesis. Setelah setengah bulan berjalan (>3

minggu) , baru diperoleh biogas dengan nyala api berwarna biru. Ketika nyala api

biru berarti biogas yang dihasilkan sudah baik. Pembakaran akan mengeluarkan

api yang berwarna biru, karena gas yang dibakar adalah gas metan (CH4), yang

ikatan molekulnya hanya mengandung 1 atom C dan 4 atom hydrogen (Orbis,

2008). Gas metan ini diperoleh setelah hari ke-20, yaitu hari ke-24. Perlu

diketahui bahwa setelah hari ke-15, pH substrat kembali netral (6,89) hingga hari

ke-45 (6,98) (Gambar 12). Hingga hari ke -45 biogas masih dapat menghasilkan

nyala api berwarna biru.

Jumlah volume biogas yang dihasilkan dari masing-masing kelompok

perlakuan menunjukkan perbedaan yang cukup signifikan (Tabel 8). Berdasarkan

hasil uji ANAVA diketahui bahwa adanya variasi jenis dan konsentrasi substrat

serta perbedaan suhu lingkungan memberikan pengaruh yang cukup signifikan

terhadap hasil produksi biogas (P<0,05) (Lampiran 4). Setelah dilakukan uji lanjut

dengan menggunakan DMRT 5% diketahui bahwa terdapat beda nyata dari

masing-masing kombinasi perlakuan (Tabel 11). Dari hasil yang diperoleh,

kondisi terbaik terjadi pada kombinasi perlakuan S1T2M6, yaitu : penggunaan

murni limbah makanan (S1), karena memiliki beban organik (nilai COD) paling

rendah; pemberian suhu tinggi (T2) karena terjadi proses degradasi cepat dan suhu

yang konstan; dan pada minggu ke-6 (M6) karena proses perombakan sudah

berjalan lebih sempurna dibandingkan waktu sebelumnya. Kondisi tersebut

merupakan kombinasi perlakuan terbaik dibandingkan dengan kombinasi

perlakuan lain yang menghasilkan volume biogas lebih sedikit.

Menurut Ratnaningsih dkk., (2009) jumlah produksi biogas yang sangat

kecil menunjukkan bahwa telah terjadi proses degradasi yang tidak maksimal.

Kelompok A dan B dengan penambahan molase pada substrat limbah makanan

menunjukkan terjadi degradasi yang tidak maksimal. Hal ini terlihat dari total

produksi gas yang sangat kecil, yaitu 3-8 liter dalam waktu 45 hari (Tabel 6).

Rendahnya produksi biogas merupakan pengaruh dari variasi jenis substrat dan

perbedaan suhu lingkungan pada masing-masing kelompok perlakuan.

Penambahan molase pada substrat limbah rumah makan (kelompok A

dan B) menimbulkan beban organik berlebih. Hal ini terlihat pada nilai

konsentrasi COD awal yang tinggi pada kelompok A dan B (Tabel 4).

Berdasarkan hasil penelitian Syafila et al., (2003) dengan menggunakan molase

sebagai substrat, produksi gas metana tertinggi adalah 0,479 L/hari dengan beban

COD 10.000mg/L, sedangkan produksi terendah adalah 0,104 L/hari dengan

beban COD 40.000mg/L. Pada laju pembebanan yang lebih tinggi (COD tinggi)

maka pembentukan gas metana menjadi lebih sedikit. Hal ini terjadi karena

banyaknya senyawa kompleks pada biomassa substrat yang sulit didegradasi oleh

mikroorganisme, sehingga dapat mempengaruhi produksi biogas. Menurut

Wellinger dan Lindenberg (1999) beban organik berlebih dapat muncul ketika

biomassa dengan kandungan organik tinggi dimasukkan ke dalam biodigester

secara berlebihan. Bahan organik tergolong tinggi jika memiliki konsentrasi COD

lebih dari 4000 mg/L. Molase memiliki nilai konsentrasi COD lebih dari 285.000

mg/L (Syafila et al., 2003). Novita (2001) dalam laporan penelitiannya

menyebutkan bahwa molase selain mengandung nilai kebutuhan oksigen kimiawi

(COD) tinggi juga merupakan limbah cair yang memiliki kompleks pigmen coklat

gelap (melanoidin). Melanoidin adalah suatu kompleks pigmen yang terbentuk

dari reaksi non enzimatik antara gula dan asam amino (reaksi Maillard). Pigmen

coklat inilah yang diperkirakan sebagai penghambat dalam proses penanganan

limbah. Menur ut Nugraha (1995), degradasi melanoidin dengan menggunakan

sludge dapat dilakukan melalui proses anaerobik, tetapi perlu dilakukan

penangana n lanjutan seperti penanganan secara aerobik, koagulasi, flokulasi,

adsorpsi dan sebagainya.

Peningkatan konsentrasi organik menyebabkan penurunan nilai COD

pada limbah menjadi sedikit. Hal ini disertai pula dengan penurunan produksi gas

metana. Untuk waktu retensi yang sama, semakin besar konsentrasi organik akan

semakin banyak asam volatil yang dihasilkan oleh proses asetogenesis. Kondisi

ini menyebabkan populasi metanogen tidak dapat melangsungkan proses

metanogenesis dengan sempurna, sehingga hanya sebagian produk proses

asetogenesis yang dikonversi menjadi gas metana. Akibatnya persentase

penyisihan COD akan menurun disertai dengan penurunan persentase

pembentukan gas metan (Syafila et al., 2003 dan Guiot and Berg, 1985).

Gambar 7 dan 8 membuktikan bahwa pada kelompok substrat A dan B

(pada kondisi suhu ruang dan suhu tinggi) menghasilkan biogas yang lebih sedikit

dibandingkan dengan kelompok kontrol. Pada kedua kelompok substrat tersebut

(A dan B) proses metanogenesis belum dapat berlangsung sempurna karena

senyawa asam yang diproduksi terlalu banyak. Dilihat dari perubahan pH masing-

masing kelompok substrat yang cenderung menurun (Gambar 11 dan 12 & Tabel

5). Produksi asam yang berlebih ini dimungkinkan karena adanya penambahan

molase. Sebab pada kelompok kontrol kondisi suhu tinggi, pH substrat masih

dapat kembali netral, yang berarti bahwa proses perombakan dapat berjalan

seimbang sehingga biogas yang diha silkan dapat menghasilkan nyala api.

Sedangkan pada kelompok A dan B proses perombakan tidak dapat berjalan

seimbang, dilihat dari pH substrat yang semakin asam sehingga biogas tidak dapat

menghasilkan nyala api (kandungan metana sedikit). Nilai konsentrasi COD yang

terlalu tinggi pada molase mengindikasikan bahwa limbah ini sangat tercemar,

sehingga dapat dimungkinkan pada limbah tersebut mengandung berbagai macam

jenis bakteri khususnya bakteri pembentuk asam. Banyaknya bakteri asam yang

dapat tumbuh dalam substrat tersebut mengakibatkan lingkungan menjadi asam

dan archaea (metanogen) tidak dapat tumbuh pada kondisi tersebut. Dengan

demikian proses perombakan menjadi tidak seimbang. Menurut NAS (1981)

metanogen tidak dapat toleran pada pH diluar 6,7-7,4.

Kandungan bahan organik yang sangat tinggi pada molase

mengakibatkan terjadinya ketidakseimbangan selama proses perombakan anaerob.

Ketidakseimbangan dapat terjadi ketika bahan organik didegradasi oleh bakteri

menjadi bentuk senyawa yang lebih sederhana yaitu pada tahap hidrolisis dan

asedogenesis. Pada tahapan ini terjadi perubahan senyawa organik menjadi

senyawa organik lainnya yang lebih sederhana (tahap hidrolisis) dan senyawa

yang bersifat asam (asedogenesis dan asetogenesis) (Gaudy and Elizabeth, 1980).

Pada tahap hidrolisis, kandungan bahan organik yang tinggi menyebabkan bakteri

tidak mampu memecah senyawa organik yang ada dalam waktu singkat. Karena

bahan organik yang tinggi mengandung banyak senyawa-senyawa kompleks,

dimana dibutuhkan waktu yang lama bagi bakteri untuk mencerna senyawa

tersebut. Akibatnya, proses fermentasi anaerob berjalan lamban. Menurut

Adrianto (2001) hidrolisis akan mempengaruhi kinetika proses keseluruhan

karena tahap yang berlangsung paling lambat dapat mempengaruhi laju

keseluruhan.

Selanjutnya pada tahapan asidogenesis dan asetogenesis senyawa

sederhana tadi diubah kedalam bentuk senyawa asam untuk dikonsumsi oleh

metanogen dan dikonversi menjadi gas metana (pada tahap metanogenesis).

Namun pada tahapan asidogenesis dan asetogenesis ini, asam yang diproduksi

lebih banyak daripada yang dikonsumsi (pH terus menurun), dengan demikian

bakteri metan sulit mengubah produk metabolisme proses asetogenesis menjadi

gas metan. Dimungkinkan pada saat itu terjadi ketidakseimbangan populasi

metanogen terhadap bakteri asam (bakteri asam lebih banyak) yang menyebabkan

lingkungan (substrat) menjadi sangat asam (pH < 7). Menurut Burke (2001), pH

yang terus menurun disebabkan oleh bakteri penghasil asam tumbuh terlalu cepat

sehingga asam yang dihasilkan akan lebih banyak dari jumlah yang dapat

dikonsumsi oleh bakteri penghasil metan, akibatnya sistem akan terlalu asam.

Faktor lain yang dapat menghambat produksi biogas adalah adanya

bahan beracun. Bahan beracun dapat berupa senyawa yang sudah ada dalam

biomassa atau senyawa yang dihasilkan selama proses fermentasi anaerob.

Banyak penelitian menunjukkan bahwa indikator ketidakseimbangan proses

perombakan terjadi karena substrat asetogenik berlebih meskipun tidak bersifat

toksik. Kelompok A dan B (suhu ruang dan suhu tinggi) memiliki konsentrasi

asam organik berlebih (Gambar 11 dan 12). Asam organik berlebih dapat

disebabkan karena pemberian bahan organik yang tidak seimbang ke dalam

reaktor. (Wellinger dan Lindenberg, 1999). Penambahan molase pada kelompok

A dan B merupakan salah satu contoh pemberian bahan organik yang tidak

seimbang karena kandungan bahan organik molase yang terlalu tinggi, sehingga

terbentuk asam organik berlebih.

Molase yang digunakan pada penelitian ini adalah molase jenis black

strap. Molase jenis ini memiliki kandungan zat berguna seperti kalsium,

magnesium, potasium , dan besi (Pramana, 2008). Mikroba metanogen

membutuhkan garam-garam anorganik dalam jumlah mikro untuk mengendalikan

tekanan osmosis internal dan sebagai kofaktor enzim (Adam, 1980). Menurut

Werner et al., (1989) unsur tersebut sebaiknya terdapat dalam konsentrasi sekitar

10-4 M, karena konsentrasi tinggi Ca, Mg, K dan Na dapat menjadi faktor

penghambat. Mungkin hal tersebut juga merupakan salah satu faktor penghambat

produksi biogas pada kelompok A dan B, karena unsur dengan konsentrasi tinggi

dapat menjadi toksik bagi bakteri.

Pada kelompok kontrol dengan perlakuan suhu tinggi (50°C) dapat

menghasilkan biogas lebih banyak dibandingkan kelompok kontrol pada suhu

rua ng. Hal ini mungkin dikarenakan perbedaan suhu lingkungan diantara kedua

kelompok substrat tersebut (Gambar 8 dan 9). Pada suhu tinggi (50°C) substrat

akan terdegradasi lebih cepat dan memudahkan difusi bahan terlarut, sehingga

pembentukan gas akan lebih cepat pula. Sesuai dengan pernyataan Metcalf &

Eddy (2003) bahwa suhu termofilik digunakan untuk penghancuran cepat dan

produksi tinggi (m3 gas/m3 bahan per hari) serta waktu retensi pendek dan bebas

dari desinfektan.

Perbedaan volume biogas yang diperoleh juga dapat disebabkan karena

pada kondisi suhu ruang terjadi perubahan suhu lingkungan 2-5°C (suhu

lingkungan tidak konstan). Hal ini berpengaruh pula terhadap perubahan suhu

substrat. Perubahan suhu yang terlihat cukup signifikan yaitu pada hari ke -45,

suhu substrat turun menjadi ±25°C. Penurunan yang cukup signifikan ini

dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang berubah, yaitu suhu lingkungan yang

rendah karena hujan. Sehingga kondisi suhu substrat di dalam biodigester pun

menjadi rendah. Material bahan dalam hal ini jerigen yang digunakan sebagai

biodigester bukan merupakan isolator/penahan panas yang baik sehingga

temperatur lingkungan dapat mempengaruhi materi di dalam biodigester (Raliby

dkk., 2009).

Proses fermentasi anaerob sangat peka terhadap perubahan suhu

(Wellinger and Lindeberg, 1999). Produksi biogas akan menurun secara cepat

akibat perubahan temperatur yang mendadak di dalam reaktor (Ginting, 2007).

Bakteri metanogenik berkembang lambat dan sensitif terhadap perubahan

mendadak pada kondisi-kondisi fisik dan kimiawi. Sebagai contoh, penurunan

2°C secara mendadak pada slurry mungkin secara signifikan berpengaruh pada

pertumbuhan metanogen dan laju produksi gas (Gunnerson and Stuckey, 1986).

Gambar 9 dan 10 merupakan hasil pengamatan suhu substrat pada dua kondisi

yang berbeda yaitu kondisi suhu ruang (31°C) dan suhu tinggi (50°C) dalam 45

hari waktu pengamatan.

Gambar 9. Rata-rata suhu substrat pada kondisi suhu ruang (31°C) pada hari ke-0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke-45

Gambar 10. Rata-rata suhu substrat pada kondisi suhu tinggi (50°C) pada hari ke-0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke-45

Lain halnya dengan kelompok substrat pada kondisi suhu ruang, pada

kelompok substrat suhu tinggi, bagian luar digester sudah diberi termokopel

dengan tujuan mempertahankan suhu agar tetap konstan. Berdasarkan uji

pendahuluan yang telah dilakukan sebelumnya, diketahui bahwa ketika suhu

lingkungan diluar digester diatur 50°C maka suhu substrat (dalam digester) adalah

±45°C. Perbedaan suhu antara di luar dan di dalam digester mungkin disebabkan

karena perbedaan dari masing-masing bahan/media menyerap panas tersebut.

Kondisi di luar digester lebih panas karena media yang menerima panas dalam

bentuk cair (air) sehingga lebih cepat menyerap panas, sedangkan media yang

menerima panas di dalam digester adalah limbah dalam bentuk mendekati padat

(sedikit cair/kental) sehingga proses penyerapan panasnya lebih lama. Suhu

lingkungan diluar digester tetap dipertahankan 50°C dengan menggunakan

termokopel, agar tidak terjadi perubahan suhu substrat (konstan).

Jumlah volume biogas yang dihasilkan tidak hanya dipengaruhi oleh

variasi jenis maupun konsentrasi substrat dan pemberian suhu lingkungan yang

berbeda saja, tetapi dipengaruhi juga oleh beberapa faktor lain, faktor biotik

maupun abiotik. Faktor lain tersebut diantaranya pH substrat, komposisi bahan

organik (konsentrasi COD dan TS), dan mikroorganisme.

Biogas terbentuk karena adanya kerja berbagai bakteri yang ikut terlibat

dalam aktivitas perombakan substrat kompleks. Pertumbuhan bakteri yang terlibat

tersebut sangat dipengaruhi oleh pH, karena pada rentang pH yang tidak sesuai,

mikroba tidak dapat tumbuh dengan maksimum dan bahkan dapat menyebabkan

kematian yang pada akhirnya dapat menghambat perolehan gas metana (Rohman,

2009). Nilai pH optimum dalam produksi biogas berkisar antara 7-8 (Fulford,

1988).

Pada awal penelitian, pH limbah makanan cukup asam yaitu 4,3. pH

sangat asam karena banyaknya jeruk dalam limbah tersebut. Sementara itu, pH

awal molase adalah 5,2. Setelah kedua substrat tersebut dicampur dalam suatu

biodigester, pH dari masing-masing kelompok perlakuan berkisar antara 4,7 -

5,07. pH yang berbeda dikarenakan adanya variasi jenis dan konsentrasi substrat

dalam biodigester.

Mahajoeno dkk., (2008) menyatakan bahwa pH awal substrat 7

memberikan peningkatan laju produksi biogas lebih baik dibandingkan dengan

perlakuan pH yang lain. Oleh karena itu, di awal penelitian semua kelompok

substrat dijadikan netral dengan penambahan kapur dan NaOH (Ginting, 2007).

Karena pH awal masing-masing kelompok berbeda, maka kapur dan NaOH yang

ditambahkannya pun berbeda, yaitu sebagai berikut :

Tabel 12 : pH substrat sebelum dan sesudah diberi kapur dan NaOH sebagai pH

pada hari ke-0

No Kelompok substrat Kapur (gr) NaOH (gr) pH (mesofilik/termofilik)

1 LM 80% + M 0% 150 25 7.11/7.14

2 LM 60% + M 20% 100 50 7.13/7.10

3 LM 40% + M 40% 100 50 7.07/7.15

Setelah pH substrat netral maka penelitian dapat dimulai. Pengukuran pH

dilakukan 4 kali selama penelitian, yaitu hari ke -0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari

ke-45. Hasil pengukuran rata-rata pH ditampilkan pada gambar 11 dan 12.

Gambar 11. Rata -rata pH masing-masing kelompok substrat pada suhu ruang (31°C) pada hari ke-0, hari ke -15, hari ke-30, dan hari ke-45

Gambar 12. Rata-rata pH masing-masing kelompok substrat pada suhu tinggi (50ºC) pada hari ke-0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke-45

Jika dilihat dari data pH yang diperoleh, baik pada suhu ruang (Gambar

11) maupun suhu tinggi (Gambar 12) diketahui bahwa telah terjadi penurunan

nilai pH pada hari ke-15 dan semakin menurun hingga hari ke-45 (Tabel 5).

Tetapi tidak demikian pada kelompok kontrol dengan perlakuan suhu tinggi. Pada

kelompok ini pH mulai menurun pada hari ke-15, kemudian pH kembali naik

(menjadi netral) pada hari ke-30 hingga hari ke-45. pH menurun disebabkan

karena sedang terjadi proses asidifikasi (pembentukan asam) yaitu substrat hasil

tahap hidrolisis diasamkan oleh bakteri fermentatif, sehingga terbentuk senyawa

asam yang dapat menurunkan nilai pH substrat. Setelah proses asidifikasi selesai,

selanjutnya masuk pada tahap metanogenesis yaitu perubahan asam menjadi

metana. Asam yang terbentuk pada tahap asidifikasi akan digunakan oleh bakteri

metanogen sebagai substrat dalam pembentukan gas metan dan CO2 sehingga pH

kembali netral, karena dari reaksi yang terjadi pada tahap metanogenesis

dihasilkan amonia yang dapat mengembalikan pH substrat menjadi netral

(Gambar 11 : kelompok kontrol pada hari ke-15 dan 30).

Fulford (1988) menyatakan bahwa diawal reaksi pembentukan biogas,

bakteri penghasil asam akan aktif lebih dulu sehingga pH pada digester menjadi

rendah, kemudian bakteri metanogen menggunakan asam tersebut sebagai substrat

sehingga menaikkan nilai pH. Ini menandakan bahwa dalam proses produksi

biogas ter jadi pengaturan pH secara alami. Tingkat keasaman diatur oleh proses

itu dengan sendirinya. Kresnawaty dkk., (2008) dalam penelitiannya juga

mengatakan bahwa nilai pH pada awal proses menunjukkan penurunan karena

terjadi hidrolisis yang umumnya terjadi dalam suasana asam, tetapi nilai ini

cenderung stabil pada tahap selanjunya, yaitu pada kisaran pH 6,7-7,7. Rentang

pH ini mendekati kondisi ideal pertumbuhan metanogen, yaitu 6,8-7,2. Hal

demikian terjadi karena asam-asam organik diuraikan menjadi metana dan

karbondioksida dan kemungkinan terbentuknya NH3 yang meningkatkan pH

larutan.

Sedangkan pada kelompok substrat lain, nilai pH semakin turun (asam)

hingga hari ke-45. pH paling rendah adalah dari kelompok substrat A dan B (pada

suhu ruang maupun tinggi) yaitu pada kisaran pH 4.5 - 5. Sedangkan pada

kelompok kontrol (suhu ruang), substrat berada pada kisaran pH 6. pH asam pada

kelompok A dan B disebabkan penambahan molase yang kurang tepat.

Penambahan molase dianggap tidak efektif karena mengandung beban organik

berlebih dan merupakan media yang cocok untuk berkembangnya bakteri

pembentuk asam. Bakteri asam secara cepat mengasamkan senyawa sederhana

hasil proses hidrolisis. Namun, proses ini tidak diimbangi dengan perubahan asam

menjadi gas metana dan gas lainnya sehingga produksi asam terus meningkat.

Bakteri asam dan metanogen seharusnya dapat bekerjasama secara simbiosis.

Bakteri asam membentuk keadaan atmosfer yang ideal untuk bakteri metana.

Sedangkan bakteri metana menggunakan asam yang dihasilkan bakteri asam

(Werner et al., 1989 dan Khasristya, 2004).

Parameter pH berpengaruh pada pertumbuhan bakteri (Reith et a l.,

2002). Berdasarkan hasil pengamatan konsorsia bakteri pada masing-masing

kelompok substrat dengan menggunakan metode mikroskopis diketahui bahwa

kelompok substrat yang memiliki jumlah konsorsia bakteri tertinggi baik pada

suhu ruang maupun suhu tinggi (secara berurutan) adalah kelompok B, kelompok

A, dan paling kecil jumlahnya adalah kelompok K (kontrol) (Gambar 13 dan 14).

Hasil perhitungan konsorsia bakteri ditampilkan dalam Gambar 13 dan 14.

Gambar 13. Grafik pertumbuhan konsorsia bakteri dari masing-masing kelompok substrat pada kondisi suhu ruang (31°C) pada hari ke -0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke -45

Gambar 14. Grafik pertumbuhan konsorsia bakteri dari masing-masing kelompok substrat pada kondisi suhu tinggi (50°C) pada hari ke -0, hari ke-15, hari ke-30, dan hari ke -45

Jika dilihat dari gambar 13 dan 14, jumlah konsorsia bakteri pada hari ke-

0 antara kelompok kontrol dengan kelompok A dan B terlihat berbeda jauh.

Jumlah konsorsia bakteri pada substrat dengan penambahan molase lebih banyak

dibandingkan dengan tanpa molase (Lampiran 5). Hal ini menjadi indikasi bahwa

molase sendiri sudah mengandung berbagai jenis bakteri dalam jumlah banyak.

Bakteri tersebut kemungkinan merupakan bakteri pembentuk asam, karena

kondisi substrat dengan penambahan molase menjadi sangat asam. Sebagai saran

kedepannya, perlu dilakukan sterilisasi terhadap molase sebelum dilakukan

pencampuran substrat. Hal ini dimaksudkan agar bakteri yang ada termasuk

bakteri pembentuk asam tidak ikut dalam proses perombakan anaerob. Selain itu

perlu juga dilakukan pengenceran agar kandungan bahan organiknya menjadi

rendah.

Kemudian apabila dilihat dari pola pertumbuhannya, pada gambar 13

tampak bahwa pola pertumbuhan bakteri pada kelompok substrat A dan B kondisi

suhu ruang adalah sama. Pada hari ke-0 hingga hari ke-15 terjadi penurunan

jumlah konsorsia bakteri, kemudian mulai hari ke-15, hari ke -30 hingga hari ke-45

jumlah konsorsia bakteri terus meningkat. Jika dihubungkan antara grafik nilai pH

(Gambar 11) dengan pertumbuhan konsorsia bakteri (Gambar 13), pada hari ke -0

hingga hari ke -15 penurunan nilai pH yang terjadi tidak dibarengi dengan

meningkatnya jumlah konsorsia bakteri, tetapi sebaliknya jumlah konsorsia

bakteri menurun. Hal ini mungkin pada saat itu sedang berlangsung fase lag

dimana pada fase tersebut berbagai macam jenis bakteri mulai tumbuh dan

beradaptasi. Bakteri yang tidak dapat bertahan dalam kondisi tersebut (asam) akan

mati. Golongan bakteri yang mampu bertahan pada saat itu mungkin tidak

semuanya ikut terwarnai oleh pewarna methylene blue sehingga tidak tampak

pada mikroskop.

Sedangkan mulai hari ke-15 hingga hari ke -45 pH terus menurun yang

dibarengi dengan jumlah konsorsia bakteri yang terus meningkat pada rentang

hari tersebut. Pada lingkungan asam, bakteri pembentuk asam akan cepat tumbuh.

Hal ini dibuktikan dengan kelompok B yang merupakan kelompok substrat paling

asam (kisaran pH 4) merupakan kelompok substrat dengan jumlah konsorsia

bakteri paling banyak. Sama halnya dengan kelompok A dan B, penurunan nilai

pH pada kelompok kontrol (kondisi suhu ruang) dari hari ke-0 hingga hari ke-45

juga diikuti dengan peningkatan jumlah konsorsia bakteri.

Tidak berbeda dengan kondisi suhu ruang, kelompok substrat kondisi

suhu tinggi yang memiliki jumlah konsorsia bakteri paling banyak adalah

kelompok B, kemudian A dan paling sedikit kontrol (K) (Gambar 14). Namun,

ada beberapa letak perbedaan pola pertumbuhan bakteri pada kedua kondisi

lingkungan tersebut yaitu pada kelompok A dan B saat hari ke-15. Pada kondisi

suhu ruang terjadi penurunan jumlah bakteri, sebaliknya pada kondisi suhu tinggi

mengalami peningkatan jumlah bakteri yang juga diikuti dengan penurunan nilai

pH substrat. Pada lingkungan suhu tinggi bakteri asam lebih cepat tumbuh, oleh

karena itu pada awal proses perombakan (pada hari ke-15) jumlah bakteri

pembentuk asam pada kondisi suhu tinggi lebih banyak dibandingkan pada

kondisi suhu ruang. Kemudian pada kelompok substrat A (suhu tinggi),

penurunan nilai pH disertai dengan penurunan jumlah konsorsia bakteri yaitu pada

hari ke-30. Tetapi penurunan jumlahnya tidak terlalu signifikan, sehingga masih

dapat dimungkinkan bahwa bakteri yang mendominasi adalah bakteri pembentuk

asam.

Sebaliknya pada kelompok kontrol (K) kondisi suhu tinggi, peningkatan

nilai pH disertai dengan peningkatan konsorsia bakteri. Pada hari ke -0 hingga hari

ke 45 terjadi peningkatan konsorsia bakteri, padahal pada hari ke-30 dan hari ke-

45 telah terjadi peningkatan pH (kembali netral) setelah sebelumnya pada hari ke-

15 sempat terjadi penurunan pH (asam). Mungkin pada saat itu terdapat golongan

mikroorganisme lain yang ikut terwarnai oleh pewarnaan methylene blue,

misalnya jenis Archaea seperti metanogen yang juga berperan pada proses

perombakan anaerob yaitu pada tahapan metanogenesis (perubahan senyawa asam

menjadi gas metana yang bersifat mudah terbakar). Alasan ini didukung karena

hanya dari kelompok kontrol ini saja (suhu tinggi) yang biogas nya dapat

menghasilkan nyala api, sedangkan kelompok lain tidak (termasuk kelompok

kontrol kondisi suhu ruang). Adanya metanogen dalam jumlah yang seimbang

dengan bakteri lain (seperti bakteri asam), merupakan salah satu syarat agar

menghasilkan biogas dengan kandungan metana tinggi sehingga dapat

menghasilkan nyala api.

Tetapi kembali kepada metode yang digunakan, karena metode yang

digunakan adalah sederhana maka tidak dapat dipastikan jenis bakteri maupun

bentuknya, tetapi hanya dapat diketahui jumlahnya. Oleh karena itu, jenis bakteri

yang ada hanya dapat diperkirakan dengan melihat parameter pH dan uji nyala.

Jika dilihat dari pH masing-masing kelompok substrat yang tergolong cukup asam

(Tabel 5), bisa dimungkinkan bahwa bakteri yang mendominasi adalah golongan

bakteri pembentuk asam. Jika dilihat dari uji nyala, kelompok substrat yang dapat

menghasilkan nyala api artinya proses perombakan berjalan seimbang, bakteri

asam dan metanogen berada dalam jumlah yang seimbang sehingga dapat bekerja

secara simbiosis. Jika konsorsia bakteri lebih didominasi oleh bakteri asam maka

proses perombakan menjadi tidak seimbang, akibatnya gas metana yang terbentuk

hanya sedikit atau bahkan tidak ada (karena lingkungan yang terlalu asam dapat

mematikan metanogen). Dengan demikian biogas yang dihasilkan jika dibakar

tidak menimbulkan nyala api.

Selain dihasilkan biogas sebagai sumber energi alternatif yang ramah

lingkungan, proses perombakan anaerob juga dapat menurunkan tingkat

pencemaran dari limbah organik sehingga aman bagi lingkungan. Proses

perombakan atau degradasi bahan organik dapat dilihat dari perubahan karakter

atau sifat outlet limbah (effluent), baik sifat fisik maupun kimia seperti pH, COD

(Chemical Oxygen Demand ), dan Total Solids (TS). Selain perubahan sifat, proses

degradasi juga dapat dilihat dari nilai reduksi/effisiensi perombakan (Tabel 7 dan

8).

Berdasarkan hasil uji ANAVA diketahui bahwa perbedaan jenis substrat

dan suhu lingkungan memberikan pengaruh yang signifikan terhadap nilai rata-

rata COD dan TS (P<0,05) (Lampiran 2 dan 3). Setelah dilakukan uji lanjut

dengan menggunakan DMRT pada taraf 5% diketahui bahwa terdapat beda nyata

antar masing-masing kelompok kombinasi perlakuan (Tabel 9 dan 10). Kelompok

yang memiliki nilai rata-rata COD terendah adalah S1T2M6 (23,22 g/l). Nilai ini

tidak berbeda nyata dengan kelompok S1T1M6, tetapi berbeda nyata dengan

kelompok lain. Seperti halnya COD, nilai rata -rata TS terendah juga pada

kelompok S1T2M6 (30.97 g/l), nilai ini tidak berbeda nyata dengan kelompok

S1T2M4 tetapi berbeda nyata dengan kelompok kombinasi perlakuan lain.

Mikroorganisme dalam limbah terus menerus melakukan proses

metabolisme sepanjang kebutuhan energinya terpenuhi dan akan menghasilkan

senyawa-senyawa yang dapat memberikan dampak terhadap turun naiknya COD

(Hanifah dkk., 2001). COD merupakan variabel terpenting yang menunjukkan

berhasil atau tidaknya proses degradasi (Nugrahini dkk., 2008). Pengukuran COD

mendeteksi keseluruhan senyawa organik, baik organik komplek maupun organik

sederhana (Syamsudin dkk., 2008).

Berdasarkan data yang diperoleh (Lampiran 1), diketahui bahwa telah

terjadi penurunan nilai COD dengan semakin lamanya waktu fermentasi. Menurut

Munazah dan Prayatni (2008) semakin lama waktu tinggal akan meningkatkan

efisiensi penyisihan yang terjadi. Semakin lama waktu kontak antara limbah

organik dengan biomassa maka proses degradasi pencemar organik dapat

berlangsung lebih lama sehingga kinerja biodigester akan semakin baik dan

konsentrasi effluent yang dihasilkan juga semakin rendah.

Pada masing-masing perlakuan mengalami penurunan nilai COD, tetapi

dengan nilai effisiensi yang berbeda-beda (Tabel 7). Menurut Kresnawaty (2008)

penurunan nilai COD disebabkan karena telah terjadi proses hidrolisis. Pada tahap

tersebut, bahan organik dimanfaatkan oleh mikroorganime sebagai nutrisi dan

mengubahnya ke dalam bentuk senyawa yang lebih sederhana. Reduksi tertinggi

sebesar 72,44% yaitu pada kelompok KII (substrat murni limbah makanan pada

kondisi suhu tinggi) yang terjadi pada minggu ke 0 sampai minggu ke 6. Pada

tahapan tersebut bakteri pendegradasi limbah dapat bekerja secara optimal, karena

waktu tinggal (HRT) yang cukup lama memberi kesempatan kontak lebih lama

antara lumpur anaerobik (inokulum) dengan limbah organik (substrat). Dengan

demikian proses degradasi menjadi lebih baik dibandingkan waktu lainnya.

Sedangkan reduksi terendah sebesar 4,48% yaitu pada kelompok BI

(penambahan 40% molase pada kondisi suhu ruang) pada dua minggu pertama.

Rendahnya nilai effisiensi reduksi COD mungkin dikarenakan kandungan bahan

organik yang terlalu tinggi. Hal ini dapat dilihat dari nilai COD influent pada

kelompok A dan B pada Tabel 4. Kandungan senyawa organik COD yang cukup

tinggi menunjukkan bahwa limbah dominan mengandung senyawa organik yang

bersifat komplek dengan tingkat pencemaran yang cukup tinggi. Menurut

Munazah dan Prayatni (2008), semakin tinggi beban influen maka effisiensi

penyisihan akan menurun. Sama halnya dengan yang disampaikan oleh Mathiot et

al (1992) dan Borja et al., (1994) dalam Nachaiyasit (2003) bahwa semakin besar

konsentrasi COD pada influen akan semakin kecil pula efisiensi penyisihan yang

terjadi. Hal ini dapat terjadi karena proses secara biologi oleh mikroorganisme

telah mencapai titik optimum sehingga pada beban pengolahan yang lebih tinggi,

zat-zat pencemar tidak dapat lebih banyak tersisihkan, sehingga menghasilkan

bahan organik terlarut resisten yang meningkatkan konsentrasi COD effluent

(Munazah dan Prayatni, 2008).

Selain itu, dapat disebabkan juga oleh tidak sempurnanya proses

fermentasi substrat akibat terlalu rendahnya derajat keasaman substrat, sehingga

proses dekomposisi anaerob pada biodigester tidak mencapai tahapan

methanogenic sempurna. Hal ini terlihat dari derajat keasaman substrat yang

rendah pada akhir produksi (kelompok A dan B) (Tabel 5), yang menandakan

masih berlangsungnya tahap acetogenic (tahap produksi asam) (Ratnaningsih,

2009). Pada kelompok A dan B, penurunan nilai COD yang relatif kecil mungkin

juga dikarenakan pada proses fermentasi tidak terjadi penyisihan COD, melainkan

senyawa organik hanya berubah bentuk ke senyawa organik lainnya (Gaudy dan

Gaudy, 1980). Oleh karenanya proses yang berlangsung pada biodigester tampak

masih berupa proses asidogenesa (Syafila, 2003). Hal ini didukung oleh nilai pH

yang rendah pada kelompok tersebut (Tabel 5).

Konversi materi organik menjadi bentuk yang lebih sederhana dapat

dilihat pada pembentukan senyawa-senyawa asam. Masih tingginya konsentrasi

asam (pH rendah) pada effluent memperlihatkan bahwa kelompok tersebut

memiliki keterbatasan dalam menjalankan proses metanogenesa. Pada susbtrat

dengan penambahan molase yang terjadi adalah hidrolisis molase menjadi glukosa

yang dilanjutkan dengan pembentukan asam-asam lemak dari glukosa tersebut.

Semakin besar konsentrasi organik maka makin besar produksi asam asam volatil.

Kondisi ini menyebabkan terjadinya akumulasi asam -asam volatil pada

biodigester dan membutuhkan waktu proses metanogenesa yang lebih lama,

karena diperlukan waktu tinggal metanogen yang lebih lama untuk mengkonsumsi

seluruh asam tersebut (Syafila, 2003).

Gas terbentuk dari proses degradasi limbah oleh mikroba dalam lumpur

anaerobik yang merupakan media utama pendegradasi dalam sistem biodigester.

Selama penelitian dilaksanakan, jumlah volume gas yang didapatkan cukup

fluktuatif (Lampiran 1). Berdasarkan hasil yang diperoleh, bahwa jumlah gas yang

terakumulasi sebanding dengan nilai reduksi COD. Tingkat reduksi yang tinggi

akan menghasilkan jumlah akumulasi gas yang besar dan begitu juga sebaliknya

(Nugrahini, 2008). Pernyataan ini sesuai dengan hasil yang diperoleh dalam

penelitian bahwa kelompok substrat 80% murni limbah rumah makan pada

kondisi suhu tinggi (KII) mempunyai nilai reduksi paling tinggi dan disertai

dengan banyaknya volume biogas yang terbentuk. Terjadinya reduksi COD yang

kecil dikarenakan senyawa organik sederhana hasil hidrolisis mempunyai nilai

COD lebih kecil dibandingkan senyawa organik komplek yang memilki berat

molekul lebih besar (Syamsudin, 2008).

Selain nilai COD, perubahan sifat pada effluent limbah juga dapat dilihat

dari perubahan nilai total solidnya (TS). Berdasarkan perolehan data total solids

selama 45 hari proses perombakan anaerob, diketahui bahwa terjadi penurunan

kadar TS pada semua bahan (Lampiran 1), efisiensi perombakan organik TS

sebesar 15-37% (Tabel 8). Reduksi total solids ini disebabkan perombakan bahan

organik oleh aktivitas mikroorganisme (Ratnaningsih, 2009). Nilai efisiensi

perombakan organik TS tertinggi sebesar 68,73%, yaitu untuk kelompok substrat

murni limbah makanan pada suhu tinggi (KII). Sedangkan terendah adalah

15,27% untuk kelompok substrat dengan penambahan molase 40% pada suhu

ruang (BI).

Nilai efisiensi perombakan organik TS yang cukup tinggi dikarenakan

kandungan bahan organik pada limbah makanan cukup tinggi dan mengandung

unsur protein, lemak, dan karbohidrat. Karakteristik yang demikian membuat

bahan tersebut mudah dicerna oleh mikroorganisme atau mudah diolah secara

biologis. Sedangkan rendahnya nilai reduksi TS pada substrat dengan

penambahan molase (kelompok A dan B) mungkin dikarenakan kandungan bahan

organik yang terlalu tinggi pada molase sehingga mikroorganisme sulit

mendegradasi senyawa-senyawa kompleks yang ada dan membutuhkan waktu

yang relatif lama. Selain itu, sulitnya proses degradasi juga dapat disebabkan

karena pigmen gelap pada molase yang disebut melanoidin (Nugraha, 1995).

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh, maka dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut :

1. Biogas yang dihasilkan dari substrat limbah rumah makan dan molase da lam

biodigester tipe curah (batch) skala laboratorium adalah 3-8 liter selama 45

hari proses perombakan anaerob. Hasil ini lebih sedikit jika dibandingkan

dengan substrat murni limbah rumah makan yaitu mencapai 27 liter.

2. Pemberian suhu tinggi (50ºC) pada biodigester tipe curah (batch ) skala

laboratorium selama 45 hari proses perombakan anaerob dapat

mempengaruhi jumlah biogas yang dihasilkan. Pemberian suhu tinggi (50°C)

menghasilkan biogas lebih banyak yaitu mencapai 27 liter, dibandingkan

suhu ruang (31°C) yang hanya menghasilkan 10 liter biogas.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh, maka saran dari penelitian ini

adalah sebagai berikut:

1. pH substrat sebaiknya dijaga agar tetap netral. Apabila pH asam maka perlu

ditambahkan buffer seperti NaOH atau kapur untuk menetralkannya.

2. Biodigester dipastikan dalam kondisi anaerob (tidak ada oksigen bebas)

sehingga tidak mengganggu proses perombakan.

3. Perlu metode yang lebih spesifik dalam mengamati pertumbuhan bakteri

sehingga tidak hanya diketahui jumlah konsorsia bakteri saja tetapi juga dapat

diidentifikasi jenis bakteri yang ada. Dengan demikian diharapkan dapat

diketahui kondisi lingkungan yang tepat untuk pertumbuhan bakteri.

4. Penambahan molase pada substrat limbah rumah makan menjadi tidak efe ktif.

5. Masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pemanfaatan limbah

organik sebagai sarana perbaikan untuk mencapai optimasi produksi biogas.

Daftar Pustaka

Abdullah, K., Abdul Kohar Irwanto, Nirwan Siregar, Endah Agustina, Armansyah

H.Tambunan, M. Yasin, Edy Hartulistiyoso, Y. Aris Purwanto,

1991. Energi dan Listrik Pertanian , JICA-DGHE/IPB

Project/ADAET, JTA-9a (132).

Adam, K. H. 1980. Process parameter retention time and loading rates. In

National Workshop on Biogas Technology, Kuala Lumpur, 23-24

March 1981, 172-188.

A., T. Setiadi, M.Syafilla dan O.B., Liang. 2001. Studi kinetika reaksi hidrolisis

senyawa kompleks organik dalam proses biodegradasi Anaerob. J

Biosains 6(1):1-9.

Adrianto A. 2003. Penentuan parameter kinetika proses biodegradasi anaerob

limbah cair pabrik kelapa sawit. Laboratorium Rekayasa

Bioproses, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Riau : Pekanbaru.

Jurnal Natur Indonesia 6(1):45-48 (2003)

A. Malakahmad, N. Ahmad Basri & S. Md. Zain. 2009. An application of

anaerobic baffled reactor to produce biogas from kitchen waste.

http://library.witpress.com/index.html.

Alps Environmental Technologies. 2005. AGRI/Kitchen waste based biogas plant.

http://www.alpsenviro.com/index.html

Anonim. 2008. “UGM Kembangakan Pembangkit Energi Dari Limbah Sayur dan

Buah”. http://www.muslimdaily.net/

Bardia, N and A.C. Gaur. 1994. Iron suplementation enhances biogas generation.

In: Klass, D.L. (ed). Proceedings Biomass Conference of the

Americas II. New York: National Renewable Energy Laboratory

Golden Co.

Biogreenenergi.com. 2009. Kitchen Waste to Energy Plant Case Study.

http://www.biogreenenergy.com/index.htm.

Bitton, G. 1999. Wastewater Microbiology. 2nd ed. Wiley Liss Inc. New York.

De Baire, L., (1999) Anaerobic Digestion of Solid Waste: State of the Art, Water,

Science Technology. 41: 283-290.

De Mez , T. Z. D., Stams, A. J. M., Reith, J. H., and G., Zeeman. 2003. Methane

production by anaerobic digestion of wastewater and solid wastes.

In : Biomethane and Biohydrogen Status add Perspectives of

biological methane and hydrogen production. Edited by J.H. Reith,

R.H. Wijffels and H. Barten. Dutch Biological Hydrogen

Foundation.

Engler, C.R., M.J. McFarland and R.D. Lacewell,. 2000. Economic and

environmental impact of biogas production and use.

http//:dallas.edu/biogas/eaei.html.

Fry, L.J. 1973. Practical Building of Methane Power Plant For Rural Energy

Independence, 2nd edition, Chapel River Press, Hampshire-Great

Britain.

Gaudy, Anthony and Elizabeth Gaudy. 1980. Microbiology for Environmental

Scientists and Engineers. McGraw Hill, New York, (1980).

Ginting, Nurzainah. 2007. Penenutun Praktikum Teknologi Pengolahan Limbah

Peternakan. Departemen Peternakan. Fakultas Pertanian :

Universitas Sumatera Utara.

Greenberg, A.E., L.S. Clasceri and A.D. Easton. 1992. Standard Methods for the

Examination of Water Wastewater. 18th ed. APHA, AWWA,

WACF. Washington.

GTZ. 1997. Biogas Utilization.

http://gtz.de/gate/techinfo/biogas/appldev/operation/utilizat.

Guiot, S. R. dan Van Den L. Berg., 1985. Performance of an Upflow Anaerobic

Reactor Combining a Sludge Blanket and a Filter Treating Sugar

Waste. Biotechnology and Bioengineering . Vol. 27. Hal. 800-806.

John Wiley & Sons Inc., 1985.

Gunnerson, C.G. and Stuckey, D.C. 1986. Anaerobic Digestion : Principles and

Practices for Biogas System. The World bank Washington, D.C.,

USA.

Hammad S.M.D. 1999. Integrated environmental and sanitary engineering project

at Mirzapur. Journal of Indian Water Work Association 28:231-

236

Hanifah, T.A; Christine Jose; dan Titania T.Nugr oho. 2001. Pengolahan limbah

cair tapioka dengan teknologi EM (Effective Microorganisms).

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas

Riau. Jurnal Natur Indonesia III (2): 95-103 (2001).

Hansen, H. H., Angelidaki, I. and Ahring, B. K. 1999. “Improving thermophilic

anaerobic digestion of swine manure”, Wat. Sci. Tech., 33(8),

1805-1810.

Haryati, Tuti. 2006. Biogas : Limbah peternakan yang menjadi sumber energi

alternatif. Jurnal Wartazoa. Vol 16 no 3 Th 2006. Balai Penelitian

Ternak : Bogor.

Hermawan. Beni., L. Qodriyah., dan C. Puspita. 2007. Pemanfaatan sampah organik

sebagai sumber biogas untuk mengatasi krisis energi dalam negeri.

Karya Tulis Ilmiah Mahasiswa. Universitas Lampung:Bandar

Lampung

Hessami M.A., Christensen S. and Gani R. 1996. Anaerobic digestion of household

organic waste to produce biogas. Renewable Energy (9) : 1-4, 954-957.

Jenie, B.S.L. dan Winiati P.R. 1993. Penanganan Limbah Industri Pangan.

Kanisius. Yogyakarta.

Jawed, M. and V., Tare. 1999. Microbial composition assessment of anaerobic

biomass through methanogenic activity tests. Water S.A. No.25.

http://www.ias.unu.edu/pub/re -briefs/full-text.pdf.

Judoamidjojo, R.M., E.G. Said dan L. Hartoto. 1989. Biokonversi. Departemen

Pendidikan dan Kebudayaan Dit. Jend. Pendidikan Tinggi. P A U

Bioteknologi IPB : Bogor.

Judoamidjojo, Muljono, Darwis, A.A, dan Sa’id, E.G. 1992. Teknologi

Fermentasi. Pusat Antar Universitas Institut Pertanian Bogor

dengan Lembaga Sumberdaya Informasi Institut Pertanian Bogor.

Bogor.

Kale. S.P. and S.T. Mehetre. 2009. Biogas Plant Based On Kitchen Waste.

Nuclear Agiculture and Biotechnology Division.

Kapdi AA, Vijay VK, Rajest SK & R Prasat. 2004. Biogas Scrubbing

Compression and Storage: Perspectives and Prospectus in India

Context. Renewable Energy. 4:1-8.

Karki, A.B. dan K. Dixit. 1984. Biogas Fieldbook. Sahayogi Press, Khatmandu,

Nepal.

Khasristya Amaru. 2004. Rancang Bangun dan Uji Kinerja Biodigester Plastik

Polyethilene Skala Kecil (Studi Kasus Ds. Cidatar Kec. Cisurupan,

Kab. garut). [Tugas Akhir]. Fakultas Pertanian, UNPAD :

Indonesia.

Kottner, M. 2002. Dry fermentation – a new method for biological treatment in

ecological sanitation systems (ecosan) for biogas and fertilizer

production from stackable biomass suitable for semiarid climates.

In 3rd International Conference & Exhibition on Integrated

Environmental Management in Southern Africa . Johannesburg,

South Africa, Aug 27-30 2002, pp

http://www.misa.umn.edu/%7Emnproj/pdf/hauby%20final3.pdf.

Kresnawaty, Irma., I. Susanti., Siswanto., dan Tri Panji. 2008. Optimasi produksi

biogas dari limbah lateks cair pekat dengan penambahan logam.

Jurnal Menara Perkebunan . Vol 76(1),hal 23-35 Th 2008. Balai

Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia : Bogor.

Loebis A & Tobing. 1992. Penetapan Kualitas Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

dengan Metode Pengujian Sederhana. Berita Penelitian

Perkebunan 2:146-151

Lusk, P. 1991. Methane recovery from animal manures: the current opportunities

casebook. National Renewable Energy Laboratory, NREL/SR-

580-25245. http://www.nrel.gov/docs/fy99osti/25145.pdf.

Mahajoeno, Edwi, Lay, Bibiana Widiati, Sutjahjo, Suryo Hadi, dan Siswanto.

2008. Potensi Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit untuk

Produksi Biogas. Jurnal Bioversitas Volume 9 No. 1.

Metcalf & Eddy. 2003. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse.

4th ed. McGraw-Hill, Singapore.

Meynell, P. J. 1976. Methane : Planning a Digester. Prism Press. Great Britain.

Munazah, A.R dan Prayatni Soewondo. 2008. Penyisihan organik melalui dua

tahap pengolahan dengan modifikasi ABR dan Constructed

Wetland pada industri rumah tangga. Jurusan Teknik Lingkungan,

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, ITB. Volume 4 No 4,

Desember 2008.

Nachaiyasit S. 2003. The effect of shock loads on the performance of an

anaerobic baffled reactor (ABR). 1. Step changes in feed

concentration at constant retention time, 2003.

[NAS] Nationa l Academy of Sciences. 1981. Methane generation from human,

animal, and agricultural wastes. 2nd Ed. National Academy of

Sciences, Washington, D.C.

Novita, Elida. 2001. Optimasi Proses Koagulasi Flokulasi pada Limbah Cair yang

Mengandung Melanoidin. Jurnal ILMU DASAR, Vol.2 No.1,

2001:61-67

Nugraha, B. A. 1995. Kajian Awal Kemampuan Sludge Untuk Mendegradasi

Melanoidin Secara Anaerobik. Skripsi Fakultas Teknologi

Pertanian IPB, Bogor.

Nugrahini, Panca; T.M.Rizki Habibi; dan Anita Dwi Safitri. 2008. Penentuan

parameter kinetika proses anarobik campuran limbah cair industri

menggunakan reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB).

Jurusan Teknik Kimia, Universitas Lampung. Prosiding Seminar

Nasional Sains dan Teknologi-II 2008, Universitas Lampung, 17-

18 November 2008.

Nugroho, A., R.P Djoko M. dan Danny S. 2007. Cara Mengatasi Limbah Rumah

Makan. Teknik Kimia Universitas Diponegoro : Semarang.

Nurhasanah, Ana., Teguh W.W., Ahmad A. dan Elita R. 2006. Perkembangan

Digester Biogas di Indonesia (Studi Kasus di Jawa Barat dan Jawa

Tengah). Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian :

Serpong.

Nurtjahya, E., S.D. Rumentor, J.F. Salamena, E.Hernawan, S. Darwati dan S.M.

Soenarmo. 2003. Pemanfaatan limbah ternak ruminansia untuk

mengurangi pencemaran lingkungan. Makalah Pengantar Falsafah

Sains. Program pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

Panji, Tri; Suharyanto; dan Siswanto. 2007. Pemanfaatan limbah lateks pekat

untuk produksi biogas dan bioindustri menuju produksi bersih.

Laporan Kemajuan Penelitian Pro yek Riset Insentif Terapan.

Bogor, Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia. 49p.

Pambudi, N.A. 2008. Pemanfaatan biogas sebagai energi alternatif. Jurusan

Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik:Universitas Gadjah

Mada. http://www.dikti.org/

Pramana, A.S.D. 2008. Selayang Pandang Tentang Molase (Tetes Tebu).

Chemical Engineering Knowledge.

Prastowo, Bambang. 2007. Potensi Sektor Pertanian Sebagai Penghasil dan

Pengguna Energi Terbarukan : Pusat Penelitian dan Pengembangan

Perkebunan Indonesian Center for Estate Crops Research and

Development. Perspektif Vol. 6 No. 2 Desember 2007. Hal 84 - 92

Purwono. 2003. Penentuan Rendeman Gula Tebu Secara Cepat. Science

Philosophy, Graduate Program (S3) Institut Pertanian Bogor.

Raliby, Oesman; Retno Rusdjijati; dan Imron Rosyidi. 2009. Pengolahan limbah

cair tahu menjadi biogas sebagai bahan bakar alternatif pada

industri pengolahan tahu.

Ratnaningsih; H. Widyatmoko; Trieko Yananto. 2009. Potensi pembentukan

biogas pada proses biodegradasi campuran sampah organik segar

dan kotoran sapi dalam batch reaktor anaerob. Vol.5 No.1, Juni

2009. Jurusan Teknik Lingkungan, Fakultas Arsitektur Lansekap

dan Teknologi Lingkungan, Universitas Trisakti, Jakarta.

Reith, J.H., H. den Uil, H. van Veen, W.T.A.M. de Laat, J.J. Niessen, E. de Jong,

H.W. Elbersen, R. Weusthuis, J.P. van Dijken & L. Raamsdonk.

2002. Co-production of bio-ethanol, electricity and heat from

biomass residues. Proceedings of the 12th European Conference

on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, 17 -21

June 2002, Amsterdam, The Netherlands. pp. 1118 - 1123.

Sa’id, E.G. 1987. Bioindustri: Penerapan Teknologi Fermentasi. Jakarta: PT

Mediyatama Sarana Perkasa.

Seenayya, G; Rao, C.V; Shivaraj, D; Preeti; Rao S; and Venkatswamy. 1992.

Final Report Submitted to Department of Non -Conventional

Energy Sources. New Delhi, Govemment of India, 85p.

Setiawan, A.I. 2008. Memanfatkan Kotoran Ternak. Cet 14. Jakarta: Penebar

Swadaya.

Sherrington, K.B. 1981. Ilmu Pangan : Pengantar Ilmu Pangan Nutrisi dan

Mikrobiologi. Yogyakarta :UGM Press.

Simamora, S. et al. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan

Gas Dari Kotoran Ternak. Jakarta: AgroMedia Pustaka.

Singgih, M.L dan Mera K. 2008. Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna untuk

Mengurangi Dampak Lingkungan dan Meningkatkan Pendapatan

Rumah Pemotongan Ayam. Prosiding Seminar Nasional

Manajemen Teknologi VIII. Program Studi MMT-ITS : Surabaya.

Sufyandi, A. 2001. Informasi Teknologi Tepat guna Untuk Pedesaan Biogas.

Bandung.

Suranto; Ratna Setyaningsih; Ari Susilowati dan Tjahjadi Purwoko. 2001.

Petunjuk Praktikum Mikrobiologi. Jurusan Biologi, Fakultas MIPA

: Universitas Sebelas Maret.

Suyati, F. 2006. Perancangan awal instalasi biogas pada kandang terpencar

Kelompok Ternak Tani Mukti Andhini Dukuh Butuh Prambanan

Untuk Skala Rumah Tangga. Skripsi. Jurusan Teknik

Fisika:Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.

Syafila, M., H.D.L Azis., dan E. Lyastuti, 2003. Studi mekanisme sel

termobilisasi dan sel bebas dalam fase terlekat pada reactor hibrit

anaerob dengan beban organik tinggi dan perlakuan waktu retensi.

Jurnal. Biosains (1):16-23.

Syafila, M., Asis H. Djajadiningrat., dan Marisa Handajani. 2003. Kinerja

Bioreaktor Hibrid Anaerob dengan Media Batu untuk Pengolahan

Air Buangan yang Mengandung Molase. Departemen Teknik

Lingkungan, Institut Teknologi Bandung. PROC.ITB Sains &

Tek .Vol.35 A, No.1, 2003, 19-31

Syamsudin; Sri Purwati; dan Andri Taufick R. 2008. Efektivitas aplikasi enzim

dalam sistem lumpur aktif pada pengolahan air limbah pulp dan

kertas. Balai Besar Pulp dan Kertas, Bandung. Berita Selulosa Vol.

43(2), hal 83-92, Desember 2008.

United Nations. 1980. Guidebook on Biogas Development. Energy Resources

Development Series No. 21. Economic and Social Commission for

Asia and The Pacific. Bangkok. Thailand.

Unnithan, Chitra. 2008. Compact 'biokitch' to help generate bio gas from kitchen

waste. http://www.business-standard.com/india/

Veziroglu, T.N. 1991. Hydrogen Technology for Every Needs of Human

Settlement. Int. Journal Hydrogen Energy, 12:99.

Wellinger A, & A. Lindeberg 1999. Biogas upgrading and utilization. IEA

Bioenergy Task 24: energy from biological conversion of organik

wastes. 18 p http://www. IEA Bioenergy/Task 24.edu/pdf .

Wellinger A. 1999. Process design of agricultural digesters.

http://ww.homepade.2.nifty.com/biogas/cont/ref.doc/wherefdrcom/

d.14prod.gas.pdf.

Werner U., Stochr V. and N. Hees. 1989. Biogas Plant in Animal Husbandry:

Application of the Dutch Guesllechaft Fuer Technische

Zusemmernarbeit (GTZ) GnbH.

Widodo, T.W and Agung Hendriadi. 2005. Development of Biogas Processing for

Small Scale Cattle Farm in Indonesia. Conference Proceeding:

International Seminar on Biogas Technology for poverty Reduction

and Sustainable Development. Beijing, October 17-20,2005. pp.

255-261 [in English].

Widodo, T.W., Asari, A., Ana, N., dan Elita, R. 2006. Rekayasa dan Pengujian

Reaktor Biogas Skala Kelompok Tani Ternak. Jurnal Engineering

Pertanian, Vol. IV, No. 1.

Widodo, T.W., Asari, A., Ana, N., dan Elita, R. 2008. Pemanfaatan Limbah

Industri Pertanian Untuk Energi Biogas. Balai Besar

Pengembangan Mekanisasi Pertanian Serpong. Badan Litbang

Pertanian, Departemen Pertanian.

Zhang, R., El-Mashad, H.M., Hartman, K., Wang, F., Liu, G Choate, C., and

Gamble, P., 2007. Characterization of food waste as feedstock for

anaerobic digestion. Bioresource Technology. 98 (4), 929-935

96

Lampiran 1. Hasil pengukuran parameter fisik (pH, suhu, volume biogas, dan uji nyala), kimia (COD dan TS), dan biologi (konsorsia bakteri)

dalam 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari waktu penelitian

No Perlakuan Kelompok substrat Inokulum KODE Ulangan pH Suhu (°C)M0 M2 M4 M6 M0 M2 M4 M6

I KONTROL (K)1 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI1 1 7.04 6.37 6.39 6.33 30.3 29.6 30.5 25.32 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI2 2 7.1 6.21 6.16 6.05 31.5 30.5 30.5 25.53 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI3 3 7.19 5.94 5.87 5.87 32 30.3 30.3 25.2

Rata-rata 7.11 6.17 6.14 6.08 31.3 30.1 30.4 25.34 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII1 1 7.17 6.56 6.63 6.67 45.3 45.3 45.1 45.25 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII2 2 7.09 6.86 7.54 7.65 45.2 45.3 45.3 45.26 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII3 3 7.15 6.51 6.5 6.61 45.2 45.2 45.3 45.2

Rata-rata 7.14 6.64 6.89 6.98 45.2 45.3 45.2 45.2

II Kode A1 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI1 1 7.14 5.21 4.97 4.69 31.5 30.2 29.9 25.72 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI2 2 7.08 5.11 5.04 4.93 31.9 29.7 30.4 25.73 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI3 3 7.16 5.37 5.43 5.23 31 30 30.2 25.3

Rata-rata 7.13 5.23 5.15 4.95 31.5 30 30.2 25.64 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII1 1 7.07 5.39 5.17 5.1 45.3 45.2 45.2 45.25 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII2 2 7.12 5.52 5.39 5.4 45.1 45.2 45.3 45.16 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII3 3 7.12 4.86 4.81 4.7 45.2 45.3 45.3 45.1

Rata-rata 7.1 5.26 5.12 5.07 45.2 45.2 45.3 45.1

III Kode B1 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI1 1 7.09 4.88 5 4.94 31.2 29.4 30 25.52 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI2 2 7.07 4.76 4.83 4.74 32.1 29.9 30.1 25.73 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI3 3 7.04 4.79 4.81 4.73 32.5 30.5 30.2 25.6

Rata-rata 7.07 4.81 4.88 4.8 31.9 29.9 30.1 25.64 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII1 1 7.16 5 4.79 4.73 45.2 45.3 45.1 45.35 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII2 2 7.16 4.89 4.69 4.71 45.3 45.3 45.2 45.26 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII3 3 7.12 4.94 4.92 4.81 45.2 45.2 45.2 45.2

Rata-rata 7.15 4.94 4.8 4.75 45.2 45.3 45.2 45.2

96

No Perlakuan Kelompok substrat Inokulum KODE Ulangan Konsorsia bakteri (sel/ml) COD (mg/l)M0 M2 M4 M6 M0 M2 M4 M6

I KONTROL (K)

1 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI1 1 6.43E+06 1.28E+07 1.72E+07 2.27E+07 88000 69650 49597 334192 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI2 2 5.95E+06 1.11E+07 1.58E+07 1.94E+07 88000 70000 40455 255003 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI3 3 1.11E+07 1.30E+07 1.94E+07 1.75E+07 88000 71500 50550 30121

Rata-rata 7.83E+06 1.23E+07 1.75E+07 1.99E+07 88000.00 70383.33 46867.33 29680.004 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII1 1 7.70E+06 1.42E+07 2.03E+07 1.87E+07 84249 64449 40383 242245 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII2 2 5.20E+06 1.64E+07 2.08E+07 2.33E+07 84249 58125 36194 244586 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII3 3 6.33E+06 2.16E+07 1.76E+07 1.80E+07 84249 59963 41491 20973

Rata-rata 6.41E+06 1.74E+07 1.96E+07 2.00E+07 84249.00 60845.67 39356.00 23218.33

II Kode A1 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI1 1 2.87E+07 1.98E+07 2.10E+07 2.66E+07 219000 186000 154544 1290592 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI2 2 3.01E+07 1.54E+07 2.26E+07 2.69E+07 219000 183000 146000 1168383 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI3 3 1.98E+07 1.89E+07 2.63E+07 2.64E+07 219000 182000 149000 130485

Rata-rata 2.62E+07 1.80E+07 2.33E+07 2.66E+07 219000.00 183666.67 149848.00 125460.674 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII1 1 1.94E+07 2.31E+07 2.10E+07 2.52E+07 215000 182613 150185 1239275 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII2 2 1.98E+07 2.19E+07 2.22E+07 2.53E+07 215000 177477 139779 1094726 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII3 3 2.10E+07 2.49E+07 2.25E+07 2.51E+07 215000 171802 143015 110122

Rata-rata 2.01E+07 2.33E+07 2.19E+07 2.52E+07 215000.00 177297.33 144326.33 114507.00

III Kode B1 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI1 1 2.92E+07 3.15E+07 3.19E+07 3.25E+07 259000 240000 229000 2050742 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI2 2 3.34E+07 2.78E+07 3.26E+07 3.65E+07 259000 254000 225000 2180003 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI3 3 3.52E+07 2.62E+07 3.07E+07 3.55E+07 259000 248162 215678 205662

Rata-rata 3.26E+07 2.85E+07 3.17E+07 3.48E+07 259000.00 247387.33 223226.00 209578.674 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII1 1 1.86E+07 2.54E+07 2.38E+07 3.18E+07 234176 221691 200477 1784015 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII2 2 2.43E+07 2.65E+07 2.94E+07 2.91E+07 234176 210775 200015 1821766 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII3 3 1.80E+07 2.37E+07 2.52E+07 2.89E+07 234176 227207 202603 190176

Rata-rata 2.03E+07 2.52E+07 2.61E+07 2.99E+07 234176.00 219891.00 201031.67 183584.33

96

No Perlakuan Kelompok substrat Inokulum KODE Ulangan TS (%) Volume biogas (ml)M0 M2 M4 M6 M0 M2 M4 M6 Total

I KONTROL (K)1 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI1 1 174 140.76 99.5 62.12 0 1166 1777 5952 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI2 2 174 142.92 93.24 63.3 0 540 2495 5083 Mesofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KI3 3 174 131.9 93.42 62.22 0 1174 2345 0

Rata-rata 174.00 138.53 95.39 62.55 0 2880 6617 1103 106004 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII1 1 99.04 73.46 50.36 30.66 0 0 2475 5505 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII2 2 99.04 71.84 46.36 31.28 0 4100 2425 93016 Termofilik Limbah makanan 80%+Molase 0% Limbah makanan KII3 3 99.04 73.76 51.76 30.96 0 1215 2365 5090

Rata-rata 99.04 73.02 49.49 30.97 0 5315 7265 14941 27521

II Kode A1 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI1 1 314.88 172.22 163.1 129.1 0 1792 0 6502 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI2 2 314.88 294.14 188.12 131.44 0 1208 1215 03 Mesofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AI3 3 314.88 276.06 205.32 136.22 0 600 635 615

Rata-rata 314.88 247.47 185.51 132.25 0 3600 1850 1265 67154 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII1 1 237.3 179.1 144.12 100.88 0 0 650 12845 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII2 2 237.3 187.1 147.26 100.7 0 550 0 17936 Termofilik Limbah makanan 60%+Molase 20% Limbah makanan AII3 3 237.3 182.28 145.88 105.52 0 1875 1230 650

Rata-rata 237.30 182.83 145.75 102.37 0 2425 1880 3727 8032

III Kode B1 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI1 1 449.98 373.04 299.78 187.68 0 0 640 5702 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI2 2 449.98 388.32 299.4 238.62 0 0 600 5503 Mesofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BI3 3 449.98 382.4 281.96 236.48 0 580 0 565

Rata-rata 449.98 381.25 293.71 220.93 0 580 1240 1685 35054 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII1 1 359.46 307.4 235.52 176.58 0 620 1065 05 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII2 2 359.46 304.52 233.54 171.5 0 549 1850 06 Termofilik Limbah makanan 40%+Molase 40% Limbah makanan BII3 3 359.46 301.56 231.26 173.66 0 1184 1800 570

Rata-rata 359.46 304.49 233.44 173.91 0 2353 4715 570 7638

Lampiran 2. Pengaruh variasi jenis substrat dan perbedaan suhu lingkungan

terhadap nilai COD dalam 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari

waktu penelitian

a. Uji Anava

ANOVA

COD

4,0E+011 23 1,755E+010 792,813 ,0001,1E+009 48 22130712,424,0E+011 71

Between GroupsWithin GroupsTotal

Sum ofSquares df Mean Square F Sig.

b. Uji DMRT

Lampiran 3. Pengaruh variasi jenis substrat dan perbedaan suhu lingkungan

terhadap nilai total solids (TS) dalam 4 kali waktu pengamatan

selama 45 hari waktu penelitian

a. Uji Anava

ANOVA

TS

5331,550 23 231,807 421,933 ,00026,371 48 ,549

5357,921 71

Between GroupsWithin GroupsTotal

Sum ofSquares df Mean Square F Sig.

b. Uji DMRT

Lampiran 4. Pengaruh variasi jenis substrat dan perbedaan suhu lingkungan

terhadap jumlah volume biogas selama 45 hari waktu pengamatan

a. Uji Anava

ANOVA

Volume_biogas

86975843 23 3781558,386 3,346 ,00054256052 48 1130334,4171,4E+008 71

Between GroupsWithin GroupsTotal

Sum ofSquares df Mean Square F Sig.

96

b. Uji DMRT

Lampiran 5. Hasil pengamatan pertumbuhan konsorsia bakteri pada proses fermentasi anaerob substrat limbah organik dengan menggunakan metode

perhitungan secara mikroskopis dalam 4 kali waktu pengamatan selama 45 hari waktu penelitian

a. Kelompok K (Limbah Makanan 80% + Molase 0%)

Perbesaran : 100 x

Kondisi suhu tinggi (50°C) Kondisi suhu ruang

96

b. Kelompok A (Limbah Makanan 60% + Molase 20%)

Perbesaran : 100 x

Kondisi suhu tinggi (50°C) Kondisi suhu ruang

96

c. Kelompok B (Limbah Makanan 40% + Molase 40%)

Perbesaran : 100 x

Kondisi suhu tinggi (50°C) Kondisi suhu ruang

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang

setulus -tulusnya dan sebesar -besarnya kepada :

1. Ibunda tercinta Hj. Dewi Ombah dan ayahanda Mulyono (Alm), serta

keluarga besar di Jakarta atas dorongan, kekuatan, kesabaran, dan doa yang

tiada henti-hentinya kepada penulis hingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi.

2. Alnol Ramadhan Putra Alfisa, atas cinta dan kasih sayang, atas semangat,

kekuatan, dukungan, dan motivasi yang diberikan kepada penulis.

3. Sahabat seperjuanganku selama kurang lebih 4 tahun : Chi-Chi, Fadhilla, Ita,

Lia, Opie, Siti, Tari, Te_Pe, Titin, atas bantuan, semangat, dorongan,

keceriaan, dan kebersamaannya selama ini dengan penulis.

4. Teman-teman tim biogas, terima kasih atas bantuan dan kerjasama selama

menjalankan penelitian dan menyelesaikan skripsi.

5. Teman-teman Biologi angkatan 2005, terima kasih atas semua bantuan,

motivasi, kerjasama, dan kebersamaannya.

6. Teman-teman kos Raihana, terima kasih atas segala bantuan dan semangatnya

kepada penulis.

7. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima

kasih banyak atas bantuannya kepada penulis selama penelitian dan

penyusunan skripsi.

105

96

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama Lengkap : Indriyani

Tempat dan Tanggal Lahir : Jakarta, 20 Oktober 1987

Jenis Kelamin : Perempuan

Agama : Islam

Status Pernikahan : Belum menikah

Alamat Asal : Jl. Saibun RT 012 RW 04 No.1

Kel.Susukan, Kec.Ciracas : Jakarta Timur 13750

No.HP : 081317911016 / 083866332466

Alamat E-mail : Thazyndrie@yahoo.com

Pendidikan Formal :

Tingkat

Pendidikan

Nama Tahun mulai Tahun selesai

TK

SD

SMP

SMU

TK Bina Putra

SDN 08 Pagi

MTsN 7 ‘Model’ Jakarta

SMU IT Nurul Fikri

1990

1993

1999

2002

1992

1999

2002

2005

Pendidikan Non-Formal :

Nama Pelatihan/Kursus Instansi Penyelenggara Tahun

Bimbingan Belajar

EAP

Nurul Fikri

UPTP2B UNS

2004-2005

2006

106

96

Beasiswa yang pernah diperoleh :

Nama Beasiswa Instansi Pemberi Tahun

BBM - 2007-2009

Pengalaman Organisasi :

Organisasi Jabatan Tahun

Pramuka

Paskibra

Bulan Sabit Merah (BSMR)

Himabio

Himabio

BEM

Syiar Kegiatan Islam (SKI)

Forum Ukhuwah Jakarta

dan Sekitarnya (FOEDJAS)

Anggota

Anggota

Anggota

Staff Bidang Kaderisasi

Kepala Deputi Bidang Kaderisasi

Staff Departemen Dalam Negeri

Staff Bidang Syiar

Anggota

1997-1998

1999-2000

2003-2004

2005-2006

2006-2007

2005-2006

2006-2007

2006-2007

Pengalaman Bekerja :

Pekerjaan Tahun

Magang di UPT BPPTK LIPI Yogyakarta

Asisten praktikum biologi umum

2007

2008

Surakarta, ………………

Indriyani