BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Limbah Cair

Limbah pabrik pengolahan kelapa sawit mempunyai kandungan hara yang

dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan kelapa sawit, sehingga untuk menghindari

pencemaran lingkungan dan untuk mengatasi kebutuhan pupuk, limbah PKS

memungkinkan untuk dimanfaatkan pada lahan perkebunan kelapa sawit.

Menurut Loebis dan Tobing (1989) limbah cair pabrik pengolahan kelapa

sawit mengandung unsur hara yang tinggi seperti N, P, K, Mg, dan Ca, sehingga

limbah cair tersebut berpeluang untuk digunakan sebagai sumber hara bagi tanaman

kelapa sawit, di samping memberikan kelembaban tanah, juga dapat meningkatkan

sifat fisik–kimia tanah, serta dapat meningkatkan status hara tanah.

2.2 Pengertian Pupuk Organik Cair

Limbah biogas dapat digunakan sebagai pupuk. Limbah biogas, kotoran

ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya

akan unsur-unsur yang sangat dibutuhkan tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu

seperti protein, selulosa, dan lignin tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Dengan

demikian kita juga bisa mengurangi anggaran untuk membeli pupuk (Can, 2008).

Saat ini terutama masyarakat kelas menengah ke atas semakin peduli akan

pentingnya kualitas produk. Tuntutan untuk produk berkualitas telah mengarah ke

berbagai sektor, termasuk pertaninan. Belakangan ini terdapat tendensi kebutuhan

konsumen yang mengarah pada produk pertanian “organik” serta memperbaiki

kondisi tanah. Penggunaan Pupuk Organik di percaya membawa manfaat lebih bagi

produk-produk pertanian. Produk menjadi lebih sehat, lebih ramah lingkungan dan

sedikit banyak mengurangi dampak negatif dari bahan kimia yang berbahaya bagi

manusia dan lingkungan.

Pupuk organik dan pembenah tanah mulai digandrungi petani, karena selain

dapat meningkatkan produksi usaha tani juga dinilai lebih ramah lingkungan. Oleh

karena itu, dalam kebijakan pengembangan industri pupuk di Indonesia disertakan

pula program pengembangan pupuk organik. Pemerintah memberikan fasilitas untuk

mendorong pengembangan pupuk organik oleh swasta maupun melalui kemitraan

swasta dan BUMN dengan memanfaatkan fasilitas distribusi BUMN.

Menurut Peraturan Menteri Pertanian Nomor 02/ Pert/ Hk.060/ 2/ 2006

tentang Pupuk Organik dan Pembenah Tanah, yang dimaksud dengan pupuk organik

adalah pupuk yang sebagian besar atau seluruhnya terdiri dari bahan organik yang

berasal dari tanaman dan atau hewan yang telah melalui proses rekayasa, dapat

berbentuk padat atau cair yang digunakan untuk menyuplai bahan organik serta

memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Sedangkan pembenah tanah adalah

bahan-bahan sintesis atau alami, organik atau mineral berbentuk padat atau cair yang

mampu memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah.

Sebelum berkembangnya rekayasa pembuatan pupuk organik oleh industri

pupuk, pengertian tentang jenis pupuk organik mencakup:

Kompos, merupakan zat akhir suatu proses fermentasi tumpukan sampah/ seresah

tanaman dan adakalanya pula termasuk bangkai binatang;Pupuk hijau, yaitu tanaman

atau bagian-bagian tanaman yang masih muda terutama yang termasuk famili

Leguminosa, yang dibenamkan ke dalam tanah dengan maksud agar dapat

meningkatkan tersedianya bahan-bahan organik dan unsur-unsur hara bagi

pertumbuhan dan perkembangan tanaman yang diusahakan;Pupuk kandang, yaitu

pupuk yang berasal dari kotoran ternak.Sekarang, pupuk organik telah banyak

diproduksi dalam bentuk hasil rekayasa dari berbagai sumber bahan baku. Proses

pembuatannya bervariasi, baik menggunakan teknik konvensional dengan skala

usaha rumah tangga maupun menggunakan teknik modern dalam bentuk produk

pabrikan dengan skala usaha industri menengah.

Berdasarkan bentuknya, produk pupuk yang dikenal masyarakat umumnya

berupa pupuk padat/ granula dan pupuk cair. Sedangkan berdasarkan kandungannya,

dikenal dua jenis pupuk yaitu pupuk organik (organic fertilizer) dan pupuk hayati

(bio-fertilizer).

Usaha pupuk organik layak untuk dilaksanakan, mengingat kesadaran

masyarakat yang semakin tinggi atas kebutuhan produk-produk yang sehat dan

ramah lingkungan. Artinya permintaan pupuk organik akan semakin meningkat

seiring dangan kesadaran masyarakat akan produk-produk berkualitas.

2.3 Pengertian Biogas

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi

dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia dan hewan, limbah

domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang

biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah

metana dan karbon dioksida. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih

bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi

karbon dioksida yang lebih sedikit. Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik

sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar

dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi

volume limbah buangan (Anonim, 2008).

Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida

(CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida

(H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya

sangat kecil (Wahyuningsih, 2009). Tetapi secara umum rentang komposisi biogas

adalah sebagai berikut:

Tabel 2.1 Komposisi Biogas

Komponen %

Metana (CH4) 55-75

Karbon dioksida (CO2) 25-45

Nitrogen (N2) 0-0,3

Hidrogen (H2) 1-5

Hidrogen sulfida (H2S) 0-3

Oksigen (O2) 0,1-0,5

Sumber : id. Wikipedia.org, 2007

Perkembangan proses anaerobik digestion telah berhasil pada banyak

aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang

keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai.

Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah

pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste (MSW). Umumnya, apabila

sampah-sampah organik tersebut membusuk, akan dihasilkan gas metana (CH4) dan

karbon dioksida (CO2). Tapi, hanya CH4 yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar

(Wahyuningsih, 2009).

Adapun khusus mengenai gas CH4 perlu diperhatikan adanya kemungkinan

ledakan. Karakteristik lain dari CH4 murni adalah mudah terbakar. Kandungan

metana dengan udara akan menentukan pada kandungan berapa campuran yang

mudah meledak dapat dibentuk. Pada lower explosion limit (LEL) 5,4 vol % metana

dan upper explosion limit (UEL) 13,9 vol %. Dibawah 5,4 % tidak cukup metana

sedangkan diatas 14% terlalu sedikit oksigen untuk menyebabkan ledakan.

Temperatur yang dapat menyebabkan ledakan sekitar 650–750 oC , percikan api dan

korek api cukup panas untuk menyebabkan ledakan ( Iqbal, 2008).

2.4 Sejarah Biogas

Gas CH4 (metana) terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik oleh

bakteri metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang

mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik sehingga

terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas.

Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana

peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat

Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat.

Gas metana sama dengan gas LPG (Liquidified Petroleum Gas), perbedaannya

adalah gas metana mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak. (Rahman,

2005).

Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas

alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Adapun orang pertama yang

mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah

Alessandro Volta pada tahun 1776. Pada tahun 1806 Willam Henry

mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai CH4, lalu Becham pada

tahun 1868, murid Louis Pasteur dan Tappeiner memperlihatkan asal mikrobiologis

dari pembentukan CH4.

Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman

dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit

pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II

banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk

menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga

BBM (Bahan Bakar Minyak) semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun

1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara

berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu

ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat

pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900.

Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan

Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit

biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan

bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku

dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio

yang terbentuk (Nandiyanto, 2007)

Dengan teknologi tertentu, gas metana dapat dipergunakan untuk

menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin

tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas metana dapat digunakan untuk

keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya

LPG (Rahman, 2005).

2.5 Faktor yang Berpengaruh Pada Proses Anaerobik

Aktivitas metabolisme mikroorganisme penghasil metana tergantung pada

faktor:

2.5.1 Temperatur

Gas metana dapat diproduksi pada tiga range temperatur sesuai dengan

bakteri yang hadir. Bakteri psyhrophilic 0 – 7 oC, bakteri mesophilic pada temperatur

13 – 40 oC sedangkan thermophilic pada temperatur 55 – 60

oC Temperatur yang

optimal untuk digester adalah temperatur 30 – 35 oC, kisaran temperatur ini

mengkombinasikan kondisi terbaik untuk pertumbuhan bakteri dan produksi methana

di dalam digester dengan lama proses yang pendek. Bakteri mesophilic adalah

bakteri yang mudah dipertahankan pada kondisi buffer yang mantap (well buffered)

dan dapat tetap aktif pada perubahan temperatur yang kecil, khususnya bila

perubahan berjalan perlahan. Apabila bakteri bekerja pada temperatur 40oC produksi

gas akan berjalan dengan cepat hanya beberapa jam tetapi untuk sisa hari itu hanya

akan diproduksi gas yang sedikit. Perubahan temperatur tidak boleh melebihi batas

temperatur yang diijinkan. Untuk bakteri psychrophilic selang perubahan temperatur

berkisar antara 2 oC/ jam, bakteri mesophilic 1

oC/jam dan bakteri thermophilic 0.5

oC/jam (Fry, 1973).

2.5.2 Derajat Keasaman (pH)

Derajat keasaman memiliki efek terhadap aktivasi biologi dan

mempertahankan pH agar stabil penting untuk semua kehidupan. Kebanyakan dari

proses kehidupan memiliki kisaran pH antara 5 – 9. Nilai pH yang dibutuhkan untuk

digester antara 7 – 8,5. Pertumbuhan bakteri penghasil gas metana akan baik bila pH

bahannya pada keadaan alkali (basa). Bila proses fermentasi berlangsung dalam

keadaan normal dan anaerobik, maka pH akan secara otomatis berkisar antara 7 –

8,5. Bila derajat keasaman lebih kecil atau lebih besar dari batas, maka bahan

tersebut akan mempunyai sifat toksik terhadap bakteri metanogenik. Derajat

keasaman dari bahan didalam digester merupakan salah satu indikator bagaimana

kerja digester. Untuk bangunan digester yang kecil, pengukuran pH dapat diambil

dari keluaran/effluent digester atau pengambilan sampel dapat diambil di permukaan

digester apabila telah terpasang tempat khusus pengambilan sampel (Fry, 1974).

2.5.3 Ketersediaan Unsur Hara

Bakteri Anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang

mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt.

Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum yang dibutuhkan

oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi

penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang

sederhana seperti glukosa, buangan industri, dan sisa sisa tanaman terkadang

diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester. Nutrisi yang

penting bagi pertumbuhan bakteri, dapat bersifat toksik apabila konsentrasi di dalam

bahan terlalu banyak. Pada kasus nitrogen berlebihan, sangat penting untuk

mempertahankan pada level yang optimal untuk mencapai digester yang baik tanpa

adanya efek toksik (Amaru, 2004)

2.5.4 Alkalinitas

Alkalinitas limbah cair dapat dihasilkan dari hidrokarbon, karbonat(CO32-

) dan

bikarbonat (HCO3-) yang berikatan dengan kalsium, magnesium, kalium dan amonia.

Alkalinitas limbah cair membantu mempertahankan pH agar tidak mudah berubah

yang disebabkan oleh penambahan asam. Selain itu, alkalinitas juga mempengaruhi

pengolahan zat-zat kimia dan biologi serta dibutuhkan sebagai nutrisi bagi mikroba.

Kadar alkalinitas diperoleh dengan menitrasi sampel dengan larutan standar asam

dan diperoleh hasil dalam satuan mg/L CaCO3 (Amaru, 2004)

2.6 Tahapan Metabolisme dalam Degradasi Anaerobik

Umumnya, proses anaerob terjadi pada empat tahapan utama, yaitu :

hidrolisis, fermentasi, asetogenesis, dan metagenesis. Setiap tahapan melibatkan

populasi mikroba yang berbeda.

2.5.1 Hidrolisis

Material organik polimerik dihidrolisis menjadi monomer seperti glukosa,

asam lemak dan asam amino oleh bakteri hidrolitik. Proses hidrolisis adalah proses

yang sangat penting pada limbah organik tinggi. Solubilisasi melibatkan proses

hidrolisis dimana senyawa – senyawa organik kompleks dihidrolisis menjadi

monomer – monomer. Lemak dihidrolisis menjadi asam – asam lemak atau gliserol;

protein dihidrolisis menjadi asam – asam amino atau peptida sedangkan karbohidrat

dihidrolisis menjadi monosakarida dan disakarida. Reaksi hidrolisis dapat dilihat

sebagai berikut:

Lemak asam lemak rantai panjang, gliserol

Protein asam-asam amino, peptida rantai pendek

Polisakarida monosakarida, disakarida

2.6.2 Fermentasi (Asidogenesis)

Pada tahap ini produk yang telah dihidrolisa dikonversikan menjadi asam

lemak volatil, alkohol, aldehid, keton, amonia, karbondioksida, air dan hidrogen oleh

bakteri pembentuk asam. Asam – asam organik yang terbentuk adalah asam asetat,

asam propionat, asam butirat dan asam valerat. Reaksi asidogenesis dapat di lihat di

bawah ini:

C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2 CO2 + 2 H2

glukosa asam butirat

C6H12O6 + 2 H2 CH3CH2COOH + 2 H2O

glukosa asam propionat

2.6.3 Asetogenesis

Asam lemak volatil dengan empat atau lebih rantai karbon tidak dapat

digunakan secara langsung oleh metanogen. Asam-asam organik ini dioksidasi

terlebih dahulu menjadi asam asetat dan hidrogen oleh bakteri asetogenik penghasil

hidrogen melalui proses yang disebut asetogenesis. Asetogenesis juga temasuk pada

produksi asetat dari hidrogen dan karbon dioksida oleh asetogen dan homoasetogen.

Kadang-kadang proses asidogenesis dan asetogenesis dikombinasikan sebagai satu

tahapan saja. Reaksi asetogenesis dapat dilihat di bawah ini:

CH3CH2COOH CH3COOH + CO2 + 3 H2

asam propionat asam asetat

CH3CH2CH2COOH 2 CH3COOH + 2 H2

asam butirat asam asetat

2.6.4 Metagenesis

Pada akhirnya gas metana diproduksi dengan dua cara. Pertama adalah

mengkonversikan asetat menjadi karbon dioksida dan metana oleh organisme

asetropik dan cara lainnya adalah dengan mereduksi karbon dioksida dengan

hidrogen oleh organisme hidrogenotropik. Metanogen yang dominan digunakan pada

reaktor biogas adalah Methanobacterium, Methanothermobacter,

Methanobrevibacter, Methanosarcina dan Methanosaeta. Reaksi metanogenesis dapat

dilihat dibawah ini:

CH3COOH CH4 + CO2

CO2 + 4H2 CH4 +2H2O (Lang, 2007)

Gambar 2.1 Skema fermentasi metana pada proses anaerobik

(Speece, 1996)

2.8 Palm Oil Mill Effluent (POME)

Palm oill mill effluent (POME) berasal dari air kondensat pada proses

sterilisasi, air dari proses klarifikasi, air hydrocyclone (claybath), dan air pencucian

pabrik. Jumlah air buangan tergantung pada sistem pengolahan, kapasitas olah

pabrik, dan keadaan peralatan klarifikasi. Limbah cair POME mengandung bahan

organik yang relatif tinggi dan tidak bersifat toksik karena tidak menggunakan

bahan kimia dalam proses ekstraksi minyak kelapa sawit (Siregar, 2009).

Komposisi kimia limbah cair POME dan komposisi asam amino limbah cair

segar disajikan pada Tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Limbah Cair POME

Komponen organik kompleks

(Karbohidrat, protein, lipid)

Asam-asam lemak rantai panjang

(Propionat, butirat dan lain-lain)

35 %

17 % 13 %

10 % Hidrolisis

Asidogenesis

20 % 5 %

Komponen organic sederhana

(Gula, asam amino, peptida)

CH4, CO2

72 % 28 %

H2, CO2 Asetat

Komponen % Berat Kering

Ekstrak dengan ether 31.60

Protein (N x 6,25) 8.20

Serat 11.90

Ekstrak tanpa N 34.20

Abu 14.10

P 0.24

K 0.99

Ca 0.97

Mg 0.30

Na 0.08

Energi (kkal / 100 gr) 454.00

Sumber : Siregar, 2009

Limbah cair POME umumnya bersuhu tinggi, berwarna kecoklatan,

mengandung padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak

dengan kandungan biological oxygen demand (BOD) yang tinggi. Parameter yang

menggambarkan karakteristik limbah terdiri dari sifat fisik, kimia, dan biologi.

Karakteristik limbah berdasarkan sifat fisik meliputi suhu, kekeruhan, bau, dan rasa,

berdasarkan sifak kimia meliputi kandungan bahan organik, protein, BOD, chemical

oxygen demand (COD), sedangkan berdasakan sifat biologi meliputi kandungan

bakteri patogen dalam air limbah (Siregar, 2009).

Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup ada 6 (enam)

parameter utama yang dijadikan acuan baku mutu limbah meliputi :

a. Tingkat keasaman (pH), ditetapkannya parameter pH bertujuan agar

mikroorganisme dan biota yang terdapat pada penerima tidak terganggu, bahkan

diharapkan dengan pH yang alkalis dapat menaikkan pH badan penerima.

b. BOD, kebutuhan oksigen hayati yang diperlukan untuk merombak bahan

organik. Semakin tinggi nilai BOD air limbah, maka daya saingnya dengan

mikroorganisme atau biota yang terdapat pada badan penerima akan semakin

tinggi.

c. COD, kelarutan oksigen kimiawi adalah oksigen yang diperlukan untuk

merombak bahan organik dan anorganik, oleh sebab itu nilai COD lebih besar

dari BOD.

d. Total suspended solid (TSS), menggambarkan padatan melayang dalam cairan

limbah. Pengaruh TSS lebih nyata pada kehidupan biota dibandingkan dengan

total solid. Semakin tinggi TSS, maka bahan organik membutuhkan oksigen

untuk perombakan yang lebih tinggi.

e. Kandungan total nitrogen, semakin tinggi kandungan total nitrogen dalam cairan

limbah, maka akan menyebabkan keracunan pada biota.

f. Kandungan oil and grease, dapat mempengaruhi aktifitas mikroba dan

merupakan pelapis permukaan cairan limbah sehingga menghambat proses

oksidasi pada saat kondisi aerobic (Siregar, 2009).

Adapun karakteristik dari limbah POME yang dihasilkan dapat dilihat pada

Tabel 2.3 di bawah ini:

Tabel 2.3 Karaktersitik Limbah POME dan Baku Mutu Limbah

Parameter Komposisi

BOD5 (mg/L) 23000-26000

COD (mg/L) 42500-55700

Soluble COD (mg/L) 22000-24000

TVFAs (mg acetic acid/l) 2500-2700

SS (mg/L) 16500-19500

Oil and grease (mg/L) 4900-5700

Total N (mg/L) 500-700

pH 3,8-4,4

Sumber : Zinatizadeh, et al, 2007

Berdasarkan data di atas, ternyata semua parameter limbah cair POME

berada diatas ambang batas baku mutu limbah. Jika tida dilakukan pencegahan dan

pengolahan limbah, maka akan berdampak negatif terhadap lingkungan seperti

pencemaran air yang mengganggu bahkan meracuni bota perairan, menimbulkan

bau, dan menghasilkan gas metan dan CO2 yang merupakan emisi gas penyebab

efek rumah kaca yang berbahaya bagi lingkungan (Siregar, 2009).

2.8 Pengaruh Sistem Recycle Terhadap Proses Pengolahan POME

Laju dekomposisi COD yang tinggi dapat menghasilkan biogas yang lebih

banyak. Dari penelitian yang pernah dilakukan diketahui bahwa untuk meningkatkan

laju dekomposisi COD dapat dilakukan dengan meningkatkan Sludge Retention

Time (SRT) dengan mengembalikan lumpur dari digester ke reaktor. Oleh karena itu

pengaruh dari fermentasi POME dengan sistem recycle sludge diharapkan dapat

meningkatkan laju dekomposisi COD di atas 80%.

Konversi Volatile Solid menjadi gas adalah fungsi dari SRT. Pada fermentasi

POME dengan digester anaerobik berpengaduk HRT sama dengan SRT tetapi pada

kondisi fermentasi dengan recycle HRT tidak sama dengan SRT. SRT yang lama

akan meningkatkan laju dekomposisi VS pula (Burke, 2001).

Selain parameter-parameter yang mengukur efisiensi suatu proses anaerob

dari segi kualitas dan kuantitas biogas yang dihasilkan, parameter yang menjadi

indikator kualitas cairan fermentasi yang dikeluarkan atau discharged slurry juga

sangat penting dan harus memperhatikan baku mutu limbah buangan industri yang

berlaku. Parameter yang paling sering digunakan dalam hal ini adalah COD

(chemical oxygen demand), yakni ukuran tak langsung dari jumlah senyawa organik,

baik yang dapat terbiodegradasi maupun yang tidak dapat terbiodegradasi. Pengujian

COD biasanya dilakukan dengan mengukur kemampuan kalium dikromat untuk

mengoksidasi senyawa organik.

Dari penelitian yang pernah dilakukan diperoleh data bahwa :

1. Produksi gas pada fermentasi dengan recycle sludge ataupun non recycle

memberikan tren yang hampir sama namun pada fermentasi dengan recycle

sludge produksi gas lebih tidak stabil dibanding fermentasi non recycle

sludge dikarenakan adanya penumpukan amonium yang berlebihan. Dari

hasil yang diperoleh di dalam penelitian yang telah dilakukan dapat dilihat

bahwa mikroba di dalam fermentor untuk fermentasi dengan recycle sludge

terus berproduksi dan berkembang, namun pada akhir masa fermentasi

mengalami keracunan karena nutrisi yang diberi tidak dapat diserap secara

keseluruhan. Sehingga hendaknya dilakukan pengurangan pemberian

amonium bikarbonat.

2. semakin lama waktu tinggal sludge dalam reaktor akan meningkatkan laju

dekomposisinya pada HRT yang sama dengan cara mengembalikan lumpur

ke dalam reaktor (recycle sludge).

3. disimpulkan bahwa fementasi dengan recycle sludge memiliki performa lebih

baik dibandingkan fermentasi non recycle sludge.

4. disimpukan bahwa fermentasi anaerobik dengan recycle sludge lebih

meningkatkan laju dekomposisi COD yang berarti limbah buangan yang

dihasilkan lebih rendah konsentrasinya dan memenuhi standar baku mutu

limbah buangan. Laju dekomposisi COD yang diperoleh dari penelitian ini

telah memenuhi persyaratan CDM yaitu laju dekomposisi COD > 80%.

(senafati&amalia, 2009)

2.9 Deskripsi Proses dan Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk

Berdasarkan kajian literatura yang telah dipaparkan pada sub-sub bab

sebelumnya, berikut ini disajikan deskripsi proses dan sifat-sifat dari bahan baku dan

produk.

2.9.1 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Pupuk Cair dari Limbah

Cair Kelapa Sawit.

Palm Oil Mill Effluent (POME) ditampung di dalam Bak Penampungan (BP-

01) untuk persediaan selama satu minggu, selanjutnya POME dipompa menuju Bak

Neutralisasi (M-101) untuk dicampur dengan NaHCO3, FeCl2, NiCl2 dan CoCl2.

Penambahan senyawa NaHCO3 dilakukan untuk menetralkan pH POME karena

fermentasi berlangsung dengan baik dalam pH 6-8, sedangkan penambahan senyawa

FeCl2, NiCl2 dan CoCl2 bertujuan sebagai nutrisi bagi inokulum.

Setelah itu, POME dari (M-01) dialirkan ke Bak Pencampur (M-02) untuk

dicampur dengan aliran recyle dari Tangki Sedimentasi (RC-01/RC-02). Umpan

POME dialirkan ke fermentor. Suhu di dalam fermentor dijaga 550C, dimana bakteri

yang digunakan adalah bakteri thermofilik. Proses yang terjadi meliputi proses

hidrolisis, asidifikasi, dan proses pembentukan metana dengan hydraulic retention

time 6 hari. Dari fermentor, limbah yang tidak terolah ditampung kedalam (RC-

01/RC-02) untuk diendapkan, sebagian dari limbah pada (RC-01/RC-02) di recyle

kembali ke (M-02) dan sisanya dialirkan ke Bak Penampung (BP-02) untuk diolah

lanjut dengan proses arobik untuk dijadikan pupuk cair organik. Proses ini

berlangsung hampir sama dengan proses pembuatan biogas. POME dari Bak

Penampung (BP-02) akan dialirkan ke tangki fermentor (R-03), hasil keluaran gas

akan disalurkan ke water trap (DT-01), sementara hasil padatan dan cairan akan

dikumpulkan di tangki pengendap (RC-02) dan direcycle kembali. Selanjutnya akan

dikumpulkan ke tangki pencampur nutrisi (M-03) untuk ditambah nutrisi dan

akhirnya akan dikumpulkan di tangki penampung (TT-01) untuk disimpan.

Biogas yang dihasilkan terdiri atas CH4, CO2, H2S dan H2O. Biogas yang

dihasilkan dialirkan ke Water Trap (DT-01) untuk memisahkan air yang terkandung

di dalam biogas. Gas H2S yang terdapat di dalam biogas perlu dihilangkan, karena

gas ini dapat memepengaruhi kinerja dari Generator listrik apabila tidak dihilangkan.

Proses desulfurisasi (penghilangan sulfur) dari gas dilakukan dengan penyerapan di

dalam adsorber Tangki Desulfurisasi (D-01) menggunakan adsorben zinc oxide

(ZnO) yang bekerja pada suhu 60 OC dan tekanan 1 atm.

2.9.2 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk

2.9.2.1 Ferro Klorida (FeCl2)

Fungsi: sebagai sumber nutrisi bagi mikroba

1. Berat molekul : 126,751 gr/mol

2. Titik lebur : 677 0C

3. Kelarutan dalam air : 64,4 gr/100 ml pada 10 0C

4. Densitas : 3,16 gr/cm3

5. Agen flokulan dalam pengolahan air limbah buangan

6. Tidak larut dalam tetrahidrofuran

7. Merupakan padatan paramagnetik

(Wikipedia, 2012)

2.9.2.2 Natrium karbonat (NaHCO3)

Fungsi : sebagai agen penetral pH.

1. Berat molekul : 84,0079 gr/mol

2. Titik lebur : 500 C (323 K)

3. Densitas : 2,159 gr/cm3

4. Kelarutan dalam air : 7,89 g / 100 ml pada 180 C

5. Tingkat kebasaan (pKb) : -2,43

6. Berwarna padatan putih

7. Merupakan senyawa ampoterik

(Wikipedia, 2012)

2.9.2.3 Nikel(II)Clorida (NiCl2)

Fungsi : sebagai nutirisi bagi mikroba

1. Berat molekul : 129,599 gr/mol

2. Titik lebur : 10010 C

3. Densitas : 3,55 gr/cm3

4. Kelarutan dalam air : 64 g / 100 ml pada 250 C

5. Berwarna padatan hijau muda

6. Memiliki struktur kristal monoclinic

7. Bersifat eksotermis

(Wikipedia, 2012)

2.9.2.4 Kobalt (II)Klorida (CoCl2)

Fungsi : sebagai nutirisi bagi mikroba

1. Berat molekul : 129,839 gr/mol

2. Titik lebur : 735 0C

3. Titik didih : 1049 oC

3. Densitas : 3,356 gr/cm3

4. Kelarutan dalam air : 52,9 g / 100 ml pada 200 C

5. Berwarna coklat kemerahan

6. Memiliki koordinat geometri oktahedral

(Wikipedia, 2012)

2.9.2.5 Metana (CH4)

Fungsi : merupakan komponen unsur terbesar di dalam biogas.

1. Berat Molekul : 16,043 g/mol

2. Temperatur kritis : -82,7oC

3. Tekanan kritis : 45,96 bar

4. Fasa padat

• Titik cair : -182,5oC

• Panas laten : 58,68 kJ/kg

5. Fasa cair

• Densitas cair : 500 kg/m3

• Titik didih : -161,6oC

• Panas laten uap : 510 kJ/kg

6. Fasa gas

• Densitas gas : 0,717 kg/m3

• Faktor kompresi : 0,998

• Spesifik graviti : 0,55

• Spesifik volume : 1,48 m3/kg

• CP : 0,035 kJ/mol.K

• CV : 0,027 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001027 poise

• Kelarutan : 0,054 vol/vol

(Wikipedia, 2012)

2.9.2.6 Karbon Dioksida (CO2)

Fungsi : merupakan salah satu komponen di dalam biogas.

1. Berat Molekul : 44,01 g/mol

2. Temperatur kritis : 31oC

3. Tekanan kritis : 73,825 bar

4. Densitas kritis : 464 kg/m3

5. Fasa padat

• Densitas padat : 1562 kg/m3

• Panas laten : 196,104 kJ/kg

6. Fasa cair

• Densitas cair : 1032 kg/m3

• Titik didih : -78,5oC

• Panas laten uap : 571,08 kJ/kg

• Tekanan uap : 58,5 bar

7. Fasa gas

• Densitas gas : 2,814 kg/m3

• Spesifik graviti : 1,521

• Spesifik volume : 0,547 m3/kg

• CP : 0,037 kJ/mol.K

• CV : 0,028 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001372 poise

• Kelarutan : 1,7163 vol/vol

(Wikipedia, 2012)