pembuatan gas bio dari serbuk gergaji, kotoran sapi, dan larutan em4

PEMBUATAN GAS BIO DARI SERBUK GERGAJI,
KOTORAN SAPI, DAN LARUTAN EM4
Tri Kurnia Dewi*, Claudia Kartika Dewi
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Palembang Prabumulih, Ogan Ilir
Abstrak
Pengolahan limbah organik menjadi biogas merupakan salah satu upaya untuk menciptakan sumber
energi terbarukan. Salah satu upaya tersebut adalah pemanfaatan limbah dari penggergajian kayu dan
kotoran sapi. Biogas merupakan sebuah proses produksi biogas dari material organik dengan bantuan
bakteri. Kandungan utama dari biogas adalah gas metana. Gas metana terbentuk karena terjadinya proses
fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri metana atau bakteri metanogenik sehingga
terbentuk gas metana (CH4), yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas maupun untuk
menghasilkan listrik. Limbah dari penggergajian kayu atau serbuk gergaji memerlukan waktu yang cukup
lama untuk dilakukan proses fermentasi, sebab serbuk gergaji masih mengandung lignin sehingga sulit
untuk diuraikan. Penguraian serbuk gergaji akan mempercepat proses fermentasi biogas, maka dalam
penelitian ini digunakan Effective Microorganisme (EM4) agar serbuk gergaji lebih cepat diuraikan.
Kotoran sapi mengandung bakteri metanogenik yang membantu dalam proses fermentasi sehingga
mempercepat proses pembentukan biogas. Percobaan ini telah diteliti dengan menggunakan Gas
Kromatografi, sehingga dari penelitian ini didapatkan hasil konsentrasi terbaik yakni konsentrasi kotoran
sapi pada 55,5 %, konsentrasi serbuk gergaji 22,2%, dan konsentrasi larutan Effective Microorganisme
(EM-4) 10,25%.
Kata kunci : biogas, serbuk gergaji, Effective Microorganisme
Abstract
The processing of organic waste into biogas has become one of the effort to create renewable energy
sources. One of the effort is by using sawmill waste and cow manure. Biogas is a process of biogas
production from organic material by some bacterias. The main content of the biogas is methane gas.
Methane is formed due to anaerobic fermentation (without air) by methane bacteria or methanogenic
bacteria to form methane (CH4), which when it burned to produce heat or energy to generate electricity.
Waste from sawmills or sawdust require a long time to do the fermentation process, because sawdust
contains of lignin so it is difficult to decomposed. Decomposition of sawdust will accelerate the biogas
fermentation process, so in this study used an Effective Microorganisms (EM-4) in order to make it quick
decomposed of sawdust. Cow manure contains methanogenic bacteria that aids in the fermentation
process so as to accelerate the process of formation of biogas. This experiment has been studied by using
Gas Chromatography, so the result of this study showed that the best concentration of cow manure at 55.5
%, sawdust concentration of 22.2 %, and the concentration of the solution Effective microorganisms (EM
- 4) 10.25 %.
Keywords : biogass, sawdust , Effective Microorganisms
1. PENDAHULUAN
Sumber energi yang dapat diperbaharui
dan dihasilkan dengan teknologi tepat guna
yang
relatif
sederhana
yakni
energi
biogas.Biogas yang dihasilkan sebagian besar
berupa gas metana.Pengolahan limbah biomassa
menjadi biogasmenjadi salah satu upaya untuk
menciptakan sumber energi terbarukan, dan
dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan
maupun untuk menghasilkan listrik,salah
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
satunya yakni memanfaatkan limbah dari
penggergajian kayu dan kotoran sapi.
Serbuk gergaji (sawdust) merupakan
limbah dari industri penggergajian kayu. Serbuk
gergaji memiliki kandungan lignin yang
tinggiantara 24,48 – 30%. sehingga dapat
menghambat proses penguraian. Penguraian
serbuk gergaji akan mempercepat proses
fermentasi biogas, sehingga serbuk gergaji yang
telah terurai lebih mudahdiproses oleh bakteri
metanaogenesis.Penguraian
serbuk gergaji
memerlukan waktu yang cukup lama, maka
Page | 1
dalam penelitian inidigunakan Effective
Microorganisme (EM4) agar serbuk gergaji
lebih cepat terdekomposisi.
Effective Microorganisme (EM4) adalah
sejenis bakteri yang dibuat untuk membantu
dalam pembusukan sampah organik sehingga
dapat
dimanfaatkan
dalam
proses
pengkomposan.Serbuk gergaji dibusukkan
dengan bantuan bakteri yang terkandung dalam
Effective Microorganisme (EM4).Kotoran sapi
merupakan media organik yang cocok sebagai
sumber penghasil biogas, karena mengandung
bakteri penghasil gas metana yang terdapat
dalam perut sapi. Bakteri metanogenesis
berperan dalam pembusukan. Bakteri tersebut
membantu dalam proses fermentasi sehingga
mempercepat proses pembentukan biogas.
Pada penelitian ini, digunakan campuran
serbuk
gergaji,
larutan
Effective
Microorganisme (EM4), dan kotoran sapi untuk
menghasilkan biogas.
Adapun perumusan masalah dalam
penelitian
ini
adalah
bagaimana
prosespembuatan biogas dari serbuk gergaji,
kotoran sapi, dan campuran larutan EM4.
Tujuan penelitian ini adalah mengetahui
pengaruh konsentrasi kotoran sapi,konsentrasi
serbuk gergaji, konsentrasi larutan Effective
Microorganisme (EM4)terhadap gas metana
yang dihasilkan.
Ruang lingkup penelitian meliputi :
1) Sawdust atau serbuk gergaji, sebagai bahan
baku pembuatan biogas, berasal dari jenis
kayu meranti, yang diperoleh dari usaha
perabotan rumah tangga jalan Demang
Lebar Daun, Palembang, diambil sehari
setelah penggergajian kayu, pada bulan
Januari 2013.
2) Kotoran Sapi sebagai starter untuk
pembuatan biogas, diperoleh dari Peternakan
Sapi
di
jalan
Kancil
Putih,
Palembang.Kotoran sapi dihasilkan sehari
sebelum pengambilan sampel kotoran sapi,
pada bulan Januari 2013.
3) Larutan Effective Microorganisme (EM-4)
didapatkan dari toko alat – alat pertanian, di
pasar Cinde, Palembang, pada bulan Januari
2013.
4) Variabel – variable yang dipelajaripada
penelitian ini adalah sebagai berikut :
- Konsentrasi kotoran sapi dan air dengan
perbandingan berat 1 : 1, yaitu:
1 kg, 2 kg, 3 kg, 4 kg, dan 5 kg
konsentrasi serbuk gergaji dan larutan
EM4 2 kg.
- Konsentrasi
serbuk
gergaji
yang
digunakan, yaitu :
0,4 kg, 0,8 kg, 1,2 kg, 1,6 kg, dan 2 kg
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
konsentrasi kotoran sapi telah ditentukan
dan larutan EM4 2 kg.
- Konsentrasi
larutan
Effective
Microorganisme (EM4)dan air dengan
perbandingan berat 1 : 1, yaitu :
0,4 kg, 0,8 kg, 1,2 kg, 1,6 kg, dan 2 kg.
konsentrasi serbuk gergaji dan kotoran sapi
tidak divariasikan.
Manfaat penelitian ini yaitu memberikan
informasi tentang proses pembuatan biogas dari
kotoran sapi, serbuk gergaji, dan larutan
Effective Microorganisme (EM4)secara spesifik
serta memberikan informasi mengenai alat-alat
yang digunakan atau digester sederhana yang
dapat digunakan untuk produksi biogas.
Gas metana terbentuk karena proses
fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh
bakteri metana atau disebut juga bakteri
anaerobik dan bakteri biogas. Fungsinya
mengurangi sampah-sampah yang banyak
mengandung bahan
organik (biomassa)
sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang
apabila dibakar dapat menghasilkan energi
panas.Pembuatan biogas dapat memanfaatkan
semua jenis bahan organik yang belum
dimanfaatkan secara optimal, seperti serbuk
gergaji dan kotoran sapi. Dalam proses
pembuatan biogas diperlukan bakteri anaerobik
yang terdapat dalam kotoran sapi untuk proses
fermentasi.
Serbuk gergaji merupakan salah satu
limbah bahan organik yang belum dimanfaatkan
secara optimal. Perlakuan khusus perlu
dilakukan agar unsur yang terdapat pada serbuk
gergaji cepat terurai, sehingga serbuk gergaji
menjadi lebih mudah diproses dalam
pembuatan biogas yakni dengan menggunakan
larutan Effective Microorganisme-4 (EM-4).
Tabel 1. Komposisi Kimia Kayu Meranti
(Shorea spp.)
KOMPONEN
KANDUNGAN
Berat Jenis
0,40 – 0,77
Selulosa
49,6 – 56,1 %
Pentosan
8,2 – 24,21 %
Lignin
24,48 – 30 %
(Martawijaya, A. 1989)
Salah satu cara memanfaatkan kotoran
sapi yaitu dengan pengolahan limbah organik
kotoran sapi menjadi pupuk organik yang
berguna untuk menyuburkan tanah, dan bahkan
dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan
biogas. Limbah kotoran sapi dapat digunakan
sebagaimedia yang cocok untukmenghasilkan
biogas, karena kotoran sapi mengandung bakteri
penghasil gas metana. Bakteri tersebut
membantu dalam proses fermentasi sehingga
Page | 2
mempercepat proses pembentukan biogas.Pada
percobaan ini digunakan variasi dari konsentrasi
antara kotoran sapi, serbuk gergaji dan larutan
Effective Microorganisme (EM-4).
Larutan Effective Microorganisme (EM4)
adalah larutan yang mengandung bakteri yang
dapat membantu dalam menguraikan sampah
organik sehingga dapat dimanfaatkan dalam
proses fermentasi dan pengomposan.Dalam
teknik pengomposan ini daun dibusukkan
dengan bantuan bakteri EM4. Kandungan EM
terdiri dari bakteri fotosintetik, bakteri asam
laktat,actinomicetes, ragi dan bakteri fermentasi.
Agar sampah organik cepat terurai, sampah
tersebut harus dibusukkan. Salah satunya adalah
dengan
menggunakan
larutan
Effective
Microorganisme (EM-4).
Biogas dihasilkan apabila bahan bahan
organik
terdekomposisi
senyawa-senyawa
pembentuknya dalam keadaan tanpa oksigen
atau biasa disebut kondisi anaerobik. Proses
dekomposisi dilakukan oleh bakteri dan
mikroorganisme yang hidup di dalam tanah.
Sebagian besar kandungan yang terdapat pada
biogas berupa gas metana (CH4). Selain itu
biogas juga mengandung karbondioksida (CO2)
dan gas lainnya yang didapat dari hasil
penguraian bahan organik, seperti kotoran
hewan. Untuk menghasilkan biogas, bahan
organik yang dibutuhkan ditampung dalam
biodigester. Material organik yang telah
dicampur dalam digester (reaktor) akan
diuraikan dengan bantuan bakteri metanogen
dan mikroba lain.Proses penguraian bahan
organik terjadi secara anaerob (tanpa oksigen).
Biogas terbentuk pada hari ke 4-5 sesudah
biodigester terisi penuh, dan mencapai puncak
pada hari ke 20-25. Biogas yang dihasilkan
sebagian besar terdiri dari 50-70% metana
(CH4), 30-40% karbondioksida (CO2), dan gas
lainnya dalam jumlah kecil(Deublein, D. 2010).
Tabel 2. Rentang Komposisi Biogas
KOMPONEN
%
Metana (CH4)
55 – 75
Karbondioksida (CO2)
25 – 45
Nitrogen (N2)
0 – 0,3
Hidrogen (H2)
1–5
Hidrogen Sulfida (H2S)
0–3
Oksigen (O2)
0,1 – 0,5
Sumber : www. wikipedia.org, 2007
Manfaat Biogas antara lain :
1) Masyarakat tak perlu menebang pohon
untuk dijadikan kayu bakar.
2) Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat
karena tidak mengeluarkan asap.
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
3) Kandang hewan menjadi semakin bersih
karena limbah kotoran kandang langsung
dapat diolah.
4) Sisa limbah yang dikeluarkan dari
biodigester dapat dijadikan pupuk sehingga
tidak mencemari lingkungan.
5) Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas
rumah kaca melalui pengurangan pemakaian
bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak.
6) Relatif lebih aman dari ancaman bahaya
kebakaran.
(Sumber : Suhenda,C. 2010)
Pada proses pembentukan biogas yang
dilakukan adalah kotoran sapi dikumpulkan ke
dalam tangki plastik yang kedap udara, yang
disebut dengan tanki digester. Di dalam digester
tersebut kotoran dicerna dan difermentasi oleh
bakteri.Gas yang dihasilkan akan tertampung
dalam digester.
Terjadinya
penumpukan
produksi gas akan menimbulkan tekanan,
tekanan pada gas tersebut yang digunakan untuk
bahan bakar atau pembangkit listrik.
Dalam pembuatan biogas, bahan baku
memiliki peranan penting dalam proses
pembentukan biogas. Salah satu cara
menentukan bahan baku organik yang sesuai
untuk menjadi bahan masukan sistem biogas
adalah dengan mengetahui perbandingan
Karbon (C) dan Nitrogen (N) atau disebut rasio
C/N.
Tabel 3. Rasio C/N Pada Bahan – Bahan
Organik
BAHAN
RASIO C/N
Kotoran bebek
8
Kotoran manusia
8
Kotoran Ayam
10
Kotoran Kambing
12
Kotoran Domba
19
Kotoran Kerbau/sapi
24
Enceng gondok
25
Kotoran gajah
43
Jerami (jagung)
60
Jerami ( padi)
70
Jerami (gandum)
90
Gergajian
> 200
(Karki, R. 1984)
Hubungan antara jumlah Karbon dan
Nitrogen yang terdapat pada bahan organik
dinyatakan dalam terminologi rasio karbon/
nitrogen (C/N).Digester atau ruang pencerna
adalah tempat kehidupan bakteri untuk
mendapatkan makanan, berkembang biak dan
mengubah bahan organik menjadi gas. Unsur
karbon dalam bentuk karbohidrat dan nitrogen
dalam bentuk protein, asam nitrat, amonia dan
Page | 3
lain-lain merupakan bahan makanan pokok bagi
bakteri anaerobik. Unsur karbon (C) digunakan
untuk energi dan unsur nitrogen (N) digunakan
untuk membangun struktur sel bakteri.
Perbandingan C/N yang paling baik adalah 30.
Hal ini menunjukkan bahwa perbandingan C/N
perlu diperhatikan dalam pembentukan biogas.
Proses fermentasi anaerob terbagi atas
empat tahapan proses yaitu:
1) Hidrolisis
2) Fermentasi (asidogenesis)
3) Asetogenesis, dan
4) Metanogenesis
(Deublein,D. 2008)
Bakteri yang terdapat di dalam bio
digester sangat berperan penting dalam
pembentukan biogas. Ada tiga kelompok bakteri
yang berperan dalam proses pembentukan
biogas:
1) Kelompokbakteri
fermentatif,
yaitu:
Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis
Enterobactericeae.
2) Kelompok bakteri asedogenik, yaitu
Desulfovibrio.
3) Kelompok
bakteri
metana,
yaitu:
Methanobacterium,
Methanobacillus,
Methanosacaria, dan Methanococcus.
(Tchobanoglous, G. 2003)
Adapun mekanisme reaksi pembentukan biogas
yaitu:
1) Reaksi Hidrolisa senyawa selulosa menjadi
glukosa :
(C6H10O5)n + nH2O  n(C6H12O6)
2) Asidogenesis (Fermentasi) menjadi :
a) C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2
b) C6H12O6 + 2H2  2CH3CH2COOH +
2H2O
c) C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2CO2
+ 2H2
3) Asetogenesis :
a) C2H5OH + 2H2O
b) CH3CH2COOH
 CH3COOH + 3H2
 CH3COOH +
CO2 + 3H2
c) CH3CH2CH2COOH  2CH3COOH +
2H2
4) Methanogenesis :
a) CH3COOH  CH4 + CO2
b) 4H2 + CO2 CH4 + 2H2O
(Deublein, D. 2008).
Faktor – faktor yang berpengaruh terhadap
pembentukan biogas antara lain:
1) Faktor Biotis
2) Faktor Abiotis
a. Kadar Air Umpan
b. Kadar Temperatur
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
c. Aerasi
d. pH
e. Pengadukan
f. Starter
(Hidayat, Nur. 2009).
Ada beberapa jenis reaktor biogas yang
dikembangkan diantaranya adalah reaktor jenis
kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung
(Floating drum), reaktor jenis balon, jenis
horizontal, jenis lubang tanah dan jenis
forrecement. Dari keenam jenis digester biogas,
yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap
(Fixed-dome) dan jenis drum mengambang atau
disebut juga dengan Floating drum (Naufal, M.
2013).
Analisis kromatografi gas adalah suatu
metode analisis pemisahan komponen kimia
secara fisika. Komponen-komponen yang akan
dipisahkan didistribusikan diantara dua fasa,
yaitu fasa diam dan fasa gerak. Fasa gerak dapat
berupa gas atau cairan dan fasa diam dapat
berupa padatan atau cairan. Fasa gerak
berfungsi membawa sampel, sedang fasa diam
berfungsi untuk mengadsorpsi/partisi komponen
(Lansida, 2010).
Gas Chromatography merupakan suatu
teknik analisis yang mencakup metoda
pemisahan dan metoda penentuan baik secara
kualitatif maupun kuantitatif. Bentuk analisis
lengkap ini merupakan keunggulan utama dari
kromatografi. Terdapat dua klasifikasi besar
dalam kromatografi yaitu kromatografi gas
dimana fasa gerak adalah gas dan kromatografi
cairan yang mempunyai fasa gerak berbentuk
cairan. Pada awalnya kromatografi gas hanya
digunakan dalam analisis gas, tetapi dengan
kemajuan teknologi, kromatografi gas dapat
digunakan untuk analisis bahan cair dan padat
dengan syarat bahwa bahan yang akan dianalisis
mudah menguap atau bisa diderivatisasi terlebih
dahulu menjadi bahan yang mudah menguap
(Lansida, 2010).
Peralatan Gas Kromatografi terdiri dari :
a) Injektor (injection port)
b) Kolom (column)
c) Detektor (detector)
d) Pemanas (oven)
e) Amplifier
f) Rekorder (recorder)
g) Gas pembawa (carrier gas)
h) Pengatur aliran dan tekanan (flow controller
and pressure regulator)
Mekanisme kerja kromatografi gas
adalah sebagai berikut, gas dalamsilinder baja
bertekanan tinggi dialirkan melalui kolom yang
berisis fasa diam.Cuplikan berupa campuran
Page | 4
yang akan dipisahkan, biasanya dalam bentuk
larutan, lalu disuntikan ke dalam aliran gas
tersebut. Kemudian cuplikan dibawa oleh
gaspembawa ke dalam kolom dan di dalam
kolom
terjadi
proses
pemisahan.Komponencampuran yang telah
terpisahkan satu persatu meninggalkan kolom.
Suatu detektor diletakan di ujung
kolomuntuk mendeteksi jenis maupun jumlah
komponen campuran. Hasil pendeteksian
direkam dengan recorder dandinamakan
kromatogram yang terdiri dari beberapa peak.
Jumlah peak yangdihasilkan menyatakan jumlah
komponen (senyawa) yang terdapat dalam
campuran. Luas peak bergantung kepada
kuantitas suatu komponen dalam campuran.
Peak yang berada dalam kromatogram berupa
senyawa segitiga maka luasnya dapatdihitung
berdasarkan
tinggi
dan
lebar
peak
tersebut(Lansida, 2010).
Peralatan gas kromatografi dapat bekerja
dengan maksimal apabila dilakukan optimasi
dengan cara coba-coba, diantaranya optimasi
suhu (Lansida, 2010).
a) Suhu Injektor (injector)
b) Suhu Kolom (column)
c) Suhu Detektor (detector)
Dari penelitian sebelumnya yang
berjudul Pengaruh Perlakuan Bahan Baku, Jenis
dan Jumlah Mikroba, Volume Air, dan Waktu
Reaksi Terhadap Fermentasi Biogas dari Kulit
Pisang Lilin, selain menggunakan mikroba,
penelitian ini menggunakan kulit pisang lilin
sebagai starternya.Salah satuvariabelnya adalah
waktu fermentasi, dimana dari penelitian ini
didapatkan bahwa waktu fermentasi yang
menghasilkan jumlah metana yang terbesar
adalah pada hari ke-15 dan gas metana yang
dihasilkan adalah sebesar 2,234 %.
Penelitian yang berjudul Pengaruh Jenis
Sampah, Komposisi Masukan dan Waktu
Tinggal Terhadap Komposisi Biogas Dari
Sampah Organik Pasar Di Kota Palembang,
dimana variabelnya adalah komposisi masukan,
waktu fermentasi dan komposisi biogas yang
dihasilkan. Penelitian ini menggunakan kotoran
sapi sebagai starternya. Waktu fermentasi yang
menghasilkan jumlah metana yang terbesar
adalah pada hari ke-21 dan besarnya gas metana
yang terbentuk adalah sebesar 54,03 %.
Pada penelitian ini dipelajari tentang
bagaimana proses pembuatan biogas dengan
memvariasikan konsentrasi dari serbuk gergaji,
kotoran sapi, dan larutan EM4.
2. METODOLOGI PENELITIAN
Variabel
–variabel
yang
dipelajaripada
penelitian ini adalah :
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
1) Konsentrasi kotoran sapi dan air dengan
perbandingan berat 1 : 1,
yaitu: 1 kg, 2 kg, 3 kg, 4 kg, dan 5 kg.
Massa serbuk gergaji 2 kg dan 0,01% larutan
EM4.
2) Konsentrasi serbuk gergaji yang digunakan,
yaitu :
0,4 kg, 0,8 kg, 1,2 kg, 1,6 kg, dan 2 kg.
Massa kotoran sapi telah ditentukan dan
0,01% larutan EM4 2 kg.
3) Konsentrasi
larutan
Effective
Microorganisme (EM4) dan air dengan
perbandingan berat 1 : 1, yaitu :
0,4 kg, 0,8 kg, 1,2 kg, 1,6 kg, dan 2 kg.
Massa serbuk gergaji dan kotoran sapi tidak
divariasikan.
Bahan-bahan yang Digunakan
a) Serbuk gergaji berasal dari jenis kayu
meranti, diperoleh dari usaha perabotan
rumah tangga jalan Demang Lebar Daun,
Palembang,
diambil
sehari
setelah
penggergajian kayu, pada bulan Januari
2013.
b) Kotoran Sapi sebagai starter untuk
pembuatan gas bio, diperoleh dari
Peternakan Sapi di jalan Kancil Putih,
Palembang. Kotoran sapi dihasilkan sehari
sebelum pengambilan sampel kotoran sapi,
pada bulan Januari 2013.
c) Larutan Effective Microorganisme (EM-4)
didapatkan dari toko alat – alat pertanian, di
pasar Cinde, Palembang, pada bulan Januari
2013.
Alat-alat yang Digunakan
1) Digester tabung (galon air)
2) Perekat sambungan / klep pipa
3) Valve / keran air
4) Pipa pralon
5) Lem pipa
6) Selang plastik
7) Klep balon
8) Sumbu udara pada balon
9) Penampung gas / balon
Prosedur Penelitian
Tahap persiapan bahan baku
1) Serbuk gergaji, kotoran sapi, air dan larutan
EM4 disiapkan terlebih dahulu.
2) Ketiga bahan tersebut dicampurkan sesuai
dengan takaran. Agar mudah tercampur rata,
campuran dilakukan dengan menggunakan
bantuan tongkat kayu.
3) Campuran bahan isian harus bebas dari
benda-benda keras yang ada didalamnya.
Tahap produksi Biogas
1) Bahan baku dimasukkan ke dalam digester
melalui corong. Bahan bakutersebut
Page | 5
Prosedur Analisa
Pengoperasian Varian 450 GC dengan
Software Galaxie
Prosedur menjalankan Instrumen :
1) Sumber Gas Helium, Hydrogen dan Udara
ditekan dan dibuka untuk memastikan
tekanan masing-masing sesuai.
2) PC dinyalakan hingga tampil Startup
Windows.
3) GC dinyalakan dengan mengatur power
switch pada posisi ON ( I ). Proses
inisialisasi ditunggu sampai selesai yang
ditandai oleh munculnya home display pada
GC.
4) Icon Galaxie diklik sebanyak 2 kali
sehingga tampil dialog Galaxie Connection.
5) UserIdentification
= analis dimasukkan,
kemudian Project dipilih dan password =
gc dimasukkan,
kemudian OK
diklik sehingga tampilWindow Galaxie.
6) Pada
menu File
dipilih Open
kemudian Open
Method.
Method ON
dipilih/buka.
7) Pada bagian Control diklik button Open
View kemudian
button diklik
untuk
mengaktifkan method, sampai status Ready.
8) Langkah 6 – 7 diulangi untuk mengaktifkan
method Operasi,
lakukan
Monitoring
Baseline.
Memulai Single Injeksi:
(1) Pada menu Acquisition dipilih QuickStart
sehingga tampil dialog QuickStart.
(2) Method analisa dipilih, kemudian klik OK.
(3) Pada area Sample information identitas
injeksi/sample dimasukkan pada field File
prefix dan Identifier.
(4) Button Start diklik untuk memulai proses
injeksi sample dan tunggu hingga status
“Waiting for injection.”
(5) Sample dimasukkan melalui sample-in port
kemudian tombol ditekan Start pada GC.
Melihat dan Mencetak Kurva Kalibrasi :
1) Pada
menu File dipilih Open dan Open
Calibration Curve.
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
2) File
kurva
kalibrasi
dipilih,
kemudian Open diklik sehingga tampil
kurva kalibrasi pada menu bar Calibration.
3) Untuk
mencetak
result
file
pada
menu File, Print Preview dipilih.
4) OK diklik untuk membuka Curve report.
5) Untuk mencetak, button diklik.
Prosedure mematikan Instrumen :
(1) Pada menu File dipilih Open kemudian
Open Method. Method OFF dipilih / buka.
(2) Pada bagian Control, button over view
diklik, kemudian button diklik untuk
mengaktifkan method, sampai status Ready
dan pastikan bahwa Column Oven =
30 °C dan seluruh injector dan detektor lebih
kecil dari 80 °C.
(3) Aplikasi
software
Galaxie
ditutup
lalu Quit dipilih pada menu File.
(4) Matikan GC dengan mengatur power switch
pada posisi OFF ( 0 ).
(5) Tutup tabung gas.
(6) PC dimatikan.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Konsentrasi Kotoran Sapi
Pada percobaan ini variabel yang
ditelitiadalah pengaruh konsentrasi kotoran sapi
terhadap persen mol gas metana.
Gas Metana (% Mol)
dibiarkan selama 10 haridi dalam bio
digester.
2) Di
dalam
digester
terjadi
proses
pembentukan biogas. Gas mulai terbentuk
pada hari ke 15 (Amalia, V. 2011).
3) Pada hari ke– 20 gas yang dihasilkan sudah
dapat dipergunakan sebagai sumber energi.
Valve yang ada pada digester dibuka dan
biarkan gas mengalir ke dalam penampung
gas untuk diambil datanya dan dianalisa
dengan menggunakan balon penampung gas.
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
33.84
22.97
21.87
18.84
15.61
14.73
12.18
5.5
6.19
2.08
0%
10%
20%
30%
40%
Konsentrasi Kotoran Sapi (% Berat)
50%
60%
Gambar 1. Pengaruh Konsentrasi Kotoran Sapi
Terhadap Kadar Gas Metana (2 kg serbuk gergaji, 2 kg
larutan 0,01% EM4, waktu fermentasi 20 hari)
Dari gambar dapat dilihat bahwa
semakin tinggi konsentrasi kotoran sapi maka
persen mol gas metana yang dihasilkan semakin
tinggi pula.
Hal ini disebabkan karena kandungan
bakteri Methanobacterium sp. yang terdapat
pada kotoran sapi yang semakin banyak dengan
naiknya konsentrasi kotoran sapi. Semakin
tinggi konsentrasi kotoran sapi, maka semakin
banyak
juga
kandungan
bakteri
Methanobacterium
sp.Proses
metanisasi
merupakan proses pembentukan gas metana
(CH4) yang berasal dari asam – asam organik
Page | 6
dengan bantuan mikroba Methanobacterium
sp.Bakteri ini terdapat pada kotoran sapi.Bakteri
ini merupakan bakteri anaerob yang berperan
pada proses metanisasi. Bakteri metana atau
metanogenik menghasilkan gas metana dari
asam asetat, hidrogen, dan karbondioksida.
Pada penelitian ini konsentrasi kotoran
sapi pada 55,5 %, memberikan hasil yang
terbaik yakni 33,84 % mol gas metana.
Selanjutnya nilai ini digunakan sebagai variabel
tetap pada penelitian berikutnya.
Pengaruh Konsentrasi Serbuk Gergaji
Pada percobaan kedua,dipelajari tentang
pengaruh konsentrasi serbuk gergaji terhadap
persen gas metana yang dihasilkan.
digunakan sebagai variabel tetap pada penelitian
berikutnya.
Pengaruh Konsentrasi Larutan Effective
Microorganisme (EM-4)
Pada percobaan ini,dipelajari tentang
pengaruh
konsentrasi
larutan
Effective
Microorganisme (EM-4) terhadap persen gas
metana yang dihasilkan.
Dari gambar 4.3 dapat dilihatbahwa
gas metana yang dihasilkan naik dengan
kenaikan konsentrasi sampai harga 10,25%,
yakni 49,6% mol gas metana, kemudian
mengalami penurunan yang cukup signifikan
dangan kenaikan konsentrasi sampai harga
14,53%, yakni 8,33% mol gas metana.
24
22
21.64
20
16
15.9
14.47
13.93
14
12.52
12
10
9.39
9.26
8
6
4.95
3.88
4
4.13
2
0
0%
5%
10%
15%
20%
25%
Serbuk Gergaji (% Berat)
Gas Metana (% Mol)
% Mol Gas Metane
18
54
52
50
48
46
44
42
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
49.6
41.6
23.13
15.42
8.78
8.33
0%
5%
10%
15%
Konsentrasi Larutan EM4 (% Berat)
20%
Gambar 2. Pengaruh Konsentrasi Serbuk Gergaji
Terhadap Mol Gas Metana (5 kg kotoran sapi, 2 kg
larutan 0,01% EM4, waktu fermentasi 20 hari)
Gambar 3. Pengaruh Konsentrasi Larutan EM4
Terhadap Mol Gas Metana (5 kg kotoran sapi, 2 kg
serbuk gergaji, 2 kg larutan 0,01% EM4, waktu
fermentasi 20 hari)
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa
semakin tinggi konsentrasi serbuk gergaji maka
persen mol gas metana semakin tinggi pula.
Hal ini disebabkan karena serbuk gergaji
mengandung banyak unsur Karbon (C) dan
Nitrogen (N).Perbandingan rasio Karbon /
Nitrogen atau C/N yang terdapat pada serbuk
gergaji lebih dari 200.Semakin banyak
konsentrasi serbuk gergaji maka semakin
banyak unsur Karbon dan Nitrogen yang dapat
dicerna
oleh
bakteri
anaerob
untuk
menghasilkan gas metana.Hal ini membuat
semakin banyak biogas yang dihasilkan, sebab
terdapat cukup makanan bagi bakteri.Unsur
Karbon dalam bentuk karbohidrat, digunakan
sebagai sumber energi makanan bagi bakteri
anaerob. Unsur Nitrogen dalam bentuk protein,
asam nitrat dan ammonia digunakan untuk
membangun struktur sel bakteri, sehingga
bakteri menjadi lebih banyak, dan lebih mudah
dalam proses produksi biogas.
Pada
penelitian
ini
didapatkan
konsentrasi serbuk gergaji pada 22,2%
memberikan hasil yang terbaik, yakni 21,64 %
mol metana. Selanjutnya nilai tersebut
Kenaikan gas metana yang dihasilkan
pada harga 10,25%, disebabkan karena serbuk
gergaji memerlukan larutan EM4 untuk
menguraikan kandungan lignin yang terdapat
pada serbuk gergaji. Kandungan lignin yang
terdapat pada serbuk gergaji adalah sekitar
24,48 – 30%. Larutan Effective Microorganisme
(EM4) mengandung bakteri yang membantu
proses pembusukan limbah organik, sehingga
kandungan lignin yang terdapat pada limbah
organik menjadi terurai. Limbah organik yang
telah terurai memudahkan pembuatan biogas.
Penurunan gas metana yang dihasilkan
sampai 14,53%, disebabkan karena larutan EM4 diduga memiliki kandungan pH yang rendah.
Semakin tinggi konsentrasi larutan EM4 yang
digunakan maka semakin membuat suasana
asam di dalam bio digester. Larutan EM4berupa
larutan berwarna coklat dengan pH 3,5–4,0,
sedangkan bakteri pembentuk biogas dapat
berkembang dengan baik pada keadaan yang
agak basa (pH antara6,6 – 7,4) dan pH tidak
boleh di bawah 6,2. Pengaturan pH awal proses
sangat penting, tahap pembentukan asam akan
menurunkan pH awal. Pada pH asam membuat
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
Page | 7
bakteri berhenti bekerja menghasilkan biogas,
bahkan mati.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
1) Kenaikan
konsentrasi
kotoran
sapi
menaikkan persentase mol gas metana yang
dihasilkan.
2) Kenaikan konsentrasi serbuk gergaji
menaikkan persentase mol gas metana yang
dihasilkan.
3) Konsentrasi
larutan
Effective
Microorganisme (EM4) naik hingga
mencapai harga maksimal pada persentase
mol gas metana yang dihasilkan kemudian
turun pada harga berikutnya sehingga
menurunkan persentase mol gas metana
yang dihasilkan.
4) Konsentrasi terbaik yang diberikan pada
percobaan ini adalah konsentrasi kotoran
sapi pada 55,5%, yakni 33,84% mol gas
metana, konsentrasi serbuk gergaji pada
22,2%, yakni 21,64% mol gas metana, dan
konsentrasi
larutan
Effective
Microorganisme (EM-4) pada 10,25%, yakni
49,6% mol gas metana.
Saran
Dari hasil penelitian yang diperoleh,
sebaiknya untuk penelitian pembuatan biogas
selanjutnya, perlu dilakukan penelitian lebih
lanjut dengan menggunakan digester yang
berukuran lebih besar dan lebih sempurna
sehingga menghasilkan gas metana yang lebih
banyak.
DAFTAR PUSTAKA
Abdurrachman, O. dan Meitiandari M.
2013.Jurnal Teknik Kimia dan Industri,
Vol.2, Pengikatan Karbon Dioksida
Dengan Mikroalga Dalam Upaya Untuk
Meningkatkan
Kemurnian
Biogas.
Semarang: Jurusan Teknik Kimia
Universitas Diponegoro.
Amalia, V. 2011. “Laporan Riset Pengaruh
Perlakuan Bahan Baku, Jenis dan Jumlah
Mikroba, Volume Air, dan Waktu Reaksi
Terhadap Fermentasi Biogas dari Kulit
Pisang Lilin” . Palembang: Fakultas
Teknik Kimia Universitas Sriwijaya.
Anonim. 2011. “Bagaimana Biogas Bisa
Terbentuk”.
www.desakuhijau.org/bagaimanabiogas-bisa-terbentuk/. Diakses pada
tanggal 31 Maret 2013.
Anonim.2011.
www.orbitdigital.net/article/biogas-
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
teknologi-ramah-lingkungan.Diakses
pada tanggal 20 Agustus 2013.
Anonim.
2013.
“Biogas”.
www.id.wikipedia.org/wiki/Biogas.
Diakses tanggal 30 November 2013.
Deublein, D. andSteinhauser, A. 2008.Biogas
from Waste and Renewable Resources:
An Introduction. Germany: Wiley-VCH.
Hamabali, E. 2007. Bioenergi. Bogor: Jurusan
teknik Pertanian IPB
Hidayat,
N.
2009.“Faktor-faktor
yang
Berpengaruh
Pada
Proses
Pembentukan Biogas”.www.permimalan
g.wordpress.com/2009/09/06/faktorfaktor-yang-berpengaruh-pada-prosespembentukan-biogas/. Diakses tanggal
25 September 2013.
Karki, R. Biotechnology CBiogas As Renewable
Energy From Organic Waste. Nepal.
Lansida. 2012. “GC Gas Chromatografi”.
www.lansida.blogspot.com/2010/06/gckromatografi-gas.html-definisikromatografi gas.Diakses pada tanggal 5
Oktober 2013.
Mahajoeno, E. 2008. Jurnal Penelitian
Optimasi Produksi Biogas Dari Limbah
Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit Skla
Laboratorium. Bogor: Institut Pertanian
Bogor.
Martawijaya,
A.
1989.Atlas
Kayu
Indonesia.Bogor:
Forest
Products
Research and Development Centre.
Mekka, S.dan J. Subhan. 2011. Tugas
AkhirStudi
Pemanfaatan
Limbah
Biomassa
Sebagai
Bahan
Bakar
Tambahan Padapreheater Pt.Semen
Tonasa IV. Makassar: Jurusan Teknik
Mesin Universitas Hasanudin
Naufal, M. 2013. Energi Terbarukan dan
Alternatif.http://energitakterbatas.blogsp
ot.com/2013/03/biogas.html.
Diakses
pada tanggal 15 Juli 2013.
Octavia, H; Yunitasari. 1992. “Pembuatan
Biogas dari Kombinasi Campuran
Kotoran Sapi dan Sampah Pasar”, Laporan
Penelitian, Teknik Kimia, Semarang:
Universitas Diponegoro.
Roihanna, N; Haryanti.danHastuti, R. 2009.
Laporan Penelitian Pengaruh Kompos
Dengan Stimulator Em 4 Effective
Microorganisms
Terhadap
Pertumbuhan Dan Produksi Jagung
Manis (Zea Mays Var, Saccharata).
Semarang: Fakultas MIPA Universitas
Diponegoro.
Sabrina,
S.
2013.
“EFFECTIVE
MICROORGANISME
4
(EM-4)”
www.sutrisarisabrinanainggolan.blogspo
Page | 8
t.com/2013/06/effectivemicroorganisme-4-em4-normal-0.html.
Diakses tanggal 18 Desember 2013.
Suhenda, C. 2010. “Manfaat Biogas dari
Kotoran
Hewan”.www.wismaputih.wordpress.co
m/2010/05/27/aneka-manfaat-biogasdari-kotoran-hewan/.
Diakses
pada
tanggal 15 Juli 2013.
Tchobanoglous,
G.
2003. Wastewater
Engineering, Treatment and Reuse.
4th Edition. New York, USA: McGraw
Hill Inc.
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 20, Januari 2014
Page | 9