TINJAUAN PUSTAKA
3. Pembentukan Metana/Mehanogenesis
Tahap terakhir melibatkan 2 kelompok metanogen, yakni metanogen hidrogenotropik yang menggunakan H2 dari reaksi sebelumnya untuk mereduksi CO2 menjadi CH4, dan metanogen asetotropik yang menguraikan asetat menjadi CO2 dan CH4 berdasarkan reaksi berikut [23].
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O CH3COOH CH4 + CO2 2.5 PEMILIHAN PROSES
Pemilihan proses pengolahan limbah tidak terlepas dari pemahaman masing-masing proses yang terlibat dan karakteristik limbah tersebut. Hal tersebut sangat berguna untuk memilih proses yang paling tepat. Pengolahan limbah industri tapioka merupakan jenis pengolahan limbah organik yang dapat terbiodegradasi karena pada industri tapioka akan dihasilkan limbah padat dan cair yang mengandung senyawa organik yang tinggi yang yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme [29].
Pada proses pengolahan biologi yang melibatkan degradasi senyawa organik oleh mikroba, perlu dipertimbangkan apakah akan menggunakan proses aerobik (perlu aerasi) atau anaerobik. Tabel 2.7 memperlihatkan keunggulan dan kekurangan untuk proses aerobik dan anaerobik.
Tabel 2.7 Perbandingan Proses Aerobik dan Anaerobik [30] Perbandingan Proses Aerobik Proses Anaerobik Pemakaian listrik Excess sludge Kualitas effluent Organic loading Lain-lain Besar Besar
Baik (pada umumnya) Kecil
-
Kecil Kecil
Kurang-Sedang (pada umumnya) Besar
Menghasilkan gas metana dan kurang efisien pada temperatur rendah
Bila dilihat dari tabel 2.7 maka proses anaerobik lebih menguntungkan walaupun efluen yang dihasilkan masih berpotensi mencemari lingkungan. Akan tetapi, di negara beriklim tropis seperti Indonesia, keuntungan mempergunakan proses anaerobik adalah karena temperatur rata-rata tinggi dan stabil maka mikroorganisme anaerob dapat hidup secara stabil dan aktif [30].
Selain itu, pengolahan secara anaerobik adalah metode yang paling banyak digunakan dalam pengolahan limbah organik karena kinerjanya tinggi dalam pengurangan volume limbah, stabil dan menghasilkan produk berupa pupuk padat ataupun cair yang masih mengandung mineral-mineral penting serta energi berupa gas bio yang merupakan energi yang dapat diperbaharui karena substratnya dapat berasal dari limbah organik maupun kotoran hewan. Kondisi operasi dalam pengolahan anaerobik ini dapat dilakukan pada kondisi psikrofilik (12-16oC), mesofilik (35-37oC) dan termofilik (55-60oC) [1,5,31]. Menurut Anis Fahri (2008), suhu yang baik untuk proses fermentasi adalah 30-55oC, berkisar pada kondisi mesofilik. Secara umum, proses fermentasi anaerobik pada kondisi mesofilik paling banyak digunakan daripada termofilik karena stabilitas prosesnya lebih rendah dan kebutuhan energinya juga rendah dibandingkan termofilik [32]. Disamping itu, efisiensi pada proses anerobik akan menurun bila temperaturnya rendah maka kondisi psikofilik bukan menjadi pilihan yang tepat [30]. Pada penelitian yang dilakukan ini, sistem yang digunakan adalah sistem batch karena sistem batch cocok untuk tahap eksperimen, untuk mengetahui potensial gas dari
suatu jenis limbah organik [27]. Dari paparan diatas maka dipilih proses anaerobik pada kondisi mesofilik dengan sistem batch dalam pengolahan limbah padat dan cair industri tapioka.
2.6 DESKRIPSI PROSES
Berdasarkan pemilihan proses pengolahan limbah organik, dipilih proses pengolahan anaerobik. Proses ini merupakan proses yang umum digunakan dalam pengolahan limbah organik karena beberapa kelebihannya yang dapat dilihat pada tabel 2.6. Berdasarkan pemilihan kondisi operasi, dipilih kondisi mesofilik, sekitar kondisi lingkungan pada iklim Indonesia. Berdasarkan sistemnya, dipilih sistem batch karena sistem ini cocok untuk tahap eksperimen.
Berdasarkan hal diatas maka dilakukanlah penelitian mengenai pembuatan gas bio dari campuran limbah padat dan cair industri tapioka. Bahan baku berupa campuran limbah padat dan cair industri tapioka pada perbandingan 70:30; 60:40; 50:50; 40:60 dan 30:70 (w/w) dicampurkan dengan starter yang telah diaklimatisasi berupa campuran antara kotoran sapi dan air dengan perbandingan kotoran sapi dan air yaitu 1:1, yaitu 37,5 kg kotoran sapi dan 37,5 kg air yang telah ditambahkan dengan 5 kg molase dan 50 L air. Campuran bahan baku dan
starter difermentasikan dalam digester anaerob sistem batch dimana pH dijaga
dengan menambahkan kapur CaCO3. Kemudian volume gas diukur setiap tiga hari hingga tercapai keadaan tunak. Parameter-parameter yang diamati pada penelitian ini adalah pH, COD, TSS dan volume gas bio.
2.7 POTENSI EKONOMI
Perbandingan terbaik dari penelitian ini yaitu pada perbandingan komposisi limbah padat (ampas singkong) dan limbah cair 70:30 (w/w) sehingga berdasarkan hal ini dapat disimpulkan potensi ekonominya yaitu:
Bahan Baku:
a. Ampas Singkong Rp. 20.000,-/ karung
b. Limbah Cair Rp. 0,-
Bahan Tambahan
b. Molase Rp. 5.000,-/ kg
Biaya lain-lain (kapur, digester) Rp.300.000,-/ digester
Produksi tepung tapioka tahun 2012 adalah sebesar 200.000 ton [33]. Dengan kualitas ubi kayu yang baik maka 1 ton singkong dapat dihasilkan 400 kg tepung tapioka, 160 kg onggok (limbah padat) dan 4000-6000 L limbah cair [34,35]. Jadi pada tahun 2012 akan dihasilkan onggok (limbah padat) sebanyak 80.000 ton. Untuk perbandingan komposisi berat ampas singkong dan limbah cair 70:30 dengan volume limbah sebanyak 225 kg menghasilkan 193,617 L gas bio dengan lama fermentasi 33 hari. Pemanfaatan limbah tapioka ini cukup menjanjikan. Untuk 80.000 ton limbah padat, diperlukan 34.285,714 ton limbah cair dan gas bio yang dihasilkan sebanyak:
L x kg 61 , 142 . 345 . 98 x 714 . 285 . 114 L 193,617 kg 225 Limbah padat = 80.000.000 kg = Rp. 32.000.000.000,- (50 kg/karung sehingga dibutuhkan 1.600.000 karung)
Kotoran sapi dan air = 25% dari volume digester terisi = Total limbah/ 75% Volume digester terisi = 114.285.714/0,75 = 152.380.952 L
Volume digester total = Volume digester terisi/60% = 253.968.253,3L
(Anggap 1 digester sekitar 2.000 L, maka dibutuhkan sekitar 126.984 digester) Kotoran sapi dan air = 25% x 152.380.952 L = 38.095.238 kg
Kotoran sapi : air =1:1 (w/w) maka diperlukan Kotoran sapi sebanyak 19.047.619 kg
(50 kg/karung sehingga dibutuhkan 380.953 karung) = Rp. 3.809.530.000,- Molase = 5kg/ 500L volume digester total = 2.539.680 kg
= Rp. 12.698.400.000,-
Biaya lain-lain = Rp. 300.000,- x 126.984 digester = Rp. 38.095.200.000,- Total Biaya = Rp. 32.000.000.000,- + Rp.3.809.530.000,- +
Rp. 12.698.400.000,-+ Rp. 38.095.200.000,- = Rp. 86.603.130.000,-
Kandungan metana (CH4) dalam gas bio berkisar 50-75% [22] jadi dianggap kandungan metana dalam gas bio adalah 62,5%.
Volume metana yang terbentuk = 62,5% x 98.345.142,61L= 61.465.714,13 L = 61.465,714 m3 Diketahui: ρCH4 = 0,6800
kg m3 [36] Massa Metana (CH4) = ρCH4 x Volume CH4
= 0,6800 x 61.465,714 = 41.796,69 kg
Massa gas bio
biogas dalam CH % diproduksi yang CH Jumlah 4 4 = 0,625 kg 41.796,69 = 66.874,704 kg
Harga gas bio adalah Rp.1.200/kg [37], sehingga total penjualan 66.874,704 kg gas bio adalah Rp. 80.249.644,8,-. Total Penjualan < Total Biaya Pengeluaran sehingga potensi ekonomi dari pemanfaatan campuran limbah padat dan limbah cair industri tapioka menjadi gas bio tidak menjanjikan.
Adapun keuntungan pemanfaatan pengolahan campuran limbah padat dan limbah cair industri tapioka menjadi gas bio antara lain:
1. Mengurangi pencemaran terhadap lingkungan.
2. Mengurangi emisi gas rumah kaca karena 100 gr sampah organik setara dengan 37,5 gr CO2 sebagai emisi gas rumah kaca [38].
3. Sebagai sumber energi yang dapat diperbaharui.