Tahap awal dalam penelitian ini adalah proses pendegradasian bahan baku berupa sampah organik pasar. Sampah sayur dan buah diperkecil ukurannya. Ukuran bahan berpengaruh terhadap kecepatan bahan tersebut terurai. Sasse (1994) mengungkapkan bahwa bahan dengan ukuran lebih kecil akan lebih cepat terdegradasi dibanding bahan dengan ukuran yang lebih besar. Agar dicapai keseragaman kecepatan penguraian, maka ukuran bahan dapat dibuat menjadi lebih kecil dengan cara dicacah manual atau mekanis (menggunakan mesin).
21 Bahan organik yang telah diperkecil ukurannya ditambahkan air dengan perbandingan 1:1 (w/v). Penambahan air ini dimaksudkan untuk memudahkan pendegradasian bahan organik. Mazumdar (1982) mengungkapkan bahwa pengenceran (dilution) dapat dilakukan dengan perbandingan 4:5 atau sama besar (1:1). Pendegradasian bahan halus dan basah lebih cepat dibandingkan dengan bahan-bahan kering dan berserabut (Sasse, 1992).
Penambahan mikrorganisme, EM4, dilalukan untuk mempercepat proses degradasi. EM4 merupakan mikroorganisme pengurai yang telah dikondisikan sebagai bioaktivator. Menurut Sulaeman (2007), bioaktivator yang tersedia di pasaran berisi inokulum atau kultur mikroorganisme pengurai tertentu. Penambahan bioaktivator biasanya dilakukan pada awal pengomposan untuk merangsang perkembangbiakan mikroorganisme tersebut dalam menbguraikan bahan organik (substrat). Berbagai jenis merk dagang bioaktivator yang saat ini dijual di pasaran antara lain EM4, stardex, green posnko, dan lain-lain.
Selama fermentasi aerobik terjadi pemanfaatan sumber karbon dan nitrogen oleh mikroba. Pemanfaatan unsur karbon dan nitrogen menyebabkan C/N menurun menjadi 41,77. Tabel 4 menunjukkan perubahan C/N pada fermentasi aerobik.
Tabel 4. Perubahan C/N Pada Fermentasi Aerobik
C/N awal C/N akhir
45,26 41,77
C/N adalah faktor terpenting dalam pendegradasian bahan organik. Mikroorganisme membutuhkan karbon untuk pertumbuhannya dan nitrogen untuk sintesis protein. Kecepatan degradasi bahan organik dapat ditunjukkan dengan perubahan C/N. Degradasi bahan terjadi cepat, jika perubahan C/N bahan tinggi dan sebaliknya degradasi bahan terjadi lambat, jika perubahan C/N rendah (Gaur, 1981). Perbandingan karbon dengan nitrogen (C/N) yang baik bagi pendegradasian bahan organik berkisar antara 25/1 hingga 35/1. Jika C/N bahan yang digunakan jauh lebih tinggi dari nilai tersebut, maka prosesnya akan memerlukan waktu yang lama, sedangkan bila C/N bahan yang digunakan lebih
kecil, maka nitrogen akan dilepaskan sebagai amonia dan akan menghambat proses degradasi (Hobson, 1981).
Sampah organik pasar mengalami pendegradasian selama fermentasi aerobik. Hal ini ditunjukkan dengan menurunnya beberapa parameter, seperti TS, VS, COD, dan pH atau dengan menaiknya parameter VFA. Nilai dari parameter- parameter tersebut akan dibahas selanjutnya.
Total solid adalah banyaknya jumlah padatan yang terkandung dalam bahan. Padatan dalam sampah organik pasar digunakan oleh mikroba sebagai substrat pertumbuhan dan perkembangbiakan. Padatan tersebut akan didegradasi secara enzimatik oleh mikroba. Hasil degradasi ditunjukkan dengan adanya penurunan Total Solid (TS). Perubahan nilai TS selama fermentasi aerobik dapat dilihat pada Gambar 4.
Nilai TS (%) Selama Fermentasi Aerobik
y = -0.1734x + 4.9476 R2 = 0.8089 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 hari ke- T S ( % ) TS Linear (TS)
Gambar 4. Penurunan Total Solid (TS) Selama Fermentasi Aerobik
Nilai koefisien variabel bebas dari penurunan TS pada fermentasi aerobik adalah -0,1734 dan nilai korelasinya sebesar -0,8994. Perhitungan nilai koefisien variabel bebas dan korelasi tersebut dapat dilihat pada Lampiran 2. Hal ini berarti nilai TS dari hari ke hari mengalami penurunan yang berarti.
Parameter pendegradasian bahan organik juga dapat ditentukan oleh nilai
Volatile Solid. Volatile Solid (VS) adalah jumlah padatan yang menguap pada bahan dalam pembakaran di atas suhu 550 oC. Padatan yang menguap berasal dari kandungan organik substrat. Selama mengalami fermentasi aerobic, substrat akan
23 mengalami penurunan kadar padatan menguap. Sedangkan garam-garam mineral yang tidak mudah menguap akan dihasilkan selama pendegradasian bahan, sehingga jumlah VS menjdai sedikit. Perubahan nilai VS selama fermentasi aerobik dapat dilihat pada Gambar 5.
Nilai VS (% ) Selama Fermentasi Aerobik
y = -0.2366x + 4.5547 R2 = 0.8816 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 6 7 hari ke- V S ( % ) Series1 Linear (Series1)
Gambar 5. Penurunan Volatile Solid (VS) Selama Fermentasi Aerobik
Pada dasarnya perubahan yang terjadi pada fermentasi bahan organik hanya terjadi pada padatan menguap ini. Nilai koefisien variabel bebas dari penurunan VS sebesar -0,2366 dan nilai korelasinya sebesar -0,9389. Kedua nilai tersebut menunjukkan hubungan waktu dan VS sangat kuat selama fermentasi aerobik. Perhitungan nilai koefisien variabel bebas dan korelasi tersebut dapat dilihat pada Lampiran 3.
Selain kadar bahan organik dapat ditentukan dengan analisis TS dan VS, pengukuran kandungan senyawa organik dalam air dapat ditentukan pula dengan analisis COD. COD (Chemical Oxygen Demand) adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau miligram per liter yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk mengoksidasi bahan organik dalam air. Mikroba membutuhkan udara dalam mendegradasi substrat, dimana protein dihidolisis menjadi asam-asam amino, karbohidrat dihidolisis menjadi gula-gula sederhana, dan lemak dihidrolisis menjadi asam-asam berantai pendek. Perubahan nilai COD selama fermentasi aerobik dapat dilihat pada Gambar 6.
Nilai COD (mg/l) Selama Fermentasi Aerobik y = -1451.4x + 19524 R2 = 0.8924 0 5000 10000 15000 20000 25000 0 1 2 3 4 5 6 7 hari ke- C O D ( m g /l ) COD Linear (COD)
Gambar 6. Penurunan Chemical Oxygen Demand (COD) Selama Fermentasi Aerobik
Penurunan COD selama fermentasi aerobik menghasilkan nilai koefisien variabel bebas sebesar -1451,4 dan nilai korelasinya sebesar -0,9447. Perhitungan nilai koefisien variabel bebas dan korelasi COD dapat dilihat pada Lampiran 4. Nilai tersebut menunjukkan bahwa adanya hubungan yang kuat antara waktu dan nilai COD selama fermentasi aerobik.
Selama fermentasi aerobik bahan, kandungan lemak pada substrat akan dihidrolisis menjadi asam-asam berantai pendek. Salah satunya adalah Volatile Fatty Acid (VFA). Asam asetat, salah satu jenis VFA, merupakan hasil produk antara (intermediate) dari hidrolisis glukosa menjadi gas methan. Perubahan nilai VFA selama fermentasi aerobik dapat dilihat pada Gambar 7.
25 Nilai VFA (mg/l) Selama Fermentasi Aerobik
y = 0.82x + 1.1689 R2 = 0.7828 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 hari ke- V F A ( m g /l ) VFA Linear (VFA)
Gambar 7. Perubahan Volatile Fatty Acid (VFA) Selama Fermentasi Aerobik
Nilai VFA meningkat dari hari ke hari. Hal ini disebabkan oleh terbentuknya asam asetat selama fermentasi aerobik sampah organik pasar. Nilai koefisien variabel bebas VFA sebesar 0,82 dan nilai korelasinya sebesar 0,8848. Kedua nilai regresi tersebut menunjukkan bahwa adanya hubungan yang kuat antara nilai VFA dan waktu selama fermentasi aerobik. Perhitungan nilai koefisien variabel bebas dan korelasi ini dapat dilihat pada Lampiran 5.
Derajat keasamaan atau yang dikenal dengan pH adalah ukuran yang digunakan untuk mengetahui alkalinitas suatu bahan apakah bersifat asam (pH<7) ataukah basa (pH>7). Bahan baku yang digunakan bersifat asam karena bahan baku merupakan campuran sayur dan buah yang tidak segar. Sayur dan buah dalam kondisi tidak segar memiliki nilai pH yang rendah (bersifat asam). Keasaman bertambah dengan terbentuknya asam asetat selama fermentasi aerobik pada sampah organik pasar. Perubahan nilai pH selama fermentasi aerobik dapat dilihat pada Gambar 8.
Nilai pH Selama Fermentasi Aerobik y = -0.1429x + 4.3333 R2 = 0.4286 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 1 2 3 4 5 6 7 hari ke- p H pH Linear (pH)
Gambar 8. Penurunan Derajat Keasaman (pH) Selama Fermentasi Aerobik
Sama halnya dengan nilai VFA, nilai pH juga dipengaruhi oleh banyaknya jumlah asam asetat yang terbentuk. Nilai pH selama fermentasi aerobik mengalami penurunan. Penurunan nilai pH memberikan nilai koefisien variabel bebas sebesar -0,1429 dan nilai korelasinya sebesar -0,6547. Perhitungan nilai koefisien variabel bebas dan korelasi tersebut dapat dilihat pada Lampiran 6.