HASIL DAN PEMBAHASAN
B. Pengaruh Suhu dan Rasio C/N
Berdasarkan hasil yang didapatkan bahwa produksi biogas dari hari ke-0 sampai hari ke-15 mengalami peningkatan. Peningkatan volume biogas ini menandakan bahwa proses degradasi bahan organik yang terdapat dalam sampel berjalan dengan baik. Pengamatan produksi biogas ini dilakukan selama 15 hari. Menurut Hidayati (1999) lamanya proses fermentasi dari bahan organik hingga tercerna dan terbentuk biogas dalam digester membutuhkan waktu 12-60 hari. Berdasarkan literatur tersebut produksi biogas masih akan terus meningkat. Hasil produksi biogas dengan adanya variasi suhu ditunjukkan dalam Gambar berikut.
9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 T 2 5°C T 3 0°C 4 0 T 3 5°C 3 0 2 0 1 0 0 0 1 3 5 7 9 1 1 1 3 1 5 W a k tu fe r m e n ta si (h a r i )
Dari Gambar 9 terlihat bahwa produksi biogas terus meningkat sampai hari ke-15. Pada rasio C/N 25 produksi biogas tertinggi terjadi pada suhu 35°C yaitu 77,80 ml/100g COD sedangkan produksi biogas terendah terjadi pada suhu 25°C yaitu 32,40 ml/100g COD. Dari hasil analisis data menggunakan SPSS menunjukkan pada rasio C/N 25, antara suhu 25°C terhadap suhu 30°C tidak berbeda nyata (a >0,05), tetapi antara suhu 25°C dan 30°C terhadap suhu 35°C berbeda nyata (Lampiran 13). Produksi biogas pada rasio C/N 30 ditunjukan pada Gambar berikut. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 1 3 5 7 9 11 13 15
W a ktu fe rm e nta si (ha ri)
T 25°C T 30°C T 35°C
Gambar 10. Produksi Biogas pada rasio C/N 30
Dari gambar di atas menunjukkan produksi biogas tertinggi terjadi pada suhu 35°C sebesar 83,30 ml/100g COD sedangkan produksi biogas terendah terjadi pada suhu 25°C sebesar 28,50 ml/100g COD. Berdasarkan analisa variasi memperlihatkan rasio C/N 30 baik suhu 25°C, 30°C, dan 35°C berbeda nyata (a <0,05) terlihat pada Lampiran 13. Hasil produksi biogas rasio C/N 35 ditunjukan dalam Gambar 11.
70 60 50 40 T 25°C T 30°C 30 T 35°C 20 10 0 0 1 3 5 7 9 11 13 15
Wa ktu ferme nta si (hari)
Gambar 11. Produksi Biogas pada rasio C/N 35
Dari Gambar 11 terlihat suhu 35°C menghasilkan produksi biogas tertinggi sebesar 60,30 ml/100g COD sedangkan produksi biogas terendah terjadi pada suhu 30°C sebesar 16,80 ml/100g COD. Hasil analisis SPSS pada rasio C/N
35 didapatkan baik suhu 25°C terhadap suhu 30°C tidak berbeda nyata sedangkan terhadap suhu 35°C berbeda nyata dengan nilai signifikansi 0,064 (Lampiran 13). Dari Gambar 9 sampai 11 terlihat laju pembentukan gas metan dalam reaktor biogas sangat dipengaruhi oleh kondisi suhu. Suhu bagi mikroorganisme dapat mempengaruhi proses metabolisme sel dalam proses perombakan bahan organik. Dengan meningkatnya suhu akan meningkatkan produk metabolisme seperti biogas (Kharisma, 2006). Hasil produksi biogas tertinggi sampel terjadi pada suhu 35°C. Hasil ini sama dengan yang didapatkan oleh Indriyati (1999) yang menyatakan bahwa suhu 35°C merupakan suhu optimum dari bakteri
biogas terendah terdapat pada suhu 25°C. Dari sini dapat terlihat jelas bahwa suhu sangat mempengaruhi produksi biogas.
Pranoto (1999) juga mengatakan bahwa semakin tinggi temperatur maka pertumbuhan bakteri akan semakin cepat dan hal ini berarti proses penguraian akan semakin cepat. Apabila temperatur terlalu rendah, aktivitas bakteri akan menurun dan mengakibatkan produksi biogas menurun. Sebaliknya, apabila temperatur terlalu tinggi bakteri akan mati dan produksi biogas akan terhenti (Hidayati, 1999).
Selain kondisi suhu, faktor terpenting dalam produksi biogas ini juga dipengaruhi oleh rasio C/N yang digunakan. Faktor rasio C/N dari bahan organik sangat menentukan kegiatan mikroorganisme dan produksi biogas. Unsur karbon dan nitrogen ini diperlukan untuk makanan (nutrisi) mikroba yang bekerja selama proses fermentasi. Unsur karbon akan dikonversi menjadi CO2 sebagai energi
yang digunakan untuk mengaktifkan mikroorganisme sedangkan nitrogen adalah protein yang digunakan untuk makanan bakteri (Syafilia, 2007).
Dari Gambar 9 sampai Gambar 11 menunjukan rasio C/N yang menghasilkan produksi gas tertinggi adalah rasio C/N 30. Kebutuhan bakteri akan karbon kira-kira 30 kali lebih banyak daripada nitrogen, oleh karena itu perbandingan C/N yang optimal untuk memproduksi gas metan adalah 30:1 (Fry, 1974). Menurut Hermawan (2005), untuk menghasilkan proses pembuatan yang efisien diperlukan bahan yang mempunyai nisbah C/N antara 20 dan 30. Apabila rasio C/N lebih dari 30 maka kandungan karbon terlalu banyak sehingga dalam proses pembentukan biogas memerlukan waktu yang agak lama, hal ini akan
menyebabkan nitrogen akan cepat habis dan produksi biogas berlangsung lambat (Hidayati, 1999).
Berdasarkan hasil yang didapatkan oleh Sari (2007) menunjukkan bahwa suhu dan rasio C/N dapat mempengaruhi produksi biogas. Sari mendapatkan suhu terbaik untuk pembentukan biogas dari campuran sayuran dan buah-buahan adalah 35°C dan rasio C/N 30. Hasil ini sama dengan yang didapatkan dalam penelitian ini, tetapi volume biogas yang dihasilkan berbeda. Sari mendapatkan volume biogas sebesar 94,45 ml/100gCOD sedangkan penelitian ini sebesar 83,30 ml/100gCOD. Hal ini dapat disebabkan kandungan bahan organik yang terdapat dalam campuran sampah sayuran dan buah-buahan lebih banyak dibandingkan hanya sampah buah-buahan saja sehingga senyawa organik yang dihasilkan untuk dirombak menjadi biogas pun besar.
Hasil analisis SPSS dengan analisa variasi memperlihatkan bahwa antara rasio C/N 25, C/N 30, dan C/N 35 berbeda nyata dengan nilai signifikansi 0,001 (lampiran 13).
4.2.2. Chemical Oxygen Demand (COD)
Gas metan terbentuk karena proses fermentasi secara anaerob oleh bakteri penghasil metan. Pembentukan gas metan ini diawali dengan meningkatnya H2
dan CO2 yang selanjutnya diikuti dengan menurunnya CO2. Metan mulai
terbentuk segera setelah kadar fatty acid rendah dan H2 mulai menurun (Murdiyarso, 1997). Nilai COD yang dihasilkan pada fermentasi anaerob
mengalami penurunan dibandingkan dengan nilai COD pada awal fermentasi. Penurunan nilai COD ini dapat dilihat pada Gambar 12.
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 T 25°C T 30°C T 35°C T 25°C T 30°C T 35°C T 25°C T 30°C T 35°C C/N 25 C/N 30 C/N 35
Gambar 12. Analisis COD fermentasi anaerob dengan perlakuan penambahan EM4
Dari Gambar 12 terlihat bahwa penurunan nilai COD menunjukkan adanya penurunan jumlah bahan organik dalam substrat. Bahan organik dalam substrat mengalami degradasi sehingga kebutuhan oksigen (COD) selama fermentasi anaerob menurun.
Penurunan nilai COD tertinggi terjadi pada rasio C/N 30 suhu 30°C sebesar 81,8% dengan volume biogas yang dihasilkan 43,10 ml/100g COD sedangkan nilai COD yang mengalami penurunan terendah terjadi pada rasio C/N 30 suhu 35°C sebesar 11,1% dengan volume biogas 83,80 ml/100g COD. Nilai COD yang mengalami penurunan yang tinggi tidak sebanding dengan jumlah volume biogas yang dihasilkan.
Penurunan COD tertinggi dan terendah terjadi pada rasio C/N 30 tetapi dengan suhu yang berbeda yaitu 30°C dan 35°C. Penurunan nilai COD pada suhu 30°C mendapatkan volume biogas lebih rendah dibandingkan pada suhu 35°C. Hal ini dapat terjadi karena tidak semua bahan organik dirombak menjadi gas metan tetapi menjadi bahan organik mikro (berupa padatan) yang tertinggal dalam
sludge. Produksi biogas yang rendah juga dapat disebabkan karena perombakan senyawa organik yang terdapat dalam limbah berjalan lambat sehingga volume yang dihasilkan sedikit. Jika dekomposisi berjalan lambat maka asam-asam organik yang dihasilkan sedikit sehingga perombakan menjadi gas metan pun kecil (Hanifah, 2001).
Penurunan nilai COD pada suhu 35°C dapat menghasilkan produksi biogas yang tinggi, hal ini disebabkan suhu 35°C merupakan kondisi optimum dari bakteri untuk mendegradasi senyawa-senyawa organik dalam sampel. Semakin banyak senyawa yang terdegradasi maka akan menurunkan kadar COD. Berdasarkan hasil analisis SPSS didapatkan bahwa nilai COD dengan adanya variasi suhu dan rasio C/N berbeda nyata dengan nilai signifikansi 0,010 (Lampiran 14).
4.2.4. Volatile Fatty Acid (VFA)
Tahapan proses anaerobik diawali oleh penguraian senyawa organik bermolekul besar menjadi senyawa organik bermolekul rendah. Bahan tersebut selanjutnya akan diuraikan menjadi asam organik kompleks dan kemudian menjadi asam organik sederhana seperti asam asetat yang akhirnya diuraikan
menjadi gas metan (Purwati dan Rina, 2006). Banyaknya asam organik yang dirombak menjadi biogas ini ditunjukan dalam Gambar 13.
5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 T 25°C T 30°C T 35°C T 25°C T 30°C T 35°C T 25°C T 30°C T 35°C awal akhir C/N 25 C/N 30 C/N 35
Gambar 13. Analisis VFA fermentasi anaerob dengan perlakuan penambahan EM4
Berdasarkan gambar di atas terlihat bahwa nilai VFA mengalami kenaikan. Kenaikan nilai VFA tertinggi terjadi pada rasio C/N 25 suhu 30°C sebesar 2,8 mmol/100ml dengan volume biogas 46,60 ml/100g COD sedangkan kenaikan VFA terendah terjadi pada rasio C/N 25 suhu 35°C dengan volume biogas 77,80 ml/100g COD. Menurut Amaru (2004) asam organik yang dihasilkan dari perombakan senyawa organik sederhana digunakan sebagai nutrisi untuk pertumbuhan bakteri metanogen sehingga produksi biogas mengalami peningkatan.
Dari hasil tersebut terlihat bahwa kenaikan nilai VFA tertinggi dan terendah terjadi pada rasio C/N 25 dengan suhu yang berbeda yaitu suhu 30°C dan 35°C. Pada suhu 35°C volume biogas yang dihasilkan lebih besar dibandingkan
pada suhu 30°C. Hal ini disebabkan suhu 35oC merupakan suhu optimum bakteri mesophilik untuk memproduksi biogas. Peningkatan kadar VFA juga dapat disebabkan adanya penambahan larutan feses sapi yang banyak mengandung selulosa sehingga oleh bakteri asetogenik selulosa tersebut difementasi menjadi asam asetat yang kemudian oleh bakteri metan diubah menjadi metan.
Pada suhu 30°C kenaikan kadar VFA yang tinggi tidak sebanding dengan volume biogas yang dihasilkan. Hal ini dapat terjadi karena tidak semua asam- asam organik dirombak menjadi gas metan tetapi menjadi gas-gas lainnya seperti karbondioksida, hidrogen sulfida, nitrogen dan lain-lain (Hermawan, 2005). Berdasarkan hasil analisis variasi didapatkan bahwa nilai VFA dengan adanya variasi suhu dan rasio C/N tidak berbeda nyata dengan nilai signifikansi 0,773 (Lampiran 14).