TINJAUAN PUSTAKA
2.7 TINJAUAN DATA PENELITIAN
Dimana Oi adalah pengamatan, Si untuk memprediksi nilai variabel, dan n adalah jumlah pengamatan yang tersedia untuk analisis. RMSE adalah ukuran yang baik dari akurasi, tetapi hanya untuk membandingkan kesalahan prediksi dari model atau model yang berbeda konfigurasi untuk variabel tertentu dan bukan di antara variabel, karena berskala dependen (Neill & Hashemi, 2018).
2.7 TINJAUAN DATA PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan data penelitian rujukan dari penelitian sebelumnya yang telah dilakukan oleh Sitompul (2020) dengan judul Stabilitas Digester Anaerobik Satu Tahap dalam Produksi Biogas pada Variasi Temperatur Menggunakan Reaktor Batch. Penelitian ini memproses data hasil percobaan tersebut untuk mendapatkan konstanta kinetika produksi biogas dengan beberapa model kinetika untuk mendapatkan perbandingan seperti Model Gompertz yang dimodifikasi, Model Cone, Model Logistik, dan Model Orde I. Serta untuk memvalidasi data penelitian ini dengan menggunakan Koefisien Determinan (R2) dan Root Mean Square Error (RMSE).
2.7.1 KARAKTERISTIK BAHAN BAKU
Pada penelitian ini digunakan bahan baku berupa limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) dari Pabrik Kelapa Sawit (PKS) Rambutan PT Perkebunan Nusantara III, Kabupaten Serdang Bedagai. Selain itu digunakan pula starter sebagai sumber mikroba yang akan mendegradasi substrat menjadi biogas, yang berasal dari digester anaerobik metanogenik 3000 L di Biogas Pilot Plant USU.
23
Sebelum digunakan sebagai umpan ke dalam reaktor, LCPKS dan starter terlebih dahulu dianalisis. Karakteristik LCPKS dan starter yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Tabel 2.4 dan Tabel 2.5.
Tabel 2.4 Karakteristik LCPKS Pabrik Kelapa Sawit (PKS) Rambutan PTPN III Kabupaten Serdang Bedagai
Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji
Ph - 3,70-4,70 APHA 4500-H
Total Solid (TS) mg/L 36.000 APHA 2540B
Volatile Solid (VS) mg/L 32.000 APHA 2540E
Total Suspended Solid (TSS) mg/L 12.000 APHA 2540D Volatile Suspended Solid (VSS) mg/L 10.000 APHA 2540E Chemical Oxygen Demand (COD) mg/L 68.131 APHA 5220B Soluble Chemical Oxygen Demand
(SCOD) mg/L 23.076 APHA 5220B
Tabel 2.5 Karakteristik Starter LPPM Biogas Pilot Plant USU
Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji
pH - 8,4 APHA 4500-H
Total Solid (TS) mg/L 18.000 APHA 2540B
Volatile Solid (VS) mg/L 14.000 APHA 2540E
Total Suspended Solid (TSS) mg/L 16.000 APHA 2540D Volatile Suspended Solid (VSS) mg/L 14.000 APHA 2540E Chemical Oxygen Demand (COD) mg/L 37.500 APHA 5220B Soluble Chemical Oxygen Demand
(SCOD) mg/L 28.571 APHA 5220B
Berdasarkan Tabel 2.4 dan Tabel 2.5 dapat dilihat bahwa LCPKS dan starter memiliki potensi yang sangat tinggi untuk dijadikan biogas. LCPKS mengandung zat organik yang sangat tinggi yang ditunjukan oleh hasil analisis COD senilai 68.131 mg/L sedangkan kadar COD limbah yang diizinkan untuk dibuang sesuai dengan Peraturan Menteri Lingkungan Hidup 2014 adalah 350 mg/L dengan pH 6,0 – 9,0 (Peraturan Menteri Lingkungan Hidup, 2014). Starter juga menunjukkan hasil analisis VSS yang tinggi senilai 10.000 mg/L yang mengindikasikan kandungan mikroba yang tinggi. Apabila keduanya dicampur diharapkan kandungan nutrisi telah cukup untuk mikroba dapat tumbuh dan mendegradasi LCPKS menjadi biogas.
Berdasarkan Tabel 4.1 juga dapat dilihat bahwa beberapa parameter LCPKS seperti pH, COD, dan TSS berada di atas ambang baku mutu limbah buangan sesuai dengan
24
Peraturan Menteri Lingkungan Hidup 2014 sehingga memiliki potensi dalam pencemaran lingkungan, maka perlu diolah sebelum dibuang.
2.7.2 Pengaruh Temperatur Terhadap Produksi Biogas
Pada proses digestasi anaerobik, metanogenesis adalah tahap yang paling penting dari seluruh digestasi anaerobik, dimana terjadi proses reaksi biokimia untuk menghasilkan biogas (Adekunle dan Okolie, 2015). Biogas adalah produk dari proses pendegradasian substrat organik secara anaerobik. Biogas adalah gas yang mudah terbakar yang terdiri dari metana, karbon dioksida, hidrogen sulfida dan sejumlah kecil gas lain (Alkhalidi et al., 2019). Pada penelitian ini konsentrasi biogas ditunjukkan oleh konsentrasi metana, karbondioksida, dan hidrogen sulfida.
Volume kumulatif produksi biogas yang diamati selama 21 hari pengamatan ditunjukkan pada Gambar 2.3. Volume biogas pada laju pengadukan yang sama yaitu 200 rpm untuk masing masing temperatur 35, 45, dan 55 °C mengalami peningkatan dan akhirnya konstan. Pada temperatur 35 °C diperoleh biogas sebesar 2,065 L, peningkatan temperatur menjadi 45 °C dan 55 °C meningkatkan produksi biogas menjadi 3,830 L dan 4,570 L hingga akhir digestasi. Hal ini menunjukkan bahwa digester pada kondisi termofilik menghasilkan lebih banyak biogas dibandingkan dengan digester pada kondisi mesofilik.
Gambar 2.3 Pengaruh Waktu terhadap Volume Biogas pada Temperatur 35, 45,
25
Temperatur yang tinggi menyebabkan laju reaksi yang cepat, yang mengarah pada penguraian sejumlah besar bahan organik (Hamzah et al., 2019), sehingga degradasi substrat menjadi biogas semakin tinggi (Gebreeyessus dan Jenicek, 2016).
Persentase zat organik di dalam sampel digambarkan oleh konsentrasi volatile solid (VS) (Dababat, 2019).
Oleh karena itu, proses digestasi anaerobik satu tahap pada laju pengadukan 200 rpm, temperatur yang optimum diperoleh pada 55 oC, dimana dengan adanya peningkatan temperatur, maka produksi biogas juga akan meningkat, dimana telah dibahas sebelumnya temperatur menyebabkan peningkatan degradasi bahan organik yang juga meningkatkan produksi biogas. Hubungan antara jumlah bahan organik yang tereduksi dengan jumlah biogas yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Hubungan Reduksi VS terhadap Volume Biogas
Dari Gambar 2.4, secara keseluruhan dapat dilihat bahwa semakin tinggi reduksi VS semakin besar volume biogas yang dihasilkan. Pada awal penelitian terjadi reduksi VS namun belum ada biogas yang dihasilkan. Hal ini disebabkan karena mikroba masih dalam tahap menyesuaikan diri dengan lingkungan dengan mengonsumsi substrat yang menghasilkan akumulasi VFA. Konsentrasi VFA yang
-50 Volume Biogas (35 C) Volume Biogas (45 C) Volume Biogas (55 C)
26
berlebih menghambat metanogen kurang aktif sehingga membutuhkan waktu sebelum konsumsi VFA menjadi biogas dimulai (Hamzah et al., 2019).
Pada hari ke - 4 volume biogas yang dihasilkan untuk masing masing temperatur mulai meningkat sesuai dengan reduksi VS yang semakin meningkat.
Hal ini disebabkan metanogen sudah mampu menyesuaikan diri dan mengonsumsi substrat dengan efektif. Selanjutnya produksi biogas dan reduksi VS mengalami fluktuasi. Hal ini disebabkan tingkat produksi VFA jauh lebih tinggi daripada pemanfaatan VFA menjadi metana sehingga menghasilkan akumulasi VFA dan membutuhkan waktu sebelum konsumsi VFA dimulai (Hamzah et al., 2019).
Selanjutnya produksi biogas dan reduksi VS mengalami penurunan hingga akhirnya tidak ada biogas yang dihasilkan. Hal ini disebabkan jumlah bahan organik yang ada semakin sedikit sehingga mikroba berkurang.
27