BIOGAS PRODUCTION TROUGH DRY FERMENTATION PROCESS USING PALM OIL EMPTY FRUIT BUNCHES PRODUKSI BIOGAS MELALUI PROSES DRY FERMENTATION MENGGUNAKAN LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

ABSTRACT

BIOGAS PRODUCTION TROUGH DRY FERMENTATION PROCESS USING PALM OIL EMPTY FRUIT BUNCHES

By

Nanda Efan Apria

The purpose of this research was to determine the production of biogas from palm oil empty fruit bunches through the dry fermentation process. The research was conducted at the Laboratory of Power and Agricultural Machinery, Department of Agricultural and Biological Engineering and Laboratory of Agroindustrial Waste Treatment, Department of Agroindustrial Technology, Faculty of Agriculture, University of Lampung in February to May 2014. The research was conducted by the two treatments using palm oil empty fruit bunches with cow dung and biogas digestate as inoculums. The results showed that at 41 days of retention days, the productivity of biogas from EFB was relatively compareable at 1084.4 l/Kg VSremoved with digestate as inoculum and at 1074.6 l/kg VSremoved with cow dung as inoculum. The content of CH4 in the biogas produced using digestate reached 40.1%, greater than the content of CH4 in the biogas produced from cow dung which was 36.1%.

ABSTRAK

PRODUKSI BIOGAS MELALUI PROSES DRY FERMENTATION MENGGUNAKAN LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

Oleh Nanda Efan Apria

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui produksi biogas yang dihasilkan dari limbah tandan kosong kelapa sawit melalui proses dry fermentation. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Daya dan Alat Mesin Pertanian Jurusan Teknik Pertanian dan Laboratorium Pengolahan Limbah Agroindustri Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung pada bulan Februari sampai Mei 2014. Penelitian dilakukan dengan dua perlakuan yaitu menggunakan tandan kosong kelapa sawit dengan inokulum kotoran sapi dan tandan kosong kelapa sawit dengan inokulum digestate sisa produksi biogas menggunakan limbah cair kelapa sawit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada HRT 41 hari produktivitas biogas dari limbah TKKS dari dua perlakuan adalah hampir sama, yaitu 1.084,4 l/kg VSremoved dengan inokulum digestate dan 1.074,6 l/Kg VSremoved dengan inokulum kotoran sapi. Kandungan CH4 pada hasil produksi biogas dari limbah TKKS dengan inokulum digestate mencapai 40,1 % lebih besar dibandingkan dengan kandungan CH4 pada pada hasil produksi biogas dari limbah TKKS dengan inokulum kotoran sapi yang hanya mencapai 36,1 %.

rwT,

SNNdIATVTUVONVB

ShINdY{tYT

S

YIISUUAI

NN

NIYINYTUSd

SYTTNXYd

EundIrrBT sullsreAlun usFmged sullrulgC

uurr,rEued

{lu{el

uBsrunf

upud

r{YINVJXgd ICOTONXE.I YNYftIVS

rqlag pducuar^l _{ntun }eru,(S n}tsS tlulus ru8eqag

!sd${s

YTUdYNYf,UYGNYN

Itr8IO

TTATYSYdYTTX

SNOSOX

NYGNYJ,

HYSRIIT N_1r{YNNCCNUI{

NOIJYINu$W{{

IY{

SgSOUd

INTYTSRI SYSOIS

I

ZOO

I

T0T66I LT,EAS}'L dIN

'd'tr4[ soluurf-luH

sn8y'rI

'J0

uBlusuod _IIU{CIJ uBsrunf Bn}ex 'z

u€luBued _{lIr{3J

600l Lav t 80

updy

UBJU BpUBNI

II/K\YS YdYTUX SNIOSOX hIYONYT HYflHIIT

NYXVNiNS3NII,1I ATO IJYT,Nfr I4N fl ,{ T,

{

A

SUSOUd INTYTIW SYSOIS ISXNOOUd rsdrnls Inpnl

l OO Z ZIZTOT, ZTEO886I 'IS'trAI o'd'r'S o$g34

Jp;;;;';,;;'i;;i:T

"',

;="{-jllTj

t;;,j;i

-*";:.;1'";

i,,,

r.*'

-

".:*l;."

,

"*\,'

l[:',;;;:

;';

,;;:-

li;

"ili;i:;;

:=;,.,.;,,,]

iu.,.1:

,,,

il:,:,.;;

l:'il;i,.;

;I;':;

l[,:l:;;;;,il;

;,,,;:

:;

'{';1-;i:]:

:,1.

1;.:

ij:i,,;,

;..";::i

::.;;

:.

;;;i,"'

ffi-;i.;:l

r;

liiii

I;

,;;;i-r;:

ii':'1.

;i

.''

'.

*

"

i'l',;;

,.;'

],';;;

l,;i.

l$

,i'l:l

'"

,,

,

;,,:;:l;

r

:j,ll':

:i,,:,,

;

,*l,ilil

;:i:!;j, il

'".:,",

-;

,'.

l,;'- ..

'' " ,' i'",,' ,i i'r, "i.ii.rni"rJ'o'til t *' ',,- * i;i"o

li,

" t'.'":,,,,.,,1.,,'

it'.- ft .-.io'ioi,rnoi#' i ri'*;rr _{*.--.*.iir,i"'!}

lt.t"''

-t-ii,r,.,..

n.i,'i ,-i'riri,-i,iiii'-i "r' ,f*

i _{J 'i-'n} .*j'u

I

t*ri

ur'**i

,.-

- *; *ffi

'_ r a.;rJ.,,",:roii*r,1 _{.lii.ii""j.i,:i.,'.1 ' '.}

, ,, ,,;-,,;rr..iii

t"tviiiirt.ffi t r''rift.ii-

ii,,ii* fi1...i-" -i;',,''- i '

t" _'*,r

io i.iiir,rr*o,;+i,r,'.,, '. io lt#l1-;i + _i.,i.i

i..i.,'i jijt'',,'

,....'o-

ai.ii', fixi., r"''j"";"''.

i:::'-n i:',] 1. , .,,'',,rt, i ,.,.,,.r

- i'',r :-;,i

Fillffig};trr f,ilnfiffis

lTilt,tftffi

Hilil$HH

iHH,$:ffir

tril

illi*

;

*xitgi

Hilff

sH

sn8y'rI'r(

r,

-'*i;#*gfi*iltlf',iLirs,t'*-1--*r,rffi

)

'$W

ll , ', ' t' , 't ''il.i l.tv.t,ri";irt r : ,,:.i r"-:"'. '}ffftlo l'

" t,

'..',,, _{_u.' , i.. j,, fi,,i*.i;.rl} 'i iti''o"'*"' -' _,.iii"

l,

' ", _{.,-"1,,'r,,'i;;rii'i}

-.,'n';i!,,i*' " "'*l "

i" i'

''! xj.dfJi _{il',. ili''ni*+xl} 1

?f07,llnf

iI

: rsdH{s u€llfi snlnT IE8;x-fr .

'd'H[ toluurfuuH

sn8y'JI'Jo

:

NIYXHYSflSNIIAI

': :,,;, gnlsx

, u, '::l :il

,1{ftEuad

urll

F'rl%ttr'JoId -.

_t i

f ,.,, ,-;*lr.r -: -

-$**

#

:.'

ffiir*n:trfi

til

ffi

;

ffi ffi*rffi Hn ililfi

*ffi

i

$Hfti{:ltr

x x

r*r:;;

-HHi#*t

xr

lil;ffi

ftriilil

trtfi

l#x;

mggffi

Hililili*i

iltfrHIffii

H

iln;H;;

ffi

'ttrIfi

i

*r,

l,=..'',.'o....*..,'.-'#

I ",t'... ""'

,1't' ',,,irri

! 4n,..i1,ro'n'i-l''f ri 'i r "" _,;--i 1..1,'r fi

l,.

'

-,,'

-r*rt

,,'',' ,,,..N,ii

. 4+trli*'*-*

u

| "

..,i,,' ,,1,,,r, -,,i , ,'. ,, '''-"''''-

a j - , ', ,i

ll,

.i;

:,j

;:.'-;I..

;,,""

.

,,;:'

;-;

l,

:1.t,,

',

;:

:

:i

:

'

:

::

:"

,]

,=,

.,,,

:;

'

''

:

.

1.,,,;'

-:

:,:'::

;:,;,1;

',t":i

"

-;'

."'

,.

;l

.

-

,

:

'

tii tsulQurrqusd uElng

1

rfni, rr r

urrqusd uElng

' * '..

".,.. ,,If_I1Eua6 t-..-i{ ' -'' * "..

,0...,. . ,I,fi

| '

" ''1''ii'i+.',rrtr"li!

,4{

ll

dffi

$ftitr il trH il*il.ffi ;

$:

i**

*liJ

_Hffi

#;Til

fl

$:*r.rl;ilH

il il il

ffi

;

;;l*Tx lll;il

;;;

I,""t"t-i

ft +;=t :*" ar*r,.*il*+iilii'n:'iniiil!*-r*+-ti ''

li;il:;#$f

;ff fi

;

ffi il:flffi ;

;:*}i-liffHil

Hil

Ififi]

IrjH*};il;;

;;H il

Ilffi

;

ti*j:l[*

;

li

tffi#mfltrn

*#tflffiii

ffi#ffitffi

Hxilinfr

ir:ffitrffiI

nilili*T=

r;#*nfir

u

liixft;fufi

xtnxmi m*599il

Htril*ffiti

iH#HtHI

tillll-i

trliilir

i

il iffi $frfr ifi #

trHIttff

i

ru*t*lriqil

Hffi Iffi

Ii

;ffi

n*tr#n

ff # il

x

r;

.'nx;l;ry

=,

PERI\YATAAN KEASLIAh{ HASIL KARYA

Saya adaldh Nanda Efan Apria NPM 0814071009. Dengan ini menyatakan bahwa apa

yang tertulis dalam karya ilmiah

ini

adalah hasil karya saya yang dibimbing oleh

Kornisi Pembimbing,

l)

Dr.

Ir.

Agus llaryanto, M.P. dan 2) Cicih Sugianti, S.TP.,

M"Si. berdasarkan pada pengetahuan dan informasi yang telah saya dapatkan. Karya

ilmiah ini berisi material yang dibuat sendiri dan hasil rujukan beberapa sumber'lain Ouku, jurnal, dll) yang telah dipublikasikan sebelumnya atau dengan kata lain h*anlatl

hasil dari plagiat karya orang lain.

Demikianlah pernyataan

ini

saya buat dan dapat dipertanggungiawabkan. Apabila

dikemudian

hari

terdapat kecurangan

dalam karya

ini,

maka saya

siap

mempertanggungiawabkannya.

Bandar Larnpung 22 IuIi Z:0L4

Yang membual pemy ataarr

Nanda Efan Apria

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Dusun Way Seso, Desa Alam Jaya, Kotabumi, Lampung Utara pada tanggal 24 April 1990, sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Tumbur Hasan dan Ibu Kemala Gadis. Pendidikan Taman Kanak-kanak (TK) di selesaikan di TK Dharma Wanita Persatuan, Tata Karya, Lampung Utara pada tahun 1996, Sekolah Dasar (SD) di selesaikan di SD Negeri 4 Tanjung Aman, Kotabumi, Lampung Utara pada tahun 2002, Sekolah Menengah Pertama (SMP) di selesaikan di SMP Negeri 1 Kotabumi, Lampung Utara pada tahun 2005, dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di selesaikan di SMA Negeri 1 Kotabumi, Lampung Utara pada tahun 2008.

Sesungguhnya Allah tidak merubah keadaan

sesuatu kaum sehingga mereka merubah

keadaan yang ada pada diri mereka sendiri.

(QS: Ar-Ra'd Ayat: 11)

Sekali layar terkembang surut kita

berpantang. (Cristopher Colombus)

Kita Sama dan Bersaudara.

(KSR PMI Unit Unila)

Aku masih harus terus berjalan meskipun

mudah menjadi sulit, membawa perubahan,

PERSEMBAHAN

Dengan sepenuh hati kupersembahkan karya kecilku ini kepada :

1. Allah SWT, Rabb semesta alam yang terus memberikan hidayah-Nya kepada umat manusia.

2. Negeriku Indonesia, teruslah berkembang menelurkan putra-putri terbaik bangsa untuk membawa namamu mengangkasa.

3. Almamater tercinta Univesitas Lampung, yang telah memberikan kesempatan menimba ilmu sebanyak-banyaknya untuk masa depan yang lebih baik.

SANWACANA

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayah-Nya karya ilmiah ini dapat diselesaikan.

Skripsi dengan judul “Produksi Biogas Melalui Proses Dry Fermentation Menggunakan Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit” merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Wan Abbas Zakaria, M.S. selaku dekan fakultas Pertanian, Universitas Lampung beserta jajaran dekanat Fakultas Pertanian, Universitas Lampung;

3. Ibu Cicih Sugianti, S.TP., M.Si. selaku pembimbing kedua atas waktu, saran, bimbingan dan koreksi yang telah diberikan;

4. Bapak Dr. Ir. Sugeng Triyono, M.Sc. selaku penguji atas saran dan masukan dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Bapak dan Ibu dosen Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung atas ketulusan memberikan ilmu-ilmu dan pengalaman yang sangat bermanfaat untuk masa depan penulis.

6. Makku Kemala Gadis dan Bapakku Tumbur Hasan yang dalam setiap doa dalam sholatnya selalu mendoakan penulis agar menjadi manusia yang terbaik dalam keadaan apapun, selalu menitipkan harapan dalam setiap tetes peluh dan air mata agar penulis dapat mencapai cita-cita keluarga dalam memberikan perubahan yang lebih baik, selalu menuntun penulis menuju jalan yang lebih cerah di masa depan, terima kasih telah menjadi orang tua terbaik yang pernah ada di dunia.

7. Adikku Arenda Reza Riyanda dan Agung Tri Novriyanda yang telah menjadi motivasi penulis untuk menjadi contoh yang baik.

8. Keluarga besar Mangku Alam dan Ratu Simbangan yang terus memberikan doa dan bantuan secara moril dan materil yang tak ternilai harganya.

9. Yang terus melengkapi jalan hidup penulis Anggun Permatasari, S.Ked. atas doa, harapan, semangat, kesabaran dan cinta yang luar biasa selama penulis menyelesaikan studi.

11.Bapak Dr. Ir. Udin Hasanudin, M.S. selaku kepala Laboratorium Pengelolaan Limbah Agroindustri Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung beserta timnya yang telah membantu penulis menyelesaikan skripsi ini.

12.Bapak Manut beserta warga Desa Bangun Rejo, Natar, Lampung Selatan yang telah membantu Penulis Menyelesaikan skripsi ini.

13.Rekan-rekan Teknik Pertanian angkatan 2008 yang terus berjuang hingga akhir, terima kasih atas kebersamaan dan pengalaman yang tak terlupakan. 14.Keluarga Besar Palang Merah Indonesia dan UKM KSR PMI Unit Univesitas Lampung atas ilmu, pelajaran, pengalaman berharga yang tidak penulis dapatkan dari bangku kuliah.

15.Saudara-saudaraku angkatan XIX UKM KSR PMI Unit Unila (Susi, Aris, Doddy, Ima, Rika, Kambria, Yossi, Ridwan, dll.) atas langkah bersama yang telah kita selesaikan dengan baik.

16.Keluarga Besar HIMATEKTAN dan PERMATEP atas kebersamaan dan ilmu yang telah diberikan selama penulis menyelesaikan studi.

17.Rekan-rekan Pengurus Pusat IMATETANI dan FORKOM-UKM Univeritas Lampung, terima kasih atas kepercayaan yang telah diberikan kepada penulis dalam menjalankan roda organisasi.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa tulisan sederhana ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi terselip harapan semoga skripsi ini dapat berguna bagi masyarakat luas. Aamiiin.

Bandarlampung, Juli 2014 Penulis

1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Memasuki abad ke-21 energi menjadi persoalan yang sangat kritis di dunia (Sukmana dan Muljatiningrum, 2011). Peningkatan permintaan energi, menipisnya sumber cadangan minyak dunia, permasalahan emisi, serta peningkatan harga minyak dunia hingga mencapai 100 $ per barel, menjadi masalah yang serius yang menimpa banyak negara di dunia (Sarjono dan Ridlo, 2013). Hal ini memberikan tekanan kepada negara-negara di dunia untuk mencari sumber energi alternatif atau sumber energi yang dapat diperbaharui. Berbagai upaya mencari energi alternatif berkembang di seluruh dunia guna menghemat cadangan energi fosil khususnya minyak bumi yang ada saat ini. Biogas merupakan salah satu sumber energi alternatif yang dapat dikembangkan sebagai pengganti bahan bakar fosil (Haryati, 2006). Bahan umum yang dapat digunakan sebagai bahan baku biogas adalah limbah yang mudah terurai (biodegradable). Limbah organik yang mudah terurai dapat diperoleh dari pertanian, perumahan-perumahan, maupun peternakan.

2 Salah satu limbah yang kadang luput dari perhatian kita adalah limbah tandan kosong kelapa sawit yang jumlahnya cukup melimpah dikarenakan banyaknya perusahaan baik negeri atau pun swasta yang memiliki perkebunan kelapa sawit di Indonesia. Hal inilah yang menyebabkan limbah tandan kosong kelapa sawit bisa kita jumpai dalam jumlah yang cukup besar hampir di semua penjuru Indonesia.

3 keuntungan dari proses dry fermentation sebagai berikut (SP MULTITECH, 2012). :

- Emisi yang lebih kecil

- Waktu retensi yang lebih pendek - Kebutuhan energi rendah

- Kebutuhan tenaga kerja rendah

- Digester kering yang lebih mudah untuk ditangani.

1.2 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil produksi biogas yang dihasilkan dari limbah tandan kosong kelapa sawit melalui proses dry fermentation.

1.3 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai:

1. Informasi ilmiah mengenai produksi biogas dari tandan kosong kelapa sawit melalui proses dry fermentation.

5

II.TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit

Pohon kelapa sawit terdiri dari dua spesies besar yaitu Elaeis guineensis yang berasal dari Afrika danElaeis oleiferayang berasal dari Amerika. Pohon kelapa sawitdapatmencapaitinggi 24 meter, bunga dan buahnya berupa tandan serta bercabang banyak. Buahnya kecil dan apabila telah matangakanberwarna merah kehitaman. Daging buah dan kulitnyamengandungi minyak yang digunakan sebagai bahan minyak goreng, sabun, dan lilin. Ampasnya dimanfaatkan untuk pakan ternak, khususnya sebagai salah satu bahan pembuatan pakan ayam dan tempurungnya digunakan sebagai bahan bakar dan arang (Depperin, 2007). Potensi pengembangan kelapa sawit di Indonesia sangat besar, hal ini dibuktikan dengan banyaknya perkebunan kelapa sawit di Indonesia baik milik negara ataupun perusahaan perorangan.Angka produksi kelapa sawit Indonesia dari tahun 2008-2012 dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Produksi Kelapa Sawit Indonesia Tahun 2008-2012

Tahun ProduksiKelapa Sawit (Ton)

2008 17.539.788

2009 19.324.294

2010 21.958.120

2011 23.096.541

2012 26.015.518

6 Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) adalah salah satu produk sampingan (by-product) berupa padatan dari industri pengolahan kelapa sawit. Ketersediaan tandan kosong kelapa sawit cukup signifikan bila ditinjau berdasarkan rerata nisbah produksi tandan kosong kelapa sawit terhadap total jumlah tandan buah segar (TBS) yang diproses (Arif, 2012). Rerata produksi tandan kosong kelapa sawit adalah berkisar 22% hingga 24% dari total berat tandan buah segar yang diproses di pabrik pengolahan kelapa sawit. Secara fisik tandan kosong kelapa sawit terdiri dari berbagai macam serat dengan komposisi antara lain sellulosa, hemisellulosa dan lignin. Komposisi kandungan kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Kandungan Tandan Kosong Kelapa Sawit

Komponen % berat

Sellulosa 41,3-46,5

Hemisellulosa 25,3-33,8

Lignin 27,6-32,5

Sumber:Sudiyani dkk. (2010)

7

2.2 Biogas

Biogas merupakan gas mudah terbakar yang berasal dari bahan-bahan organik yang diperoleh dari proses perombakan bahan organik oleh mikroba dalam kondisi tanpa oksigen (anaerob).Secara umum segala jenis bahan yang dalam istilah kimia termasuk senyawa organik, baik yang berasal dari hewan ataupun tanaman yang banyak mengandung bakteri metanogenik dan bakteri asidogenik dapat dijadikan bahan untuk memproduksi biogas.Substrat terbaik untuk menghasilkan biogas adalah sampah organik yang berasal dari buah-buahan, sayur-sayuran, dan kotoran ternak.

Pemanfaatan sampah organik dan kotoran ternak sebagai bahan penghasil biogas secara tidak langsung merupakan salah satu pemecahan masalah sanitasi dan kesehatan lingkungan, mencegah terjadinya efek rumah kaca karena gas metan yang dihasilkan dari proses penguraian kotoran ternak secara natural merupakan salah satu gas rumah kaca, dan menghindari penebangan hutan yang merupakan dampak dari penggunaan kayu sebagai bahan bakar alternatif.

8 udaranamun metan tidak beracun (Sukmana dan Muljatiningrum, 2011). Komposisi biogas dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Komposisi Biogas

No. Nama Gas Rumus Kimia Jumlah

1 Methan CH4 54% - 74%

2 Karbondioksida CO2 27% - 45%

3 Nitrogen N2 3% - 5%

4 Hidrogen H2 0% - 1%

5 Karbonmonoksida CO 0,1%

6 Oksigen O2 0,1%

7 Hidrogen Sulfida H2S Sedikit

Sumber :Sukmana dan Muljatiningrum (2011)

Nilai kalor dari gas metana murni adalah 8.900 kkal/m3 sedangkan nilai kalor biogas sekitar 4.450-5.340 kkal/m3jauh dibawah nilai kalor metan dikarenakan pengenceran oleh karbondioksida (Gerardi,2003). Kandungan energi dalam biogas sangattergantung kepada nilai konsentrasi metana (CH4) semakin besar kandungan metana maka semakin besar pula nilai kalori pada biogas (Pambudi, 2008).

2.3 Fermentasi Bahan Organik

2.3.1 Fermentasi Basah

9 mencapai kadar air dan C/N ratio yang diinginkan proses-proses ini dilakukan sebelum bahan isian dimasukkan ke dalam digester. Digester adalah tempat terjadinya proses dekomposisi bahan-bahan organik yang berupa tangki kedap udara yang diisi oleh bahan organik, dan buangan proses yang dapat dikeluarkan. Desain digester bermacam macam sesuai dengan jenis bahan baku yang digunakan, temperatur yang dipakai dan bahan konstruksi. Digester dapat terbuat dari cor beton, baja,bata atau plastik dan bentuknya dapat berupa seperti silo, bak, kolam dan dapat diletakkan di bawah tanah (Haryati, 2006).

Dilihat dari segi konstruksinya ada tiga desain digester fermentasi basah dasar, yaitu :

1.Covered lagoon digester. Merupakan kolam penampungan bahan organik bertutup, tutup bak tersebut berupa bahan tak tembus (impermeable) dan menutupi seluruh permukaan bak, tutup tersebut akan menangkap gas yang dihasilkan selama proses dekomposisi bahan organik dan menglirkannya melalui pipa. Digester model ini merupakan desain paling sederhana yang digunakan untuk kotoran cair dengan kandungan padatan kurang dari 3%.

10 2. Complete mix digester. Digester jenis ini terbuat dari baja, cocok untuk volume kotoran ternak yang besar dan mempunyai kandungan solid antara 3-10%. Digester ini juga dilengkapi pemanas juga pengaduk mekanik yang selama proses fermentasi secara terus-menerus mengaduk bahan sehingga padatan tetap dalam keadaan tersuspensi. Biogas yang terbentuk akan terakumulasi di bagian atas digester. Digester ini dapat diinstalasi di atas atau terkubur di bawah tanah. Digester jenis ini meskipun lebih efisien tetapi mahal biaya pembuatan, operasional dan pemeliharaannya sehingga sulit digunakan untuk skala rumahan.

Gambar 2. Complete mix digester (www.daviddarling.info)

[image:30.595.147.486.103.208.2]

11 Gambar 3. Plugflow digester (www.plugflowdigester.com)

Jika dilihat dari cara pengoperasiannya, ada dua tipe digester fermentasi basah, yaitu :

[image:30.595.143.468.395.500.2]

1. Continuous feeding (tipe pengumpanan kontinu). Pada tipe ini bahan baku masuk dan residu keluar secara kontinu dengan selan waktu tertentu.

Gambar 4. Continuous feeding digester (www.fao.org)

2. Batch feeding(tipe bak tetap). Pada tipe ini bahan baku ditempatkan di dalam bak tertentu dari awal hingga akhir proses.

[image:30.595.155.479.615.723.2]

12 2.3.2 Fermentasi Kering

Fermentasi kering biogas yang dikenal juga dengan solid state fermentation biogas adalah salah satu metode pencernaan anaerobik oleh bakteri dekomposisi yang juga memerlukan komponen digester kedap udara agar proses pencernaan anaerobik dapat berlangsung dengan optimal untuk menghasilkan biogas. Proses dry fermentationtidak memerlukan kadar air bahan isian yang tinggi (konsentrasi bahan kering lebih dari 20%) dan tidak memerlukan proses pembuburan sebelum bahan isian di masukkan ke dalam digester (Chen, 2013).

Proses pencernaan anaerobik menggunakan dry fermentation memberikan hasil produk yang samadengan proses wet fermentationyaitu biogas dan pupuk organic dengan beberapa keuntungan lain seperti:

Emisi yang lebih kecil

Waktu retensi yang lebih pendek Kebutuhan energi rendah

Kebutuhan tenaga kerja rendah

Digester kering yang lebih mudah untuk ditangani Membutuhkan sedikit air

Tidak berbau dan lebih higienis

Tidak memerlukan pembuburan sebelum proses pencernaan anaerobik berlangsung.

Di samping beberapa keuntungan di atas produksi biogas menggunakan dry fermentation juga memiliki beberapa kekurangan seperti (Chen, 2013). :

13 Kesulitan dalam transfer panas dan massa

Kesulitan dalam kontrol pH dan suhu

Membutuhkan tekonologi yang tinggi dalam skala besar

Dengan beberapa kekurangan tersebut, teori dan teknologi kontrol pada produksi biogas menggunakan proses fermentasi kering harus dipelajari lebih lanjut.

[image:32.595.129.497.388.644.2]

Ciri utama dari digester fermentasi kering adalah adanya sistem pengabutan air yang berisi sumber bakteri yang akan di paparkan ke bahan baku isian yang terdapat di dalam digester kedap udara sehingga proses pencernaan anaerobik dapat berlangsung. Gambar skema umum dari digester fermentasi kering dapat dilihat pada Gambar 6.

14

2.4 Proses Pencernaan Anaerobik (Anearobic Digestion)

[image:33.595.147.473.374.730.2]

Biogas merupakan gas mudah terbakar yang diperoleh dari proses pencernaan anaerobik (Anaerobic Digestion).Pencernaan anaerobik adalah proses pemecahan bahan organik oleh aktifitas bakteri matenogenik dan bakteri asidogenik pada kondisi tanpa udara. Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran binatang, manusia, dan sampah organik rumah tangga atau pertanian.Pembentukan biogas melalui proses pencernaan anaerobik meliputi tiga tahap proses yaitu hidrolisis, asidogenesis, dan metanogenesis (Haryati, 2006). Proses pencernaan anaerobik diperlihatkan pada Gambar 7.

15 Hidrolisis danmikroorganismefermentasi bertanggung jawab atas pemecahan awal pada polimer dan monomer yang ditemukan dalam bahan limbah dan menghasilkan sebagian besar asetat dan hidrogen, asam lemak volatil seperti propionat dan butirat dalam jumlah yang bervariasi dan juga sejumlah alkohol.Pada asidogenesis bakteri acetogenic obligat yang memproduksi hidrogen mengkonversi propionat dan butirat menjadi asam asetat dan hydrogen.Pada proses metanogenesis dua kelompok metanogenic menghasilkan metana masing-masing dari asetat dan hidrogen (Ahring,2003).

Pencernaan anaerobik pada kotoran ternak telah banyak diteliti dan dibuktikan, seperti di California Amerika Serikat, lebih dari 15 digester biogas menggunakan kotoran sapi perah telah beroperasi dengan baik atau sedang dalam pengembangan(El-MashaddanZhang, 2010). Namun, berdasarkan nilai investasi ekonomi produksi biogas dengan menggunakan digester kotoran sapi perah tidak terlalu menguntungkan karena nilai biodegradabilitas yang relatif rendah dan hasil biogas kotoran sapi perah yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan biogas dari limbah organik seperti sisa makanan.

16 Anaerobik co-digestion adalah teknologi yang efektif dan ramah lingkungan untuk penghasilan energi dari limbah organik. Bahan organik dari limbah pertanian dan limbah industri merupakan substrat yang baik untuk anaerobic co-digestion karena jumlahbahan yang banyak dan sifatnya yang mudah terdegradasi (Hublinet al., 2012).

2.5 Faktor Pembentukan Biogas

Dalam proses pembentukan biogas dengan proses pencernaan anaerobik perlu diperhatikan beberapa faktor agar fermentasi dapat berjalan secara optimal seperti:

1. C/N ratio bahan baku isian

17 bakteriyang berakibat sedikitnya hasil produksi biogas. Oleh karena itu, jumlah ratio C/N perlu dihitung dan direncanakan secara tepat karena menentukan kehidupan dan aktifitas mikrorganisme.Untuk menghitung C/N ratio, bagilah nilai organik matter (nilai yang diperoleh melalui pembakaran) dengan 1,72, hasilnya merupakan nilai karbon. Kemudianbagilah nilai N terhadap nilai C dan yang akan menjadi nilai C/N dimana N=1. Untuk bahan kulit durian yang memiliki nilai C/N ratio yang tinggi maka diperlukan pencampuran (co-digestion) untuk mencapai nilai C/N ratio yang sesuai untuk produksi biogas.

2. Bahan baku isian

Bahan isian yang paling baik digunakan untuk menghasilkan biogas adalah yang mengandung 7-9 % bahan kering. Untuk mendapatkan kandungan kering bahan seperti itu maka bahan isian biasanya dicampur dengan air. Sebagai contoh pada sapi harus dicampur dengan air dengan perbandingan 1:1 atau 1:1,5 (Wariyanto, 2006).

3.Starter

18 mengandungstarter. Starter merupakan mikroorganisme perombak yang dijual komersial tetapi starter bisa juga menggunakan lumpur aktif organik atau cairan isi rumen.

Starter yang dikenal ada 3 macam, yaitu :

Starteralami ; yang sumbernya berasal dari alam yang diketahui mengandung bakteri metan seperti lumpur aktif, timbunan sampah lama, timbunan kotoran ruminansia dan sebagainya.

Starter semi buatan ; yang sumbernya berasal dari tabung pembuat biogas yang diharapkan kandungan bakteri metannya dalam stadia aktif.

Starterbuatan ; yang sumbernya sengaja dibuat baik dari media alami atau buatan yang bakteri metannya dibiakkan secara laboratoris.

4. Suhu pencernaan

[image:38.595.109.514.164.235.2]

19 lama(Geradi, 2003). Rentang temperatur optimum untuk pertumbuhan bakteri pembentuk metan dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Rentang Waktu Optimum Pertumbuhan Bakteri Metan

Kelompok bakteri Rentang temperatur, oC

Psikrofilik 5-25

Mesofilik 30-35

Termofilik 50-60

Sumber: Gerardi (2003).

5. Tingkat keasaman (pH)

Dalam proses fermentasi, ada dua jenis bakteri yang berperan aktif, yaitu acidogenic bacteria yang memerlukan kisaran pH berkisar 4,5-7 dan bekerja secara optimum pada kisaran pH 6-7. Sementara itu methanogenic bacteria bekerja pada kisaran pH 6,2-7,8 dan bekerja optimum pada kisaran 7-7,2. Tingkat keasaman harus selalu di jaga, apabila tingkat keasaman turun akan mengakibatkan terhambatnya pengubahan substrat menjadi biogas. Sebaliknya bila pH terlalu tinggi maka akan mengkibatkan produk akhir utama adalah karbon dioksida.

6. Hidraulic Retention Time(HRT)

[image:39.595.211.412.82.254.2]

20 Gambar 8. Hidraulic Retention Time(www.lagoonsonline.com)

7. Pengadukan

Setelah bahan isian dicampur maka perlu diadakan pengadukanagar campuran menjadi homogen. Pengadukan meningkatkan proses pencernaan dengan mendistribusikan bakteria, substrat, dan nutrisi ke seluruh bagian digester serta menyamakan suhu. Kegiatan metabolisme bakteri pembentuk asetat dan metan memerlukan kontak spasial yang dekat. Pengadukan yang lembut dapat memastikan kontak tersebut. Pengadukan diperlukan agar hidrolisis limbah dan produksi asam organik dan alkohol oleh bakteri pembentuk asetat dapat berjalan baik. Beberapa keuntungan pengadukan isi digester sebagai berikut (Gerardi, 2003). :

Menghilangkan atau mengurangi pembentukan sampah Menghilangkan stratifikasi termal

Mempertahankan lumpur kimia dalam digester dan keseragaman fisik di seluruh tangki

21 Menyebar bahan-bahan masuk ke dalam tangki dengan cepat

22

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari - Mei 2014 di Laborartorium Daya dan Alat Mesin Pertanian Jurusan Teknik Pertanian dan Laborarorium Pengelolaan Limbah Agroindustri Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung.

3.2 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah tandan kosong kelapa sawit yang diperoleh dari PTPN 7 unit usaha Rejosari Natar Lampung Selatan, kotoran sapi dari warga Desa Bangun Rejo Lampung Selatan dan digestate sisa produksi biogas menggunakan limbah cair kelapa sawit milik Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung.

23

3.3 Prosedur Penelitian

[image:42.595.154.464.185.724.2]

Secara garis besar prosedur penelitian dapat dilihat pada diagram alir berikut:

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian Selesai

Pengukuran komposisi Pengukuran produksi gas Memasukkan bahan baku

ke dalam digester

Proses pencernaan anaerobik Pembuatan

digester Penyiapan drum plastik, selang, bak

bakteri, pompa air

Penyiapan Limbah Limbah Tandan

Kosong Kelapa Sawit Persiapan komponen

digester

24 1.3.1 Persiapan Komponen Digester

1. Drum plastik ukuran 220 liter yang telah disiapkan sebagai tabung digester dibersihkan terlebih dahulu kemudian dikeringkan.

2. Penutup drum dibuat dengan skema buka tutup agar mudah untuk memasukkan bahan baku isian

3. Membuat pipa paralon dengan lubang-lubang kecil lalu di tempatkan di sisi dalam atas drum digester agar dapat mengembunkan air yang dipompa dari bak digestate.

4. Membuat lubang pada sisi atas dan bawah drum untuk meletakkan katup buka tutup yang akan digunakan untuk mengalirkan gas hasil produksi dan sisa digestate.

[image:43.595.114.514.440.662.2]

Digester yang akan digunakan saat penelitian dijelaskan pada Gambar 10.

25 1.3.2 Persiapan Bahan Baku

[image:44.595.218.447.194.347.2]

1. Bahan baku berupa limbah tandan kosong kelapa sawit diambil dari PTPN 7 Unit Usaha Rejosari Natar Lampung Selatan.

Gambar 3. Tandan kosong kelapa sawit

2. Bahan baku limbah tandan kosong kelapa sawit di serabut menjadi bagian-bagian kecil.

[image:44.595.219.444.431.583.2]

[image:45.595.219.446.112.265.2]

26 3. Bahan baku dicampur dengan kotoran sapi

Gambar 5. Pencampuran bahan TKKS+KS

[image:45.595.218.445.322.473.2]

4. Bahan yang telah siap digunakan dimasukkan ke dalam drum digester.

Gambar 6. Pemasukan bahan ke reaktor 5. Setelah itu, drum digester ditutup rapat.

[image:45.595.220.444.535.689.2]

27 6. Selang yang tersambung dengan panel buka tutup pada digester kemudian

dihubungkan ke galon penampung gas yang telah disiapkan.

7. Drum digester yang telah terisi bahan tersebut lalu disiram setiap hari dengan menggunakan leachate kotoran sapi pada perlakuan limbah TKKD dengan inokulum kotoran sapi dan dengan menggunakan digestate pada perlakuan TKKS dengan inokulum digestate. Proses anaerobik akan berlangsung ketika drum ditutup.

1.4 Rancangan Percobaan

Pada penelitian ini dilakukan dua perlakuan yaitu produksi biogas menggunakan limbah TKKS dengan inokulum kotoran sapi (KS) dan produksi biogas menggunakan limbah TKKS degan inokulum digestate sisa produksi biogas dari limbah cair kelapa sawit dengan perbandingan berat 4:1 pada setiap perlakuan.

1.5 Parameter Pengukuran

Parameter yang dinilai pada penelitian ini adalah: 1. Produksi Gas Harian dan Kumulatif

28 2. Hidraulic Retention Time

HRT gas diamati dari gas pertama dihasilkan sampai gas tidak dihasilkan secara signifikan lagi.

3. Produktivitas Gas

Produktivitas gas adalah produksi gas total yang dihasilkan dibagi dengan bahan organik yang digunakan. Bahan organik yang digunakan didapatkan dari persen bahan organik yang terkandung dalam bahan dari berat bahan yang digunakan. Untuk produktivitas gas dapat dicari dengan menggunkan persamaan berikut:

PG =

4. Komposisi Gas

42

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan :

1. Produksi biogas total yang diperoleh dari bahan TKKS dengan inokulum kotoran sapi sebesar 1.561,4 liter selama 41 hari dengan produksi rata-rata sebesar 38 liter/hari, kadar CH4 sebesar 36,1 %, produktivitas biogas sebesar 1.074,6 l/kg VSremoved dan produktivitas CH4 sebesar 387,9 l/kg VSremoved. 2. Produksi biogas total yang diperoleh dari bahan TKKS dengan inokulum

digestate sebesar 1.195 liter selama 41 hari dengan produksi rata-rata sebesar 27,7 liter/hari, kadar CH4 sebesar 40,1 %, produktivitas biogas sebesar 1.120,6 l/Kg VSremoved dan produktivitas CH4 sebesar 434,8 l/kg VSremoved.

5.2 Saran

44

DAFTAR PUSTAKA

Ahring, B. K. 2003. Perspective for Anaerobic Digestion. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnologi. Vol. 81 : 1 – 30.

Aragaw, T., M. Andargie dan A. Gessesse. 2013. Co-digestion of cattle manure with organic kitchen waste to increase biogas production using rumen fluids as inoculums. Academic Journals. Vol. 8 : 443 - 450.

Arif, F. S. 2012. Tinjauan Fungsi Fisik Aplikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit. www.dedidoank.files.wordpress.com. Akses : 8 Februari 2014.

Balai Pengkajian Teknologi Pertanian (BPTP) Jambi. 2013. Teknologi Pembuatan Kompos Tandan Kosong Kelapa Sawit. www.jambi.litbang.deptan.go.id. Akses : 9 Juni 2014

Cahyani, D. 2013. Potensi Reduksi Emisi Gas Rumah Kaca Melalui Pemanfaatan Kotoran Sapi Menjadi Biogas Skala Rumah Tangga Di Provinsi

Lampung.Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian. Universitas Lampung. Bandar Lampung.

Chen, H. 2013. Modern Solid State Fermentation Theory and Practice. Springger. Dordrecht. Hal : 216-223.

Departemen Perindustrian. 2007. Gambaran Sekilas Industri Minyak Kelapa Sawit. www.depperin.go.id. Akses : 8 Februari 2014.

Direktorat Jendral Perkebunan. 2013. Produksi Kelapa Sawit Menurut Propinsi di Indonesia. www.ditjenbun.pertanian.go.id. Akses : 8 Februari 2014. El-Mashad. H. M. dan R. Zhang. 2010. Biogas production from co-digestion of

dairy manure and food waste. Bioresource Technology. Vol. 101 : 4021– 4028.

Gerardi, M. H. 2003. The Microbilogi of Anaerobic Digesters. John Wiley & Sons, Inc. Canada.

Haryati, T. 2006. Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber Energi Alternatif. Wartazoa. Vol. 16 : 160 – 169.

45 Li, J., A. K. Jha., J. He., Q. Ban., S. Chang. dan P. Wang. 2011. Assessment of the effects of dry anaerobic co-digestion of ,cow dung with waste water sludge on biogas yield and biodegradability. International Journal of the Physical Sciences. Vol. 6 : 3723-3732

Pambudi, N. A. 2008. Pemanfaatan Biogas Sebagai Energi Alternatif. www.dikti.org. Akses : 13 November 2013.

Sarjono dan M. Ridlo. 2013. Studi Eksperimental Penggunaan Kotoran Sapi Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Majalah Ilmiah STTR. Cepu.

SP Multitech Renewable Energi SDN. BHD. 2011. Biogas Dry Fermentation Using German Technologi. Selangor.

Sudiyani, Y. K., C. Sembiring., H. Hendarsyah. dan S. Alawiyah. 2010. Pengolahan awal dengan basa NaOH dan sakarifikasi enzimatis serat tandan kosong kelapa sawit (TKKS) untuk produksi etanol. Menara Perkebunan. Vol.78: 70-74

Sukmana, R. W. dan A. Muljatiningrum. 2011. Biogas dari Limbah Ternak. Nuansa. Bandung.