PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
DESAIN MODERN BIOPROSES TERINTEGRASI
UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH HASIL PERIKANAN PADA
PUSAT PENGOLAHAN HASIL PERIKANAN TRADISIONAL
BIDANG KEGIATAN : PKM-GT
Diusulkan oleh :
Vini Oktorina C34080069 2008 Ahmad Fattaya C14080028 2008 Intan Rukiyah C34080076 2008
INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
HALAMAN PENGESAHAN USUL PKM
1. Judul Kegiatan : Desain Modern Bioproses Terintegrasi untuk Pengolahan Limbah Hasil Perikanan pada Pusat Pengolahan Hasil Perikanan Tradisional
2. Bidang Kegiatan : PKM-GT 3. Bidang Ilmu : Pertanian 4. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap : Vini Oktorina
b. NIM : C34080069
c. Jurusan : Teknologi Hasil Perairan d. Universitas : Institut Pertanian Bogor
e. Alamat Rumah : Jalan Anugrah 1 no. 27, Jati Cempaka, Bekasi f. No. Hp : 0813 9895 9398
g. Alamat E-mail : vinioktorina@yahoo.co.id
5. Anggota Pelaksana Kegiatan : 3 orang
Departemen Teknologi Hasil Perairan Ketua Pelaksana Kegiatan
(Dr. Ir. Nurjanah, MS) (Vini Oktorina)
NIP. 19591013 198601 2 001 NIM. C34080069
Wakil Rektor
Bidang Akademik dan Kemahasiswaan Dosen Pendamping
KATA PENGANTAR
Puji syukur Kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas
berkat rahmat dan karunia-Nya tulisan ini dapat diselesaikan dengan baik. Tulisan
ini mengambil judul : “Desain Modern Bioproses Terintegrasi untuk Pengolahan Limbah Hasil Perikanan pada Pusat Pengolahan Hasil Perikanan Tradisional”.
Kami berharap tulisan ini dapat memberikan solusi terhadap permasalahan dalam
pengolahan limbah hasil perikanan pada pusat-pusat hasil perikanan tradisional
yang ada di seluruh Indonesia.
Kami mengucapkan terima kasih kepada Bapak Bambang Riyanto, S.Pi.,
M.Si. yang telah banyak mengarahkan, membimbing, dan memberikan masukan
serta inspirasinya untuk dapat menyelesaikan tulisan ini dengan baik.
Akhir kata, kami ucapkan terima kasih kepada pihak DIKTI yang telah memberikan kesempatan dan memfasilitasi kami untuk dapat menuangkan ide-ide kreatif ke dalam suatu tulisan yang bermanfaat.
Bogor, 06 Maret 2011
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR ... v
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
RINGKASAN ... viii
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan ... 2
Manfaat ... 2
GAGASAN... 3
Limbah Perikanan dan Karakteristiknya ... 3
Pengolahan Limbah Cair ... 5
Manajemen Limbah ... 6
Pengolahan Limbah secara Anaerobik ... 8
Sistem Desain dan Operasi Modern Bioproses Terintegrasi ... 9
KESIMPULAN ... 13
DAFTAR PUSTAKA ... 14
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
RINGKASAN
Konsumsi air dan air limbah dari industri pengolahan ikan telah menjadi perhatian besar di seluruh dunia. Sejauh ini, pengelolaan limbah cair industri perikanan di Indonesia masih dilakukan secara parsial dan hanya digunakan untuk keperluan tertentu saja seperti pengambilan komponenn pemberi rasa mengambil asam amino saja. Diperlukan suatu inovasi baru dalam pengelolaan limbah cair perikanan secara holistik salah satunya dengan mengolahnya menjadi biogas. Pengolahan limbah cair perikanan menggunakan desain proses yang modern namun sederhana menjadi pilihan yang tepat untuk diaplikasikan.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Industri pengolahan hasil perikanan tradisional merupakan industri yang
banyak menghasilkan limbah. Limbah merupakan potensi berbahaya dalam sistem
air alami. Limbah berisi salah satu bahan organik yang dapat menyebabkan
aktivitas mikroba dan deoksigenasi, sekaligus merupakan racun bagi berbagai
bentuk kehidupan. Limbah proses tertentu dari industri makanan, dapat
mengandung beban polutan berat yang terdiri dari campuran kompleks bahan
kimia yang dapat berpengaruh terhadap berbagai bentuk sistem biologis.
Industri makanan dapat menghasilkan masalah pencemaran dengan
kandungan yang tinggi dan beragam bahan organik selama proses transformasi
jaringan dilakukan Industri perikanan dan pengolahan hasil perikanan
memberikan bagian dari polusi limbah yang mengandung bahan-bahan organik
terlarut. Penelitian terakhir menunjukkan bahwa bahan baku untuk proses
pengolahan memiliki dampak yang besar pada karakteristik bidang pengolahan
hasil perikanan. Produk limbah biasanya terdiri dari beban organik COD antara 20
dan 90 g/l, salinitas sampai dengan 14 g Cl per l dan kadar amonia tinggi
mencapai 4,5 g/l (Achour et al. 2000).
Konsumsi air dan air limbah dari industri pengolahan ikan telah menjadi
perhatian besar di seluruh dunia. Namun, hanya sedikit penelitian yang dilaporkan
dalam literatur (Achour et al 2000). Oleh karena itu, diperlukan suatu inovasi
teknologi pengelolaan limbah cair perikanan. Sebagai contoh, N air telah
dijelaskan bahwa metode berbagai perlakuan dapat digunakan untuk pengendalian
polusi di Thailand. Hal ini dapat diaktifkan melalui konservasi air dan
penggunaan kembali air limbah. Studi-studi lain telah menganalisis pengaruh
masa simpan pada pemisahan COD dan produksi biogas menggunakan perlakuan
tersebut.
Sejauh ini, pengelolaan limbah cair industri perikanan di Indonesia masih
dilakukan secara parsial dan hanya digunakan untuk keperluan tertentu saja.
Melalui pemanfaatan ini, pada akhirnya tidak semua limbah terolah. Oleh karena
holistik salah satunya dengan mengolahnya menjadi biogas. Pengolahan limbah
cair perikanan menggunakan desain proses yang modern namun sederhana
menjadi pilihan yang tepat untuk diaplikasikan.
Tujuan
Tujuan karya tulis ini adalah mempelajari perancangan dan implementasi
modern bioproses terintegrasi untuk pengolahan limbah hasil perikanan pada
pusat pengolahan hasil perikanan tradisional.
Manfaat
Manfaat yang ingin dicapai melalui karya tulis ini adalah :
- Adanya gagasan baru pengelolaan limbah hasil perikanan, terutama pada
pusat-pusat pengolahan hasil perikanan tradisional.
- Mengembangkan gambaran sederhana pengelolaan limbah hasil perikanan
tradisional.
- Meningkatlkan kesadaran dan kepedulian pemerintah dan masyarakat nelayan
GAGASAN
Limbah Perikanan dan Karakteristiknya
Limbah cair perikanan banyak mengandung partikel tersuspensi,
kandungan bahan organik akan tinggi, lemak, dan partikel turunan nitrogen. Air
perebusan udang dan tuna memiliki kandungan polutan yang tinggi (Chemical
Oxygen Demand - COD – jumlahnya berkisar 5 dan 40 gO,/L) sehingga harus
diolah agar tidak mencemari lingkungan (Wijaranakul et al 1997).
Tingkat pencemaran limbah cair industri pengolahan perikanan sangat
tergantung pada tipe proses pengolahan dan spesies ikan yang diolah. River et al.
(1998) menyatakan bahwa jumlah debit air limbah pada efluen umumnya berasal
dari proses pengolahan dan pencucian. Setiap operasi pengolahan ikan akan
menghasilkan cairan dari pemotongan, pencucian, dan pengolahan produk. Cairan
ini mengandung darah dan potongan potongan kecil ikan dan kulit, isi perut,
kondensat dari operasi pemasakan, dan air pendinginan dari kondensor.
Selanjutnya River et al. (1998) menyatakan bahwa dari industri hasil
perikanan yang ada, kontribusi terbesar beban organik pada limbah perikanan
berasal dari industri pengalengan, dengan beban COD 37,56 kg/m3, disusul oleh
industri pengolahan fillet ikan salmon yang menghasilkan beban limbah 1,46 kg
COD/m3 dan selanjutnya industri pembekuan udang dengan beban COD yang
kecil. Perbandingan beban organik yang disumbangkan oleh industri pengalengan-
pemfiletan salmon dan krustasea adalah 74,3% dan 21,6%.
Pengolahan Limbah Cair
Tujuan pengolahan limbah cair secara biologis adalah menurunkan
komponen terlarut, khususnya senyawa organik sampai pada batas yang aman
terhadap lingkungan dengan memanfaatkan mikroba dan/atau tanaman. Dalam
rangka menyisihkan bahan organik yang terlarut, mikroorganisme yang ada akan
menggunakan bahan organik sebagai nutrien bagi pertumbuhannya menjadi
sel-sel baru dan karbondioksida. Proses biotransformasi terjadi dalam berbagai
macam cara sesuai dengan mikroorganisme yang berperan didalamnya, misalnya
konvensional pengolahan limbah cair mencapai sukses menurunkan BOD dan
COD, meskipun penyisihan senyawa nutrien (nitrogen dan fosfor) masih terus
dicarikan model dan cara yang efisien (Park et al. 2001).
Loosdrecht dan Jetten (1998) menyatakan akhir-akhir ini penyisihan
nitrogen dalam proses pengolahan limbah cair menjadi aspek yang sangat penting.
Jumlah nitrogen dengan konsentrasi yang tinggi dalam limbah cair dapat
memungkinkan terjadi reaksi yang sangat beragam. Banyaknya keragaman ini
telah menyebabkan terjadinya respirasi oksigen dan nitrat dalam waktu yang
bersamaan. Kondisi ini menunjukkan bahwa sesungguhnya flok lumpur aktif
berkondisi anaerobik sebagian, sehingga dapat dikatakan bahwa proses ini
merupakan denitrifikasi normal (Loosdrecht dan Jetten 1998).
Secara teoritis, ammonium dapat dioksidasi dengan berperan sebagai
elektron donor dalam reaksi denitrifikasi. Energi bebas dalam reaksi ini sebanding
dengan energi dari proses nitrifikasi, sehingga dalam prosesnya tidak
membutuhkan senyawa organik lain.
Manajemen Limbah
Limbah yang banyak terdapat pada industri perikanan yaitu air pencucian.
Masalah pembuangan limbah air pencucian dapat diminimalkan dengan beberapa
cara yaitu, mengoptimalkan penggunaan air, menggunakan air dimana air tersebut
dapat digunakan tanpa diberi perlakuan, mendaur ulang limbah pencucian untuk
digunakan kembali, mendesain pabrik agar air dapat digunakan seoptimal
mungkin.
Tingkat bahaya limbah dikategorikan menjadi infeksi (tidak berbahaya),
berbahaya, limbah cairan kimia dan farmasi, dan lain-lain (sitotoksik, radioaktif).
Perusahaan perikanan yang ingin efektif dalam menangani limbah perikanan harus
berkontribusi dalam melindungi lingkungan tanpa mengurangi keuntungan
perusahaan. Limbah dari perusahaan perikanan yang dikomersilkan dan
mendapatkan untung dapat menyebabkan masalah polusi lingkungan yang serius.
Terdapat cara yang dibutuhkan untuk menciptakan sistem untuk mengolah
menggunakan bahan baku seluruhnya tanpa tersisa dan mengolah by-product
sehingga meminimalkan limbah (Todd dan Josephson 1996).
Pengolahan Limbah secara Anaerobik
Pengolahan dengan cara anaerobik telah digunakan sejak lama untuk
menurunkan nilai BOD/COD yang tinggi. Metode ini digunakan untuk mengolah
limbah cair pengolahan cumi-cumi, dan berhasil menurunkan BOD secara nyata
mencapai 80% dengan laju peningkatan lumpur yang tinggi juga (Park et al.
2001). Balslev-Olesen et al. (1990) dan Mendez et al. (1992) mendapatkan
efisiensi penyisihan COD mencapai 75-80% dari limbah pengalengan tuna dan
kerang dengan beban limbah organik 4 kg/m3/hari.
Kelebihan dari pengolahan limbah dengan anaerobik :1) tidak diperlukan
penambahan nutrien, 2) ammonia yang diperoleh dari perombakan senyawa kaya
protein menyebabkan peningkatan alkalinitas dan membuat sistem menjadi lebih
stabil bila terjadi kelebihan beban organik. Berdasarkan hasil studi proses
anaerobik yang telah dilakukan, tidak ada yang melaporkan adanya penyisihan
nitrogen. Pengolahan dengan anaerobik merupakan hasil dari beberapa reaksi
yaitu beban organik dalam limbah dikonversi menjadi bahan organik terlarut yang
kemudian dikonsumsi oleh bakteri penghasil asam, kemudian menghasilkan asam
lemak mudah menguap, karbondioksida dan hidrogen. Senyawa yang dihasilkan
ini kemudian dikonsumsi oleh bakteri penghasil metana, Sementara teknologi
pengolahan dengan lumpur aktif yang relatif mahal untuk industri skala kecil,
maka saat ini perkembangan diarahkan pada pengolahan yang dapat
mengkondisikan terjadinya reaksi anaerobik dan aerobik sekaligus. Trickling
adalah salah satu cara yang telah dicobakan pada limbah cair perikanan. Pada
limbah cair pengolahan cumi-cumi diperoleh penyisihan BOD sampai 87%
dengan beban 3,5 lb BOD/1000 ft media/hari (Parker et al. 2001). Menurut
Battistoni et al. (1992) pada penelitian terhadap berbagai jenis ikan, efisiensi
penyisihan akan meningkat bila beban limbah menurun. Pemilihan teknologi
aerobik yang akan digunakan tergantung beberapa aspek, yaitu luas lahan yang
tersedia, kemampuan beroperasi berkala (intermitten) dengan pertimbangan
ketrampilan SDM, dan biaya (termasuk biaya investasi dan biaya operasi).
Sistem Desain dan Operasi Modern Bioproses Terintegrasi
Desain proses merupakan suatu konsep kerja yang bertujuan untuk
membangun, memperluas, atau menambah unit proses. Desain ini terdiri atas dua
aktivitas utama yakni proses sintesis dan proses analisis. Proses sintesis meliputi
pemilihan dan penyusunan perangkat unit operasi (tahapan proses) yang mampu
menghasilkan produk yang diinginkan dengan biaya dan kualitas yang dapat
diterima. Proses analisis meliputi kegiatan evaluasi dan perbandingan dari proses
sintesis yang berbeda (Petrides 2000).
Peninjauan dampak lingkungan sangat berkaitan erat dengan desain proses
dan perkiraan pembiayaan. Unit industri biokimia menghasilkan limbah cair,
padat, dan gas dalam jumlah yang banyak sehingga diperlukan perlakuan khusus
tehadap limbah sebelum pembuangan. Besarnya biaya yang harus dikeluarkan
(sebanding dengan jumlah limbah yang ditreatment dan dibuang) semakin
meningkat dalam beberapa tahun terakhir seiring dengan semakin ketatnya
peraturan tentang lingkungan. Biaya ini dapat dikurangi dengan cara
meminimalkan produksi limbah dari sumbernya. Bagaimanapun, limbah yang
berasal dari proses kimia maupun biokimia tergantung pada desain proses dan tata
cara produksi dimana proses tersebut berlangsung (Petrides 2000).
Desain konstruksi wadah pengolah limbah cair perikanan yang kami
ajukan mengadopsi model konstruksi penelitian Achour et al. (2000).
Konstruksinya terbilang cukup sederhana terdiri atas tiga bagian utama dengan
fungsi yang berbeda seperti terlihat pada gambar 1. Komponen utama perangkat
desain dan mekanisme kerja alat ditampilkan pada diagram alur proses.
Spesifikasi desain pengolah limbah cair perikanan
Konstruksi alat pengolah limbah cair perikanan ini terdiri atas tiga
Mekanisme kerja alat
Gambar 1. Desain konstruksi bioproses limbah cair perikanan
Tahap pertama pengolahan limbah adalah unit pra-perawatan fisik yang
terdiri dari dekanter dan sistem pemisah lemak, yang memungkinkan
penghapusan lemak produk dan total padatan tersuspensi dalam efluen dasar.
Dekanter ini terdiri dari silinder terhubung ke pompa penghisap. Masa tinggal dari
campuran (yang masuk) dalam botol yang memungkinkan pengendapan padatan
di bagian bawah dan lemak di bagian atas dengan efek gravitasi. Cairan efluen
yang diumpankan ke tahap perlakuan berikut ini ditarik dari bagian tengah
dekanter dalam rangka menghindari lemak atau padat terbawa. Suhu perlakuan
pada dekanter adalah sekitar 20 ° C.
Tahap kedua adalah tahap penguraian secara anaerob. Penguraian anaerob
ini merupakan langkah biologis pertama dan menghasilkan metana sebagai
biogas. Peristiwa ini mengurangi kapasitas perawatan yang dibutuhkan pada tahap
berikutnya. Digester adalah reaktor anaerob berbentuk silinder yang dipasang
secara vertikal dan tetap. Perancangan meliputi beberapa slot input dan output
yang digunakan untuk memberi makan (limbah) kedalam reaktor, untuk
mengukur dan mengontrol suhu dalam reaktor dan untuk mengeluarkan limbah
cair terolah serta gas yang dihasilkan. Biorector dijaga pada suhu yang moderat
(30 ° C) menggunakan koil pemanas di sekitar reaktor yang berisi air panas yang
melalui air yang terkandung dalam sebuah silinder kaca panjang. Volume gas
yang terdeteksi menggunakan sistem mengambang ditampung dalam silinder.
Bioreaktor lumpur aktif memungkinkan terjadinya penyisihan akhir dari
produk turunan organik dan nitrogen pada pengolahan akhir limbah. Bioreaktor
adalah sebuah silinder yang memiliki perangkat input oksigen di bagian bawah
yang memungkinkan terjadinya oksigenasi seragam. Masa tinggal cairan dalam
reaktor dikontrol dengan memvariasikan laju aliran. Saluran ditempatkan
mengikuti bioreaktor untuk memungkinkan pemulihan dan pendaurulangan
lumpur terpakai. Sistem daur ulang seperti ini dapat meminimalkan produksi
KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
Achour M, Khelifi O, Bouazizi I, Hamdi M. 2000. Design of an integrated bioprocess for the treatment of tuna processing liquid effluents. Process Biochemistry 35: 1013-1017.
Balslev-Olesen, P., A Lynggaard, C Nikelsen. 1990. Pilot-Scale Experiments on Anaerobic Treatment of Wastewater from a Fish Processing Plant. Wat. Sci. Tech. 22: 463-474.
Battistoni P, G Fava, A Gato. 1992. Fish Processing Wastewater: Emission Factors and High Load Trickling Filters Evaluation. Wat Sci Tech Vol. 25(1): 1-8.
Loosdrecht, VMCM dan MSM Jetten. 1998. Microbiological Conversion in Nitrogen Removal. Wat. Sci. Tech. 38 (1), 1-7
Mendez R, F Omil, M Soto, JM Lema. 1992. pilot plant studies on the anaerobic treatment of different wastewaters from A fish-canning factory. Wat Sci Tech Vol. 25 (1): 37-44.
Park E, R Enander, SM Barnet, C Lee. 2001. Pollution Prevention and Biochemical Oxygen Demand Reduction in a Squid Processing Facility. Jour of Cleaner Production 9, 341-349.
Parker, et al. 2001. Plant species diversity and composition: experimental effects on marine epifaunal assemblages. Marine Ecology Progress Series 224:55-67
Petrides D. 2000. Bioprocess Design. Intelligen, Inc.
River, L; E. Aspe; M. Roeckel dan M. C. Marti. 1998. evaluation of clean technology process in the marine product processing industry. J. Chem. Technol. Biotechnol., 73, 217-226
Todd J, Josephson B. 1996. The design of living technologies for waste treatment. Ecological Engineering 6: 109-136.
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Daftar Riwayat Hidup Ketua dan Anggota Pelaksana 1. Ketua Pelaksana Kegiatan :
a. Nama Lengkap : Vini Oktorina
b. Tempat, tanggal lahir : Jakarta, 23 Oktober 1990
c. Alamat Asal : Jalan Anugrah 1 no. 27, Jati Cempaka, Bekasi
d. Alamat Bogor : Pondok Nuansa Sakinah, Jalan Babakan Tengah, Lingkar Kampus IPB Dramaga e. Pengalaman Organisasi : Fisheries Processing Club
f. Prestasi / penghargaan- : Finalis Paper Pertanian Berbahasa Inggris
TANDA TANGAN ….
d. Alamat Bogor : Kost Retno 2, Luewikopo
g. Pengalaman Organisasi : Ketua Remaja Masjid, Himpunan Mahasiswa Akuakultur
i. Prestasi / penghargaan- : Finalis Pencak Silat se-SMA
3. Anggota Pelaksana Kegiatan :
a. Nama Lengkap : Intan Rukiyah
b. Tempat, tanggal lahir : Natal, 2 Januari 1991
d. Alamat Bogor : Wisma Shinta, Babakan Tengah Darmaga, Bogor
a. Nama Lengkap dan Gelar : Bambang Riyanto, S.Pi. M.Si.
b. NIP : 19690603 199802 1 001
c. Pangkat/Golongan/Jabatan : Penata/IIIc/Lector
g. Fakultas/Program Studi : Perikanan dan Ilmu Kelautan/Teknologi Hasil Perairan
j. Waktu untuk kegiatan PKM: 6 jam/minggu n. Tempat/tanggal lahir : Jakarta, 3 Juni 1969 o. Agama/Jenis Kelamin : Islam/Laki-laki
Cilendek Timur, Bogor Barat, Kotamadya Bogor
q. E-mail : bambangriyanto_ipb@yahoo.com
TANDA TANGAN
