Mempelajari Cara Pembuatan Biogas Melalui Proses "Rumen Derived Anaerobic Digestion" (Rudad)

MELALIBI PROSES "RUMEN BEWIVED ANAEROBlC

DIGESTION"

Oleh

T R I Y A N T O

F

24. 0951

1 9 9 2

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Triyanto. F 24.0951. Mempelajari Cara Pembuatan Biogas Melalui Proses "Rumen Derived Anaerobic ~igestion" (RUDAD). Di bawah bimbingan Djumali ~angunwidjaja dan R. Sudrajat.

RINGKASAN

Bahan-bahan organik alami seperti kotoran

,

limbah per-

kebunan, limbah pertanian, limbah industri dan bahan perta-

nian lainnya mengandung senyawa yang sukar atau tidak terde- -

gradasi. Dalam biogas cara konvensional ha1 ini menjadi

kendala yang belum terpecahkan sehingga efisiensi perombakan

(degradability) terhadap bahan-bahan tersebut masih rendah.

Cara yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sistem

pembuatan biogas melalui proses "Rumen Derived Anaerobic Di-

gestion" atau disebut dengan proses "RUDAD". Kelebihan dari

cara ini adalah penggunaan mikroba rumen ruminansia yang le-

bih beragam dibandingkan dengan mikroba yang terdapat dalam

kotoran hewan. Mikroba yang terlibat dalam proses peromba-

kan meliputi berbagai jenis bakteri, protozoa siliata (tak

ditemukan secara alami di tempat lain) dan kapang fiko-

misetes.

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan tiga jenis

bahan baku (substrat) yaitu rumput gajah, sampah kota dan

serbuk gergaji. Masing masing dilakukan dengan agitasi dan

tanpa agitasi. Sumber mikroba yang digunakan berupa cairan

rumen kambing yang diambil langsung dengan menggu.nakan se-

Hasil penelitian menunjukkan bahwa substrat rumput qa-

jah menghasilkan tinqkat perombakan paling tinqqi, yaitu

1 . 0 6 1 per hari (tanpa agitasi) dan 1 . 2 0 1 per hari (dengan aqitasi). Substrat sampah kota menghasilkan biogas sebesar

0 . 4 4

1

per hari (tanpa agitasi) dan 0.50 1 per hari dengan agitasi. Substrat serbuk gerqaji menqhasilkan bioqas yanq

lebih rendah laqi, yaitu 0 . 2 1 1 per hari (tanpa agitasi) dan

0 . 2 2 1 per hari (dengan aqitasi). Substrat Rumput qajah mengalami penurunan kadar padatan menquap (VS) sebesar

6 . 4 3 4 2 persen per hari (tanpa agitasi) dan 7.3899 persen per hari (dengan agitasi). Sampah kota menurun sebesar 3 . 4 2 6 9

persen per hari (tanpa aqitasi) dan 3 . 8 7 1 4 persen per hari

(dengan aqiatasi). Serbuk gerqaji menurun sebesar 1 . 7 5 8 2

persen per hari (tanpa agitasi) dan 2 . 0 4 4 2 persen per hari

(denqan agitasi)

.

Selain kadar padatan menguap nilai COD masing-masinq substrat juga mengalami penurunan. Substrat rumput qajah

-

-

menqalami penurunan sebesar 2.03 g/g (tanpa aqitasi) dan

2 . 3 1 g/q (dengan aqitasi). Sampah kota mengalami penurunan sebesar 0.80 g/q (tanpa agitasi) dan 0.94 g/q (dengan agit-

asi). Serbuk gerqaji menurun sebesar 0 . 3 6 q/q (tanpa aqita-

si) dan 0 . 4 1 q/g (dengan aqitasi). Kadar selulosa rumput

gajah menurun sebesar 1 3 . 1 6 persen (tanpa agitasi) dan 1 4 . 4 5

persen (dengan agitasi). Sampah kota menurun sebesar 8.86

persen (tanpa agitasi) dan 1 0 . 8 1 persen (dengan aqitasi).

pa agitasi) dan 1.79 persen (dengan aqitasi)

.

Kadar liqnin rumput qajah menurun sebesar 1.82 persen (tanpa agitasi) dan

0 . 5 9 _{persen (dengan aqitasi). Sampah kota mengalami penuru-}

nan sebesar 1.34 persen (tanpa aqitasi) dan 1.62 persen (dengan agitasi). Serbuk qerqaji menurun sebesar 0.32 per- sen (tanpa aqitasi) dan 0 . 2 9 _{(dengan aqitasi).}

Kesimpulan yang dapat diambila dari penelitian ini ada-

lah bahwa mikroba rumen ruminansia dapat dihidupkan diluar

rumen dengan memberikan kondisi yang menyerupai keadaan yang

sebenarnya. Mikroba tersebut mampu melakukan perombakan

MEMPELAJARI CARA PEMBUATAN BIOGAS

MELALUI PROSES "RUMEN DERIVED ANAEROBIC DIGESTION" (R U D A D)

Oleh

T R I Y A N T O F 2 4 . 0 9 5 1

SKRIPSI

S e b a g a i s a l a h s a t u s y a r a t u n t u k memperoleh g e l a r

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada F a k u l t a s T e k n o l o g i ~ e r t a n i a n

I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor

1 9 9 2

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

MEMPELAJARI CARA PEMBUATAN BIOGAS

MELALUI PROSES "RUMEN DERIVED ANAEROBIC DIGESTION" ( R U D A D )

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

T R I Y A N T O

F 2 4 . 0 9 5 1

Penulis dilahirkan pada tanggal 8 Juni 1968

di Yogyakarta

Tanggal lulus : Januari 1 9 9 2

..

- -

KATA P E N G A N T A R

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah

yang maha kuasa, atas rahmat dan karunia yang telah diber-

ikan sehingga skripsi ini bisa tersusun. Skripsi ini

disusun berdasarkan penelitian yang dilakukan di Pusat

Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Gunung Batu,

Bogor.

Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada :

1. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaja, DEA selaku dosen pem- bimbing selama penulis menyelesaikan studi di institut

Pertanian Bogor.

2. Dr. Ir. R. Sudrajat, MSc., staf peneliti pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan (PPPHH), Gunung

Batu, Bogor, selaku dosen pembimbing kedua.

3. Seluruh staf dan karyawan laboratorium pengembangan energi biomassa PPPHH, Gunung Batu, Bogor.

4. Balai Penelitian Ternak, Ciawi, Bogor, yang telah membantu penulis dalam penyediaan cairan rumen kambing.

5. Ayah, ibu, kakak dan adik atas segala dukungan moral dan material.

Penulis menyadari bahwa skripsl ini nasih banyak

kekurangan, oleh sebab itu kritik dan saran penulis harap-

kan demi perbaikan tulisan selanjutnya.

DAFTAR IS1

Halaman

KATA PENGANTAR

...

iii

DAFTAR IS1

...

iv

DAFTAR TABEL

...

Vii DAFTAR GAMBAR

...

X DAFTAR LAMPIRAN

...

Vi I. PENDAHULUAN

...

1

11. TINJAUAN PUSTAKA

...

4

A. BIOGAS

...

4

B. MIKROBA RUMEN YANG TERLIBAT DALAM DEGRADASI

...

6

1. Bakteri Rumen

...

6

2. Siliata Rumen... 7

3. Kapang Fikomisete

...

8

C. PROSES DEKOMPOSISI BAHAN DALAM PROSES "RUDAD"

.

8 1. Tahap Hidrolisis

...

10

2. Tahap Pembentukan Asam (Asidogenesis)

...

12

3. Tahap Pembentukan Asetat (Asetogenesis)

....

14

4. Tahap Pembentukan Gas Metana (Metanogenesis) 15 D. FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH DALAM FERMENTASI SISTEM "RUDAD"

...

16

1. pH Substrat

...

16

2 . _Suhu

...

₁₈

4

.

Inhibitor

...

19

5

.

Pengadukan (Agitasi)

...

19

...

...

6

.

Bahan Substrat L 20 7

.

"C/N ratio"

...

21

I11

.

BAHAN DAN METODE

...

23

...

A

.

' BAHAN DAN ALAT 23 B

.

METODE PENELITIAN

...

23

1

.

Penelitian Pendahuluan

...

23

2

.

Penelitian Utama

...

25

a

.

Penyiapan media fermentasi

...

25

...

b

.

Penyiapan substrat dan inokulum 26

...

c

.

Proses fermentasi sistem "RUDAD" 26 d

.

Analisis kadar padatan menguap (VS) (APHA. 1980)

...

30

e

.

Analisis COD (APHA. 1980)

...

30

f

.

Analisis kadar selulosa dan lignin (Goe- ring dan Van Soest. 1970)

...

31

g

.

Pengukuran pH dan biogas

...

33

3

.

Rancangan Percobaan

...

33

IV

.

HASIL DANN PEMMBAHASAN

...

35

A

.

PENELITIAN PENDAHULUAN

...

35

1

.

Analisis Bahan (Substrat)

...

35

2

.

Fermentasi Pendahuluan

...

36

B

.

PENELITIANN UTAMA

...

40

1

.

Produksi Biogas Harian

...

40

3

.

KeGutuhan oksigen kimiawi

... 6 1

4

.

Derajat Keasaman (pH)

...

69 5

.

Kadar Lignin dan Selulosa

...‘...

70 V

. KESIMPULAN DAN SARAN

...

77

MELALIBI PROSES "RUMEN BEWIVED ANAEROBlC

DIGESTION"

Oleh

T R I Y A N T O

F

24. 0951

1 9 9 2

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Triyanto. F 24.0951. Mempelajari Cara Pembuatan Biogas Melalui Proses "Rumen Derived Anaerobic ~igestion" (RUDAD). Di bawah bimbingan Djumali ~angunwidjaja dan R. Sudrajat.

RINGKASAN

Bahan-bahan organik alami seperti kotoran

,

limbah per-

kebunan, limbah pertanian, limbah industri dan bahan perta-

nian lainnya mengandung senyawa yang sukar atau tidak terde- -

gradasi. Dalam biogas cara konvensional ha1 ini menjadi

kendala yang belum terpecahkan sehingga efisiensi perombakan

(degradability) terhadap bahan-bahan tersebut masih rendah.

Cara yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sistem

pembuatan biogas melalui proses "Rumen Derived Anaerobic Di-

gestion" atau disebut dengan proses "RUDAD". Kelebihan dari

cara ini adalah penggunaan mikroba rumen ruminansia yang le-

bih beragam dibandingkan dengan mikroba yang terdapat dalam

kotoran hewan. Mikroba yang terlibat dalam proses peromba-

kan meliputi berbagai jenis bakteri, protozoa siliata (tak

ditemukan secara alami di tempat lain) dan kapang fiko-

misetes.

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan tiga jenis

bahan baku (substrat) yaitu rumput gajah, sampah kota dan

serbuk gergaji. Masing masing dilakukan dengan agitasi dan

tanpa agitasi. Sumber mikroba yang digunakan berupa cairan

rumen kambing yang diambil langsung dengan menggu.nakan se-

Hasil penelitian menunjukkan bahwa substrat rumput qa-

jah menghasilkan tinqkat perombakan paling tinqqi, yaitu

1 . 0 6 1 per hari (tanpa agitasi) dan 1 . 2 0 1 per hari (dengan aqitasi). Substrat sampah kota menghasilkan biogas sebesar

0 . 4 4

1

per hari (tanpa agitasi) dan 0.50 1 per hari dengan agitasi. Substrat serbuk gerqaji menqhasilkan bioqas yanq

lebih rendah laqi, yaitu 0 . 2 1 1 per hari (tanpa agitasi) dan

0 . 2 2 1 per hari (dengan aqitasi). Substrat Rumput qajah mengalami penurunan kadar padatan menquap (VS) sebesar

6 . 4 3 4 2 persen per hari (tanpa agitasi) dan 7.3899 persen per hari (dengan agitasi). Sampah kota menurun sebesar 3 . 4 2 6 9

persen per hari (tanpa aqitasi) dan 3 . 8 7 1 4 persen per hari

(dengan aqiatasi). Serbuk gerqaji menurun sebesar 1 . 7 5 8 2

persen per hari (tanpa agitasi) dan 2 . 0 4 4 2 persen per hari

(denqan agitasi)

.

Selain kadar padatan menguap nilai COD masing-masinq substrat juga mengalami penurunan. Substrat rumput qajah

-

-

menqalami penurunan sebesar 2.03 g/g (tanpa aqitasi) dan

2 . 3 1 g/q (dengan aqitasi). Sampah kota mengalami penurunan sebesar 0.80 g/q (tanpa agitasi) dan 0.94 g/q (dengan agit-

asi). Serbuk gerqaji menurun sebesar 0 . 3 6 q/q (tanpa aqita-

si) dan 0 . 4 1 q/g (dengan aqitasi). Kadar selulosa rumput

gajah menurun sebesar 1 3 . 1 6 persen (tanpa agitasi) dan 1 4 . 4 5

persen (dengan agitasi). Sampah kota menurun sebesar 8.86

persen (tanpa agitasi) dan 1 0 . 8 1 persen (dengan aqitasi).

pa agitasi) dan 1.79 persen (dengan aqitasi)

.

Kadar liqnin rumput qajah menurun sebesar 1.82 persen (tanpa agitasi) dan

0 . 5 9 _{persen (dengan aqitasi). Sampah kota mengalami penuru-}

nan sebesar 1.34 persen (tanpa aqitasi) dan 1.62 persen (dengan agitasi). Serbuk qerqaji menurun sebesar 0.32 per- sen (tanpa aqitasi) dan 0 . 2 9 _{(dengan aqitasi).}

Kesimpulan yang dapat diambila dari penelitian ini ada-

lah bahwa mikroba rumen ruminansia dapat dihidupkan diluar

rumen dengan memberikan kondisi yang menyerupai keadaan yang

sebenarnya. Mikroba tersebut mampu melakukan perombakan

MEMPELAJARI CARA PEMBUATAN BIOGAS

MELALUI PROSES "RUMEN DERIVED ANAEROBIC DIGESTION" (R U D A D)

Oleh

T R I Y A N T O F 2 4 . 0 9 5 1

SKRIPSI

S e b a g a i s a l a h s a t u s y a r a t u n t u k memperoleh g e l a r

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada F a k u l t a s T e k n o l o g i ~ e r t a n i a n

I n s t i t u t P e r t a n i a n Bogor

1 9 9 2

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

MEMPELAJARI CARA PEMBUATAN BIOGAS

MELALUI PROSES "RUMEN DERIVED ANAEROBIC DIGESTION" ( R U D A D )

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

T R I Y A N T O

F 2 4 . 0 9 5 1

Penulis dilahirkan pada tanggal 8 Juni 1968

di Yogyakarta

Tanggal lulus : Januari 1 9 9 2

..

- -

KATA P E N G A N T A R

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah

yang maha kuasa, atas rahmat dan karunia yang telah diber-

ikan sehingga skripsi ini bisa tersusun. Skripsi ini

disusun berdasarkan penelitian yang dilakukan di Pusat

Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Gunung Batu,

Bogor.

Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada :

1. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaja, DEA selaku dosen pem- bimbing selama penulis menyelesaikan studi di institut

Pertanian Bogor.

2. Dr. Ir. R. Sudrajat, MSc., staf peneliti pada Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan (PPPHH), Gunung

Batu, Bogor, selaku dosen pembimbing kedua.

3. Seluruh staf dan karyawan laboratorium pengembangan energi biomassa PPPHH, Gunung Batu, Bogor.

4. Balai Penelitian Ternak, Ciawi, Bogor, yang telah membantu penulis dalam penyediaan cairan rumen kambing.

5. Ayah, ibu, kakak dan adik atas segala dukungan moral dan material.

Penulis menyadari bahwa skripsl ini nasih banyak

kekurangan, oleh sebab itu kritik dan saran penulis harap-

kan demi perbaikan tulisan selanjutnya.

DAFTAR IS1

Halaman

KATA PENGANTAR

...

iii

DAFTAR IS1

...

iv

DAFTAR TABEL

...

Vii DAFTAR GAMBAR

...

X DAFTAR LAMPIRAN

...

Vi I. PENDAHULUAN

...

1

11. TINJAUAN PUSTAKA

...

4

A. BIOGAS

...

4

B. MIKROBA RUMEN YANG TERLIBAT DALAM DEGRADASI

...

6

1. Bakteri Rumen

...

6

2. Siliata Rumen... 7

3. Kapang Fikomisete

...

8

C. PROSES DEKOMPOSISI BAHAN DALAM PROSES "RUDAD"

.

8 1. Tahap Hidrolisis

...

10

2. Tahap Pembentukan Asam (Asidogenesis)

...

12

3. Tahap Pembentukan Asetat (Asetogenesis)

....

14

4. Tahap Pembentukan Gas Metana (Metanogenesis) 15 D. FAKTOR-FAKTOR YANG BERPENGARUH DALAM FERMENTASI SISTEM "RUDAD"

...

16

1. pH Substrat

...

16

2 . _Suhu

...

₁₈

4

.

Inhibitor

...

19

5

.

Pengadukan (Agitasi)

...

19

...

...

6

.

Bahan Substrat L 20 7

.

"C/N ratio"

...

21

I11

.

BAHAN DAN METODE

...

23

...

A

.

' BAHAN DAN ALAT 23 B

.

METODE PENELITIAN

...

23

1

.

Penelitian Pendahuluan

...

23

2

.

Penelitian Utama

...

25

a

.

Penyiapan media fermentasi

...

25

...

b

.

Penyiapan substrat dan inokulum 26

...

c

.

Proses fermentasi sistem "RUDAD" 26 d

.

Analisis kadar padatan menguap (VS) (APHA. 1980)

...

30

e

.

Analisis COD (APHA. 1980)

...

30

f

.

Analisis kadar selulosa dan lignin (Goe- ring dan Van Soest. 1970)

...

31

g

.

Pengukuran pH dan biogas

...

33

3

.

Rancangan Percobaan

...

33

IV

.

HASIL DANN PEMMBAHASAN

...

35

A

.

PENELITIAN PENDAHULUAN

...

35

1

.

Analisis Bahan (Substrat)

...

35

2

.

Fermentasi Pendahuluan

...

36

B

.

PENELITIANN UTAMA

...

40

1

.

Produksi Biogas Harian

...

40

3

.

KeGutuhan oksigen kimiawi

... 6 1

4

.

Derajat Keasaman (pH)

...

69 5

.

Kadar Lignin dan Selulosa

...‘...

70 V

. KESIMPULAN DAN SARAN

...

77