Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi Dengan Beberapa Jenis Limbah Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan

(1)

Indri Vesalina Harahap : Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi Dengan Beberapa Jenis Limbah Pertanian Terhadap Biogas Yang Dihasilkan, 2007.

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI

DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN

TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

INDRI VESALINA HARAHAP

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

(2)

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI

DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN

TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

SKRIPSI

Oleh :

INDRI VESALINA HARAHAP

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

(3)

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI

DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN

TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

SKRIPSI

Oleh :

INDRI VESALINA HARAHAP 030308031/TEP

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara

Disetujui Oleh :

Komisi Pembimbing

(Ainun Rohanah, STP, MSi) (Taufik Rizaldi, STP, MP)

Ketua Anggota

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

(4)

UJI BEDA KOMPOSISI CAMPURAN KOTORAN SAPI

DENGAN BEBERAPA JENIS LIMBAH PERTANIAN

TERHADAP BIOGAS YANG DIHASILKAN

ABSTRACT

Biogas is a gas that can be produced from anaerobic fermentation of organic matters such as animal or human’s feces, agricultural waste, or combination of bot h of them in a digester. In this research the biogas was made from mixture of cow dung and some agricultural waste, such as eceng gondok, rice straw and sawdust. The aim of this research is to analyze the effect of their mixture using non factorial completely randomized design with parameters as follows pressure, the first time to produce gas, colour of flame, duration of flame and final C/N ratio. The results indicated that some agricultural waste (eceng gondok, rice straw and sawdust) have a significant effect on the all parameters. The research was concluded that treatment mixture of cow dung and rice straw was the most effective producing biogas.

Key Word : Biogas, C/N ratio, Waste, Digester.

ABSTRAK

Biogas merupaka n salah satu jenis energi yang dapat dibuat dan dibakar, yang diproduksi melalui fermentasi anaerobik ba han or ganik seperti kotoran ternak, kotoran manusia, biomassa limbah pertanian/ campuran ketiganya didalam ruang pencerna. Biogas dalam penelitian ini berasal dari campuran kotoran sapi dengan beberapa limbah pertanian seperti eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu. Penelitian ini bertujuan untuk menguji campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian terhadap biogas yang dihasilkan dengan menggunakan rancangan acak lengkap non faktorial dengan parameter tekanan yang dihasilka n, hari mulai menghasilkan gas, warna nyala api, lama nyala api dan ratio C/N akhir. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa campuran dengan beberapa limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi, da n serbuk gergaji ka yu) berpengaruh sangat nyata terhadap semua parameter. Dapat disimpulkan bahwa campuran kotoran sapi dan jerami padi lebih efektif untuk menghasilkan biogas.

(5)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Pekanbaru pada tanggal 16 Februari 1986 dari ayah Efendi Harahap dan ibu Rabiah Lubis. Penulis merupakan putri kedua dari 3 bersaudara.

Penulis memasuki Sekolah Dasar pada tahun 1991 di SD 016 Sekip Pekanbaru dan tamat tahun 1997. Kemudian memasuki Sekolah Menengah Pertama di SLTP N 5 Pekanbaru dan tamat tahun 2000. Kemudian memasuki Sekolah Menengah Umum di SMU Negeri 8 Pekanbaru dan tamat tahun 2003. Selesai pendidikan SMU, penulis memasuki program studi Teknik Pertanian Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui jalur SPMB pada tahun 2003

Selama perkuliahan, penulis mengikuti organisasi Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian (IMATETA) Sebagai anggota seksi Dana dan Usaha pada periode 2006-2007. Penulis juga dipercaya sebagai asisten Teknik Pengeringan Hasil Pengeringan.

(6)

RINGKASAN PENELITIAN

Indri Vesalina Harahap, ”Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi dengan Beberapa Jenis Limbah Pertanian Terhadap Biogas yang Dihasilkan”, dibimbing oleh Ainun Rohanah sebagai ketua dan Taufik Rizaldi sebagai anggota. Penelitian ini bertujuan untuk menguji campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian ( eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) terhadap biogas yang dihasilkan. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial yang terdiri dari 3 perlakuan dengan ulangan sebanyak 3 kali. Perlakuan A adalah Campuran kotoran sapi dengan eceng gondok, perlakuan B adalah Campuran kotoran sapi dengan jerami padi dan perlakuan C adalah Campuran kotoran sapi dengan serbuk gergaji kayu.

Parameter yang diamati adalah tekanan gas, hari mulai menghasilkan gas, warna nyala api, lama nyala api, dan ratio C/N akhir.

Dari analisis dapat dirangkumkan sebagai berikut.

Tekanan gas

(7)

Mulai Menghasilkan Gas (Hari)

Campuran kotoran sapi dengan eceng gondok pada awal fermentasi sudah menghasilkan gas pertama pada hari ke-8 dan yang paling lama adalah campuran kotoran sapi dengan serbuk gergaji kayu yaitu pada hari ke-18, sedangkan campuran kotoran sapi dan jerami padi menghasilkan gas pada hari ke-9.

Warna Nyala Api

Campuran kotoran sapi dan eceng gondok menghasilkan warna nyala api biru, campuran kotoran sapi dan jerami padi menghasilkan warna nyala api biru kemerahan dan campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu menghasilkan warna nyala api biru kemerahan.

Lama Nyala Api

Perlakuan campuran kotoran sapi dengan beberapa limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh berbeda sangat nyata terhadap lama nyala api. Lama nyala api tertinggi pada perlakuan campuran kotoran sapi dan eceng gondok sebesar 518 detik dan terendah pada perlakuan campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu sebesar 243 detik, sedangkan campuran kotoran sapi dan jerami padi selama 344 detik.

Ratio C/N Akhir

(8)

perlakuan campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu sebesar 15.89 dan terendah pada perlakuan campuran kotoran sapi dan eceng gondok sebesar 6.56.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia-Nya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Adapun judul skripsi ini adalah ”Uji Beda Komposisi Campuran Kotoran Sapi dengan Beberapa Limbah Pertanian terhadap Biogas yang Dihasilkan”.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Ainun Rohanah, STP, MSi, sebagai ketua komisi pembimbing dan Bapak Taufik Rizaldi, STP, MP, selaku anggota yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan pada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik, serta teman-teman stambuk 2003 di Teknik Pertanian terutama buat Erwin, Indra, Irva, dan Hilal yang telah banyak membantu penulis selama penelitian dan menyelesaikan skripsi ini. Terima kasih khusus juga disampaikan kepada Ayah, ibu serta seluruh keluarga atas segala doa dan perhatiannya.

Akhir kata penulis mengucapkan terimaksioh kepada semua pihak yang trlah membantu penyelesaian skripsi ini dan semoga skripsi ini bermanfaat.

Medan, Oktober 2007

(9)

DAFTAR ISI

Limbah Pertanian Sebagai Penghasil Biogas ... 9

Proses Mekanisme Pembentukan Biogas ... 12

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Biogas ... 15

Perbandingan C/N Bahan Baku isian ... 15

METODOLOGI PENELITIAN ... 22

Waktu dan Tempat Penelitian ... 22

Bahan dan Alat Penelitian ... 22

Metode Penelitian ... 23

Parameter yang Diamati ... 24

Persiapan Penelitian ... 24

Pembuatan Digester ... 24

Penyiapan Bahan ... 25

Proses Pencampuran dan Pengisian Digester ... 26

Prosedur Penelitian... 27

Pengamatan Parameter ... 28

(10)

Tekanan Gas ... 31

Mulai Hasilkan Gas ... 36

Warna Nyala Api ... 37

Lama Nyala Api ... 39

Ratio C/N Akhir ... 41

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ... 45

Saran ... 46

DAFTAR PUSTAKA ... 47

(11)

DAFTAR TABEL

Hal

1. Komposisi dan persentase jumlah gas bio ... 6

2. Komposisi gas bio (%) antara kotoran sapi dan

campuran kotoran ternak dengan sisa pertanian ... 7 3. Karakteristik kotoran sapi... 8 4. Karakteristik air buangan ... 9 5. Perbandingan C/N dan persentase berat kering unsur N dari

beberapa jenis kotoran hewan dan bahan tambahan ... 16 6. Kandungan rata-rata kandungan bahan kering

berbagai jenis kotoran ... 17 . 7. Hasil uji beda campuran kotoran sapi dengan beberapa

limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk

gergaji kayu)terhadap biogas yang dihasilkan ... 31 8. Uji LSR pengujian jenis limbah pertanian terhadap tekanan

yang dihasilkan(psi) ... 32

9. Warna nyala api ... 37 10. Uji LSR Pengujian jenis limbah pertanian terhadap

lama nyal api ... 39 11. Uji LSR pengujian jenis limbah petanian terhadap

Ratio C/N Akhir ... 40

(12)

DAFTAR GAMBAR

Hal

1. Skema tahapan kerja bakteri penghasil biogas ... 15

2. Histogram pengaruh perlakuan terhadap tekanan biogas ... 33

3. Grafik hubungan lama fermentasi (hari) terhadap tekanan biogas ... 34

4. Histogram grafik hari mulai hasilkan gas tiap jenis perlakuan ... 35

5. Histogram pengaruh perlakuan terhadap lama nyala api ... 39

6. Histogram pengaruh perlakuan terhadap ratio C/N akhir ... 41

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Hal

1. Skema tahapan kerja bakteri penghasil biogas ... 15

2. Histogram pengaruh perlakuan terhadap tekanan biogas ... 33

3. Grafik hubungan lama fermentasi (hari) terhadap tekanan biogas ... 34

4. Histogram grafik hari mulai hasilkan gas tiap jenis perlakuan ... 35

5. Histogram pengaruh perlakuan terhadap lama nyala api ... 39

(14)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Dewasa ini energi merupakan suatu permasalahan yang banyak mendapat perhatian manusia. Kenaikan harga bahan bakar minyak (BBM) yang telah ditetapkan pemerintah sangat membebani masyarakat. Sementara energi yang tersedia seperti minyak bumi, batubara dan gas alam, persediaannya semakin menipis di alam ini.

Jumlah penduduk di Indonesia terus meningkat. Hal ini berpengaruh pada peningkatan kebutuhan bahan bakar. Berbagai bentuk sumber energi sebenarnya telah dimanfaatkan oleh manusia seperti minyak bumi, batubara, gas alam yang merupakan bahan bakar fosil, serta sumber energi tradisional seperti kayu bakar. Sumber energi fosil bersifat tidak dapat diperbaharui sehingga pemakaiannya harus hemat. Demikian halnya dengan kayu bakar, luas hutan di Indonesia semakin menipis sehingga penggunaan kayu sebagai bahan bakar harus dikurangi.

(15)

1

Di Indonesia, pembuatan dan penggunaan biogas mulai digalakkan pada awal tahun 1970-an, terutama karena bertujuan memanfaatkan buangan atau sisa buangan dari yang tidak bermanfaat menjadi yang bermanfaat, serta mencari sumber energi lain diluar kayu bakar dan minyak tanah.

Biogas atau gas bio merupakan salah satu jenis energi yang dapat dibuat dari banyak jenis bahan buangan dan bahan sisa, semacam sampah, kotoran ternak, jerami, eceng gondok serta banyak bahan-bahan lainnya lagi. Pendeknya, segala jenis bahan yang dalam istilah kimia termasuk senyawa organik, entah berasal dari sisa dan kotoran hewan ataupun sisa tanaman, dapat dijadikan bahan biogas (Suriawiria dan Unus, 2002).

Pemilihan biogas sebagai sumber energi alternatif didasari pada keunggulan yang dimilikinya, yaitu

1. Menghasilkan gas yang dapat digunakan untuk kebutuhan sehari-hari

2. Kotoran yang telah digunakan untuk menghasilkan gas dapat digunakan sebagai pupuk organik yang sangat baik

3. Dapat mengurangi kadar bakteri patogen yang terdapat dalam kotoran yang dapat menyebabkan penyakit bila kotoran tersebut ditimbun begitu saja

4. Yang paling utama adalah dapat mengurangi permasalahan penanggulangan sampah kotoran menjadi sesuatu yang bermanfaat.

(Ihwan, 2003).

Akibat penguraian bahan organik yang dilakukan jasad renik seperti mikroba, baik jamur maupun bakteri, maka akan terbentuk zat atau senyawa lain yang lebih sederhana (kecil) salah diantaranya berbentuk CH4 atau gas metan.

(16)

persyaratan dasar tertentu, demikian pula dalam proses pengubahan sampah atau limbah menjadi biogas, memerlukan persyaratan tertentu. Salah satunya menyangkut nilai atau bandingan antara unsur C (karbon) dengan unsur N (Nitrogen) yang secara umum dikenal dengan nama rasio C/N. Ratio C/N terlalu tinggi atau terlalu rendah akan mempengaruhi proses terbentuknya biogas, karena itu merupakan proses biologis yang memerlukan persyaratan hidup tertentu, seperti juga manusia.

Imbangan karbon (C) dan nitrogen (N) yang terkandung dalam bahan organik sangat menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme. Imbangan C/N yang optimum bagi mikroorganisme perombak adalah 25-30. Kotoran (feses dan urine) sapi perah mempunyai kandungan C/N sebesar 18. Karena itu perlu ditambah dengan limbah pertanian lain yang mempunyai C/N yang tinggi (Simamora, dkk, 2006).

Upaya untuk mencari C/N yang optimum bagi mikroorganisme perombak adalah dengan menambahkan limbah pertanian pada kotoran sapi, sehingga perlu dilakukan penelitian untuk mencari komposisi yang sesuai pada campuran kotoran sapi dengan menguji beberapa jenis limbah pertanian. Beberapa jenis limbah pertanian yang digunakan adalah eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu.

Tujuan Penelitian

(17)

Hipotesa Penelitian

1. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian terhadap tekanan biogas yang dihasilkan.

2. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian terhadap hari mulai hasilkan gas

3. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian terhadap warna nyala api yang dihasilkan.

4. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian terhadap lama nyala api yang dihasilkan

5. Diduga ada pengaruh campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian terhadap kandungan C/N Akhir

Kegunaan Penelitian

1. Mahasiswa, sebagai bahan referensi untuk penelitian yang berhubungan dengan pemanfaatan kotoran ternak sapi dan beberapa jenis limbah pertanian untuk menghasilkan biogas.

2. Penulis, sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Teknik Pertanian Departemen Teknologi Pertanian pada Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.

(18)

TINJAUAN LITERATUR

Biogas

Biogas adalah dekomposisi bahan organik secara anaerob (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas yang sebahagian besar berupa metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbondioksida. Gas yang terbentuk disebut gas rawa atau gas bio. Proses dekomposisi anaerob dibantu oleh sejumlah mikrooganisme, terutama bakteri metan. Disamping itu terdapat gas-gas lain yang komposisinya dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi dan persentase jumlah gas bio

Jenis Gas Jumlah (%)

Methan (CH4) 54-70

Karbon Dioksida (CO2) 27-54

Nitrogen (N2) 0,5-2

Karbon Monoksida (CO) 0,1

Oksigen (O2) 0,1

Hydrogen Sulfida (H2S) Sedikit Sekali

Sumber: Hadi (1980)

(19)

5

kkal/m3. Ketika dibakar 1ft3 gas bio menghasilkan sekitar 10 BTU (2,52 Kkal) energi panas per persentase komposisi metan (Harahap, 1978).

Gas Metan (CH₄) yang merupakan komponen utama dari gas bio merupakan bahan berguna karena mempunyai nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu sekitar 4800kkal/m³. Karena kalorinya cukup tinggi itulah gas bio dapat digunakan untuk penerangan, memasak, menggerakkan mesin dan sebagainya. Komposisi berbagai jenis gas yang dihasilkan dari kotoran sapi dan campuran sisa pertanian dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Komposisi gas bio (%) antara kotoran sapi dan kotoran ternak dengan sisa pertanian

Karbondioksida(CO2) 27.0 45-27

Nitrogen(N2) 2.3 0.5-3.0

Karbon monoksida(CO) 0 0.1

Oksigen(O2) 0.1 6.0

Propena(C3H8) 0.7 -

Hidrogen sulfida(H2S) - Sedikit Sekali

Nilai Kalor _{6513 kkal/m3} _{4800-6700 kkal/m3}

Sumber : Harahap,1978

Berikut ini adalah sifat-sifat umum biogas, yaitu : 1. Gas yang tidak berwarna

2. Gas tidak berbau

3. Merupakan komponen hidrokarbon yang terpendek

4. CH4 di atmosfer bereaksi dengan ozon membentuk CO2 dan H2O

(20)

6. Tergolong sebagai gas rumah kaca (GRK)

7. Sumber metana terbesar adalah makhluk hidup (sebagian besar dari rayap, kotoran mamalia) yang diperkirakan kadar emisinya sekitar 15, 75 dan 100 juta ton/tahun secara berturut-turut dan sedikitnya dari pertanian

8. Bila bereaksi dengan O2 akan menghasilkan CO2 dan H2O

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

(Wikipedia, 2005)

Kotoran Ternak Sapi Sebagai Penghasil Biogas

Suatu usaha peternakan pasti menghasilkan limbah, disamping hasil utamanya. Limbah ternak merupakan sisa buangan dari suatu kegiatan usaha peternakan seperti usaha pemeliharaan ternak, rumah potong hewan, dan pengolahan produk ternak. Limbah ini meliputi limbah padat dan limbah cair feses, urin, sisa makanan, embrio, kulit telur, lemak, darah, bulu, kuku, tanduk dan isi rumen. Semakin besar usaha peternakan maka semakin besar pula limbah yang akan dihasilkan (Sihombing, 2000).

Sebagai gambaran, seekor sapi dengan berat 454 kg akan menghasilkan 30 kg limbah feses dan urin setiap hari. Kita bisa membayangkan jika memelihara 100 ekor sapi, jumlah limbah yang dihasilkan sebesar 3 ton per hari. Sungguh, merupakan jumlah yang sangat besar. Keberadaan limbah ini tentu akan menjadi problem tersendiri bagi peternak dan menjadi penyebab gangguan bagi lingkungan sekitar.

(21)

Tabel 3. Karakteristik kotoran sapi

Komponen Massa (%)

Total padatan 3-6

Total padatan volatile (mudah menguap) 80-90

Total Kjeldahl Nitrogen 2-4

Selulosa 15-20

Lignin 5-10

Hemiselulosa 20-25

Sumber : Kumbahan dan industri (1979).

Sumber biogas bukanlah murni kotoran sapi. Melainkan telah bercampur dengan air buangan. Air buangan ini berupa air seni dan air cucian najis dari kandang sapi. Sebagian bahan terlarut dalam air buangan tersebut, sehingga yang dihasilkan berbentuk lumpur. Sisa bahan yang telah hilang gasnya disebut slurry. Karakteristik Air Buangan dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4 Karakteristik Air Buangan

Komponen Kandungan

Total padatan 3-6 %

BOD 5.000-6.000 mg/L

COD 3.000-6.000 mg/L

Total Kjeldahl Nitrogen 2.000-3.000 mg/L

Ammoniacal Nitrogen 500 mg/L

Sumber : Kumbahan dan industri (1979).

Limbah Pertanian Sebagai Penghasil Biogas

Pada mulanya gas bio banyak dibuat dari kotoran hewan dan manusia, namun sekarang mulai terlihat kecendrungan untuk memanfaatkan limbah pertanian dan buangan kota sebagai bahan bakunya (Hobson and

Limbah Pertanian dapat didefenisikan sebagai limbah yang berasal dari kegiatan pertanian dalam arti luas meliputi pertanian, peternakan, perikanan serta kehutanan. Dengan batasan pengertian tentang limbah maka ruang lingkup limbah pertanian dimulai dari kegiatan budidaya (produksi), pemanenan, distribusi, penyimpanan, hingga ke limbah pengolahan hasilnya. Berbagai contoh limbah padat pertanian antara lain yaitu:

(22)

1. Jerami padi dan sekam

2. Sisa batang tanaman dan tongkol jagung 3. Serbuk gergaji kayu

4. Sisa sortasi pengolahan ikan dan hasil laut lainnya 5. Kotoran kandang dan sisa pakan unggas

Biogas atau gas bio merupakan salah satu jenis energi yang dapat dibuat dari banyak jenis bahan buangan dan bahan sisa, semacam sampah, kotoran ternak, jerami, eceng gondok serta banyak bahan-bahan lainnya lagi. Pendeknya, segala jenis bahan yang dalam istilah kimia termasuk senyawa organik, entah berasal dari sisa dan kotoran hewan ataupun sisa tanaman, dapat dijadikan bahan biogas (Suriawiria dan Unus, 2002).

Bahan baku yang memproduksi gas metan bisa berasal dari semua bahan organik, baik yang berwujud padat, maupun cair, kecuali bahan organik senyawa hidrokarbon tinggi seperti plastik, karet, juga lilin (Wax). Bahan yang mudah dicerna banyak mengandung selulosa seperti jerami padi atau gandum, rumput-rumputan dan sebagainya. Sedangkan bahan yang banyak mengandung lignin (kayu) sukar untuk dicerna. Bahan yang memiliki kadar air tinggi lebih mudah untuk dicerna (Sianturi, 1990)

Eceng gondok atau Eichhornia crassipes adalah salah satu gulma (Tumbuhan Penganggu) air yang banyak ditemukan diperairan Indonesia, misalnya di waduk, saluran irigasi, selokan dan kolam. Menurut laporan National

Academy of Sciences di Amerika (1976), dari satu kilogram eceng gondok kering

dihasilkan sekitar 370 liter biogas. Angka ini adalah lebih rendah dari hasil pengukuran yang kami peroleh baik pada percobaaan di laboratorium maupun di

(23)

lapangan. Produksi biogas dari eceng gondok dipengaruhi oleh tingkat pencemaran suatu perairan tempat eceng gondok tumbuh. Semakin tinggi tingkat pencemaran air yang ditumbuhi eceng gondok, semakin besar biogas yang dihasilkan (Wolverton, et al, 1975).

Biogas diperoleh dari hasil penguraian eceng gondok tanpa oksigen

(ananaerob digestion). Eceng gondok yang mengandung kadar air yang besar

didalam tubuhnya yaitu sekitar 90% merupakan suatu keuntungan dalam memanfaatkan sebagai sumber biogas melalui proses peragian(fermentasi) dengan bantuan bakteri metan disamping angka rasio kandungan senyawa karbon dan nitrogen yang tinggi yakni 30-35 (National Academy of Sciences, 1976).

Sedangkan pada penelitiannya, Abdullah (1997) menyatakan bahwa C/N eceng gondok yang belum difermentasikan adalah 35,04 dengan kandungan

N 1,02 %.

Jerami padi merupakan bagian batang dan daun padi tanpa bulir-bulir padi pada umumnya. Jerami padi sangat potensial dihasilkan oleh petani, hal ini dikarenakan ketersediannya cukup melimpah terutama pada saat panen raya padi tiba. Jerami padi dapat dimanfaatkan sebagai campuran makanan ternak dan pemanfaatan lainnya (Purwadaria, 1994).

(24)

Limbah yang dimaksud disini adalah hasil samping yang terbentuk dari kegiatan biomassa kayu/berserat ligno-sellulosa, suatu bahan baku yang belum termanfaatkan. Adanya limbah yang dimaksud ini menimbulkan masalah penanganannya yang selama ini dibiarkan membusuk, ditumpuk dan dibakar sehingga berdampak negatif terhadap lingkungan. Salah satu jalan adalah dengan memanfaatkan menjadi produk yang bernilai tambah dengan teknologi aplikatif seperti arang serbuk, briket arang, gas bio, soil conditioning, kompos dan lainnya (Pari, 2002).

Komposisi kimia serbuk kayu adalah Holoselulosa 7.52 %, Selulosa 40,99%, lignin 27,88 %, pentosa 16,89 % abu 1,38% dan air 5,64%

(Martina, dkk, 2002).

Proses Mekanisme Pembentukan Biogas

Biogas dihasilkan apabila kotoran sapi telah terdegradasi senyawa-senyawa pembentuknya dalam keadaan tanpa oksigen. Pada dasarnya biogas dapat terbentuk secara alami di tanah yang basah, seperti dasar danau dan di dalam tanah pada kedalaman tertentu. Biogas yang dikomersilkan dihasilkan dari proses meniru-niru alam (bio mimic).

(25)

yang dianjurkan berada pada rentang pH 6,5-8. Bakteri metan ini juga cukup sensitif dengan temperatur (Garcelon and Clark, 2005).

Secara garis besar proses pembentukan gas bio dibagi dalam tiga tahap yaitu: hidrolisis, pembentukan asam organik dan pembentukan gas metana. Menurut Parkers and

C, H, O, P, N C12H22O11 + R’COOH

Bahan organik Sukrosa Asam lemak

sekelompok organisme yang menghasilkan enzim selulotik, lipolitik dan proteolitik terdapat pada tahap ini yang bekerja untuk menguraikan substrat organik( bahan masukan). Enzim yang dihasilkan tersebut mempercepat hidrolisa polimer menjadi monomer larut yang merupakan substrat bagi mikroorganisme tahap berikutnya.

Tahap pembentukan monomer ini merupakan tahap pengendalian waktu dalam penguraian limbah bahan organik. Hal ini disebabkan oleh kerja bakteri yang lambat dibandingkan tahap kerja bakteri tahap II dan tahap III. Laju penguraian tergantung pada substrat sebagai bahan masukan dan kosentrasi bakteri yang dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti pH dan temperatur sistem.

Roberts (1985) adapun lintasan mekanisme reaksi tersebut yaitu :

1. Hidrolisa senyawa-senyawa organik terlarut

Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi bentuk sederhana, seperti karbohidrat (gula sederhana), asam amino dan asam lemak yaitu :

2. Pembentukan Asam Organik

(26)

merupakan produk akhir dari metabolisme bakteri, hasil terbanyak adalah asam asetat, asam propionat dan asam laktat. Pada pembentukan asam organik ini terjadi dua tahap yaitu :

a. Tahap Asidogenesis

Asidogenesis ini terjadi karena adanya bakteri pembentuk asam yang disebut bakteri asetogenik. Bakteri ini memecah struktur organik komplek menjadi asam volatil (struktur kecil), protein menjadi asam amino, karbohidrat dipecah menjadi gula dengan struktur yang sederhana, dan lemak dipecah menjadi asam yang berantai panjang. Bakteri asetogenik juga dapat melepaskan gas hidrogen, H2S dan CO2.

C12H22O11 C6H12O6 + H2S + CO2

Sukrosa Glukosa b. Tahap Asetagenesis

Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk asidogenesis menghasilkan hidrogen, CO2 dan CH3COO- (asetat)

C6H12O6 CH3COO- + CO2 + H2S + H2

Glukosa Asetat 3. Pembentukan methan/Methanogenesis

Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan, yakni dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk menghasilkan gas metana (CH4). Hasil lain dari proses ini berupa karbondioksida, air, dan

(27)

itu juga terdapat bakteri yang dapat membentuk gas metan dari gas hidrogen dan CO2 yang dihasilkan dari proses kedua.

CH3COO- CH4 + CO2 + H2 + H2S

Asetat Metana

Keseluruhan reaksi dipicu oleh kehadiran bakteri yang ada pada bahan organik.

Gambar 1. Skema tahapan kerja bakteri penghasil biogas

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Biogas

Pembentukan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :

Perbandingan karbon-nitrogen (C/N) bahan baku isian

Rasio C/N adalah perbandingan kadar karbon (C) dan kadar Nitrogen (N) dalam satuan bahan. Semua mahluk hidup terbuat dari sejumlah besar bahan karbon (C) dan Nitrogen (N) dalam jumlah kecil. untuk menjamin semuanya berjalan lancar. Unsur-unsur nutrisi yang dibutuhkan mikroba harus tersedia

(28)

secara seimbang. Dalam pertumbuhan mikroba yang optimum biasanya dibutuhkan perbandingan unsur C : N : P sebesar 100 : 2,5 : 0,5 (Yuwono, 2005).

Imbangan karbon (C) dan nitrogen (N) yang terkandung dalam bahan organik sangat menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme. Imbangan C/N yang optimum bagi mikroorganisme perombak adalah 25-30. Kotoran (feses dan urine) sapi perah mempunyai kandungan C/N sebesar 18. Karena itu perlu ditambah dengan limbah pertanian lain yang mempunyai C/N yang tinggi (lebih dari 30) (Simamora, dkk, 2006).

Unsur karbon dan bahan organik (dalam bentuk karbohidrat) dan nitrogen(dalam bentuk potein, asam nitrat, amoniak dan lain-lain), merupakan makanan pokok bagi bakteri anerobik. Unsur karbon (C) digunakan untuk energi dan unsur nitrogen (N) untuk membangun struktur sel dan bakteri. Bakteri memakan habis unsur C 30 kali lebih cepat dari memakan unsur N. Oleh karena itu perbandingan C dan N (C/N) yang paling baik adalah 30. Pada Tabel 5 berikut tercantum daftar perbandingan C/N dari beberapa jenis kotoran dan bahan tambahan yaitu :

Tabel 5. Perbandingan C/N dan persentase berat kering unsur N dari beberapa jenis kotoran hewan dan bahan tambahan

Jenis Bahan Perbandingan C/N N Berat Kering (%)

(29)

Kandungan Bahan Kering

Aktivitas normal dari mikroba metan membutuhkan sekitar 90% air dan 7-10% bahan kering dari bahan masukan untuk fermentasi. Dengan demikian isian yang paling banyak menghasilkan biogas adalah yang mengandung 7-9% bahan kering. Untuk kandungan kering sejumlah tersebut maka bahan baku isian biasanya dicampur dengan air dengan perbandingan tertentu. Sebagai contoh bahan baku kotoran sapi harus dicampur dengan air dengan perbandingan 1:1 atau 1:1,5. Pada Tabel 6 dibawah diperlihatkan rata-rata kandungan bahan kering dari berbagai jenis kotoran.

Tabel 6. Kandungan rata-rata kandungan bahan kering berbagai jenis kotoran

Jenis Kotoran Bahan Kering (%)

Ayam/Burung Sumber : Meynell (1976)

Kadar Air Bahan

Kadar air bahan yang terkandung dalam bahan yang digunakan, juga seperti rasio C/N harus tepat. Jika hasil biogas diharapkan sesuai dengan persyaratan yang berlaku, maka bahan yang digunakan berbentuk kotoran kering dicampur dengan sisa-sisa rumput bekas makanan atau dengan bahan lainnya yang juga kering, maka diperlukan penambahan air.

(30)

kering. Air berperan sangat penting di dalam proses biologis pembuatan biogas. Artinya jangan terlalu banyak (berlebihan) juga jangan terlalu sedikit (kekurangan).

Derajat keasaman (pH)

PH berpengaruh terhadap pertumbuhan dan aktivitas mikroba. Organisme-organisme metan sangat sensitif terhadap perubahan pH dan paling efisien dalam batas-batas pH yang berkisar antara 6.4-7.8. Dalam prakteknya pembatasan pH yang sesempit ini tidaklah selalu mungkin, tetapi harus ditekankan bahwa pH 6 dan diatas pH 8 kecepatan perkembangan organisme merosot dengan sangat pesat. Untuk mencegah penurunan pH pada awal pencernaan dan menjaga pH pada kisaran yang diizinkan, maka perlu ditambahkan larutan kapur (Ca(OH)₂) atau kapur (CACO₃) sebagai buffer (Mahida, 1993).

Lama Fermentasi

Produksi biogas sudah terbentuk sekitar 10 hari. Setelah 10 hari fermentasi sudah terbentuk kira-kira 0.1-0.2 m3/kg dari berat bahan kering. Peningkatan penambahan waktu fermentasi dari sepuluh hari hingga 30 hari meningkatkan produksi biogas sebesar 50% (Hadi, 1990).

Pada hari ke-30 fermentasi jumlah biogas yang terbentuk mencapai maksimal. Dan setelah 30 hari fermentasi terjadi penurunan jumlah biogas (Sembiring, 2004).

(31)

Faktor luar yang paling mempengaruhi kuantitas biogas adalah fluktuasi suhu. Temperatur selama proses berlangsung penting, karena hal ini berkaitan dengan kemampuan hidup bakteri pemroses biogas, yaitu berkisar 27oC-28oC. Dengan temperatur itu proses pembuatan biogas akan berjalan sesuai dengan waktunya. Tetapi berbeda bila temperatur terlalu rendah (dingin), maka waktu untuk membentuk biogas akan lebih lama (Paimin, 2001).

Cairan Pemula/ Starter

Starter diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organik hingga menjadi biogas. Starter merupakan mikroorganisme perombak yang dijual komersial. Bisa juga menggunakan lumpur aktif organik atau cairan isi rumen

Untuk mempercepat terjadinya proses fermentasi, maka perlu pada permulaan pengumpanan perlu ditambahkan cairan yang telah mengandung banyak bakteri metan yang disebut dengan starter. Starter yang dapat digunakan dikenal dengan tiga macam, yaitu :

a. Starter alami : kalau sumbernya dari alam yang diketahui mengandung kelompok bakteri metan seperti lumpur aktif, timbunan sampah lama, timbunan kotoran ruminansia, dan lain-lain.

(32)

c. Starter buatan : kalau sumber nya sengaja dibuat, baik dengan media alami maupun media buatan, sedangkan bakteri metannya dibiakkan secara laboratorium.

Pada Pemasukan pertama diperlukan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak. Untuk membangkitkan proses fermentasi bakteri anaerob pada pengisian pertama ini perlu ditambahkan starter (berupa starter komersial yang banyak dijual dipasar) sebanyak 1 liter atau isi rumen segar dari rumah potong hewan sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5-5,0 m3

(Kamaruddin, dkk, 1995).

Pengadukan

Bahan baku yang sukar dicerna akan membentuk lapisan kerak dipermukaan cairan. Lapisan ini dapat dipecah dengan alat pengaduk. Oleh karena itu, sebaiknya setiap unit pembuat biogas dilengkapi alat pengaduk. Pemasangan alat pengaduk harus dilakukan dengan hati-hati agar jangan sampai terjadi kebocoran pada tangki pencerna (Paimin, 2001).

Digester Biogas

(33)

model digester. Membuat unit biogas sebenarnya sama dengan meniru perut ternak untuk proses pencernaan. Digester atau tangki dapat dibuat dari bahan drum, karet, plastik dan semen atau beton. Ada empat hal yan perlu diperhatikan dalam pembuatan digester, yaitu :

1. Rancangan nya mudah dan sederhana

2. Bahan yang digunakan murah dan mudah didapat 3. Pemeliharaan tidak rumit

4. Hasilnya mudah dimanfaatkan. (Yunus, 1995).

Reaktor skala menengah telah bersifat komersil, karena dipasarkan secara bebas dan mendapatkan pengakuan. Dilihat dari sisi konstruksinya, pada umumnya reaktor biogas dapat digolongkan dalam dua jenis yaitu :

1. Fixed Dome (Tangki Tetap)

Reaktor biogas fixed dome mewakili konstruksi reaktor yang memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan di dalam reaktor. 2. Floating Drum (Tangki Terapung)

(34)

perlu digunakan supaya tangki terapung tidak saling bersinggungan (Indartono, 2005).

Sedangkan bila dilihat dari aliran bahan baku (limbah), reaktor biogas dapat dibagi dua, yaitu :

1. Tipe batch feeding (bak atau tetap)

Pada tipe batch (bak), bahan baku reaktor ditempatkan di dalam wadah (ruang tertentu) dari awal hingga selesainya proses degradasi. Ini hanya umum digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas dari suatu jenis limbah organik. Tipe ini tidak efektif bila digunakan untuk kebutuhan masyarakat, sebab akan sulit untuk pergantian materi setiap rentang waktunya. Jadi banyaknya biogas yang dihasilkan sangat tergantung dari banyaknya bahan isian.

2. Tipe continous feeding (mengalir)

Sedangkan pada jenis mengalir, ada aliran bahan baku masuk dan residu keluar pada selang waktu tertentu sesuai dengan keinginan. Pengisian bahan baku kedalam digester dilakukan secara continue yakni setiap hari, dilakukan pada minggu ketiga dan keempat setelah pengisian awal dan demikian rentang waktu selanjutnya mengikuti pola diatas tanpa mengeluarkan atau membuang

(35)

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu danTempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April-Juni 2007 di Laboratorium Teknik Pertanian, Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara. Sedangkan perhitungan ratio C/N dilakukan di Laboratorium Riset dan Teknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.

Bahan dan Alat Penelitian

(36)

22 2. Eceng gondok

3. Jerami padi

4. Serbuk gergaji kayu

5. EM4 (Effective Mikroorganism) 6. Air

7. Buffer (kapur)

8. Galon air

9. Selang plastik kecil 10.Lem pipa

11.Pipa T 12.Pipa

13.Penutup pipa 14.Penutup galon air 15.Isolasi pipa 16.Pentil ban 17.Balon

Sedangkan Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. PH meter untuk mengetahui pH campuran

2. Manometer air untuk mengetahui tekanan gas yang dihasilkan 3. Gas lighter warna/mancis untuk membakar gas yang dihasilkan 4. Pisau untuk mencincang bahan

5. Timbangan untuk menimbang berat bahan

(37)

8. Gergaji besi untuk memotong pipa

9. Goni/digunakan sebagai tempat wadah kotoran sapi

10.Alat lain seperti spidol, pensil, pena, computer yang berguna untuk memudahkan dalam pekerjaan

Metode Penelitian

Model rancangan yang dilakukan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial karena percobaan ini menggunakan media homogen maka media atau tempat percobaan tidak memberikan pengaruh pada respon yang diamat, dengan menguji faktor pemberian beberapa limbah pertanian sebagai campuran kotoran sapi

Populasi adalah kotoran sapi, eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu yang bersifat homogen. Jenis limbah yang akan dicampur dengan kotoran sapi tersebut yaitu :

A = Eceng gondok B = Jerami padi

C= Serbuk gergaji kayu

Masing-masing perlakuan diulang sebanyak 3 kali

Parameter yang diamati :

1. Tekanan

2. Mulai hasilkan gas (Hari) 3. Warna nyala api

(38)

Persiapan Penelitian

Pembuatan Digester

Pada penelitian ini, tipe digester yang digunakan adalah tipe batch feeding dan semua bagian digester berada diatas permukaan tanah tanpa unit khusus penampung gas. Digester terbuat dari bahan plastik/galon air dengan volume 19 liter. Dilengkapi dengan saluran pengeluaran berupa pipa T ukuran 10 cm dan memiliki sambungan pipa plastik dengan panjang 50 cm, serta dilengkapi dengan pentil ban kendaraan bermotor sebagai saluran pengeluaran gas (Lampiran 1). Biogas yang dihasilkan akan tertampung didalam digester itu sendiri dan didalam balon, oleh karena itu digester hanya diisi dengan bahan isian maksimum 12 liter dari volume total digester.

Penyiapan Bahan

Bahan yang digunakan berupa campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu) serta dicampur dengan air. Air yang dipergunakan berupa air tanah. Digunakan EM4

(Effective Mikroorganism) sebagai starter sebanyak 2,8 ml tiap-tiap perlakuan.

Banyaknya air yang dgunakan tiap-tiap perlakuan dengan perbandingan 1:1,5. Untuk memperoleh volume total campuran 12 liter yaitu :

(39)

Banyaknya kotoran sapi, eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu yang dicampurkan untuk memperoleh kandungan C/N 30 dan volume bahan campuran 4,8 liter (Lampiran 3), adalah pada Tabel 7 dibawah ini.

Perlakuan Jenis Limbah Berat (kg)

A Kotoran sapi

Proses Pencampuran dan Pengisian Digester

Proses pencampuran kotoran sapi dan beberapa jenis limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu) dilakukan di dalam ember sampai diperoleh campuran yang homogen. Setelah campuran benar-benar homogen, maka dilanjutkan pengisian kedalam digester yang dilakukan pada hari yang sama. Diamati dan diawasi jangan sampai terjadi kebocoran, karena sedikit saja isian digester kontak udara luar, maka fermentasi tidak akan berlangsung. Bahan isian dimasukkan melalui saluran pemasukan. Selama proses fermentasi dilakukan pengadukan dengan cara penggoncangan galon 2 hari sekali. Hal ini dilakukan agar tidak timbul lapisan kerak pada permukaan cairan. Lama nya fermentasi yang dilakukan yaitu selama 40 hari

Prosedur Penelitian

(40)

2. Di cincang dan ditimbang tiap jenis bahan eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu sesuai dengan kebutuhan untuk tiap perlakuan pada waktu fermentasi kotoran

3. Dicampur tiap jenis kotoran sapi dan eceng gondok di dalam ember untuk tiap perlakuan begitu juga dilakukan untuk jerami padi, dan serbuk gergaji kayu kemudian ditambahkan air sesuai kebutuhan untuk tiap perlakuan

4. Dilakukan pengadukan agar diperoleh campuran bahan yang homogen . 5. Diukur Ratio C/N dan pH awal campuran bahan

6. Ditambahkan EM4 kedalam campuran bahan

7. Ditambahkan kapur atau larutan kapur jika diperoleh 6<pH<8

8. Dimasukkan campuran kotoran sapi dan eceng gondok kedalam digester galon, begitu juga untuk campuran jerami padi, dan serbuk gergaji kayu.

9. Ditutup digester untuk fermentasi anaerob selama 40 hari 10. Dilakukan pengamatan dari hari ke-8 sampai hari ke-40

Pengamatan Parameter

Adapun parameter yang diamati adalah :

1. Tekanan Biogas

(41)

besar nilainya semakin banyak biogas yang dihasilkan. Pengukuran tekanan biogas yang dihasilkan dilakukan pada hari ke-8 sampai hari ke-40.

2. Hari Mulai Hasilkan Gas

Diamati pada hari keberapa campuran mulai menghasilkan gas untuk tiap-tiap perlakuan campuran kotoran sapi dengan beberapa limbah pertanian yaitu eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu

3. Warna Nyala Api

Sesudah mengukur tekanan gas, maka dilihat secara visual gas yang dihasilkan. Dari gas yang dihasilkan dikelompokkan berdasarkan warna nyala api yang dihasilkan. Pengelompokan nyala api diantaranya sebagai berikut :

a. Biru

Kategori warna nyala api biru adalah warna nyala api yang dihasilkan pertama kali sampai warna biru berubah menjadi biru kemerahan/merah

b. Biru kemerahan/Merah Kebiruan

Kategori warna api warna biru kemerahan/ merah kebiruan adalah warna nyala api yang dihasilkan pertama kali sampai warna berubah menjadi merah

c. Merah

(42)

4. Lama Nyala Api

Lama nyala api yang dihitung yaitu total waktu dari keseluruhan mulai dari api menyala sampai nyala api mati dari tiap-tiap perlakuan.

5. Ratio C/N akhir campuran bahanss

Ratio C/N bahan campuran akhir dihitung sebagai kandungan C/N akhir Untuk menghitung Nilai ratio C/N sampel berdasarkan campuran kotoran sapi dengan masing-masing limbah pertanian yaitu eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu. Perhitungan C/N dengan cara :

(43)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil penelitian dapat dilihat bahwa perlakuan campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh terhadap tekanan gas (psi) yang dihasilkan, hari mulai menghasilkan gas (hari), warna nyala api, lama nyala api (detik) dan ratio C/N akhir. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Hasil uji beda campuran kotoran sapi dengan beberapa limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) terhadap biogas yang dihasilkan.

A. Campuran kotoran sapi dan eceng gondok B. Campuran kotoran sapi dan jerami padi C. Campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu

(44)

yaitu sebesar 0.0346 psi. Hari mulai menghasilkan gas tercepat diperoleh pada perlakuan A yaitu 8 hari dan terlama pada perlakuan C yaitu selama 18 hari. Warna api biru dihasilkan oleh perlakuan A dan warna api biru kemerahan dihasilkan oleh perlakuan B dan C. Lama nyala api tertinggi diperoleh pada perlakuan A yaitu sebesar 518 detik dan terendah pada perlakuan C yaitu sebesar 253 detik. Ratio C/N akhir tertinggi diperoleh pada perlakuan C yaitu sebesar 15.89 dan terendah pada perlakuan A yaitu sebesar 6.56.

Untuk masing-masing parameter dianalisis secara statistik dan di uji dengan uji LSR (Least Significant Range) dapat dilihat pada uraian berikut.

Tekanan Gas

Dari hasil analisa sidik ragam (Lampiran 4), dapat dilihat bahwa perlakuan campuran kotoran sapi terhadap beberapa limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh sangat nyata terhadap tekanan gas yang dihasilkan. Hasil pengujian dengan Least Significant Range

(LSR) menunjukkan pengaruh jenis limbah pertanian terhadap tekanan gas yang

dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 9.

Tabel 9 Uji LSR Pengujian Jenis Limbah Pertanian Terhadap Tekanan Gas (psi)

Jarak

Keterangan : Notasi yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan berbeda nyata pada taraf 5% dan berbeda nyata pada taraf 1 %

(45)

0 0.02 0.04 0.06 0.08

A B C

Perlakuan

T

ekan

an

(

p

si

)

diperoleh pada perlakuan B yaitu 0.0628 psi dan terendah pada perlakuan C yaitu 0.0346 psi.

Hubungan jenis limbah pertanian dengan tekanan gas yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 2 berikut.

Dari Gambar 2 dapat dilihat bahwa tekanan gas tertinggi diperoleh pada perlakuan B. Hal ini disebabkan karena jerami padi merupakan limbah pertanian yang teksturnya mudah terurai dan lebih cepat menghasilkan gas, dari pada perlakuan C yaitu serbuk gergaji kayu yang tekstur limbah nya bertekstur kasar dan sukar untuk dicerna.

Gambar 2. Histogram pengaruh perlakuan terhadap tekanan biogas (psi).

Jerami padi

Eceng gondok Serbuk gergaji kayu

(46)

Bila dibandingkan dengan perlakuan B dan perlakuan C, maka tekanan gas yang diperoleh perlakuan A lebih rendah. Hal ini bukan karena eceng gondok sulit terurai melainkan disebabkan karena komposisi pada perlakuan A lebih banyak eceng gondok dibandingkan kotoran sapi karena pada penelitian ini untuk mencapai Ratio C/N 30 di perlukan eceng gondok sebanyak 3,84 kg dan kotoran sapi sebanyak 0.96 kg, kotoran sapi merupakan sumber metana terbesar, jadi dengan jumlah nya yang sedikit pada perlakuan A menyebabkan tekanan gas yang dihasilkan pun sedikit pula.

Fluktuasi produksi biogas harian (Lampiran 7) dari tiap-tiap perlakuan dapat dilihat pada Gambar 3 di bawah ini.

(47)

0

Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa produksi biogas pada umumnya telah ada pada seminggu fermentasi sampai hari kesepuluh. Tekanan tertinggi pada 20 hari setelah fermentasi sampai hari 35. Produksi biogas secara umum mengalami penurunan pada sepuluh hari terakhir, hal ini disebabkan pada saat itu, sebahagian besar telah mengalami penguraian sehingga bahan makanan untuk bakteri metan tidak mencukupi kebutuhan bakteri untuk berkembang biak dan menghasilkan biogas.

Dari hasil pengamatan lanjutan terhadap produksi biogas. Setelah gas dikeluarkan dan di uji nyala apinya pada hari ke-40, kemudian dilakukan pengamatan kembali dan diperoleh bahwa tiap-tiap perlakuan A, perlakuan B dan perlakuan C masih menghasilkan gas kembali sampai hari ke-50, akan tetapi tekanan yang dihasilkan semakin menurun. Hal ini sesuai dengan pernyataan sembiring (2004) yang menyatakan bahwa biogas mengalami penurunan produksi biogas setelah fermentasi 30 hari.

Mulai Menghasilkan Gas (Hari)

Setelah melakukan pengamatan diperoleh perlakuan A pada awal fermentasi mulai menghasilkan gas yang pertama pada hari ke-8 dan yang paling lama adalah perlakuan C yaitu pada hari ke-18 sementara perlakuan B pada hari ke-9. Hubungan beberapa jenis limbah pertanian dengan hari mulai menghasilkan gas dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini.

(48)

Dari gambar 4 dapat dilihat bahwa mulai menghasilkan gas tercepat diperoleh pada perlakuan A yaitu 8 hari dan yang terlama diperoleh pada perlakuan C yaitu 18 hari. Produksi biogas pada umumnya telah ada pada seminggu setelah fermentasi sampai hari kesepuluh. Hal ini sesuai dengan pernyataan Hadi (1981), bahwa produksi biogas terbentuk sekitar 10 hari, hal ini disebabkan karena jumlah bahan baku yang masih tersedia, sehingga bakteri sangat aktif memproduksi gas.

Bila dibandingkan dengan perlakuan C, perlakuan A lebih cepat mengalami penguraian. Hal ini disebabkan karena eceng gondok mengandung kadar air yang besar di dalam tubuhnya yaitu sekitar 90%, hal ini merupakan keuntungan dalam memanfaatkan sebagai sumber biogas melalui proses fermentasi karena bahan yang memiliki kadar air tinggi lebih muda untuk dicerna, sehingga campuran perlakuan A lebih cepat menghasilkan gas.

Begitu juga dengan perlakuan B, jerami padi merupakan bahan oganik yang mudah dicerna. Menurut Sianturi (1990), bahan yang mudah dicerna banyak mengandung selulosa seperti jerami padi atau gandum, dan sebagainya. Sedangkan perlakuan C, serbuk gergaji kayu merupakan bahan yang banyak mengandung lignin (kayu) sukar untuk dicerna. Sehingga membutuhkan waktu

(49)

yang lebih lama dalam menghasilkan gas. Bahan yang memiliki kadar air yang tinggi lebih muda untuk dicerna.

Warna Nyala Api

Pada hari ke 40 saat membuang gas, gas dibakar dengan menggunakan

lighter gas. Dari hasil penelitian dapat dilihat nyala api dari gas yang dihasilkan

dari tiap-tiap perlakuan. Nyala api yang dihasilkan tidak berbau dan terdapat perbedaan warna dari tiap-tiap perlakuan . Hal ini dapat dilihat pada Tabel 10 dibawah ini

Tabel 10. Warna nyala api

Perlakuan Warna Nyala Api

A

(50)

C

Keterangan :

A. Campuran kotoran sapi dan eceng gondok B. Campuran kotoran sapi dan jerami padi

C. Campuran kotoran sapi dan serbuk gergaji kayu

Dari Tabel 9 Secara visual dapat dilihat terdapat perbedaan dari warna nyala api yang dihasilkan. Perlakuan A diperoleh warna nyala api biru, perlakuan B dan perlakuan C diperoleh warna nyala api biru kemerahan. Hal ini berarti gas yang tedapat pada tiap-tiap perlakuan tersebut mengandung metan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Harahap (1978) yang menyatakan bahwa gas metan (CH4)

adalah komponen penting dan utama dari biogas karena memiliki kadar kalor yang cukup tinggi, dan jika gas yang dihasilkan dari proses fermentasi anaerob ini dapat terbakar, berarti sedikitnya mengandung 45% gas metan.

Dari hasil penelitian, gas yang dihasilkan mempunyai sifat tidak berbau dan tidak bewarna serta mempunyai daya nyala yang cukup tinggi terutama dari perlakuan B, hal ini sesuai dengan pernyataan wikipedia (2005) yang menyatakan sifat-sifat umum biogas antara lain :

a. Gas nya tidak berwarna b. Tidak berbau

(51)

300

Karena mempunyai nilai kalor yang cukup tinggi biogas mampu dijadikan sumber energi dalam beberapa kegiatan sehari-hari. Mulai dari memasak, pengeringan, penerangan, menggerakkan mesin hingga pekerjaan yang membutuhkan pemanasan (pengelasan).

Lama Nyala Api

Dari hasil daftar sidik ragam (Lampiran 5) dapat dilihat bahwa pengaruh campuran kotoran sapi terhadap beberapa jenis limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh sangat nyata terhadap lama nyala api yang dihasilkan. Hasil pengujian dengan Least Significant Range

(LSR) menunjukkan pengaruh tiap-tiap perlakuan yang dapat dilihat pada

Tabel 11.

Tabel 11. Uji LSR Pengujian Jenis Limbah Pertanian terhadap Lama Nyala Api

Jarak LSR

Keterangan: Notasi yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan berbeda nyata pada taraf 5% dan berbeda nyata pada taraf 1 %

(52)

perlakuan C sebesar 253 detik. Grafik hubungan pengaruh perlakuan terhadap lama nyala api dapat dilihat pada Gambar 5 berikut ini.

Dari Gambar 5 dapat dilihat bahwa adanya perbedaan lama nyala api yang dihasilkan. Lama nyala api yang paling lama diperoleh pada perlakuan A, tetapi daya nyala api yang dihasilkan kecil dan tidak mampu jika digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Bila dibandingkan dengan perlakuan C, diperoleh lama nyala api yang cepat habis dan menghasilkan daya nyala api yang kecil juga.

Akan tetapi pada perlakuan B, diperoleh nyala api yang cukup besar dan stabil sehingga dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi.

Ratio C/N Akhir

Pada penelitian ini dilakukan perhitungan C/N antara kotoran sapi dengan tiap-tiap jenis limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) bedasarkan C/N 30. Secara umum, ratio C/N dari tiap-tiap perlakuan mengalami penurunan setelah mengalami proses fermentasi.

(53)

Dari hasil daftar sidik ragam (Lampiran 6) dapat dilihat bahwa pengaruh campuran kotoran sapi terhadap beberapa limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) memberikan pengaruh sangat nyata terhadap ratio C/N akhir. Hasil pengujian dengan Least Significant Range (LSR) menunjukkan pengaruh tiap-tiap perlakuan yang dapat dilihat pada Tabel 12. Tabel 12. Uji LSR Pengujian Jenis Limbah Pertanian terhadap Ratio C/N Akhir

Jarak LSR Perlakuan Rataan Notasi

0.05 0.01 0.05 0.01

- - - A 6.56 c C

2 2.487 3.766 B 10.54 b B

3 2.573 3.960 C 15.89 a A

Dari Tabel 12 dapat dilihat bahwa semua perlakuan memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata satu sama lain. Ratio C/N akhir tertinggi diperoleh pada perlakuan C yaitu 15.89 dan terendah pada perlakuan A yaitu 6.56. Grafik hubungan tiap-tiap perlakuan terhadap ratio C/N akhir dapat dilihat pada Gambar 6 berikut ini.

Gambar 6. Histogram pengaruh perlakuan terhadap Ratio C/N Akhir Keterangan: Notasi yang berbeda pada kolom yang sama menunjukkan berbeda nyata

(54)

Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa terjadi nya penurunan ratio C/N dari tiap-tiap perlakuan. Penurunan ratio C/N yang lebih besar nampak pada perlakuan A, disebabkan perombakan bahan fermentasi lebih cepat dibandingkan dengan 2 perlakuan lainnya yaitu perlakuan A dan perlakuan B.

Perlakuan C memiliki ratio C/N akhir yang lebih tinggi dibandingkan perlakuan A dan B karena perombakan bahan-bahan organik yang terfermentasi lebih lambat karena sifat bahan serbuk gergaji kayu yang sukar dirombak dan sering terjadi penggumpalan pada lapisan atas bahan. Lebih lanjut dapat disimpulkan bahwa perlakuan C lebih cepat memadat dan bila bahan memadat maka kerja bakteri akan terhambat dan pemanfaatan unsur C dan N dalam bahan juga lambat.

Unsur karbon dan bahan organik merupakan makanan pokok bagi bakteri anaerob. Dari hasil penelitian di peroleh nilai imbangan C/N akhir dari tiap-tiap campuran kotoran sapi dengan beberapa jenis limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi dan serbuk gergaji kayu) nilainya semakin kecil setelah mengalami proses fermentasi selama 40 hari. Hal ini disebabkan oleh unsur karbon dan bahan organik lainnya terurai. Menurut Wulandari (2006), unsur carbon (C) sebagai energinya dan nitrogen (N) akan digunakan bakteri sebagai bahkan untuk membangun struktur sel tubuhnya. Itulah sebabnya mengapa ratio C/N semakin menurun.

(55)

mengalami penurunan ini dapat disebabkan karena persediaan makanan bagi bakteri fermentasi dan asetogenik semakin menyusut. Akan tetapi tersedia cukup makanan bagi bakteri methanogenesis, dimana bakteri ini menggunakan asam asetat yang dihasilkan pada tahap asidifikasi untuk kelangsungan hidupnya.

Menurut Paimin (2001), pengadukan bertujuan untuk mencegah terjadinya penggumpalan dan timbulnya lapisan kerak pada permukaan cairan pada digester. Pada penelitian yang dilakukan dengan pengadukan 2 hari sekali agar tidak terdapat kerak pada permukaan campuran. Jika terjadi kerak pada permukaan maka bakteri methanogenik akan mengalami kesukaran dalam perombakan bahan organik lebih lanjut dapat disimpulkan bila memadat dan menggerak maka kerja bakteri akan terhambat atau pemanfaatan unsur C unsur N akan semakin lambat begitu juga pertumbuhan bakteri akan terhambat dan produksi biogas akan terhenti.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

(56)

41

1. Pemberian limbah pertanian (eceng gondok, jerami padi, dan serbuk gergaji kayu) sebagai campuran penghasil biogas berpengaruh sangat nyata terhadap tekanan yang dihasilkan, lama nyala api dan ratio C/N akhir.

2. Tekanan gas tertinggi adalah perlakuan B sebesar 0.0628 psi dan terendah pada perlakuan C sebesar 0.0356 psi.

3. Perlakuan A sudah menghasilkan biogas pada hari ke-8, perlakuan B menghasilkan biogas pada hari ke-9 dan perlakuan C menghasilkan biogas pada hari ke-18.

4. Untuk perlakuan A menghasilkan nyala api biru, sedangkan perlakuan B dan C menghasilkan nyala api biru kemerahan.

5. Nyala api yang tercepat pada perlakuan C selama 253 detik, nyala api terlama pada perlakuan A selama 518 detik

6. Ratio C/N akhir tertinggi pada perlakuan C sebesar 15,89 dan ratio C/N akhir

terendah pada perlakuan A sebesar 5.56.

7. Perlakuan yang terbaik pada penelitian ini ditinjau dari segi tekanan dan nyala api yang dihasilkan terhadap biogas adalah perlakuan B yaitu campuran kotoran sapi dan jerami padi.

Saran

(57)

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan jenis limbah pertanian lainnya misalnya rumput, tongkol jagung, dan sampah organik/dedaunan agar dapat memanfaatkan limbah pertanian sebagai campuran penghasil biogas

DAFTAR PUSTAKA

(58)

Genta, 1998. Energi Alternatif Yang Ramah Lingkungan. Edisi 117

akses 5 Januari 2007.

Hadi, N., 1980. Gas Bio Sebagai Bahan Bakar. Lemigas, Cepu.

Harahap, F.M., 1978. Teknologi Gas Bio, Pusat Tenologi Pembangunan ITB, Bandung

Hobson, P. N. S and Summer., 1983. Methane Production From Agricultural and Domestic Waste, Rowett Research Institute, Aberdeen, UK.

Ihwan, 2003. Alternatif Ketika BBM Menipis. Januari 2007.

Ikatan Ahli Teknik Penyehatan Dan Lingkungan Indonesia (IATP), 2002. Mengubah Limbah Ternak Jadi Energi. Jakarta.

Indartono, Y. S., 2005. Reaktor Biogas Skala Kecil Dan Menengah (Bagian Pertama).http://www.beritaiptek.com/static.php

Kumbahan dan industri, 1979. Sekeliling Effluen Kumbahan dan Industri. , akses 11 Januari 2007 Kamaruddin, A., Abdul, KI., Nirwan Sregar, Endah Agustina, Almansyah, M.

Yamin, Edy, H., Y. Aris Purwanto., 1995. Energi dan Listrik Pertanian, Academic Development of The Graduate Program, IPB. Bogor.

Karim, K., Hoffmann, R., Klasson,.T., Al-Dahhan, MH., 2005. Anaerobic Digestion Of Animal Waste. Bioresource Technology, London.

akses 15 Januari 2007.

Mahida, U.N., 1993. Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri. Terjemahan G. A Ticoalu, Raja Grafindo Persada. Jakarta.

Martina, A., 1996. Optimasi Beberapa Faktor fisik terhadap laju degradasi selulosan Kayu Albasia, Universtas Riau. Riau.

Meynell,1976. Energy For World Agricultural, FAO-UN. Rome.

National Academy of Sciences, 1976. Making Aquatic Wedds Useful. Some Propective Developing Countries, Washington DC.

Pari, G., 2002. Teknologi Alternatif Pemanfaatan Sampah Industri Pengolahan Kayu. IPB Press. Bogor.

(59)

Paimin., 2001. Alat Pembuat Biogas Dari Drum, Penebar Swadaya. Jakarta

Purwadaria, H. K., 1994. Teknologi Penanganan Pasca Panen, Dinas Pertanian Tanaman Pangan, DATI-I Sumatera Utara. Medan

Sabdo, A., 2006. Agricultural Waste Handling Technology, 2006. Center For Research On Engineering Application in Tropical, LPPM-IPB. Bogor. Sembiring., 2004. Pengaruh Berat Tinja Ternak dan Waktu Terhadap Hasil

Biogas. Laporan Penelitian. Jakarta.

Sianturi, H. S. D., 1990. SeminarUMI Bidang Pertanian Ke-6. Medan.

Simamora, S., Salundik, Sri. W., Surajudin, 2006. Membuat Biogas. Agro Media Pustaka. Jakarta.

Smil, B.A., 1983. Biomass Energies, Plenum Press. New York.

Suriawiria dan Unus H. 2002. Menuai Biogas Dari Limbah

Warianto, A. 2002. Amoniasi Jerami Pakan Bermutu. Harian Suara Merdeka. http://www.suara merdeka.com/harian/020930/ragam1

Wolverton, B.C., M.C. Donal., J. Gordon., 1975. Bioconversion Of Water Hyacinth Into Methana Gas, National Tecchnology Laboratories. St. Louis, Mississipi.

Wulandari, D., 2006. Biomass Energi.Center For Research on Engineering Application in Tropical, LPPM-IPB. Bogor.

Yunus, M., 1995. Teknik Membuat Dan Memanfaakan Unit Gas Bio. Univesitas Gajah Mada Press, Yogyakarta.

Yuwono, D., 2005. Kompos. Penebar Swadaya

Lampiran 3. Perhitungan Ratio C/N 30

 Eceng gondok

Bahan

Masukan C/N %N

Berat