Asidogenesis Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Pada Kondisi Ambient : Pengaruh Variasi pH Terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA) Menggunakan Reaktor Batch Berpengaduk

(1)

DAFTAR PUSTAKA

[1] USDA FAS. (2015). Oilseeds: Markets and Trade. April 2015. (pp. 16). (http://apps.fas.usda.gov/psdonline/circulars/oilseeds.pdf).

[2] Thom Wright, Arif Rahmanulloh. “USDA Foreign Agricultural Service” Global Agricultural Information Network GAIN Report Number : ID1508. 2015.

[3] Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup, 2014, No.1815, 2014.

[4] Joo-Young Jeong, Sung-Min Son, Jun-Hyeon Pyon, Joo-Yang Park, “Performance Comparison Between Mesophilic and Thermophilic Anaerobic Reactors for Treatment of Palm Oil Mill Effluent”, Jurnal Bioresource Technology,

165 (2014).

[5] S. Palaniappan. Leaching Losses and Nutrient Build-Upin the Soil through Application of Raw and Digested Palm Oil Mill Effluent (POME). ISSN: 0126-6128, Pertanika J.of Trop. Agric. Sci. 16(1): 25-29 (1993).

[6] Seyed Ehsan Hosseini, Mazlan Abdul Wahid. “Feasibility study of biogas production and utilization as a source of renewable energy in Malaysia”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 19 (2013) 454–462.

[7] Sumate Chaiprapat, Tanyaluk Laklamsumate, ”Enhancing Digestion Efficiency of POME in Anaerobic Sequencing Batch Reactor with Ozonation Pretreatment and Cycle Time Reduction”, Jurnal Bioresource Technology, 102 (2011): hal. 4061-4068.

[8] ”Analisis Biaya dan Manfaat Pembiayaan Investasi Limbah Menjadi Energi Melalui Kredit Program”. Kerjasama Pusat Kebijakan Pembiayaan Perubahan Iklim dan Multilateral badan Kebijakan Fiskal kementerian Keuangan RI dan UK Low Carbon Support Programme, 2014.

[9] Chunseng Zhang, Haijia Su, Jan Baeyens, Tianwei Tan, “Reviewing the Anaerobic Digestion of Food Waste for Biogas Production”, Jurnal Renewable and Sustainable Energy Reviews, 338 (2014): hal. 383-392.

(2)

[11] Joshua Rapport, Ruihong Zhang, Bryan M.Jenkins, Robert B.Williams. Current

Anaerobic Digestion Technologies Used for Treatment of Municipal Organic Solid Waste. Contractor’s Report to the Board, 2008.

[12] DJ Batstone, PD Jensen, “Anaerobic Processes”, Subbab 4.17 (2011): hal. 615 -639.

[13] XJ Zhang, “Anaerobic Process”, Comprehensive Water Quality and Purification, Volume 3 Subbab 3.7 (2014): hal. 108-122.

[14] Teodorita Al Seadi, et al. Biogas Handbook. (Biogas for Eastern Europe, 2008). ISBN 978-87-992962-0-0.

[15] N. Abdullah, F. Sulaiman (2013). Biomass Now-Sustainable Growth and Use:

The Oil Palm Wastes in Malaysia. Diakses 23 Oktober 2015, dari Sciencedirect.

http://dx.doi.org/10.5772/55302.

[16] Ling Yu Lang. Treatability of Palm Oil Mill Effluent (POME) Using Black

Liquor in an Anaerobic treatment Process. Thesis Submitted in Fulfilment of the

Requirements for the Degree of Master of Science, 2007.

[17] Wanna Choorit Dan Pornpan Wisarnwan, Effect Of Temperature On The

Anaerobic Digestion Of Palm Oil Mill Effluent, Electronic Journal Of Biotechnology Issn: 0717-3458, Vol.10 No.3, Issue Of July 15, 2007.

[18] N.H. Abdurahman, Y.M. Rosli And N.H. Azhari The Performance Evaluation Of Anaerobic Methods For Palm Oil Mill Effluent (Pome) Treatment: A Review .

International Perspectives On Water Quality Management And Pollutant Control,

2013.

[19] Nanxin Ma, Studies Of Sludge Collected From The Anaerobic Digester Of A Meat Processing Company, Thesis University Of Waikato, 2010.

[20] Nuruliana. Enhancement of Production of Biogas from Palm Oil Mill Effluent

(POME). Thesis submitted to Faculty of Chemical and Natural Resources. Universiti

Malaysia Pahang, Pahang, 2012.

(3)

[22] Anna Schurer, Asa Jarvis. Microbiological Handbook for Biogas Plants. (Svenskt Gastekniskt Center AB: Victoria, British Columbia, Canada, 2009).

[23] Luostarinen, Sari., Argo Normak., Mats Edstrom. 2011. Overview of Biogas

Technology. European Union - European Regional Development Fund.

[24] Yee-Shian Wong, Tjoon-Tow Teng, Soon-An Ong, M. Norhashimah, M Rafatullah, Jing-Yong Leong, “Methane Gas Production from Palm Oil Wastewater— An Anaerobic Methanogenic Degradation Process in Continuous Stirrer Suspended Closed Anaerobic Reactor ”, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers

(2013).

[25] Man Kee lam, Keat Teong Lee, “Renewable and Sustainable Bioenergies Production from Palm Oil Mill Effluent (POME): Win-Win Strategies Toward Better Environmental Protection”, Biotechnology Advances, 29 (2011): hal. 124-141.

[26] Ersahin, Mustafa Evren., Hale Ozgun., Recep Kaan Dereli., Izzet Ozturk. 2011.

Anaerobic Treatment of Industrial Effluents: An Overview of Applications, Waste Water - Treatment and Reutilization. ISBN: 978-953-307-249-4.

[27] Dieter Deublein, Angelika Steinhauster, 2008 Biogas from Waste and Renewable

Resources. An Introduction (Singapore: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,

Weinheim).

[28] Ling Yu Lang. Treatability of Palm Oil Mill Effluent (POME) Using Black

Liquor in an Anaerobic treatment Process. Thesis Submitted in Fulfilment of the

Requirements for the Degree of Master of Science, 2007.

[29] Michael H Gerardi, “The Microbiology of Anaerobic Digesters”, Wastewater Microbiology Series, Part I (John Willey and Sons: New Jersey 2003).

[30] Meisam Tabatabaei, Alawi Sulaiman, Ali M. Nikbakht, Norjan Yusof dan Ghasem Najafpour (2011). Influential Parameters on Biomethane Generation in

Anaerobic Wastewater Treatment Plants. ISBN: 978-953-307-372-9.

[31] N.H. Abdurahman, Y.M. Rosli and N.H. Azhari ,(2013). The Performance

Evaluation of Anaerobic Methods for Palm Oil Mill Effluent (POME) Treatment: A Review, Intechopen. DOI:10.5772/54331.

[32] Yap Wai Mun. Production of Methane from Palm Oil Mill Effluent by using

Ultrasonicated Membrane Anaerobic System (UMAS), Thesis submitted to Faculty of

(4)

[33] Mohd Zulkhairi, Mohd Yusoff, Nor`Aini, Abdul Rahman, Suraini Abdul Aziz, Chong Mei Ling, Mohd Ali Hassan, dan Yoshihito Shirai, “The Effect of Hydraulic Retention Time and Volatile Fatty Acids on Biohydrogen Production from Palm Oil Mill Effluent under Non-Sterile Condition”, Australian Journal of Basic and Applied

Sciences, 4(2010): hal 577-587, ISSN 1991-8178.

[34] Speece, R.E. 1996. Anaerobic Biotechnology for Industrial Wastewater. USA: Archae Press.

[35] Alistair David Broughton, Hydrolysis and Acidogenesis of Farm Dairy Effluent

for Biogas Production at Ambient Temperatures, Thesis for Master of Engineering in

Environmental Engineering, 2009.

[36] Panagiotis Elefsiniotis, David G. Wareham, dan Marcus O. Smith, “Effect of a Starch-Rich Industrial Wastewater on the Acid-Phase Anaerobic Digestion Process”,

Water Environment Research 77 (2005): hal 366.

[37] Kaushalya C. Wijekoon, Chettiyappan Visvanathan, Amila Abeynayaka, “Effect of organic loading rate on VFA production, organic matter removal and microbial activity of a two-stage thermophilic anaerobic membrane bioreactor”, Bioresource Technology 102 (2011): hal 5353–5360.

[38] Ahmad, Adrianto ; Bahruddin ; Aulia Rahmi, 2011. Penyisihan Kandungan Padatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit dengan Bioreaktor Hibrid Anaerob Bermedia Cangkang Sawit. ISSN 1693-4393

[39] Anwar Ahmad Dan Mohd. Z. Krimly, Palm Oil Mill Effluent Treatment Process Evaluation And Fate Of Priority Components In An Open And Closed Digestion System, Current World Environment Vol. 9(2), 321-330 (2014), Mei 2014.

[40] Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup, Tahun 2014.

[41] Sarono, E.Gumbira-Sa’id, Ono Suparno, Suprihatin, Udin Hasanuddin, Strategi Implementasi Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Menjadi Energi Listrik (Studi Kasus Di Provinsi Lampung). Jurnal Teknologi Industri Pertanian 24(1):11-19, 2014.

[42] Chin May Ji, Poh Phaik Eong, Tey Beng Ti, Chan Eng Seng, Chin Kit Ling, “Biogas from Palm Oil Mill Effluent (POME): Opportunities and Challenges from Malaysia’s Perspective”, Renewable and Suistainable Energy Reviews, 26 (2013): hal.

(5)

[43] Hamed M. El-Mashad, dan Ruihong Zhang, “Biogas Production from Co -Digestion of Dairy Manure and Food Waste”, Bioresource Technology 101 (2010):

hal. 4021–4028.

[44] Parviz Mohammadi, Shaliza Ibrahim, Mohamad Suffian, Mohamad Annuar, Shahin Ghafari, Sabaratnam, Vikineswary, Ali Akbar Zinatizadeh, “Influences of Environmental and Operational Factors on Dark Fermentative Hydrogen Production: A Review”, Clean – Soil, Air, Water 40 (2012): hal 1297–1305.

[45] Senafati dan Amalia Yolanda.“Pengaruh Pengembalian Lumpur (Recycle Sludge) terhadap Fermentasi Limbah Cair Kelapa Sawit”. Departemen Teknik Kimia, USU (2010).

(6)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara (USU), Medan.

3.2 Bahan dan Peralatan 3.2.1 Bahan-Bahan

1. Starter berasal dari penelitian sebelumnya

2. Sampel LCPKS dari fat pit PKS Rambutan PTPN III 3. Asam klorida (HCl) 0,1 N

4. Aquadest (H2O)

5. Natrium Bikarbonat (NaHCO3)

3.2.2 Peralatan

Rangkaian peralatan yang digunakan dalam proses asidogenesis adalah seperti yang terlihat pada Gambar 3.1

Starter yang berasal dari penelitian sebelumnya sebanyak 20% dan umpan

(7)

1. Jar Fermentor

2. Water bath

3. Stirrer

4. Valve Umpan 5. Termometer 6. Sampling point

7. Water trap

8. Gelas Ukur

9. Penampung gas

10. Kecepatan pengadukan 11. Stirrer Controller

1

250

rpm

OFF UP

6

7 9 8

2 3

4

5 11 10

Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan

3.3 Tahapan Penelitian 3.3.1 Analisis Bahan Baku

Bahan baku berupa LCPKS dari PKS Rambutan PTPN III yang sudah dilakukan pengukuran pH, M –Alkalnity, TS, VS, TSS,VSS, COD, Oil and Grease, Protein,

Karbohidrat.

3.3.2 Variasi pH

(8)

3.4 Analisis Data 3.4.1 Analisis pH

Adapun prosedur analisis pH adalah:

1) Kalibrasi pH meter dilakukan ke dalam pH 4, pH 7, dan pH 10. 2) Bagian elektroda dari pH meter dicuci dengan aquadest.

3) Elektroda dimasukkan ke dalam sampel yang akan diukur pH-nya.

4) Nilai bacaan pH meter ditunggu sampai konstan lalu dicatat nilai bacaannya.

3.4.2 Analisis M-Alkalinity

Adapun prosedur analisis M-alkalinity adalah:

1) Sampel dimasukkan sebanyak 5 ml ke dalam beaker glass lalu ditambahkan dengan aquadest hingga volume larutan 80 ml.

2) Beaker glass diletakkan di atas magnetic stirrer, dan diletakkan pH elektroda di

dalam beaker gelas, kemudian stirrer dihidupkan dan kecepatan diatur sedemikian rupa hingga sampel tercampur sempurna dengan aquadest.

3) Campuran dititrasi dengan larutan HCl 0,1 N hingga pH mencapai 4,8 ± 0,02. 4) M-Alkalinity dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

M-Alkalinity mg NaHCO3 /L =

Sampel Vol 50000 x M x terpakai yang Vol.HCl _HCl

3.4.3 Analisis Total Solids (TS)

Adapun prosedur analisis Total Solids (TS) adalah:

1) Cawan penguap kosong yang telah dibersihkan, dipanaskan pada 105oC di dalam oven selama 1 jam. Apabila akan dilanjutkan untuk analisis zat tersuspensi organik, cawan dipanaskan pada 550oC, selama 1 jam.

2) Cawan didinginkan selama 15 menit di dalam desikator, lalu ditimbang.

3) Sampel dikocok merata, lalu dituangkan ke dalam cawan. Volume sampel diatur sehingga berat residu antara 2,5-200 mg.

4) Cawan berisi sampel dimasukkan ke dalam oven, suhu 98oC untuk mencegah percikan akibat didihan air di dalam cawan. Namun bila volum sampel kecil dan dinding cawan cukup tinggi maka langkah ini tidak perlu.

5) Pengeringan diteruskan di dalam oven dengan suhu 103-105oC selama 1 jam.

(9)

6) Cawan yang berisi residu zat padat tersebut didinginkan di dalam desikator sebelum ditimbang.

7) Langkah 5 dan 6 diulang sampai didapat berat yang konstan atau berkurang berat lebih kecil 4% berat semula atau 0,5 mg, biasanya pemanasan 1-2 jam sudah cukup. Penimbangan harus dikerjakan dengan cepat untuk mengurangi galat. 8) Kandungan TS dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

mL sampel, volume 1000 B) -(A tal/L padatan to

mg  

Keterangan: A = berat residu kering + cawan porselen, mg B = berat cawan porselen, mg

3.4.4 Analisis Volatile Solids (VS)

Adapun prosedur analisis Volatile solids (VS) adalah:

1) Cawan penguap setelah dari TS dipanaskan dengan menggunakan muffle

furnace pada suhu 550oC selama 1 jam.

2) Setelah itu cawan penguap didinginkan di dalam desikator hingga mencapai suhu kamar.

3) Berat cawan penguap ditimbang.

4) Kandungan VS dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

mL sampel, volume 1000 B) -(A latil/L padatan vo

mg  

Keterangan: A = berat residu+cawan porselen sebelum pembakaran, mg B = berat residu + cawan porselen setelah pembakaran, mg

3.4.5 Analisis Total Suspended Solids (TSS)

Adapun prosedur analisis Total Suspended Solids (TSS) adalah: 1) Berat kertas saring kering yang digunakan ditimbang.

2) Kertas saring dibasahi dengan sedikit air suling.

3) Sampel diaduk dengan magnetic stirrer untuk memperoleh sampel yang lebih homogen.

4) Sampel dipipetkan ke penyaringan dengan volume tertentu pada waktu contoh diaduk dengan magnetic stirer.

(3.2)

(10)

5) Kertas saring dicuci atau disaring dengan 3 x 10 ml aquadest.

6) Kertas saring dipindahkan secara hati-hati dari peralatan penyaring ke wadah timbang dengan aluminium sebagai penyangga.

7) Dikeringkan di dalam oven setidaknya selama 1 jam pada suhu 103ºC sampai dengan 105ºC, didinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu dan massanya.

8) Tahapan pengeringan, pendinginan dalam desikator, dan penimbangan diulangi sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan berat lebih kecil dari 4% terhadap penimbangan sebelumnya atau 0,5 mg.

9) Kandungan TSS dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

mL sampel, volume 1000 B) -(A total/L rsuspensi padatan te

mg  

Keterangan: A = berat kertas saring + berat residu, mg B = berat kertas saring, mg

3.4.6 Analisis Volatile Suspended Solids (VSS)

Adapun prosedur analisis Volatile Solids (VSS) adalah:

1) Sampel residu hasil analisis TSS dibakar mengunakan api bunsen di dalam cawan porselen yang telah dikering dan diketahui beratnya.

2) Setelah terbakar sempurna atau bebas asap, selanjutnya sampel diabukan di dalam furnace pada suhu 550oC selama 1 jam.

3) Setelah 1 jam, furnace dimatikan dan sampel diambil setelah suhu furnace sekitar 100oC dan disimpan di dalam desikator selama 15 menit lalu ditimbang. 4) Kandungan VSS dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

mL sampel, volume 1000 B) -(A volatil/L rsuspensi padatan te

mg  

Keterangan: A = berat residu + cawan porselen sebelum pembakaran, mg B = berat residu + cawan porselen setelah pembakaran, mg

3.4.7 Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) Adapun prosedur analisis COD adalah:

(3.4)

(11)

1) Dimasukkan 10 ml contoh uji ke dalam erlenmeyer 250 ml.

2) Ditambahkan 0,2 g serbuk raksa (II) sulfat (HgSO4) dan beberapa batu didih. 3) Ditambahkan 5 ml larutan kalium dikromat, (K2Cr2O7) 0,25 N.

4) Ditambahkan 15 ml pereaksi asam sulfat (H2SO4) – perak sulfat (Ag2SO4) perlahan-lahan sambil didinginkan dalam air pendingin.

5) Dihubungkan dengan pendingin Liebig dan dididihkan di atas hot plate selama 2 jam.

6) Didinginkan dan dicuci bagian dalam dari pendingin dengan air suling hingga volume contoh uji menjadi lebih kurang 70 ml.

7) Didinginkan sampai temperatur kamar, ditambahkan indikator ferroin 2 sampai dengan 3 tetes, dititrasi dengan larutan ferro ammonium sulfat atau FAS 0,1 N sampai warna merah kecoklatan, dicatat kebutuhan larutan FAS.

8) Langkah 1 sampai dengan 7 dilakukan terhadap air suling sebagai blanko. Kebutuhan larutan FAS dicatat. Analisis blanko ini sekaligus melakukan pembakuan larutan FAS dan dilakukan setiap penentuan COD.

9) Kandungan COD dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

sampel ml N)8000 )( B A ( O mg/l 2  

Keterangan: A = ml FAS untuk titrasi blanko B = ml FAS untuk titrasi sampel N = Normalitas FAS

8000 = berat miliekivalen oksigen 1000 ml/l

3.4.8 Analisis Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) Adapun prosedur analisis SCOD adalah:

1) Dimasukkan 10 ml contoh uji ke dalam erlenmeyer 250 ml.

2) Ditambahkan 0,2 g serbuk raksa (II) sulfat (HgSO4) dan beberapa batu didih. 3) Ditambahkan 5 ml larutan kalium dikromat, (K2Cr2O7) 0,25 N.

4) Ditambahkan 15 ml pereaksi asam sulfat (H2SO4) – perak sulfat (Ag2SO4) perlahan-lahan sambil didinginkan dalam air pendingin.

5) Dihubungkan dengan pendingin Liebig dan dididihkan di atas hot plate selama 2 jam.

(12)

6) Didinginkan dan dicuci bagian dalam dari pendingin dengan air suling hingga volume contoh uji menjadi lebih kurang 70 ml.

7) Didinginkan sampai temperatur kamar, ditambahkan indikator ferroin 2 sampai dengan 3 tetes, dititrasi dengan larutan ferro ammonium sulfat atau FAS 0,1 N sampai warna merah kecoklatan, dicatat kebutuhan larutan FAS.

8) Langkah 1 sampai dengan 7 dilakukan terhadap air suling sebagai blanko. Kebutuhan larutan FAS dicatat. Analisis blanko ini sekaligus melakukan pembakuan larutan FAS dan dilakukan setiap penentuan SCOD.

9) Kandungan SCOD dapat dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

sampel ml

N)8000 )(

B A ( O

mg/l ₂  

Keterangan: A = ml FAS untuk titrasi blanko B = ml FAS untuk titrasi sampel N = Normalitas FAS

8000 = berat miliekivalen oksigen 1000 ml/l 3.4.9 Analisa VFA

1) Sampel Cairan disentrifugasi dengan kecepatan 300 rpm 2) Cairan bening diinjeksi ke Gas Kromatografi

Spesifikasi Gas Kromatografi

- Kolom 10% Sp 1200 n 1% H3PO4 - Panjang kolom 2 meter

- Diameter dalam 2,5 mm - Suhu kolom 1390C

- Suhu injektor/detector 2300C - Gas pembawa : Nitrogen (N2) - Tekanan gas pembawa : 1,5 kg/cm2

- Detektor : FID (Flame Ionisation Detector) - Seri/model : GC 8, merk : Shimadzu.

3.5 Analisis Gas

(13)

(14)

3.6 Jadwal Analisis Data

Analisis Data dilaksanakan sesuai tabel 3.1 berikut. Tabel 3.1 Jadwal Analisis Data

Hari ke

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Analisis

pH

M-Alkalinity

TS

VS

TSS

VSS

COD

SCOD

VFA

Gas

(15)

3.7 Flowchart Penelitian

3.7.1 Flowchart Prosedur Analisis Data 3.7.1.1Flowchart Prosedur Analisis pH

Mulai

Selesai

Dilakukan kalibrasi pH meter

Dicuci bagian elektroda dari pH meter dengan aquadest

Dimasukkan elektoda ke dalam sampel

Ditunggu sampai nilai bacaan pH meter konstan

Apakah bacaan pH meter sudah konstan?

Dicatat nilai bacaan

Tidak

Ya

(16)

3.7.1.2Flowchart Prosedur Analisis M-Alkalinity

Mulai

Dimasukkan 5 ml sampel ke dalam beaker glass

Selesai

Dicatat volume HCl yang terpakai

Ditambahkan aquadest hingga volume larutan menjadi 80 ml

Diaduk campuran hingga homogen dengan magnetic stirrer

Dimasukkan pH elektroda ke dalam beaker glass

Apakah bacaan pH

mencapai 4,8±0,02?

Dititrasi campuran dengan HCl 0,1 N

Tidak

Ya

(17)

3.7.1.3Flowchart Prosedur Analisis Total Solids (TS)

Mulai

Dipanaskan cawan penguap selama 2 jam pada suhu 105 o_C

Diambil sampel dan masukkan ke dalam cawan

Selesai

Didinginkan cawan penguap selama 15 menit di dalam desikator

Ditimbang berat cawan

Dimasukkan cawan berisi sampel ke oven pada suhu 103-105o_{C selama 1 jam}

Apakah berat cawan sudah konstan?

Tidak

Ya

(18)

3.7.1.4Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids (VS)

Mulai

Dimasukkan cawan hasil analisis TS ke dalam furnace

Selesai

Dipanaskan pada suhu 550 oC selama 1 jam

Didinginkan cawan penguap di dalam desikator hingga suhunya mencapai suhu kamar

Gambar 3.5 Flowchart Prosedur Analisis Volatile Solids (VS)

3.7.1.5Flowchart Prosedur Analisis Total Suspended Solids (TSS)

Mulai

Ditimbang kertas saring kering yang digunakan

Dibasahi kertas saring dengan sedikit air suling

Diaduk sampel dengan magnetic stirrer hingga homogen

Dipipetkan sampel ke penyaringan

Dicuci kertas saring atau saringan dengan 3 x 10 mL aquadest

(19)

Selesai

Dimasukkan sampel ke dalam oven pada suhu 103-105o_{C selama 1 jam}

Apakah berat cawan sudah konstan?

Tidak

Ya A

Dipindahkan kertas saring secara hati-hati ke wadah timbang aluminium

(20)

3.7.1.6Flowchart Prosedur Analisis Volatile Suspended Solids (VSS)

Mulai

Dimasukkan cawan hasil analisis TSS ke dalam furnace

Selesai

Dipanaskan pada suhu 550 oC selama 1 jam

Didinginkan cawan penguap di dalam desikator hingga suhunya mencapai suhu kamar

Dtimbang berat cawan

(21)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakterisasi Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

Bahan baku LCPKS yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari fat pit PTPN IV PKS Rambutan. Analisis karakteristik LCPKS dilakukan untuk mengetahui potensinya sebagai substrat dalam proses digestasi anaeobik. Adapun hasil analisis karakteristik dari LCPKS dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Hasil Analisis Karakteristik LCPKS dari PTPN III PKS Rambutan

No. Parameter Satuan Hasil Uji Metode Uji

1. pH - 4,20 APHA 4500-H

2. Chemical Oxygen Demand (COD)*

mg/L 45.116,2791 Spektrofotometri

3. Total Solid (TS) mg/L 30.020 APHA 2540B 4. Volatile Solid (VS) mg/L 24.600 APHA 2540E 5. Total Suspended

Solid (TSS)

mg/L 2.2000 APHA 2540D

6. Volatile Suspended Solid (VSS)

mg/L 10.580 APHA 2540E

7. Oil and Grease* mg/L 6,247 SNI 0 6.6989.10.2004

8. Protein* % 0,14008 Kjeldahl

9. Karbohidrat* % 1,99 Lane Eynon

10. Volatile fatty acids

- Asam asetat - Asam propionat - Asam butirat

mg/L

3.192,605 1.309,477 2.219,604 * Laporan hasil uji laboratorium terlampir

(22)

rendah (asam) mengharuskan pengolahan LCPKS sehingga sesuai dengan standar baku mutu untuk limbah cair pabrik kelapa sawit. Pengolahan LCPKS dapat dilakukan dengan proses digesti anaerobik dua tahap yang akan menghasilkan produk berupa biogas, pada proses pengolahan dua tahap yang pertama hidrolisis dan asidogenesis yang menghasilkan produk berupa VFA( Volatile Fatty Acid ), sedangkan pada tahap kedua yaitu asetogenesis dan metanogenesis yang menghasilkan produk berupa biogas [25]. Sesuai peraturan Kementrian Lingkungan Hidup dalam Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor: KEP 51-/MENLH/10/1995 tentang baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri, Nilai baku mutu COD adalah 500 mg/l dan pH 6-9 [21]. Selain itu, pengolahan LCPKS dibutuhkan untuk aplikasinya sebagai pupuk pada perkebunan disekitar pabrik.

Potensi pengolahan LCPKS dengan digestasi anaerobik dapat dilihat juga melalui kandungan protein dan karbohidrat. Kandungan lemak, protein, dan karbohidrat dari LCPKS pada tabel 4.1 adalah 0,14% dan 1,99%. Senyawa organik inilah yang akan diolah pada proses asidogenesis ini menjadi VFA.

4.2 Pengaruh pH pada Proses Asidogenesis

Pada penelitian ini proses digesti anaerobik dua tahap dibatasi hanya pada tahap pertama (proses asidogenesis) yang dilangsungkan pada reactor batch dan menghasilkan VFA sebagai produk. Pengaruh pH pada proses asidogenesis dipelajari dengan memvariasikan pH yakni 5; 5,5; dan 6, pada keadaan ambient dan laju pengadukan 250 rpm. Pengaturan pH dilakukan dengan penambahan NaHCO3 pada umpan. Kinerja dari proses ini ditentukan dengan menganalisa pertumbuhan mikroba, degradasi bahan-bahan organik, laju pembentukan VFA, dan laju produksi serta komposisi biogas.

(23)

4.2.1 Pengaruh pH Terhadap Alkalinitas, Profil Pertumbuhan Mikroba, dan Volatile Solid (VS)

Digestasi anaerobik sangat sensitif terhadap perubahan pH, terjadinya perubahan pH yang signifikan seperti terjadi penurunan pH yang besar akan mengakibatkan pertumbuhan mikroba mengalami gangguan dan menyebabkan penurunan konsentrasi mikroba [37] ]. Kestabilan pH dapat meningkatkan kinerja mikroba hidrolisis dan asidogenesis [14]. Proses asidogenesis itu sendiri berlangsung pada pH rendah atau dalam suasana asam [22]. Menurut Ventura et al, pH optimal proses asidogenesis untuk pertumbuhan mikroba adalah 5,5-6,5[37 ].

Alkalinitas merupakan faktor penting untuk fermentor agar beroperasi dengan baik. Nilai alkalinitas yang dibutuhkan dapat dipenuhi dengan memberikan bahan kimia tambahan seperti: natrium bikarbonat, natrium karbonat, amonium hidroksida, natrium hidroksida, dan kalium hidroksida [38]. Untuk menjaga pH sesuai yang diinginkan ditambahkan NaHCO3 pada pengaruh pH terhadap alkalinitas, profil pertumbuhan mikroba, dan volatile solid (VS) ditunjukkan pada Gambar 4.1, 4.3, dan 4.5.

Gambar 4.1 Pengaruh pH Terhadap Alkalinitas

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000

0

1

2

3

4

5

6

7

0 5 10 15 20 25

A lk al in itas (m g/ L) pH Waktu (hari)

pH 5 pH 5,5 pH 6

(24)

Gambar 4.2 Pengaruh pH Terhadap Rata-rata Alkalinitas

Gambar 4.3 Pengaruh pH Terhadap Profil Pertumbuhan Mikroba 0

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

4.5 5 5.5 6 6.5

A

lk

al

in

itas

pH

0 5000 10000 15000 20000

0 5 10 15 20 25

V

S

(m

g/

L)

Waktu (hari)

(25)

Gambar 4.4 Pengaruh pH Terhadap Pertumbuhan Mikroba Terbaik

Gambar 4.5 Pengaruh pH Terhadap Volatile Solid (VS) 14240 17460 14660 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 23000 25000

5 5.5 6

V S S (m g/ L) pH 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

0 5 10 15 20 25

V S (m g/ L) Hari

(26)

Gambar 4.6 Pengaruh pH Terhadap Volatile Solid (VS) Terbaik

Pada proses asidogenesis, pH yang terlalu tinggi dapat menyebabkan mikroorganisme berkembang melebihi mikroorganisme penghasil asam, sedangkan penggunaan pH yang terlalu rendah juga dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil asam dan mengakibatkan ketidakseimbangan sistem [54]. Alkalinitas menggambarkan kemampuan dari proses di dalam reaktor untuk menetralisir asam organik yang berlebihan dan menjaga pH agar tetap konstan[32]. Alkalinitas yang tinggi akan bisa menjaga kestabilan pH sehingga sangat baik untuk pertumbuhan mikroba, tetapi perubahan alkalinitas yang tinggi dapat menghambat metabolisme mikroba dan menurunkan produksi VFA [30]. Dengan kata lain alkalinitas sangat berhubungan dengan pH.

Gambar 4.1 menunjukkan hasil alkalinitas pada pH 5 berada pada nilai 1.200 – 1.500 mg/L, pada pH 5,5 berada pada nilai 1.200 – 2.600 mg/L dan pada pH 6 berada pada nilai 1.200 – 3.100 mg/L. profil pengaruh pH terhadap rata-rata alkalinitas dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 menunjukkan nilai rata-rata alkalinitas yang berfluktuasi namun dapat dikatakan stabil dan alkalinitas cenderung menurun terhadap penurunan pH. Nilai rata-rata alkalinitas pada pH 5 adalah 1.412,5000 mg/L, pada pH 5,5 adalah 2.270,8333 mg/L dan pada pH 6 adalah 2.814,5833 mg/L. Nilai alkalinitas tersebut masih wajar dan masih dalam rentang nilai alkalinitas pada proses asidogenesis yaitu 830-7.000 mg/L [32].

16740 15120 15300 2000 6000 10000 14000 18000 22000 26000 30000

4.5 5 5.5 6 6.5

(27)

Oleh sebab itu, pada variasi pH tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan

ambient dengan menggunakan reaktor batch dapat disimpulkan bahwa penurunan pH

memberikan dampak yang signifikan terhadap alkalinitas, dimana dengan menurunnya pH diperoleh nilai rata-rata alkalinitas yang menurun.

Gambar 4.3 menunjukkan profil pertumbuhan mikroba. Pertumbuhan mikroorganisme dalam proses asidogenesis LCPKS pada variasi pH dalam reaktor dapat diukur secara tidak langsung dengan analisa VSS [51]. Konsentrasi VSS dapat menjadi indikator pertumbuhan mikroba aktif dalam reaktor. Pada pembahasan sebelumnya metabolisme dan pertumbuhan mikroba juga sangat bergantung pada pH dan alkalinitas. Pengaruh pH terhadap profil pertumbuhan mikroba ditunjukkan pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 menunjukkan bahwa profil konsentrasi VSS cenderung meningkat dan menandakan adanya pertumbuhan mikroba. Profil VSS pada variasi pH 5; 5,5; dan 6 mengalami fluktuasi dan akhirnya konstan. Namun terdapat ketidakstabilan data pertumbuhan mikroba pada semua variasi pH, dimana pada hari ke-9 terjadi penurunan konsentrasi VSS yang cukup besar, penurunan konsentrasi VSS bisa terjadi dikarenakan gangguan pada kondisi operasi, seperti matinya motor pengaduk yang menyebabkan terhentinya pengadukan pada fermentor. Dalam digesti anaerob khususnya pada proses asidogenesis pengadukan juga berperan penting dalam mengembangbiakan mikroorganisme. Hal ini terjadi dikarenakan dengan pengadukan, substrat dalam fermentor akan homogen dan merata sehingga proses perombakan akan lebih efektif dan menghindari padatan-padatan mengendap yang dapat mengurangi keefektifan proses digesti [33].

Pada pH 5 diperoleh konsentrasi VSS sebesar 7.020 – 16.760 mg/L, pada pH 5,5 sebesar 7.020 – 17.500 mg/L, dan pada pH 6 nilai VSS sebesar 7.020 – 16.060 mg/L. Profil pertumbuhan mikroba terbaik untuk setiap variasi pH dapat dilihat pada Gambar 4.4.

(28)

anaerob, seperti; keragaman mikroorganisme, laju hidrolisis substrat dan faktor penghambat. Pada variasi pH tahapan asidogenesis LCPKS pada keadaan ambient, penurunan pH memberikan dampak yang signifikan terhadap konsentrasi VSS, dimana seiring dengan menurunnya pH diperoleh konsentrasi VSS yang menurun. Hal ini kemungkinan disebabkan karena mikroorganisme asidogenik tidak bekerja dengan optimal pada pH yang rendah [57]. Namun pH yang lebih tinggi juga tidak menjamin mikroorganisme asidogenik bekerja dengan optimal, Gambar 4.4 menunjukkan profil VSS terbaik dicapai pada pH 5,5 dimana mikroorganisme asidogenik bekerja dengan optimal dan memiliki konsentrasi VSS yang lebih tinggi.

Oleh karena itu, pada proses asidogenesis LCPKS dengan menggunakan reaktor

batch pada keadaan ambient, variasi pH memberikan dampak yang signifikan terhadap

perubahan VSS, dimana diperoleh konsentrasi VSS tertinggi dicapai pada pH 5,5. Gambar 4.5 menunjukkan profil volatile solid (VS). Keberlangsungan proses digestasi anaerobik dapat dilihat dari degradasi bahan organik dalam substrat yang diolah. Kandungan VS digunakan sebagai indikator banyaknya bahan organik dalam substrat [49]. Reduksi VS menandakan besarnya degradasi bahan organik dalam substrat. Analisis terhadap VS dilakukan setiap hari sampai nilainya konstan.

Gambar 4.5 menunjukkan bahwa pada variasi pH 5; 5,5; dan 6 profil VS mengalami fluktuatif dan akhirnya konstan. Pada pH 5 diperoleh VS dengan nilai 14.460 – 21.720 mg/L, pada pH 5,5 dengan nilai 11.780 – 21.720 mg/L, dan pada pH 6 dengan nilai 13.320 – 21.720 mg/L. Sama seperti profil pertumbuhan mikroba atau VSS, profil VS juga mengalami ketidakstabilan data yang signifikan, dimana terjadi kenaikan VS pada hari ke-8 dan hari ke-10. Hal ini terjadi karena bakteri yang mengalami penurunan konsentrasi ikut terbaca pada analisis VS sebagai padatan organik, sehingga mengakibatkan nilai VS meningkat. Profil VS terbaik untuk setiap pH dapat dilihat pada Gambar 4.6.

(29)

berlangsungnya proses penguraian senyawa organik menjadi VFA karena menyediakan lingkungan yang cocok bagi mikroba asidogenesis [57]. Pada penelitian ini, pH 5,5 merupakan pH terbaik bagi mikroba untuk dapat mereduksi LCPKS, dengan reduksi VS sebesar 30,39 %.

4.2.2 Pengaruh pH Terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD)

Perkembangan proses digestasi anaerobik dapat ditentukan dengan memantau reduksi VS dan reduksi COD [49]. Dimana Chemical Oxygen Demand (COD) merupakan parameter yang menunjukkan banyaknya senyawa organik yang terdapat dalam bahan baku LCPKS sebagai sampel awal saat t0 dan keluaran dari fermentor sebagai ti. Pengaruh pH terhadap degradasi COD dan SCOD ditunjukkan pada gambar 4.7.

Gambar 4.7 Pengaruh pH Terhadap Degradasi Chemical Oxygen Demand (COD) dan Soluble Chemichal Oxygen Demand (SCOD)

Dari gambar 4.7 terlihat bahwa nilai COD dan SCOD semakin menurun seiring bertambahnya waktu. Dengan demikian maka artinya degradasi bahan organik (COD dan SCOD) semakin meningkat. Pada tahap hidrolisis senyawa yang tidak larut seperti selulosa, protein dan lemak dipecah menjadi monomer monomer (fragment larut dalam air) [22]. Sementara pada tahap asidogenesis menyerap molekul yang larut dalam air dan mendegradasi lebih lanjut menjadi asam lemak volatil (VFA) [23]. Pada

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

0 5 10 15 20

C O D d an S C O D (m g/ L) Waktu (hari)

COD pH 5 COD pH 5,5 SCOD pH 5

(30)

Gambar 4.7 terlihat nilai COD dan SCOD menurun, dimana COD merupakan zat organik yang tak larut dan yang larut dalam air, sementara SCOD merupakan zat organik yang larut dengan air. Jadi, dapat disimpulkan bahwa pada degradasi COD terjadi proses hidrolisis, yang kemudian hasil dari hidrolisis dikonsumsi oleh bakteri asidogenesis dan pada degradasi SCOD juga terjadi proses asidogenesis menjadi VFA. Pada hasil penelitian menunjukkan grafik SCOD juga mengalami penurunan, artinya proses asidogenesis berlangsung dengan cepat sehingga monomer-monomer yang larut dengan air yang dihasilkan dari proses hidrolisis tidak mencukupi untuk dikonsumsi oleh bakteri asidogenesis, sehingga bakteri asidogenesis juga mengkonsumsi zat organik yang larut terhadap air yaitu SCOD yang menyebabkan nilai SCOD ikut menurun.

[image:30.595.138.506.406.568.2]

Dari gambar 4.7 dapat dilihat bahwa pada hari ke-8 merupakan saat terbaik untuk proses asidogenesis batch dikarenakan pertumbuhan mikroba terbaik dicapai pada hari ke-8. Pengaruh pH terhadap reduksi COD pada hari ke-8 ditunjukkan pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Pengaruh pH Terhadap Reduksi Chemical Oxygen Demand (COD) Gambar 4.8 menunjukkan bahwa pada pH 5 diperoleh reduksi COD sebesar 25,00%, pada pH 5,5 sebesar 27,78%, dan pada pH 6 sebesar 19,44%. Pada penelitian ini diperoleh reduksi COD terbaik yaitu pada pH 5,5 sebesar 27,78%. Pada proses digestasi anaerobik tahap asidogenesis reduksi COD yang tinggi harus dihindari [11]. Reduksi COD yang tinggi kemungkinan menandakan terbentuknya biogas atau terjadinya proses metanogenesis.

25.00% 27.78% 19.44% 10% 15% 20% 25% 30% 35%

4.5 5 5.5 6 6.5

(31)

Pada proses asidogenesis LCPKS dengan variasi pH pada keadaan ambient menunjukkan bahwa degradasi bahan organik tertinggi pada pH 5,5 dari parameter VS dan COD.

4.2.3 Pengaruh pH Terhadap Pembentukan Volatile Fatty Acid (VFA)

Volatile fatty acids (VFA) merupakan produk intermediet yang penting dalam

[image:31.595.125.492.300.466.2]

produksi metana, dan konsentrasinya mempengaruhi efisiensi proses asidogenesis [12]. VFA yang dianalisis pada proses asidogenesis ini adalah asam asetat, asam propionat,dan asam butirat yang dianalisis pada setiap hari ke 4, 8, 12, 16 dan 20 untuk masing-masing variasi pH.

Gambar 4.9 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pH 5

Gambar 4.10 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pH 5,5 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

4 8 12 16 20

VF

A

(m

g/L

)

Waktu (Hari)

Asam Asetat Asam Propionat Asam Butirat Total

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

4 8 12 16 20

VF

A

(m

g/L

)

Waktu (Hari)

[image:31.595.130.505.520.672.2]

(32)

[image:32.595.131.505.94.257.2]

Gambar 4.11 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA pH 6

Gambar 4.9 menunjukkan pengaruh waktu terhadap pembentukan VFA pada pH 5, dimana nilai VFA terbaik yang dihasilkan pada pH 5 terdapat pada hari ke- 20 dengan total VFA sebesar 3.561,8854 mg/L dengan asam asetat, asam propionat, dan asam butirat masing-masing adalah 1.419,029 mg/L, 618,5957 mg/L, dan 1.524,2608 mg/L. Hasil menunjukkan bahwa pada pH 5, diperlukan waktu yang lama untuk mencapai nilai VFA yang tinggi. Ini disebabkan penggunaan pH yang terlalu rendah dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil asam dan mengakibatkan ketidakseimbangan sistem, sehingga mikroorganisme memerlukan waktu yang lebih lama untuk membentuk asam dan menghasilkan VFA yang tinggi pula [54].

Gambar 4.10 menunjukkan pengaruh waktu terhadap pembentukan VFA pada pH 5,5 dimana nilai VFA terbaik yang dihasilkan pada pH 5,5 terdapat pada hari ke- 8 dengan nilai VFA sebesar 4.141,416 mg/L dengan asam asetat, asam propionat, dan asam butirat masing-masing adalah 1.444,329 mg/L, 712,5267 mg/L, dan 1.984, 5602 mg/L.

Gambar 4.11 menunjukkan pengaruh waktu terhadap pembentukan VFA pada pH 6 dimana nilai VFA terbaik yang dihasilkan pada pH 6 terdapat pada hari ke-12 dengan nilai VFA sebesar 3.403,3302 mg/L dengan asam asetat, asam propionat, dan asam butirat masing-masing adalah 1.194,921 mg/L, 554,6887 mg/L, dan 1.653,7208 mg/L. Menurut Ventura et al, pH optimal proses asidogenesis untuk pertumbuhan mikroba adalah 5,5-6,5 [37]. Pada pH 6 waktu yang diperlukan untuk membentuk nilai VFA tertinggi lebih lama dibandingkan pH 5,5 hal ini terjadi dikarenakan pada proses asidogenesis, pH yang terlalu tinggi dapat menyebabkan mikroorganisme berkembang

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

4 8 12 16 20

VF

A

(m

g/L

)

Waktu (Hari)

(33)

melebihi mikroorganisme penghasil asam [54]. Sehingga pembentukan VFA pada pH 6 sedikit lebih lama dibandingkan pH 5,5. Namun pada pH 6 lebih baik dibandingkan dengan pH 5 yang memerlukan waktu lebih lama dalam pembentukan nilai VFA tertinggi.

[image:33.595.145.491.405.597.2]

Pada gambar 4.9, 4.10, dan 4.11 menunjukkan total VFA terbaik untuk setiap pH dicapai pada hari yang berbeda-beda. Pada pH 5 dicapai pada hari ke-20 nilai VFA tertinggi, pH 5,5 dicapai pada hari ke-8 dan pada pH 6 dicapai pada hari ke-12 nilai VFA tertinggi yang dihasilkan. Hal ini terjadi dikarenakan pengaruh pH pada kondisi operasi, dimana Pada proses asidogenesis, pH yang terlalu tinggi dapat menyebabkan mikroorganisme berkembang melebihi mikroorganisme penghasil asam, sedangkan penggunaan pH yang terlalu rendah juga dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil asam dan mengakibatkan ketidakseimbangan sistem [54]. Sehingga pada pH 5,5 merupakan kondisi yang baik bagi bakteri untuk tumbuh dan menghasilkan VFA yang lebih cepat dan lebih tinggi dibandingkan pH 5 dan pH 6. Pembentukan VFA terbaik untuk setiap pH dapat dilihat pada gambar 4.12.

Gambar 4.12 Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan VFA Terbaik

Gambar 4.12 menunjukkan total VFA, dimana pembentukan VFA terbaik adalah pada pH 5,5 dengan nilai VFA sebesar 4.141,416 mg/L dengan asam asetat, asam propionat, dan asam butirat masing-masing adalah 1.444,329 mg/L, 712,5267 mg/L, dan 1.984, 5602 mg/L. VFA yang dihasilkan pada pH 5 sebesar 3.561,8854 mg/L dengan asam asetat, asam propionat, dan asam butirat masing-masing adalah 1.419,029 mg/L, 618,5957 mg/L, dan 1.524,2608 mg/L.VFA yang dihasilkan pada pH

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

5 5.5 6

VF A (m g/L ) pH

(34)

6 sebesar 3.403,3302 mg/L dengan asam asetat, asam propionat, dan asam butirat masing-masing adalah 1.194,921 mg/L, 554,6887 mg/L, dan 1.653,7208 mg/L.

Komposisi VFA yang dihasilkan tergantung pada kondisi pH selama proses asidogenesis [42]. Konsentrasi asam propinoat lebih dari 2000 mg/l dapat menghambat proses pembentukan metana dan efek inhibisi asam propionat juga berdampak negatif baik terhadap mikroorganisme yang menghasilkan VFA maupun terhadap mikroorganisme yang mengolah VFA [12,13]. Selama proses asidogenesis asam propionat yang dihasilkan masing dibawah 2000 mg/l yang menandakan bahwa asam propionat belum menghambat proses asidogenesis.

Dari gambar 4.4, konsentrasi mikroba tertinggi diperoleh pada pH 5,5 dan pada pembentukan VFA terbaik dicapai pada pH 5,5. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah konsentrasi mikroba berbanding lurus dengan jumlah VFA, artinya dengan pertumbuhan mikroba yang baik maka terbentuknya VFA juga semakin meningkat.

4.2.4 Pengaruh pH Terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

[image:34.595.123.516.460.648.2]

Parameter rasio VFA/Alkalinitas dapat digunakan untuk mengetahui keseimbangan proses asidogenesis [3]. Gambar 4.13 menunjukkan pengaruh pH terhadap rasio VFA/alkalinitas.

Gambar 4.13 Pengaruh pH Terhadap Rasio VFA/Alkalinitas

Pada gambar 4.13 menunjukkan rasio VFA/Alklinitas pada pH 5; 5,5; dan 6 masing-masing adalah 1,3834; 1,7623; dan 1,0215. Kestabilan proses digesti anaerobik tahap asidogenesis akan tercapai jika rasio VFA/Alkalinitas lebih besar dari 1 dan rasio VFA/Alkalinitas proses metanogenesis lebih kecil 0,8. Semakin tinggi

1.3834 1.7623 1.0215 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

4.5 5 5.5 6 6.5

(35)

(36)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diperoleh dari penelitian pada proses asidogenesis LCPKS pada keadaan ambient adalah :

1. Alkalinitas mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya pH, dimana alkalinitas tertinggi didapat pada pH 6 dengan nilai alkalinitas 3100 mg/L 2. Kondisi pH yang baik untuk pertumbuhan mikroba tidak terlalu tinggi juga tidak

terlalu rendah, dan pH terbaik diperoleh pada pH 5,5 hari ke-8 dengan konsentrasi VSS 17.460 mg/L

3. Konsentrasi mikroba yang tinggi maka reduksi senyawa organik juga tinggi, dimana reduksi COD dan VS terbaik diperoleh pada pH 5,5 yaitu 27,78% dan 30,39 %

4. Pertumbuhan bakteri dan reduksi senyawa organik yang tinggi akan menghasilkan produk asidogenesis berupa VFA yang tinggi pula, total VFA tertinggi diperoleh pada pH 5,5 dengan total VFA sebesar 4.141,416 mg/L 5. Rasio VFA/Alkalinitas paling besar terdapat pada pH 5,5 dengan nilai 1,7623.

Rasio VFA/Alkalinitas pada setiap variasi pH yaitu >1 dan membuktikan bahwa proses ini masih dalam tahap asidogenesis.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat diberikan untuk peneliti berikutnya adalah:

1. Melakukan variasi laju pengadukan 0, 50, 100, dan 150 rpm pada pH 5,5 untuk mengetahui hasil yang lebih optimum.

(37)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Perkembangan Kelapa Sawit di Indonesia

Indonesia merupakan salah satu negara produsen minyak sawit terbesar dunia, dimana produksi terbesar berasal dari dua Negara produsen minyak sawit terbesar seperti Indonesia (33 juta ton) dan Malaysia (20,5 juta ton) pada tahun 2014/ 2015. Persentase produksi minyak kelapa sawit terus mengalami kenaikan kurang lebih 39,83% dari tahun 2010/2011 hingga tahun 2014/ 2015 [1].

Dengan bertambahnya produksi minyak kelapa sawit setiap tahunnya maka permasalahan lingkungan juga mengalami peningkatan yang diakibatkan oleh limbah yang dihasilkan dari proses produksi minyak kelapa sawit. Pabrik pengolahan kelapa sawit menggunakan sejumlah besar air dan energi dalam proses produksi. Di sisi output, proses manufaktur menghasilkan sejumlah besar limbah padat, limbah cair dan polusi udara. Limbah cair dihasilkan dari ekstraksi minyak sawit pada proses di dekanter, dikombinasikan dengan limbah dari air pendingin dan sterilizer yang disebut LCPKS [15].

2.2 Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS)

(38)

dihasilkan dan dikeluarkan dari operasi pengolahan utama, seperti yang terlihat pada Gambar 2.1 [20] :

 Sterilisasi Tandan Buah Segar - sterilizer condensate sekitar 36% dari total LCPKS;

 Klarifikasi dari CPO diekstraksi - air limbah klarifikasi adalah sekitar 60% dari total LCPKS;

[image:38.595.187.486.261.586.2]

 Clay bath Separation (Hydrocyclone) pemisahan campuran kernel dan shell- air limbah hidrosiklon adalah sekitar 4% dari total LCPKS pabrik kelapa sawit.

(39)

[image:39.595.152.490.104.256.2]

Tabel 2.1 Karakteristik LCPKS sebelum dilakukan pengolahan [39]

Parameter LCPKS

pH 4,5

Biological Oxygen Demand (BOD) 31.500 mg / L Chemical Oxygen Demand (COD) 65.000 mg / L

Total Solid (TS) 39.000 mg / L

Suspended Solid (SS) 18.900 mg / L

Oil & Grease 3970 mg / L

Tabel 2.2 Baku Mutu Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup [40]

Parameter

Kadar Maksimum (mg/L)

Beban Pencemaran Maksimum (kg/ton)

COD 350 3,0

Minyak dan Lemak 25 0,18

Nitrogen Total 50 0,12

Ph 6,0-9,0

Debit Limbah Maksimum 4,5 m3 per ton CPO

Sehingga dengan banyaknya limbah cair yang dihasilkan dari pabrik pengolahan kelapa sawit akan menjadi masalah yang perlu diperhatikan dan ditangani karena selain menimbulkan bau tidak sedap LCPKS juga dapat menghasilkan gas metana yang merupakan gas rumah kaca 20-30 kali lebih kuat dibandingkan dengan gas karbon dioksida. Pemerintah Indonesia menargetkan pada tahun 2020 sebanyak 60 % pabrik kelapa sawit Indonesia harus memiliki fasilitas pendukung seperti methane

capture (penangkap gas metan) sehingga dapat mengurangi emisi gas rumah kaca,

[image:39.595.132.506.334.511.2]

(40)

biodegradable dengan rasio BOD / COD sebesar 0,5 dan ini berarti bahwa LCPKS dapat diolah dengan mudah menggunakan cara biologis [42].

2.3 Potensi Produksi Biogas Dari LCPKS

[image:40.595.119.523.457.565.2]

Bahan yang ditambahkan ke proses biogas adalah substrat (makanan) untuk mikroba dan sifat-sifatnya memiliki pengaruh besar pada stabilitas dan efisiensi proses. Komposisi substrat sangat penting baik untuk jumlah gas yang terbentuk dan kualitas gas. Komposisi akhirnya juga mempengaruhi kualitas residu digestasi, baik dari segi kandungan gizi tanaman dan potensi kontaminasi (logam, senyawa organik, organisme penyebab penyakit, dan lain-lain). Memilih bahan yang tepat mempengaruhi hasil dari proses, memaksimalkan output energi dan menghasilkan pupuk hayati berkualitas baik [22]. Bahan baku yang berbeda akan menghasilkan jumlah biogas dan metana yang berbeda tergantung pada kandungan karbohidrat, lemak dan protein. Secara teori, semua bahan biodegradable dengan kadar lignin yang wajar (bukan kayu) adalah bahan baku yang cocok untuk proses biogas [23].

Tabel 2.3 Produksi Biogas dan Metana Teoritis dari Karbohidrat, Lemak dan Protein [24]

Substrat Biogas

(m3/ton)

Metana (m3/ton)

Kandungan Metana (%)

Karbohidrat 830 415 50,0

Lemak 1444 1014 70,2

Protein 793 504 63,6

2.4 Proses Digestasi Anaerob

(41)

Digestasi anaerobik adalah sebuah proses yang kompleks yang melibatkan penguraian senyawa organik tanpa adanya molekul oksigen untuk menghasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2). Proses degradasi terjadi oleh aksi dari berbagai jenis bakteri anaerobik. Proses degradasi ini meliputi hidrolisis, asidogenesis (termasuk asetogenesis) dan metanogenesis. Gas metana merupakan salah satu komponen yang diproduksi Melalui proses degradasi methanogenesis anaerobik [24].

Effluent dari digestasi anaerobik akan menjadi pupuk yang baik karena mengandung

hampir semua zat makro dan mikro yang dibutuhkan untuk pertumbuhan tanaman [43].

[image:41.595.145.565.336.680.2]

Mikrobiologi anaerob dari zat-zat buangan organik yang melibatkan proses yang berbeda-beda seperti pada proses hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis dan pada proses metanogenesis.

Gambar 2.2 Skema Proses Pengolahan Digestasi Anerobik [25]

(42)

Pada tahap pertama (hidrolisis), senyawa yang tidak terlarut seperti selulosa, protein dan lemak dipecah menjadi monomer-monomer (fragmen larut dalam air) oleh

exoenzymes (hydrolase) dari bakteri anaerobik fakultatif dan obligat. Kondisi

operasional proses mempengaruhi hidrolisis, misalnya suhu yang lebih tinggi meningkatkan hidrolisis. pH optimal adalah sekitar 6,0, meskipun hidrolisis terjadi juga pada pH yang lebih tinggi. Laju beban organik (OLR) yang terlalu tinggi dapat menghambat hidrolisis melalui akumulasi degradasi intermediet [22].

[image:42.595.113.526.331.525.2]

Proses hidrolisis dari karbohidrat membutuhkan waktu beberapa jam, hidrolisis protein dan lemak membutuhkan waktu beberapa hari. Lignoselulosa dan lignin didegradasi sangat lambat dan tidak sempurna [27].

Tabel 2.4 Beberapa Kelompok Enzim Hidrolisis dan Fungsinya [25] Enzim Substrat Produk pemecahan

Proteinase Protein Asam amino

Cellulase Selulosa Cellobiose and glucose

Hemicellulase Hemicellulose Gula, seperti glukosa, xylose, mannose dan arabinose

Amylase Pati Glukosa

Lipase Lemak Asam lemak dan gliserol

Pectinase Pektin Gula seperti galaktosa, arabinose, dan

polygalactic uronic acid

2.4.2 Tahap Asidogenesis

Pada langkah kedua adalah asidogenesis (juga disebut sebagai fermentasi), Setelah bahan baku terdegradasi menjadi molekul yang lebih kecil, yaitu asam lemak rantai panjang (Long Chain Fatty Acids), alkohol, gula sederhana dan asam amino dari tahap hidrolisis , bakteri Acidogenic mampu menyerap molekul tersebut dan mendegradasi lebih lanjut menjadi asam lemak volatil (VFA) [23].

(43)

mempengaruhi jenis produk fermentasi. Tekanan parsial hidrogen yang tinggi menyebabkan senyawa yang sedikit tereduksi, seperti asetat, terbentuk [27].

Asam lemak volatil dengan rantai lebih dari empat-karbon tidak dapat digunakan langsung oleh metanogen. Asam organik ini selanjutnya dioksidasi menjadi asam asetat dan hidrogen oleh bakteri acetogenic obligat hidrogen melalui proses yang disebut asetogenesis. Asetogenesis juga mencakup produksi asetat dari hidrogen dan karbon dioksida oleh acetogens dan homoacetogens. Kadang-kadang asidogenesis dan asetogenesis tahap digabungkan bersama sebagai satu tahap [28].

2.4.3 Tahap Asetogenesis

Selama proses asidogenesis, tidak hanya asetat, H2 dan CO2 yang dihasilkan, namun produk intermediet kompleks seperti propionat, butirat, laktat dan etanol akan diproduksi secara bersamaan. Produk intermediet tersebut akan dikonversi menjadi asam organik sederhana CO2 dan H2 oleh bakteri acetogenic [25].

Pada tahap asetogenesis, mikroorganisme homoacetogenic secara konstan terus mengurangi eksergonik H2 dan CO2 menjadi asam asetat.

2CO2 + 4H2 → CH3COOH + 2H2O [27]

2.4.4 Tahap Metanogenesis

Metanogenesis merupakan tahap akhir dari proses biogas. Pada tahap ini, metana dan karbon dioksida (biogas) yang dibentuk oleh berbagai mikroorganisme yang memproduksi metana disebut metanogen. Substrat yang paling penting bagi organisme ini adalah gas hidrogen, karbon dioksida, dan asetat, yang terbentuk selama oksidasi anaerobik. Namun substrat lain seperti metil amina, beberapa alkohol, dan format juga dapat digunakan untuk produksi metana [27]. Bakteri metanogens sangat sensitif terhadap oksigen. oksigen merupakan racun mematikan yang membunuh semua

metanogens bahkan pada konsentrasi rendah [25].

(44)

methanothermobacter, methanobrevibacter, methanosarcina dan methanosaeta

(sebelumnya methanothrix) [10]. Reaksi metanogenesis dapat dinyatakan sebagai berikut :

CH3COOH → CH4 + CO2

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O [28]

Produsen metana umumnya tumbuh sangat lambat, hal ini membatasi proses pembentukan biogas. Waktu generasi, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk mikroorganisme untuk membagi dirinya dalam dua, adalah antara 1 hingga 12 hari bagi produsen metana. Waktu retensi yang terlalu pendek (kurang dari 12 hari) meningkatkan risiko bahwa organisme ini akan tercuci keluar dari proses, karena mereka tidak memiliki waktu yang cukup untuk meningkatkan jumlah pada tingkat yang sama dengan bahan yang dipompa kedalam dan keluar dari tangki pencernaan [28].

2.5 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Performa Digestasi Anaerob 2.5.1 pH

Kebanyakan mikroorganisme lebih memilih rentang pH netral, yaitu sekitar pH 7,0-7,5. Namun, beberapa organisme aktif pada nilai pH lebih rendah dan lebih tinggi. Ada beberapa organisme yang berbeda dalam proses biogas, dan persyaratan pH mereka untuk pertumbuhan yang optimal sangat bervariasi. Pada fermentasi, mikroorganisme penghasil asam berhasil hidup dalam kondisi yang relatif asam, pH dibawah 5.0, sebagian besar produsen metana umumnya memerlukan nilai pH netral untuk menjadi aktif [22].

(45)

pH tersebut bakteri perombak asam asetat tumbuh dan berkembang secara optimum, hal ini meningkatkan produksi biogas [17].

Mikroorganisme asidogenik dapat tumbuh dan terus menghasilkan asam pada pH rendah (5-6) [75]. Tingkat pH optimal untuk kelompok fungsional biokimia pada proses anaerob yaitu [59]:

1) Hidrolisis, biasanya optimal di atas pH 6 tetapi memungkinkan hingga pH 5. 2) Asidogenesis, optimal antara pH 5,5 dan 8, tetapi memungkinkan hingga pH 4. 3) Asetogenesis/hidrogen memanfaatkan metanogen, optimal antara pH 6,5 dan 8

tetapi memungkinkan hingga pH 5.

4) Metanogenenesis, optimal antara pH 7 dan 8 tetapi memungkinkan hingga pH 6.

2.5.2 Suhu

Suhu optimum, yaitu suhu dimana organisme tumbuh tercepat dan bekerja paling efisien, memiliki nilai bervariasi untuk setiap spesies. Mikroorganisme dapat dibagi menjadi kelompok-kelompok yang berbeda tergantung pada suhu di mana mereka terbaik berkembang dan tumbuh : psychrophilic, mesofilik, termofilik, dan extremophilic/hyperthermophilic. Biasanya, Suhu optimum untuk organisme tertentu sangat terkait dengan lingkungan dari mana ia berasal [22].

(46)

[image:46.595.154.525.95.284.2]

Gambar 2.3 Klasifikasi Mikroorganisme Berdasarkan Suhu [22]

Secara umum, suhu terendah di mana mikroorganisme tumbuh, adalah -11 °C. Dibawah -25 °C, aktivitas enzim berhenti. Metanogens sensitif terhadap perubahan suhu yang cepat. Metanogen suhu termofilik lebih sensitif dibandingkan mesofilik. Bahkan variasi kecil suhu menyebabkan penurunan substansial dalam aktivitas. Oleh karena itu, suhu harus dijaga dengan tepat dalam jarak kurang lebih 2 °C, Jika tidak, terjadi kehilangan gas hingga 30%. Terutama penting untuk mesofilik adalah suhu di kisaran 40-45 °C, karena dalam rentang tersebut mereka kehilangan aktivitas ireversibel [27].

2.5.3 Laju Pengadukan

(47)

2.5.4 Hydraulic Retention Time (HRT)

Hydraulic Retention Time (HRT) adalah periode waktu untuk volume tertentu

cairan untuk dipertahankan dalam volume kerja reaktor [44]. HRT sama dengan volume tangki (V) dibagi dengan aliran harian (Q) (HRT = V / Q). Waktu retensi hidrolik penting karena menetapkan jumlah waktu yang tersedia untuk pertumbuhan bakteri terutama untuk pertumbuhan bakteri Acidogenic hidrolitik dan konversi berikutnya dari bahan organik ke gas [32].

Dari persamaan di atas, peningkatan beban organik akan mengurangi HRT. Waktu retensi harus cukup panjang untuk memastikan bahwa jumlah mikroorganisme yang mati pada proses pengolahan limbah cair tidak lebih tinggi dari jumlah mikroorganisme direproduksi. Tingkat duplikasi bakteri anaerob biasanya 10 hari atau lebih. HRT yang singkat memberikan laju aliran substrat yang baik, tapi hasil gas yang lebih rendah. Hal ini sangat penting untuk menyesuaikan HRT dengan tingkat degradasi spesifik dari substrat yang digunakan [44].

HRT juga memberlakukan peran penting untuk meningkatkan retensi sel pada HRT tinggi atau rendah. Karena sistem dapat mempertahankan kandungan biomassa yang tinggi dalam HRT yang berbeda [33].

Semakin lama HRT, semakin banyak bahan organik yang terdegradasi. Namun, bahan organik yang paling rentan terhadap degradasi anaerobik biasanya terdegradasi dalam waktu 14-50 hari (dalam reaktor biogas saja), tergantung pada bahan baku, dan HRT yang tinggi memerlukan volume reaktor yang lebih besar dengan manfaat yang dihasilkan sedikit [23].

2.5.5 Solid Retention Time (SRT)

Solids Retention Time (SRT) adalah waktu rata-rata padatan lumpur (sludge)

(48)

  

Qw Cw

Cd V SRT 

[32] Dimana :

V = Volume digester

Cd= Konsentrasi padatan dalam digester Cw=Konsentrasi padatan yang dibuang Qw = volume limbah yang dibuang setiap hari

Waktu retensi padatan (SRT) digunakan untuk mengendalikan laju pertumbuhan mikroba dalam reaktor dan waktu rata-rata partikel padat, seperti mikroba, dalam reaktor. Hal ini dihitung dengan membagi massa padatan dalam reaktor dengan massa padatan yang dihilangkan dari sistem setiap hari [34].

Pada SRT yang rendah waktu yang tersedia tidak bagi bakteri untuk tumbuh dan menggantikan bakteri yang hilang dalam limbah. Jika laju kehilangan bakteri melebihi laju pertumbuhan bakteri,maka akan terjadi "wash-out". SRT di mana mulai terjadi "wash-out" adalah "critical SRT" [32].

2.5.6 Organic Loading Rate (OLR)

Organic loading rate (OLR) merupakan salah satu parameter yang paling

penting dipelajari secara ekstensif untuk menyelidiki efek dari berbagai beban substrat ketika salah satu limbah organik atau sintetis digunakan sebagai substrat [44]. Semakin tinggi OLR tidak selalu mengarah pada hasil yang lebih tinggi hidrogen. Oleh karena itu, optimasi variabel operasional sangat penting untuk mendapatkan efisiensi produksi yang lebih tinggi. Namun demikian, optimalisasi OLR hanya dapat dilaksanakan bila mikroba menyesuaikan diri dengan baik terhadap OLR yang diterapkan terhadap substrat [44].

2.5.7 Ukuran Partikel

(49)

(50)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah negara produsen minyak sawit terbesar dunia. Pada tahun 2015 produksi minyak sawit adalah ± 33 juta ton [1][2]. Selain menghasilkan minyak sawit, pabrik kelapa sawit (PKS) juga menghasilkan limbah cair yang biasa disebut dengan limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) ± 82,5 juta ton [3]. Secara umum LCPKS yang keluar dari fat fit suatu PKS adalah bersuhu sekitar 80-90 oC, bersifat asam dengan pH berkisar 4,7 [7]. Kandungan yang terdapat pada LCPKS merupakan zat organik seperti karbohidrat, protein, lemak serta komponen nitrogen dan mineral [8]. Dengan kandungan LCPKS, banyak peneliti yang melakukan penelitian mengenai produksi biogas dari LCPKS.

Biogas merupakan hasil dari proses digestasi anaerobik. Proses digestasi anaerobik adalah proses penguraian dari substrat-substrat organik tanpa kehadiran oksigen, melalui aktivitas mikroorganisme, berupa campuran metana (50-75%), karbon dioksida (30-40%) dan sedikit komponen-komponen lain seperti hidrogen, hidrogen sulfida, siloksan dan lain-lain [45][46]. Biogas merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable) sehingga tidak perlu ada kekhawatiran akan semakin menipisnya persediaan sumber energi [47]. Tahapan metabolisme untuk memproduksi metana dari limbah cair adalah hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis dan metanogenesis [46]. Karena nutrisi dan kebutuhan pertumbuhan bakteri asam dan metan berbeda, sistem dua tahap dapat dioperasikan untuk memberikan kondisi yang optimal bagi mikroorganisme dalam setiap tahap. Tahap pertama adalah tahap fermentasi asam. Tahap kedua adalah produksi metana [48].

(51)

Oleh karena itu, banyak peneliti melakukan upaya untuk memisahkan proses digestasi anaerob menjadi dua tahap yang masing-masing tahap dilaksanakan pada berbeda. Tahap pertama meliputi proses hidrolisis dan asidogenesis sedangkan tahap kedua meliputi proses asetogenesis dan metanogenesis [11]. Pada tahapan methanogenesis yaitu tahapan mengubah senyawa antara menjadi produk akhir yang lebih sederhana, terutama CH4 dan CO2 oleh dua kelompok mikroorganisme metanogen: kelompok pertama mengkonversi asetat menjadi metana dan karbon dioksida (methanogen aceticlastic) dan kelompok kedua menggunakan hidrogen sebagai donor elektron dan CO2 sebagai akseptor untuk menghasilkan metana (methanogen hydrogenotrophic) [13].

pH merupakan salah satu parameter penting dalam pemantauan dan pengendalian digestasi anaerobik, karena pH rendah pada proses digestasi anaerobik dapat menghambat aktivitas mikroorganisme [8]. Sehingga pada penelitian ini perlu dilakukan variasi pH pada proses asidogenesis dengan menggunakan LCPKS pada temperatur ambient dengan reaktor batch untuk meningkatkan efektivitas proses digestasi anaerobik.

1.2 Perumusan Masalah

Pada penelitian yang dilakukan oleh Margarita Andreas, Dareioti, Aekaterini Ioannis Vavouraki, Michael Kornaros (2014), melaporkan dengan menggunakan air limbah industri pertanian (55% olive mill wastewater, 40% cheese whey dan 5% liquid

cow manure), operasi batch dengan volume reaktor 1 L, rentang pH 4,5-7,5,

temperatur mesofilik (37°C) dan kecepatan pengadukan 150 rpm. Hasil produk akhir yang teridentifikasi adalah asetat, propionat, butirat, laktat, dan etanol. Konsentrasi VFA maksimum (13,43 g/L) pada pH 6,5. Hal yang sama juga dilaporkan oleh Jianguo Jiang, Yujing Zhang, Kaimin Li, Quan Wang, Gong Changxiu, Menglu Li (2013).

(52)

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah:

• Mempelajari pengaruh variasi pH pada proses konversi LCPKS menjadi VFA menggunakan reaktor batch pada kondisi ambient

• Mempelajari data kinetika pada proses konversi LCPKS menjadi senyawa VFA menggunakan reaktor batch pada kondisi ambient

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun yang menjadi manfaat dari penelitian ini adalah:

• Mendapatkan data mengenai pengaruh pH pada proses konversi LCPKS menjadi VFA menggunakan reaktor batch pada kondisi ambient

• Mendapatkan data mengenai data kinetika pada proses konversi LCPKS menjadi senyawa VFA menggunakan reaktor batch pada kondisi ambient

1.5 Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Dalam penelitian ini, bahan baku yang digunakan adalah LCPKS dari Pabrik Kelapa Sawit Rambutan PTPN III. Penelitian dilakukan fokus hanya sampai proses asidogenesis digesti anaerobik menggunakan digester jenis reaktor batch dengan volume 6 liter. Adapun variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

• Variabel tetap:

• Starter yang digunakan berasal dari olahan penelitian sebelumnya.

• Jenis bahan baku atau umpan yang digunakan adalah LCPKS dari Pabrik Kelapa Sawit Rambutan PTPN III

• Kecepatan pengadukan: 250 rpm.

• Temperatur fermentor : kondisi ambient • Variabel divariasikan:

(53)

Analisis yang akan dilakukan didalam penelitian ini meliputi analisis pada bahan baku yang digunakan yaitu LCPKS dengan waktu analisa awal (t0) limbah dan waktu analisa setiap pengambilan (ti) limbah. Adapun analisis cairan ini terdiri dari :

a. Analisis Cairan • Pengukuran pH

• Analisis M-Alkalinity (Metode Titrasi)

• Analisis Total Solids (TS) (Metode Analisa Proksimat) • Analisis Volatile Solids (VS) (Metode Analisa Proksimat)

• Analisis Total Suspended Solids (TSS) (Metode Analisa Proksimat) • Analisis Volatile Suspended Solids (VSS) (Metode Analisa Proksimat) • Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) (Metode Reflux Terbuka)

• Analisis Soluble Chemical Oxygen Demand (SCOD) (Metode Reflux Terbuka) • Analisis Volatile Fatty Acid (VFA) (Metode Kromatografi)

Analisis pH, M-Alkalinity, TS, VS, TSS, dan VSS dilakukan setiap hari, sedangkan analisis COD, SCOD dan VFA dilakukan satu kali dalam 4 hari sampai data konstan.

b. Analisis Gas :

(54)

ABSTRAK

Proses asidogenesis merupakan tahap pertama dalam proses digestasi anaerobik. Proses asidogenesis menghasilkan volatile fatty acid (VFA) yang menjadi substrat untuk tahap metanogenesis dalam memproduksi biogas. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan pengaruh variasi pH serta mendapatkan kondisi pH terbaik dengan menggunakan reaktor batch berpengaduk dalam proses asidogenesis menggunakan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) pada kondisi ambient. Proses dilakukan dengan memvariasikan pH fermentor reaktor batch , yaitu 5; 5,5 dan 6 dengan kecepatan pengadukan 250 rpm. Analisa padatan (TS, VS, TSS, dan VSS), COD dan VFA dilakukan untuk mengkaji perubahan senyawa organik yang berubah menjadi VFA pada asidogenesis. Pembentukan VFA total tertinggi dicapai pada variasi 5,5 yakni 4.141,416 mg/L dengan konsentrasi asam asetat, asam propionat, dan asam butirat masing masing sebesar 1.444,329 mg/L; 712,5267 mg/L dan 1.984,5602 mg/L, dengan degradasi VS dan COD masing masing sebesar 30,39 % dan 27,78 % dan rasio VFA/Alkalinitas sebesar 1,7623

(55)

ABSTRACT

Acidogenesis was the first step in anaerobic digestation process. Acidogenesis process produced VFA which was a substrate of metanogenesis in biogas production. The aim of this study was to obtain the effect of various pH and to obtain the optimum pH condition by using impeller batch reactor and POME as the raw material in ambient condition. The process was perfomed at various pH fermentor batch reactor; such as 5; 5.5; and 6 at 250 rpm stirring speed. Solid analysis (TV, VS, TSS, and VSS), COD, and VFA were to examine the change of organic compound into VFA in acidogenesis process. The highest total VFA produced was 4,141.416, which was obtained at 5.5 pH variation and each concentration of acetic acid, propionate acid, and butyric acid are 1,444.329 mg/L, 712.5267 mg/L, and 1,984.5602 mg/L, with the degradation of VS and COD were 30.39 % and 27.78 %, the ratio of VFA/alkalinity was 1.7623.

(56)

ASIDOGENESIS LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA