PENGARUH WAKTU FERMENTASI CAMPURAN LIMBAH PADAT DAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAPIOKA TERHADAP GAS BIO YANG DIHASILKAN SKRIPSI

PENGARUH WAKTU FERMENTASI CAMPURAN

LIMBAH PADAT DAN LIMBAH CAIR INDUSTRI

TAPIOKA TERHADAP GAS BIO YANG

DIHASILKAN

SKRIPSI

Oleh

SYERVY TANATA

090405021

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PENGARUH WAKTU FERMENTASI CAMPURAN

LIMBAH PADAT DAN LIMBAH CAIR INDUSTRI

TAPIOKA TERHADAP GAS BIO YANG

DIHASILKAN

SKRIPSI

Oleh

SYERVY TANATA

090405021

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH WAKTU FERMENTASI CAMPURAN LIMBAH PADAT DAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAPIOKA TERHADAP GAS BIO YANG

DIHASILKAN

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Medan, 19 Juli 2013

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul :

PENGARUH WAKTU FERMENTASI CAMPURAN LIMBAH PADAT DAN

LIMBAH CAIR INDUSTRI TAPIOKA TERHADAP GAS BIO YANG

DIHASILKAN

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Waktu Fermentasi Campuran Limbah Padat dan Limbah Cair Industri Tapioka Terhadap Gas Bio yang Dihasilkan”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

 Penelitian ini membantu pengolahan limbah industri tapioka sehingga mengurangi pencemaran terhadap lingkungan.

 Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang sumber energi alternatif, yaitu gas bio.

 Penelitian ini pernah dipublikasikan dalam Jurnal Teknik Kimia dengan judul “Pengaruh Komposisi Campuran Limbah Padat dan Cair Industri Tapioka Terhadap Persentase Penyisihan Total Suspended Solid (TSS) dengan Starter Kotoran Sapi”.

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku Pembimbing 2. Adenan Samin selaku Penyedia Bahan Baku

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, Agustus 2013 Penulis

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Kedua orang tua penulis, Hasan Tanata dan Titin yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi, menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Keluarga yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

4. Staf Pengajar Fakultas Teknik Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara Medan.

5. Partner penelitian, Mimi Richell Gunawan yang telah bekerja sama di dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini.

6. Dr. Ir. Nurzainah Ginting, MSc. selaku dosen Fakultas Pertanian yang telah memberikan pengarahan tentang penelitian ini.

7. Bang Wahyu Adnin, Syahri Dani, Bang Juliananta Sitepu, Bang Teddy Julius, Bang Dedi Anwar, Bang Alfy Syahrin Triargo, Bang Basril Amirza Harahap, Bang Yohanes dan Bang Oktabani, serta Bang Daud yang telah membantu mulai dari mengarahkan sebelum penelitian hingga selesai penelitian dan penulisan skripsi.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Syervy Tanata NIM: 090405021

Tempat / Tanggal Lahir: Binjai / 30 Desember 1991 Nama Orang Tua: Hasan Tanata

Alamat Orang Tua: Jl. Gajah Mada No.10B Kuala 20772

Asal Sekolah

 TK Methodist Binjai tahun 1995 – 1997  SD Methodist Binjai tahun 1997 – 2003  SMP Methodist Binjai tahun 2003 – 2006  SMA Methodist Binjai tahun 2006 – 2009 Pengalaman Organisasi / Kerja

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu fermentasi terhadap kualitas dan kuantitas gas bio yang dihasilkan dari limbah padat (ampas singkong) yang dikombinasikan dengan limbah cair industri tapioka dengan menggunakan digester anaerobik sistem batch serta mengevaluasi potensi ekonomi dari gas bio yang dihasilkan dari campuran tersebut. Bahan yang digunakan adalah campuran limbah padat (ampas singkong) dan limbah cair industri tapioka dengan starter berupa campuran antara kotoran sapi dan air. Variabel yang diamati yaitu volume gas bio, Total Suspended Solid (TSS) dan

Chemical Oxygen Demand (COD) pada setiap 3 hari waktu fermentasi. Kemudian pH dijaga konstan pada rentang 6-7 dengan menggunakan larutan kapur dan diamati uji nyala gas bio. Penelitian diawali dengan mencampurkan limbah padat dan cair dengan perbandingan 70:30; 60:40; 50:50; 40:60 dan 30:70 (w/w) dengan

starter kotoran sapi di dalam digester anaerobik sistem batch, selanjutnya diamati volume gas bio yang dihasilkan dan dianalisa TSS dan COD dari slurry. Volume gas bio optimum pada hari ke-33 pada perbandingan berat limbah padat dan limbah cair 70:30 dengan perolehan gas bio sebesar 193,617 L untuk total massa limbah sebanyak 225 kg. Persentase penyisihan TSS terbesar pada perbandingan berat yang sama yaitu 76,2289% dan penyisihan COD terbesar dengan nilai 28,5714%. Potensi ekonomi dari campuran limbah padat dan limbah cair industri tapioka ini tidak menjanjikan.

ABSTRACT

This research was conducted to know the quality and quantity of biogas that was made from solid and liquid wastes of tapioca industry in a batch anaerobic digester and evaluate economic potential of biogas from that mixture. The materials for this research were solid and liquid wastes from tapioca industry with starter of solid waste from cattle and water that mixed together. Variables for these are volume of biogas, Total Suspended Solid (TSS) and Chemical Oxygen Demand (COD) which analized every 3 days at fermentation time. Then the pH was kept constant in the range of 6-7 by using a solution of lime and observed the flame test of biogas. The research began by mixing the solid and liquid wastes from tapioca industry at ratio 70:30; 60:40; 50:50; 40:60 and 30:70 (w/w) with starterof solid waste from cattle in a batch anaerobic digester, then the volume of biogas that produced was observed and analized TSS and COD of slurry. The optimum volume of biogas was at 33rd day in weight composition of solid and liquid wastes 70:30 that obtained 193,617 L of biogas for 225 kg waste. The highest percentage reduction of TSS and COD were 76,2289% and 28,5714% at the same weight ratio. Economic potential from mixture of solid and liquid wastes of tapioca industry is not promising.

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 UBI KAYU (SINGKONG) 5

2.2 INDUSTRI PEMBUATAN TAPIOKA 6

2.2.1 Pengupasan 6

2.2.2 Pencucian 6

2.2.3 Pemarutan 6

2.2.4 Pemerasan/Ekstraksi 6

2.2.5 Pengendapan 6

2.2.6 Pengeringan 7

2.3.1 Limbah Cair Industri Tapioka 8 2.3.2 Limbah Padat Industri Tapioka 9

2.4 GAS BIO 10

2.4.1 Pengertian Gas Bio 10

2.4.2 Prinsip Dasar Gas Bio 10

2.4.3 Aplikasi Gas Bio 11

2.4.4 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pembentukan

Gas Bio 11

2.4.5 Mekanisme Pembentukan Gas Bio 12

2.5 PEMILIHAN PROSES 13

2.6 DESKRIPSI PROSES 15

2.7 POTENSI EKONOMI 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 18

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 18

3.2.1 Bahan 18

3.2.2 Peralatan 18

3.2.3 Rangkaian Peralatan 19

3.3 PROSEDUR PERCOBAAN 19

3.3.1 Pembuatan Gas Bio 19

3.3.1.1 Blok Diagram Pembuatan Gas Bio 20

3.4 PROSEDUR ANALISA 21

3.4.1 Analisa Konsentrasi Chemical Oxygen Demand

21 (COD)

3.4.2 Analisa Konsentrasi Total Suspended Solid

21 (TSS)

3.4.3 Pengukuran pH 23

3.4.4 Pengukuran Volume Gas Bio 23

3.4.5 Penentuan Kualitas Gas Bio ₂₃

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 24

4.1 PENGARUH WAKTU FERMENTASI TERHADAP

4.2 PENGARUH WAKTU FERMENTASI TERHADAP PERSENTASE PENYISIHAN TOTAL SUSPENDED SOLID (TSS)

27 4.3 PENGARUH WAKTU FERMENTASI TERHADAP

PERSENTASE PENYISIHAN CHEMICAL OXYGEN

DEMAND (COD)

30 4.4 PENGARUH WAKTU FERMENTASI TERHADAP

DERAJAT KEASAMAN (pH) 32

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 33

5.1 KESIMPULAN 33

5.2 SARAN ₃₄

DAFTAR PUSTAKA 35

LAMPIRAN 1 40

LAMPIRAN 2 43

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Ubi Kayu (Singkong) 5

Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Pembuatan Tapioka 7 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan Dalam Pembuatan Gas Bio 19

Gambar 3.2 Blok Diagram Pembuatan Gas Bio 20

Gambar 3.3 Flowchart Analisa Konsentrasi TSS 22

Gambar 3.4 Flowchart Pengukuran pH 23

Gambar 4.1 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Volume Gas Bio Harian Pada Beberapa Komposisi dengan Massa Total Limbah 225 kg

24 Gambar 4.2 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Produksi Gas Bio

Harian Pada Beberapa Komposisi 26

Gambar 4.3 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Persentase Penyisihan Total Suspended Solid (TSS) Pada Beberapa Komposisi

27 Gambar 4.4 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Persentase

Penyisihan Chemical Oxygen Demand (COD) Pada Beberapa Komposisi

30

Gambar L3.1 Sampel Ampas Singkong 44

Gambar L3.2 Sampel Limbah Cair 44

Gambar L3.3 Peralatan Penelitian di Lapangan 45

Gambar L3.4 Digester Tampak Depan dan Tampak Samping 45

Gambar L3.5 Pengambilan Kotoran Sapi 46

Gambar L3.6 Proses Pemisahan Kotoran Sapi dari Kontaminan (Batu,

Plastik 46

Gambar L3.7 Proses Pencampuran Kotoran Sapi dan Air 47 Gambar L3.8 Proses Pengadukan Campuran Agar Homogen 47

Gambar L3.9 Proses Pengisian Digester 48

Gambar L3.10 Proses Pengadukan Slurry 48

Gambar L3.11 Pengambilan Sisa Sampel 49

Gambar L3.13 Proses Pengisian Air Ke Dalam Tabung Pengukur

Volume Gas 50

Gambar L3.14 Penarikan Tali Untuk Tempat Gas Bio yang Akan

Terperangkap 50

Gambar L3.15 Dibuka Katup Pada Digester 51

Gambar L3.16 Diukur Ketinggian dari Gas Bio yang Terperangkap

Dalam Tabung 51

Gambar L3.17 Persiapan Untuk Uji Nyala 52

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Cadangan dan Produksi Minyak Bumi di Indonesia 1 Tabel 2.1 Komposisi Ubi Kayu (Singkong) (per 100 gram bahan) 5

Tabel 2.2 Karakteristik Limbah Cair Tapioka 8

Tabel 2.3 Kandungan Nutrisi Limbah Cair Tapioka 9 Tabel 2.4 Komposisi Ampas Ubi Kayu/Singkong (Onggok) 9

Tabel 2.5 Komposisi Gas Bio 10

Tabel 2.6 Karakteristik Gas Bio 11

Tabel 2.7 Perbandingan Proses Aerobik dan Anaerobik 14 Tabel L1.1 Analisa Kuantitatif Volume Gas, TSS, COD dan pH 40

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN 40

1.1 HASIL ANALISA KUANTITATIF 40

1.2 HASIL ANALISA KUALITATIF 41

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 43

2.1 PERHITUNGAN TOTAL SUSPENDED SOLID

AWAL(TSS0) 43

2.2 PERHITUNGAN PERSENTASE

PENYISIHAN 43

2.3 PERHITUNGAN COD TERKONVERSI ₄₃

LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN 44

3.1 SAMPEL AMPAS SINGKONG ₄₄

3.2 SAMPEL LIMBAH CAIR 44

3.3 PERALATAN PENELITIAN 45

3.4 PENGAMBILAN KOTORAN SAPI 46

3.5 PROSES PENCAMPURAN STARTER

KOTORAN SAPI DAN AIR 46

3.6 PROSES PENGISIAN DIGESTER 48

3.7 PROSES PENGAMBILAN KELUARAN

SAMPEL (SLURRY) 48

3.8 PENGUJIAN pH 48

3.9 PROSES PENGUJIAN VOLUME GAS 50

DAFTAR SINGKATAN

COD Chemical Oxygen Demand

TSS Total Suspended Solid

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

Ca(CO3) Kapur

CH4 Metana

A Berat kertas saring kering mg

B Berat kertas saring dan residu sesudah pemanasan 105oC mg