PENGARUH PENGADUKAN TERHADAP
PRODUKSI BIOGAS PADA PROSES
METANOGENESIS BERBAHAN BAKU
LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT
SKRIPSI
Oleh
INTAN ZAHARA
090405004
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PENGARUH PENGADUKAN TERHADAP
PRODUKSI BIOGAS PADA PROSES
METANOGENESIS BERBAHAN BAKU
LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT
SKRIPSI
Oleh
INTAN ZAHARA
090405004
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN M ENJADI SARJANA TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PENGADUKAN TERHADAP PRODUKSI BIOGAS PADA
PROSES METANOGENESIS BERBAHAN BAKU LIMBAH CAIR
PABRIK KELAPA SAWIT
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 16 Juli 2014
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGARUH PENGADUKAN TERHADAP PRODUKSI BIOGAS PADA
PROSES METANOGENESIS BERBAHAN BAKU LIMBAH CAIR
PABRIK KELAPA SAWIT
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diajukan pada sidang ujian skripsi pada 16 Juli 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, 16 Juli 2014 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir.Renita Manurung, MT Ir.Bambang Trisakti, MT NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19660925 199103 2 003
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
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 Pengadukan terhadap Produksi Biogas pada
Proses Metanogenesis Berbahan Baku Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit”, 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 Cair Pabrik Kelapa Sawit secara anaerobik sehingga mengurangi pencemaran lingkungan.
Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang energi terbarukan yaitu biogas dan teknik pengolahannya yang lebih efektif.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT selaku pembimbing; ibu Dr. Ir Fatimah, MT dan bapak Dr. Eng. Rondang Tambun, MT selaku dosen penguji yang telah bamyak memberikan arahan dalam penyelesaian skripsi ini. Selain itu, ucapan terimakasih kepada seluruh pegawai Departemen Teknik Kimia yang telah banyak membantu.
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, Juli 2014 Penulis
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:
1. Kedua orang tua penulis, ayahanda Syamsuddin Halim dan ibunda Mahnita yang telah melakukan banyak hal dalam mendukung saya dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Teman-teman sekelompok penelitian; Herypasc, Wenny, Veronica, dan terkhusus Mahdalena sebagai patner penelitian yang telah banyak membantu dalam penelitian dan penyelesaian skripsi ini.
3. Teman-teman stambuk 2009, adik-adik,kakak senior yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama: Intan Zahara NIM: 090405004
Tempat/Tgl. Lahir: Tanjung Pura, 08 Maret 1991 Nama orang tua: Syamsuddin Halim
Alamat orang tua:
Jalan Pangkalan Berandan, No. 7, Tanjung Pura Asal Sekolah
SD Swasta Dharma Patra Rantau, tahun 1997-2003
SMP Swasta Dharma Patra Rantau, tahun 2004-2007
SMA Negeri 1 Kejuruan Muda, tahun 2007-2009 Beasiswa yang pernah diperoleh :
1. Bantuan Belajar Mahasiswa (BBM) tahun 2010 2. Beasiswa Peduli Pendidikan tahun 2011
Pengalaman Organisasi/ Kerja:
1. Asisten Lab.PIK tahun 2012-2014 modul Reaktor Fasa Cair, Resin Urea Formaldehid, dan Esterifikasi
2. Covalen Study Group Periode 2011-2012 sebagai Anggota Bidang Peningkatan Akademik dan Literatur (PAL)
ABSTRAK
Penelitian ini merupakan pengkajian terhadap pengaruh pengadukan terhadap produksi biogas pada tahap metanogenesis. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan pengaruh pengadukan terhadap produksi biogas, pH, alkalinitas, dan reduksi zat-zat organik (Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), dan
Chemical Oxygen Demand (COD)), mendapatkan kondisi pengadukan optimum dalam pembentukan biogas serta kondisi mikroorganisme dalam menghasilkan biogas yang dilihat dari Total Suspended Solid (TSS) dan Volatile Suspended Solid (VSS). Penelitian ini dilakukan proses loading up dengan HRT 0, 40, 10, 6 hari dan HRT 4 hari untuk variasi pengadukan. Substrat yang digunakan merupakan effluent Limbah Cair Pabrik kelapa Sawit (LCPKS) dari reaktor asidogenesis yang diumpankan 4 kali sehari, kemudian dilakukan analisa pH, alkalinitas, TS, VS, TSS, VSS, dan COD. Selain itu juga dilakukan analisa gas CO2 dan H2S. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa pengadukan tidak
berpengaruh terhadap nilai pH dan alkalinitas karena masih dalam rentang untuk proses metanogenesis. Nilai ΔTS dan ΔVS mengalami peningkatan secara signifikan pada pengadukan 100 rpm, hal ini sama dengan peningkatan produksi biogas pada pengadukan tersebut. Dari hasil juga didapat bahwa kadar TSS dan VSS meningkat dengan bertambahnya kecepatan pengadukan, kemudian nilai COD mengalami penurunan dengan bertambahnya hari dan kecepatan pengadukan serta tingkat penguraian COD tertinggi sebesar 81%.
ABSTRACT
This study is an assessment of the effect of stirring on biogas production on methanogenesis stage. The purpose of this study is to get the effect of stirring on biogas production, pH, alkalinity, and the reduction of organic substances (Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), and Chemical Oxygen Demand (COD)), obtain optimum stirring conditions in the formation of biogas and microorganisms conditions in producing biogas as seen from the Total Suspended Solid (TSS) and Volatile Suspended Solid (VSS). This study conducted the process of loading up with HRT 0, 40, 10, 6 days and 4 days HRT for stirring variation. The substrate used is the Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) effluent from the asidogenesis reactor fed 4 times a day, then performed an analysis of pH, alkalinity, TS, VS, TSS, VSS, and COD. It also conducted an analysis of CO2 and H2S. The result showed that the agitation did not affect the pH and alkalinity because it is still within the
range for methanogenesis process. ΔTS and ΔVS value increased significantly at 100 rpm stirring, it is equal to the increase in biogas production in the agitation. From the results also found that the levels of TSS and VSS increased with increasing stirring speed, then the COD value decreased with increasing the stirring speed and the highest COD and decomposition rate of 81%.
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
1.2 Perumusan Masalah 4 1.3 Tujuan Penelitian 5 1.4 Manfaat Penelitian 5 1.5 Ruang Lingkup Penelitian 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7 2.1 Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 7
2.2 Biogas 10
2.5.2 pH 23
2.5.3 Alkalinitas 23
2.5.4 Nutrisi 24
2.5.5 Logam Terlarut 24
2.5.6 Pengadukan 24
2.5.7 Zat Racun (Toxic) 27 2.5.8 Organic Loading Rate (OLR) 27 2.5.9 Hydraulic Retention Time (HRT) 27 2.6 Potensi Ekonomi 28 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 30 3.1 Lokasi Penelitian 30 3.2 Bahan dan Peralatan 30
3.2.1 Bahan 30
3.2.2 Peralatan 30
3.2.3 Rangkaian Peralatan 32 3.3 Prosedur Penelitian 33 3.3.1 Prosedur Utama 33 3.3.2 Prosedur Analisa Sampel 35 3.3.2 Prosedur Analisa Gas 44 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 32 4.1 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) 47 4.2 Perubahan Nilai Derajat Keasaman (pH) dan Alkalinitas 48 4.3 Perubahan Nilai Total Solid (TS) dan Volatile Solid (VS) 50 4.4 Perubahan Nilai Produksi Biogas 53 4.5 Perubahan Nilai Total Suspended Solid (TSS) dan Volatile
Suspended Solid (VSS) 55
4.6 Penghilangan Senyawa Organik COD (Chemical Oxygen
Demand) 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 60
5.1 Kesimpulan 60
LAMPIRAN 1 66
LAMPIRAN 2 69
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Alir dari Proses Pembentukan Biogas 16 Gambar 2.2 Perbedaan Tipe dari Bakteri dalam Proses Pembentukan Metan 20 Gambar 2.3 Hubungan Nilai Biogas yang Bergantung pada Temperatur dan
HRT 22
Gambar 2.4 Sketsa Tangki berpengaduk Jenis Turbin denganAliran Radial 26 Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan 32 Gambar 3.2 Blok Diagram Proses Metanogenesis dari Asam LCPKS Menjadi
Biogas 34
Gambar 3.3 Flowchart Analisa pH 35 Gambar 3.4 Flowchart Prosedur Analisa Alkalinitas 37 Gambar 3.5 Flowchart Prosedur Analisa Total Solid (TS) 39 Gambar 3.6 Flowchart Prosedur Analisa Volatile Solid (VS) 40 Gambar 3.7 Flowchart Prosedur Analisa Total Suspended Solid (TSS) 43 Gambar 3.8 Flowchart Prosedur Analisa Volatile Suspended Solid (VSS) 44 Gambar 3.9 Flowchart Prosedur Analisa Gas H2S 45
Gambar 3.10 Flowchart Prosedur Analisa Gas CO2 46
Gambar 4.1 Profil Perubahan Nilai pH dan Alkalinitas 49 Gambar 4.2 Pengaruh Pengadukan terhadap Perubahan Nilai pH 49 Gambar 4.3 Pengaruh Pengadukan terhadap Perubahan Nilai Alkalinitas 50 Gambar 4.4 Profil Pengurangan Nilai Total Solid (TS) 51 Gambar 4.5 Profil Pengurangan Nilai Volatile Solid (VS) 51 Gambar 4.6 Pengaruh Pengadukan terhadap Pengurangan Nilai Total Solid (TS)
52 Gambar 4.7 Pengaruh Pengadukan terhadapPengurangan Nilai Volatile
Solid (VS) 52
Gambar 4.8 Perubahan Nilai Produksi Biogas Per VS (kg/m3 VS) 54 Gambar 4.9 Pengaruh Pengadukan terhadap Produksi Biogas Per VS (kg/m3VS)
Gambar 4.11 Pengaruh Pengadukan terhadap Perubahan Nilai Total Suspended
Solid (TSS) 56
Gambar 4.12 Pengaruh Pengadukan terhadap Perubahan Nilai Volatile Suspended
Solid (VSS) 57
Gambar 4.13 Pengaruh Pengadukan terhadap Perubahan Nilai Chemical Oxygen Demand (COD)
58 Gambar 4.14 Perubahan Nilai Efisiensi Penguraian Zat Organik (%COD) 59 Gambar L3.1 Fermentor 73 Gambar L3.2 Analisa pH dan Alkalinitas 73 Gambar L3.3 Analisa Analisa Total Solid (TS) dan Volatile Solid (VS) 74 Gambar L3.4 Analisa Analisa Total Suspended Solid (TSS) dan Volatile
Suspended Solid (VS) 74
Gambar L3.5 Gasmeter 75
Gambar L3.6 Analisa CO2 75
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Beberapa Penelitian mengenai Pengaruh Pengadukan terhadap
Produksi Biogas 3
Tabel 2.1 Karakteristik dari Palm Oil Mill Effluent (POME) 7 Tabel 2.2 Potensi Biogas yang Dihasilkan oleh Beberapa Substrat 8 Tabel 2.3 Baku Mutu Limbah Cair Industri Minyak Kelapa Sawit 9 Tabel 2.4 Karakteristik LCPKS Adolina 9 Tabel 2.5 Komponen Penyusun Biogas 10 Tabel 2.6 Komponen-komponen dalam Biogas dan Pengaruhnya 11 Tabel 2.7 Data Operasional dan Performance dari Design Reaktor
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 DATA PENELITIAN 66 LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 69 L2.1 Perhitungan Nilai Alkalinitas 69 L2.2 Perhitungan Total Solid (TS) 69 L2.3 Perhitungan Volatile Solid (VS) 69 L2.4 Perhitungan Total Suspended Solid (TSS) 70 L2.5 Perhitungan Volatile Suspended Solid (VSS) 70 L2.6 Perhitungan Nilai Densitas (ρ) 70 L2.7 Perhitungan Nilai Viskositas (μ) 71 L2.8 Perhitungan Bilangan Reynold (NRe) 72 LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI 73
L3.1 Fermentor 73
L3.2 Analisa pH dan Alkalinitas 73 L3.3 Analisa Total Solid (TS) dan Volatile Solid (VS) 74 L3.4 Analisa Total Suspended Solid (TSS) dan Volatile Suspended Solid
(VSS) 74
L3.5 Gasmeter 75
L3.6 Analisa CO2 75
DAFTAR SINGKATAN
BOD Biological Oxygen Demand
COD Chemical Oxygen Demand
HRT Hydraulic Retention Time
LCPKS Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit OLR Organic Loading Rate
pH Power of Hydrogen
POME Palm Oil Mill Effluent
TS Total Solid
TSS Total Suspended Solid
VS Volatile Solid
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
CH4 Metana
CO2 Karbondioksida ppm
D Diameter Tangki m
NRe Bilangan Reynold
H2S Hidrogen Sulfida ppm
NaHCO3 Natrium Bikarbonat
ΔTS Perubahan Nilai TS mg/L
ΔVS Perubahan Nilai VS mg/L
V Volume Sampel ml
ρ Densitas gr/ml
μ Viskositas kg/m.s
