PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR INDUSTRI TEPUNG TAPIOKA DENGAN REAKTOR ANAEROBIK LITER BERDISTRIBUTOR

PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR INDUSTRI TEPUNG TAPIOKA DENGAN REAKTOR ANAEROBIK 3.000 LITER BERDISTRIBUTOR

Oleh:

Robby Rahmatul Hamdi 2309100103 Avief Nurrokhim 2309100126

Prof. Dr. Ir. Nonot Soewarno, M.Eng Siti Nurkhamidah, ST.MS.PhD

Dosen Pembimbing:

Laboratorium Perpindahan Panas dan Massa Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

2013

LATAR BELAKANG

PERUMUSAN MASALAH

BATASAN MASALAH

PENELITIAN SEBELUMNYA

MANFAAT PENELITIAN

TUJUAN PENELITIAN

TINJAUAN PUSTAKA METODOLOGI

PENELITIAN

HASIL DAN PEMBAHASAN

KESIMPULAN

LATAR BELAKANG

Kelangkaan Energi Sumber Energi Terbarukan

Limbah Cair Tapioka Pencemaran Limbah Cair Tapioka BIOGAS

3

PERUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana limbah cair industri tepung tapioka bisa dikonversi menjadi biogas pada reaktor 3000 L berdistributor?

2. Bagaimana pengaruh organic loading rate

terhadap produksi biogas?

BATASAN MASALAH

Batasan masalah penelitian ini menggunakan limbah cair industri tepung tapioka, dan dilakukan dengan menggunakan reaktor 3000 liter berdistributor

5

TUJUAN PENELITIAN

1. Untuk mempelajari pembuatan biogas dari limbah cair industri tepung tapioka.

2. Untuk mendapatkan produksi biogas yang

optimal.

MANFAAT PENELITIAN

1. Untuk membuat bahan bakar alternatif terbarukan yang ramah lingkungan.

2. Untuk meningkatkan produksi biogas.

7

PENELITIAN SEBELUMNYA

Peneliti Judul Metode Hasil yang diperoleh

Prasanna Lal Amatya (1996)

Pengolahan Anaerobik Limbah Industri Tapioka dengan Reaktor UASB Skala

Kecil

Menggunakan reaktor UASB dan velocity yang berbeda-beda.

Limbah cair tepung tapioca terdegradasi tinggi dengan reaktor jenis UASB dengan efisiensi COD removal lebih dari 95%

Lei Sun , dkk (2011)

Pengolahan

Anaerobik Limbah Cair Tepung Tapioka pada

Tipe Baru up-flow multistage Anaerobic

Reactor

Menggunakan Reaktor UMAR dengan perubahan Organic Loading Rate.

COD removal dengan sistem ini mencapai 92%

F Amirillah dan R Permatasari

(2012)

Efek Distributor Terhadap Produksi Gas Bio Pada Reaktor

Anaerobik 3000 L Dengan Bahan Baku

Tetes (Molases)

Penambahan

distributor mahkota didalam reaktor : 40% dan 60% dari diameter reaktor

Produksi gas maksimal pada distributor 60%

dari diameter reaktor sebesar 0,6424

m3/kgCOD reduksi

Sumber: Prasanna, 1996

40-60 m ³ per ton tapioka yang diproduksi

9

Limbah cair industri tepung tapioka

1.200.000- 1.800.000 gram COD / ton tapioka

Sumber: Setyawati, 2011

TINJAUAN PUSTAKA

Parameter Jumlah

^a)

Batas Peraturan

^b)

BOD

₅

, (mg/l) 3.000 – 7.500 200

COD, (mg/l) 7.000 – 30.000 400

pH 4 – 6,5 6 - 9

TSS, (mg/l) 1.500 – 5.000 150

Sianida (CN), (mg/l) 1,46 0,5

Karakter Limbah Cair Tapioka dan Peraturan Pemerintah

Sumber: a) Setyawati, et al., 2011; b) Keputusan Menteri Lingkungan Hidup no.51 tahun 1995

COD>4.000 mg/l

Fermentasi anaerobik  Biogas

Kandungan limbah cair industri tepung tapioka

Komponen Kandungan per 100 gr limbah cair

Karbohidrat 25,37 gram

Lemak 0,19 gram

Serat 1,2 gram

Protein 0,91 gram

Sumber: Setyawati, et al., 2011

11

Komponen Kadar (%)

Metana (CH

₄

) 55 - 75

Karbon dioksida (CO

₂

) 25 - 45

Hidrogen (H

₂

) 0 - 3

Nitrogen (N

₂

) 1 - 5

Karbon monoksida (CO) 0 – 0,3

Hidrogen Sulfida (H

₂

S) 0,1 – 0,5

Oksigen (O

₂

) sisa

Kisaran Komposisi Biogas

Sumber: Karellas, et al., 2009

Tahap Pembentukan Biogas

Hidrolisis

n(C

₆

H

₁₀

O

₅

) + nH

₂

0  n(C

₆

H

₁₂

O

₆

)

Sumber: Fransiska, 2011 13

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 2 H ₂ O → 2 CH ₃ COOH + 2 CO ₂ + 4 H ₂ (acetic acid)

C ₆ H ₁₂ O ₆ → CH ₃ CH ₂ CH ₂ COOH + 2 CO ₂ + 2 H ₂ (butiric acid)

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 2H ₂ → 2 CH ₃ CH ₂ COOH + 2 H ₂ O (propionic acid)

Asidifikasi

Metanogenesis

CH ₃ COOH → CH ₄ + CO ₂ (methane) 2 H ₂ + CO ₂ → CH ₄ + 2 H ₂ O

(methane)

15

METODOLOGI PENELITIAN

Variabel penelitian Load biomass

b) 0.7 Kg COD/m

³

.hari a) 0.4 Kg COD/m

³

.hari

c) 1 Kg COD/m

³

.hari

Metodologi Secara Overall

Tahap laporan

Pengumpulan data Evaluasi data Pengambilan kesimpulan

Tahapan Penelitian

Percobaan produksi gas Analisa COD, pH, produksi biogas

Tahapan Persiapan

Persiapan peralatan Persiapan bahan

19

Gambar Alat

Persiapan peralatan

influent

effluent V-2

1

2

3

4

5 6

Persiapan bahan

21

Ubi Kayu

Pencucian

Pemarutan

Pemerasan/

Ekstraksi

Pengendapan

• Limbah Cair

• Tepung Tapioka

Pengeringan

• Tepung Tapioka

• Yield: 20%

Singkong : Penambahan Air = 1 kg : 10 L

Limbah Cair

Variabel: 1 kg COD/hari

100 liter limbah cair

Air NaOH Urea

V: 430 liter pH: 7

Feed

influent

effluent V-2

V-1 V-4

V-2 V-3

V-6 Pemberat (pengatur tekanan)

Effluent Influent

Pompa

Penyangga 1710 mm

500 mm

1970 mm

Gas Holder

Pipa sirkulasi 1 inc

Manometer

Pipa Gas

½ inc V-5

Gas Holder

V-17 Lubang masuk air

untuk pemberat

V-7 V-8 V-9 1520 mm

DISTRIBUTOR MAHKOTA 60% diameter

reaktor

Pengambilan Starter

23

influent

effluent V-2

E-1

Feed Reaktor

Effluent

Produksi biogas

Tinggi Gas Holder Influent

COD effluent

1. Produksi Biogas terhadap Waktu Fermentasi

25

0.00000 0.02000 0.04000 0.06000 0.08000 0.10000 0.12000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Produksi gas m3/hari

Waktu, hari

Load 1

kgCOD/m3.h ari

Load 0,7 kgCOD/m3.h ari

Load 0,4 kgCOD/m3.h ari

Hasil dan Pembahasan

% COD Removal Terhadap COD Masuk

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 3000 6000 9000

% COD remova l, %

COD masuk, mg/L

COD Masuk Terhadap Biogas/COD Removal

27

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

0 2000 4000 6000 8000

Biogas/COD removal m3/kgCOD remova l

COD masuk, mg/L

Tabel 4.2 Perbandingan Produksi Gas dari penelitian sebelumnya dalam m ³ /kg COD

Reduksi

Peneliti m ³ /kg COD reduksi

Alex (2012) 0,356 (Molases)

Fikriyan (2013) 0,538 (Molases)

Amatya (1996) 0,25

Penelitian ini (2013) 0.098

Kesimpulan

1. Biodegradasi limbah cair tepung tapioka pada reaktor anaerobic 3.000 liter berdistributor ini mempunyai

efisiensi COD removal terbesar 55,4% dengan COD masuk 7.000 mg/L, OLR 1 kgCOD/m ³ .hari, dan HRT 7 hari.

2. Semakin besar OLR yang dimasukkan ke dalam

reaktor, maka produksi biogas dan %COD removal akan semakin meningkat.

3. Terjadi penurunan jumlah produksi gas/kgCOD removal seiring meningkatkannya OLR yang masuk.

29

DAFTAR PUSTAKA

Agustina, Fransiska. 2011. Evaluasi Parameter Biogas dari Limbah Cair Industri Tapioka Dalam Bioreaktor Anaerobik 2 tahap. UNDIP Semarang. Semarang.

Akhirruliawati, M., S., dan Amal, Shofiyatul. 2009. Pengolahan Limbah Cair Pati Secara Aerob Menggunakan Mikroba Degra Simba. Undip Semarang. Semarang.

Amatya, P., L. 1996. Anaerobic Treatment of Tapioca Starch Industry Wastewater by Bench Scale Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB). Asian Institute of Technology. Thailand.

Rahman, A.,R. 2007. Pembuatan Biogas dari Sampah Buah-buahan Melalui Fermentasi Aerobik dan Anaerobik. IPB Bogor. Bogor.

Rahmayanti, Dian. 2010. Pemodelan dan Optimasi Hidrolisa Pati Menjadi Glukosa dengan Metode Artificial Neural Network-Genetic Algorithm. UNDIP Semarang. Semarang.

Sangyoka, S., Reungsang, A., Moonamart, S. 2007. Repeated-batch Fermentative for Bio-hydrogen Production from Cassava Starch Manufacturing Wastewater. Asian Network for Scientific Information. Thailand.

Setyawati, R., dkk. 2011. Current Tapioca Starch Wastewater (TSW) Management in Indonesia. IDOSI Publications.

Jepang.

Soemarno. 2007. Rancangan Teknologi Proses Pengolahan Tapioka dan Produk-produknya. Universitas Brawijaya Malang. Malang.

Soewarno, N., R.I. Ramadhanu, I. Ismail. 2009. Peningkatan Waktu Tinggal Cairan dalam Reaktor Horizontal Sebagai Studi Awal Meningkatkan Produksi Gas. ITS Surabaya. Surabaya.

Sutarno , dan Firdaus, F. 2007. Analisis Prestasi Produksi Biogas (CH4) dari Polyethilene Biodigester Berbahan Baku Limbah Ternak Sapi. UII Yogyakarta. Yogyakarta.

Tambunan, A.,H., Salundik, Solahudin, M. 2009. Aplikasi Flexible Tank Dari Karet Sebagai Penampung Biogas Portable. IPB Bogor. Bogor.