PENGARUH WAKTU FERMENTASI ANAEROBIK TERHADAP PRODUKSI GAS METAN DARI AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU DENGAN
BIODIGESTER SISTEM BATCH
LAPORAN AKHIR
Dibuat Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Kimia
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh
Dwi Julia Armi 0612 3040 1012
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
PALEMBANG
ii
LEMBAR PERSETUJUAN PENGESAHAN LAPORAN AKHIR
PENGARUH WAKTU FERMENTASI ANAEROBIK TERHADAP PRODUKSI GAS METAN DARI AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU DENGAN
BIODIGESTER SISTEM BATCH
Oleh : Dwi Julia Armi 0612 3040 1012
Palembang , Juli 2015
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Robert Junaidi, M.T. NIP. 19660712199303 1 003 Pembimbing I,
Hilwatullisan, S.T, M.T NIP 196811041992032001
Pembimbing II,
iii ABSTRAK
PENGARUH WAKTU FERMENTASI ANAEROBIK TERHADAP PRODUKSI GAS METAN DARI AIR LIMBAH INDUSTRI TAHU DENGAN
BIODIGESTER SISTEM BATCH
(Dwi Julia Armi, 2015, 50 Halaman, 12 Tabel, 17 Gambar, 4 Lampiran)
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh waktu fermentasi terhadap laju produksi gas metana, dari limbah cair industri tahu dengan mikroba aktif kotoran sapi melalui proses fermentasi anaerob. Proses fermentasi anaerob dilakukan di dalam digester yang telah di design dan dirancang secara batch. Bahan baku yang digunakan merupakan air limbah yang diambil dari industri tahu serta limbah kotoran sapi dari peternakan sapi. Proses awal dilakukan seeding dari campuran kotoran sapi dan limbah cair industri tahu dengan perbandingan 1 : 2. Permasalahan dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh waktu fermentasi terhadap komposisi gas metan yang dihasilkan. Pada proses seeding variabel COD, BOD, dan pH diamati setiap minggu selama 1 bulan. Kemudian setelah proses fermentasi di dalam digester variabel tersebut juga diamati pada akhir pengamatan waktu fermentasi selama 7 hari. Waktu fermentasi berpengaruh terhadap gas metan yang dihasilkan dimana kadar gas metan meningkat pada setiap harinya. Namun gas metan yang dihasilkan masih sangat kecil karena bakteri memerlukan waktu untuk beradaptasi terhadap lingkungan pengembangbiakannya. Waktu pengamatan hanya dilakukan selama 7 hari sedangkan waktu yang diperlukan untuk aktivitas bakteri selama fermentasi sedikitnya 1 bulan sebelum fase kematian. Kadar COD, BOD yang didapat juga masih tinggi karena waktu fermentasi yang singkat sehingga air limbah tsb masih sangat berbahaya jika mencemari lingkungan. Kadar COD, BOD, dan pH berturut-turut didapat 20832 mg/l, 12765 mg/l , dan 6 dengan konsentrasi starter 20% dari volume umpan.
iv ABSTRACT
THE EFFECT OF AN ANAEROBIC FERMENTATION TIME AGAINST METHANE PRODUCTION FROM INDUSTRIAL TOFU WASTEWATER
WITH BIODIGESTER BATCH SYSTEM
(Dwi Julia Armi, 2015, 50 Pages, 12 Tables, 17 Pictures, 4 Enclosures)
This study aimed to analyze the effect of fermentation time on the rate of methane production, from Industrial tofu waste liquid with an active microbial manure through an anaerobic fermentation process. The process of anaerobic fermentation is done in the digester which has been designed and engineered in batches. The raw material used is waste water that is taken from the industry knows and cow manure from cattle farms. The initial process is done seeding from a mixture of cow manure and wastewater know the ratio 1: 2. The problem in this research is how the influence of fermentation time on the composition of the methane gas produced. In the seeding process variables COD, BOD, and pH was monitored every week for 1 month. Then after the fermentation process in the variable digester is also observed at the end of the observation time of fermentation for 7 days. Fermentation time affects the methane gas produced in which the levels of methane increases on a daily basis. But the methane gas produced is still very small because the bacteria need time to adapt to the environment pengembangbiakannya. Observation time is only carried out for 7 days, while the time required for the activity of the bacteria during
v
MOTTO :
“Do whatever you like with the right way, be consistent, and success will come by itself”
“Better to feel the difficulty of education now than bitterness ignorance later” “You will never know what it tasted success before you tasted the failure”
Many failures happens in this life because people don’t realize how close they were to success when they give up. –Thomas Alva Edison
Ancaman nyata sebenarnya bukan pada saat komputer mulai bisa berpikir seperti manusia, tetapi ketika manusia mulai berpikir seperti komputer. –Sydney Harris
Ku persembahkan kepada :
ALLAH SWT
Kedua Orang Tuaku tercinta
Keluarga besarku
Para dosen-dosenku
Sahabat seperjuangan
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur alhamdulillah kita panjatkan kepada Allah SWT atas segala
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Akhir ini.
Penulis tidak lupa mengucapkan shalawat dan salam pada junjungan kita Nabi besar
Muhammad SAW, beserta keluarga, para sahabat dan orang-orang yang istiqomah
dijalanNya.
Laporan Akhir dengan judul ”Pengaruh waktu fermentasi Anaerobik terhadap produksi gas metan dari Air Limbah Industri Tahu dengan Biodigester sistem batch”
merupakan salah satu persyaratan untuk memenuhi kurikulum perkuliahan di Jurusan
Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
Dalam penyusunan dan penulisan laporan ini, penulis mendapat bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan hormat penulis mengucapkan
terima kasih yang tak terhingga kepada :
1. RD. Kusumanto, S.T, M.M. dan Firdaus, S.T, M.T, sebagai Direktur dan Pembantu
Direktur I Politeknik Negeri Sriwijaya yang memberikan fasilitas dan kemudahan
dalam proses pengurusan surat-menyurat
2. Ir. Robert Junaidi, M.T. dan Zulkarnain, S.T, M.T. sebagai Ketua Jurusan
dan Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya yang
memudahkan dalam proses pengurusan dan pengerjaan laporan kerja praktek.
3. Hilwatullisan, S.T, M.T, selaku Dosen Pembimbing I Laporan akhir dan Dr.
Martha Aznury, M.Si., selaku Dosen Pembimbing II, yang telah bersedia
membimbing selama pelaksanaan Penelitian dan pengerjaan laporan akhir.
4. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Kimia dan Teknik Energi Politeknik Negeri
Sriwijaya.
5. Keluarga tercinta yang senantiasa memberikan do’a dan motivasi kepada
saya.
6. Teman-teman di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya,
khususnya angkatan 2012
7. Dan semuanya yang tidak bisa disebutkan satu persatu di sini
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh
karena itu Penulis mengharapkan saran dan kritik yang dapat membangun demi
vii
Akhir kata, semoga laporan ini bermanfaat bagi kita semua khususnya bagi
penyusun sendiri.
Palembang, Juni 2015
viii
2.2 Air Limbah Industri Tahu ... 7
2.2.1 Karakteristik Air Limbah Tahu ... 8
2.2.2 Potensi Air Limbah Tahu sebagai biogas ... 10
2.2.3 Potensi Kotoran Sapi sebagai Sumber Mikroba Aktif ... 13
2.3 Definisi Biogas ... 16
2.4 Proses Produksi Biogas ... 16
2.5 Digester Pembuatan Biogas ... 21
2.6 Gas Metana (Biometan) ... 25
2.7 Pemanfaatan biogas ... 27
BAB III METODELOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 30
3.2 Alat dan Bahan ... 30
3.2.1 Alat yang digunakan ... 30
3.2.2 Rancang Bangun Alat Biodigester ... 31
3.2.3 Bahan yang digunakan... 31
3.3 Perlakuan dan Rancangan Percobaan... 32
3.4 Prosedur kerja ... 34
3.4.1 Proses Fermentasi Mikroba Aktif ... 34
ix
3.4.3 Prosedur Analisa BOD ... 36
3.4.4 Prosedur Analisa Pengukuran pH ... 37
3.4.5 Proses Analisa GC untuk sampel Gas ... 37
3.5 Diagram Alir Proses ... 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 50
5.1 Kesimpulan ... 50
5.2 Saran ... 50
DAFTAR PUSTAKA ... 51
x
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Perkiraan kebutuhan air pada pengolahan tahu dari 3kg kedelai ... 7
2. Komposisi Limbah Cair Industri Tahu ... 13
3. Berbagai macam bakteri penghasil metan dan substratnya ... 14
4. Komposisi kotoran sapi ... 15
5. Klasifikasi bakteri hidrolisis berdasarkan substrat yang diolah ... 18
6. Degradasi Asetogenesis ... 19
7. Kelebihan dan kekurangan digester jenis kubah tetap ... 23
8. Data hasil Analisis aklimatisasi anaerob ... 40
9. Data hasil Analisis gas metan ... 41
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Bagan proses pembuatan tahu ... 6
2. Air Buangan selama proses produksi koh akyong ... 11
3. Air buangan Industri tahu Koh akyong dialirkan langsung ke badan air ... 11
4. Air limbah industri tahu berwarna coklat dan berbau busuk ... 12
5. Tahapan Reaksi dalam proses pembuatan biogas ... 21
6. Fixed Dome Reactor ... 23
7. Floating Dome Plant ... 24
8. Baloon Plant ... 24
9. Kalkulasi emisi gas metana yang dihasilkan oleh hewan dan manusia per tahun ... 26
10. Penggunaan biogas untuk berbagai aplikasi ... 29
11. Diagram Alir Pembuatan Gas Metan dari air limbah cair industri tahu dan kotoran sapi ... 32
12. Diagram alir proses fermentsi anaerob dalam digester limas terpancung sistem batch ... 38
13. Design dan Gambar Alat Biodigester Pembuatan Biometan ... 38
14. Pengaruh waktu fermentasi pembuatan starter terhadap kadar COD ... 44
15. Pengaruh waktu fermentasi pembuatan starter terhadap kadar pH ... 45
16. Hubungan analisa temperatur dengan proses pembibitan mikroba ... 46
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Lampiran A ... 51
2. Lampiran B ... 53
3. Lampiran C ... 57
xiii
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Halaman
1. EMDI (Environmental Management Development in Indonesia ... 1
2. Bapedal (Badan Pengendalian Dampak Lingkungan) ... 1
3. BPPT (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi) ... 2
4. BOD (Biological Oxygen Demand) ... 2
5. COD (Chemical Oxygen Demand) ... 2
6. TSS (Total Suspended Solid) ... 2
7. pH (power of Hydrogen) ... 2
8. BPS (Badan Pusat Statistik) ... 2
9. KepMenLH (Keputusan Menteri Lingkungan Hidup) ... 2
10.IPTEK (Ilmu Pengetahuan dan Teknologi)... 2
11.TOC (Total Organic Carbon) ... 8
12.DO (Dissolved Oxygen) ... 8
13.BAPPEDA (Badan Perencanaan Pembangunan Daerah) ... 8
14.dkk (dan kawan-kawan) ... 16
