PENGARUH M
NATRIUM
SULFAT
(EICHH
BAH
D
UNI
H METODE PRE-TREATMENT
UM HIDROKSIDA (NaOH) DAN AS
AT (H2SO4) PADA ECENG GOND
HHORNIA CRASSIPES) SEBAG
BAHAN BAKU PEMBUATAN
GAS BIO
SKRIPSI
Oleh
PRI HARTINI
110405112
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
NIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
AGUSTUS 2016
NT DENGAN
DAN ASAM
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH METODE PRE-TREATMENT DENGAN NATRIUM HIDROKSIDA (NaOH) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) PADA ECENG
GONDOK (EICHHORNIA CRASSIPES) SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN GAS BIO
Dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya 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, 30 Agustus 2016
Pri Hartini
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGARUH METODE PRE-TREATMENT DENGAN NATRIUM HIDROKSIDA (NaOH) DAN ASAM SULFAT (H2SO4) PADA ECENG
GONDOK (EICHHORNIA CRASSIPES) SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN GAS BIO
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diujikan pada sidang ujian skripsi pada 24 Agustus 2016 dan dinyatakan
memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, 30 Agustus 2016
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, M.T Prof. Dr.Ir.Setiaty Pandia
NIP.19681214 199702 2 002 NIP: 19530921198103 2 003
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
iii
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 Metode Pre-Treatment Natrium Hidroksida (NaOH) dan
Asam Sulfat (H2SO4) Pada Eceng Gondok (Eichhornia crassipes) Sebagai Bahan
Baku Pembuatan Gas Bio”, 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:
1. Penelitian ini membantu pengolahan limbah eceng gondok sehingga
mengurangi pencemaran terhadap lingkungan.
2. Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang sumber
energi alternatif, yaitu biogas.
3. Penelitian ini memberikan informasi mengenai pengaruh pre-treatment pada
eceng gondok terhadap gas bio yang dihasilkan.
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 Dosen Pembimbing yang telah banyak
memberikan ilmu dan arahan dalam pelaksanaan penelitian.
2. Ir. Bambang Trisakti, MT selaku Dosen Penguji dan Kepala
Laboratorium Proses Industri Kimia
3. Farida Hanum, ST, MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan
saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.
4. Ir. Renita Manurung, MT selaku Koordinator Penelitian Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
6. Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku Dosen Pembimbing Akademik yang senantiasa
memberikan arahan dan motivasi selama menyelesaikan perkuliahan.
7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak ilmu yang berharga dan
bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan.
8. Ibu Dr.Zuhrina Masythah,ST.M.Sc yang telah banyak membantu dalam
hal dukungan moril dan materil.
9. Ibu Ir. Kartini Noor Hafni, MT yang telah banyak membantu dalam hal
dukungan moril dan materil.
10. Rekan penelitian Amin Trisnawati dan rekan-rekan PIK yaitu Erlangga
Wicaksana, Gita Ferani, Rio Nazif, Ayu Afrina, Cindy Carnella.
11. Teman sejawat, adik dan abang/kakak senior serta teman-teman stambuk 2011 terutama Muliani, Dasa, Fahmi, Edi, Raymon, Budi, Yola,
Pity, Yani, Kherly, Cici, Bagus, Budi, Randi, Lulu, Endah, Yus, Rizka, Rio,
Mumut, Nanad, Azzah, Winda, Ermi, Amri, Iqbal, Nora, Happy, Henni,
Fitri, Windi, Yosef, Muksal dan semua stambuk 2011, serta senior/ junior
yang memberikan banyak dukungan, semangat dan kenangan tak terlupakan
kepada penulis.
12. Keluarga yang sangat luar biasa khususnya Ibu Yuni Hasibuan, Eko
Saputra, Febri Sri Utami, Fitri Nurlaili H, Nuzulia Isni, Nurul Fuzna.
Penulis menyadari bahwa laporan hasil penelitian 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, 30 Agustus 2016
Penulis
v
DEDIKASI
Alhamdulillahirobbilalamiin.
Skripsi ini saya didedikasikan kepada orang tua saya,
(Alm) Senen Hadiwiyono dan Ibunda Sulastri
Terimakasih telah berkorban dari ku kecil hingga saat ini.
Rasa syukur tak hingga selalu kuucapkan untuk kalian
yang telah menampungku di dunia ini hingga saat ini.
Kesabaran yang ada disisi ibu mengajarkanKu untuk selalu
kuat menghadapi segala tantangan hidup ini. Tak tau
jadi apa jika kalian tidak ada di hidupKu. Semoga
bunda disana senang juga melihat anaknya yang telah
berjuang menyelesaikan studinya disini.
kepada Om dan Ibu saya,
Suranto, Berkah Sugiri, Abdi Santoso dan Tety Lusiani
Terimakasih atas bantuan dan dukungannya.
serta Keponakan saya,
Anugerah ,Tiara, Farrel,, Diva , Ezra, Tyo,
Chena dan Haqi
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Pri Hartini
Nim : 110405112
Tempat/ tgl lahir : Medan, 20 Februari 1993
Nama orang tua :
(Alm) Senen Hadiwiyono dan Sulastri
Alamat orang tua :
Jl. Bunga Teratai No 3, Padang Bulan, Medan
Asal sekolah
•
TK ‘Aisyiyah Bustanul Athfal 1998-1999•
SD Pembangunan Didikan Islam tahun 1999–2005•
SMP Dharma Pancasila Medan tahun 2005–2008•
SMA Negeri 15 Medan tahun 2008–2011 Beasiswa yang pernah diperoleh :1. Beasiswa Pendidikan Mahasiswa dan Berprestasi 2011-2015 Pengalaman organisasi/ kerja :
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai anggota Bidang Hubungan Keluar Instansi dan Alumni
2. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai anggota Bidang Hubungan Masyarakat
3. Kerja praktek di PTPN IV SAWIT LANGKAT (SAL) 02 Februari-02 April 2015
Artikel yang telah dipublikasi dalam jurnal/ pertemuan ilmiah:
vii
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek metode pre-treatment alkali dan asam pada kualitas dan kuantitas gas bio serta mengevaluasi potensi ekonomi dari gas bio yang dihasilkan dari campuran tersebut. Penelitian dilakukan pada eceng gondok dan NaOH yang difermentasi pada konsentrasi 2,86; 3; 4; dan 6,67 M dicampur dengan air dan starter kotoran sapi didalam digester anaerobik sistem batch kapasitas 2,5 L. Pada penelitian ini produksi gas bio tertinggi terjadi pada konsentrasi NaOH 6,67 M dengan volume gas bio 506 mL dan nilai TSS 193 mg/L, COD 2850 mg/L, pH 6-7. Sedangkan hasil minimum terjadi pada konsentrasi NaOH 3 M dengan nilai TSS 291 mg/L, COD 4965 mg/L dan volume gas bio yang dihasilkan 158 mL. Potensi ekonomi dari pemanfaatan campuran limbah eceng gondok, NaOH, starter serta air sebagai gas bio menguntungkan.
Kata kunci: eceng gondok, treatment, digester anaerobik, TSS, COD
ABSTRACT
The purpose of this study to determine the effect of alkali and acid pre-treatment methods on the quality and quantity of biogas which made from a mixture of water hyacinth, NaOH, starter and water by using anaerobic digesters batch system and evaluate the economic potential of biogas which produced from the mixture. The study was did by mixing the water hyacinth with NaOH in a concentration of 2,86; 3; 4; and 6,67 (M) with water mixed with cow dung starter in an anaerobic digester batch system of 2,5 L capacity. In this study the highest biogas production at NaOH concentration 6,67 M, with biogas volume 506 mL. TSS value 193 mg/L, COD 2850 mg/L, pH 6-7. For lowest biogas production at NaOH concentration 3 M, TSS value 291 mg/L, COD 4965 mg/L and biogas volume 158 mL. The economic potential of the utilization of water hyacinth, NaOH, starter and water mixture as biogas is profitable.
ix
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PERNGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
1.2 PERUMUSAN MASALAH 4
1.3 TUJUAN PENELITIAN 4
1.4 MANFAAT PENELITIAN 4
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 ECENG GONDOK 7
2.2 GAS BIO 12
2.2.1 Pengertian Gas Bio 12
2.2.2 Prinsip Dasar Gas Bio 14
2.2.2.1 Hidrolisis 17
2.2.2.2 Asidogenesis 17
2.2.2.3 Asetogenesis 18
2.2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Digestasi Anaerobik 19
2.2.4 Pre-Treatment 23
2.3 PARAMETER PENELITIAN 27
2.3.1 Derajat Keasaman (pH) 27
2.3.1 Chemical Oxygen Demand (COD) 27
2.3.2 Total Suspended Solid (TSS) 28
2.4 POTENSI EKONOMI 29
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 31
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 31
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 31
3.2.1 Bahan 31
3.2.2 Peralatan 32
3.2.3 Rangkaian Peralatan 32
3.3 PROSEDUR PERCOBAAN 33
3.3.1 Proses Pre-Treatment 33
3.3.2 Proses Pembuatan Starter 33
3.3.3 Proses Pembuatan Gas Bio 33
3.4 FLOWCHART PERCOBAAN 34
3.4.1 Flowchart Proses Pre-Treatment 34
3.4.2 Flowchart Proses Pembuatan Starter 35
3.4.3 Flowchart Proses Pembuatan Gas Bio 36
3.5 PROSEDUR ANALISA 37
3.5.1 Analisa Konsentrasi COD 37
3.5.2 Analisa Konsentrasi TSS 38
3.5.3 Analisa pH 39
3.5.4 Pengukuran Volume Gas Bio 39
3.5.5 Penentuan Kualitas Gas Bio 39
3.6 FLOWCHART PENELITIAN 40
3.6.1 Flowchart prosedur Analisis COD 40
3.6.2 Flowchart prosedur Analisis TSS 42
xi
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 44
4.1 HASIL PENELITIAN 44
4.2 PEMBAHASAN 44
4.2.1 Pengaruh Waktu Fermentasi Terdahap Volume Gas Bio 44
4.2.2 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Yield Biogas Yang
Dihasilkan Pada Beberapa Sampel
47
4.2.3 Pengaruh Waktu Fermentasi Terdahap Derajat Keasaman (pH)
Pada Beberapa Sampel
49
4.2.4 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Persentase Penyisihan
Chemical Oxygen Demand (COD)
51
4.2.5 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Persentase Penyisihan
Total Suspended Solid (TSS)
53
4.3 HASIL UJI NYALA GAS BIO 54
4.4 PARAMETER ANALISIS VS STANDARD KEMEN LH NO.
1815/2014 TENTANG BAKU MUTU AIR LIMBAH
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Eceng Gondok 8
Gambar 2.2 Aplikasi Eceng Gondok 11
Gambar 2.3 Diagram Alir Pembuatan Gas Bio dari Eceng Gondok 12
Gambar 2.4 Proses dalam reaktor gas bio 16
Gambar 2.5 Reaksi Asedogenesis 18
Gambar 2.6 Reaksi Asetogenesis 18
Gambar 3.1 Rangkaian Peralatan dalam Pembuatan Gas Bio 32
Gambar 3.2 Flowchart Proses Pre-Treatment 34
Gambar 3.3 Flowchart Proses Pembuatan Starter 35
Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Gas Bio 36
Gambar 3.5 Flowchart Analisa COD 40
Gambar 3.6 Flowchart Analisa TSS 42
Gambar 3.7 Flowchart Pengukuran pH 43
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Volume Gas Bio
Pada Beberapa Sampel
45
Gambar 4.2 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Yield Biogas Yang
Dihasilkan Pada Beberapa Sampel
47
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Waktu Fermentasi Terhadap Derajat
Keasaman (pH) Pada Beberapa Komposisi Sampel
49
Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Persentase
Penyisihan COD Pada Beberapa Sampel
51
Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Fermentasi Terhadap Persentase Penyisihan
TSS Pada Beberapa Sampel
53
Gambar L1.1 Hasil Analisa Rasio C/N Eceng Gondok 66
Gambar L1.2 Standars Baku Mutu KEMEN LH 67
Gambar L3.1 Eceng Gondok (Sampel) 72
Gambar L3.2 Pengambilan Sampel (Eceng Gondok) 72
xiii
Gambar L3.4 Eceng Gondok Setelah Proses Treatment NaOH dan Asam
Sulfat
73
Gambar L3.5a Proses Pengambilan Kotoran Sapi 74
Gambar L3.5b Proses Penambahan Air dan Pengadukan Kotoran Sapi 74
Gambar L3.6 Rangkaian Peralatan Digester 75
Gambar L3.7 Analisa pH 75
Gambar L3.8a Analisa Total Suspended Solid (TSS) 76
Gambar L3.8b Analisa Total Suspended Solid (TSS) 76
Gambar L3.8c Analisa Total Suspended Solid (TSS) 77
Gambar L3.9 Analisa COD (Chemical Oxigen Demand) 77
Gambar L3.10a Biogas dalam Kantong Plastik 78
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Penelitian-penelitian Terdahulu Tentang Pembuatan Gas Bio
dari Eceng Gondok
2
Tabel 2.1 Komposisi pada Eceng Gondok (Berat Kering) 11
Tabel 2.2 Pengaruh Komponen-komponen Dalam Biogas dan Pengaruhnya 13
Tabel 2.3 Kondisi Pengoperasian pada Proses Pencernaan Anaerobik 15
Tabel 2.4 Komposisi Biogas 15
Tabel 2.5 Karakteristik Gas Bio 15
Tabel 2.6 Bahan Kimia yang Sering Digunakan sebagai Bahan Penyangga 21
Tabel 2.7 Rasio Karbon dan Nitrogen dari Beberapa Bahan 22
Tabel 2.8 Teknologi Praperlakuan, Deskripsi, Kekurangan dan Kelebihan 24
Tabel 4.1 Karakteristik Limbah Eceng Gondok Sebelum Fermentasi 44
Tabel 4.2 Hasil Uji Nyala Gas Bio Pada Beberapa Perbandingan Sampel 54
Tabel 4.3 Parameter Analisis Vs Standard KEMEN LH No. 1815/2014
Tentang Baku Mutu Air Limbah
55
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA HASIL ANALISIS 64
1.1 Data Hasil Penelitian 64
1.2 Hasil Analisa Uji Laboratorium 65
1.3 Baku Mutu Air Limbah 66
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 68
2.1 Perhitungan Volume Digester 68
2.2 Perhitungan Bahan 68
2.3 Perhitungan Glukosa Yang Digunakan 69
2.4 Perhitungan Total Suspended Solid (TSS) 70
2.5 Perhitungan Persentase Penyisihan 70
2.6 Perhitungan COD terkonversi 71
LAMPIRAN 3 FOTO PENELITIAN 72
3.1 Eceng Gondok (Sampel) 72
3.2 Pengambilan Sampel 72
3.3 Pengecilan Ukuran Sampel 73
3.4 Eceng Gondok Setelah Proses Treatment 73
3.5 Proses Pembuatan Starter 74
3.6 Digester Anaerob 75
3.7 Analisa pH 75
3.8 Analisa TSS 76
3.9 Analisa COD 77
DAFTAR SINGKATAN
COD Chemical Oxygen Demand
TSS Total Suspended Solid
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
A Berat filter dan residu sesudah pemanasan 105 oC (mg)
B Berat filter kering sesudah pemanasan 105 oC (mg)
