PENGARUH PENGADUKAN PADA DIGESTER BIOGAS YANG MENGGUNAKAN FESES SAPI MADURA SEBAGAI SUBSTRAT
TERHADAP PRODUKSI METAN HARIAN, VOLATILE SOLID REDUCTION DAN pH
JURNAL
Oleh
ERICKA YULI HARDHANI
FAKULTAS PETERNAKAN DAN PERTANIAN UNIVERSITAS DIPONEGORO
PENGARUH PENGADUKAN PADA DIGESTER BIOGAS YANG MENGGUNAKAN FESES SAPI MADURA SEBAGAI SUBSTRAT TERHADAP PRODUKSI METAN, VOLATILE SOLID REDUCTION DAN
pH
(The Effect of Steering on Biogas Digester Using Madura Cattle Dung as Substrate on Methane Production, Volatile Solid Reduction and pH)
E. Y. Hardhani, A. Purnomoadi dan Sutaryo
Fakultas Peternakan dan Pertanian Universitas Diponegoro, Semarang
ABSTRACT
The livestock industries produce dung which causes an environmental pollution if not handled properly. Therefore, it should be processed to reduce these negative impacts. One of them is treating dung in anaerobic digestion (AD) to produce biogas. Biogas production is influenced by several factors, including the volatile solid content, mixing and pH value. The aim of this study was to determine the effect of mixing in the digester treating dung of Madura cattle raised under high feeding quality on the methane production, volatile solid reduction and pH of the slurry. The results of this research showed that the use of steering on biogas digester continuously fed type did not provide a positive effect on the methane production, volatile solid reduction and pH value of the slurry. Keywords: Steering, Madura cattle dung, Methane production, Volatile solid reduction, pH
ABSTRAK
Industri peternakan menghasilkan produk samping berupa feses ternak yang apabila dibiarkan akan menimbulkan dampak negatif berupa pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, perlu adanya pengolahan feses ternak untuk mengurangi dampak negatif tersebut yang salah satunya adalah dengan pembuatan biogas. Produksi biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah jumlah bahan organik yang terkandung dalam bahan isian, pengadukan dan nilai pH. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan pengaruh pengadukan pada digester feses sapi Madura yang dipelihara dengan pakan berkualitas tinggi terhadap produksi metan, nilai kecernaan bahan organik dan pH slurry. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pengadukan pada digester biogas tipe kontinyu tidak memberikan perbedaan nyata terhadap produksi metan, volatile solid reduction (VS Reduction) dan pH slurry.
PENDAHULUAN
Industri peternakan menghasilkan produk samping berupa feses ternak, yang apabila dibiarkan akan mengganggu lingkungan karena dapat menyebabkan pencemaran seperti bau tidak sedap, timbulnya bibit penyakit dan pencemaran air disekitar lingkungan peternakan. Oleh karena itu, penting dilakukannya pengolahan limbah peternakan untuk mengurangi dampak negatif dari limbah tersebut dan memanfaatkannya dengan mengolahnya menjadi biogas, pupuk padat atau pupuk cair. Dewasa ini, penggunaan pengadukan pada digester biogas untuk mengoptimalkan produksi metan di Indonesia belum banyak diketahui, salah satunya dikarenakan kurangnya pengetahuan cara mengolah limbah menjadi biogas agar produksi metan yang dihasilkan dapat optimal.
Biogas adalah gas hasil produk fermentasi dari bahan-bahan organik dengan bantuan bakteri anaerob, seperti limbah kotoran ternak. Menurut Hambali (2007), biogas didefinisikan sebagai gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik (seperti kotoran ternak, kotoran manusia, jerami, sekam dan sayur) difermentasi atau mengalami proses metanisasi.
Pengadukan sangat penting dilakukan dalam pembuatan biogas, untuk menghindari pembentukan endapan pada digester yang dapat menghambat produksi biogas. Selain itu, pengadukan menyebabkan proses berjalan lebih cepat, karena kontak antara substrat dengan mikroorganisme menjadi lebih efektif (Anggakara et al., 2013).
Penelitian ini bertujuan untuk menguji pengaruh pengadukan terhadap jumlah produksi metan, VS reduction dan nilai pH slurry dari pembuatan biogas dengan campuran feses sapi Madura dan air.
Manfaat yang diperoleh dari kegiatan penelitian ini adalah sebagai acuan teknologi pengadukan untuk diterapkan pada petani peternak dengan memanfaatkan limbahnya untuk menghasilkan biogas sebagai sumber energi alternatif, mengurangi pencemaran lingkungan dan sebagai ilmu pengetahuan tentang pengolahan limbah untuk masyarakat luas.
MATERI DAN METODE
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Oktober - Desember 2013. Lokasi pembuatan biogas, penghitungan total produksi metan, pengujian nilai VS reduction dan pH dilakukan di Fakultas Peternakan dan Pertanian Universitas Diponegoro, Semarang.
Materi yang digunakan dalam penelitian ini adalah feses sapi Madura yang diberi pakan 2 (dua) kali hidup pokok sebagai bahan utama dan air sebagai bahan pengencer pada bahan isian digester biogas. Selain itu, larutan NaOH 4% (w/w) juga digunakan untuk menangkap CO2 dari gas yang dikeluarkan sehingga gas metan yang dihasilkan dapat diukur. Peralatan yang digunakan yaitu 2 unit rangkaian digester, rangkaian alat pengukur produksi metan, oven, tanur, timbangan digital merk Electronic Price Computing Scale dan Electronic Kitchen Scale SF-400, pH meter (Hanna Instruments), timbangan analitik, freezer, refrigerator, thermo-hygrometer, corong, sendok plastik dan gelas beker.
substrat yang dimasukkan ke dalam digester setiap harinya sesuai dengan perhitungan volume digester aktif dibagi dengan waktu 1 HRT (Hydraulic Retention Time) selama 25 hari yaitu sebesar 224 g. Digester dengan dan tanpa pengadukan kemudian diisi dengan bahan isian yang berupa feses sapi Madura dan air dengan perbandingan 1:1 lalu diaduk secara merata sehingga homogen. Pengisian substrat dilakukan secara kontinyu setiap harinya dengan mengeluarkan slurry dan memasukkan substrat dengan jumlah yang sama selama 2 HRT atau 50 hari dimana 1 HRT yaitu selama 25 hari. Selama dilakukan pengamatan produksi metan, dilakukan pula pengambilan sampel slurry untuk pengujian nilai VS reduction dan pH.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Pengadukan terhadap Produksi Metan Harian
Perlakuan pengadukan dan tanpa pengadukan yang dilakukan pada digester biogas dengan feses sapi Madura sebagai substrat selama 2 HRT disajikan pada Ilustrasi 1.
Ilustrasi 1. Produksi Metan Harian Selama 2 HRT
perlakuan pengadukan. Rentang produksi metan pada digeser tanpa pengadukan menunjukkan nilai sebesar 50-980,36 ml/ l volume digester aktif dan pada digester dengan pengadukan memiliki rentang nilai sebesar 117,86-980,36 ml/ l volume digester aktif, dengan nilai rata-rata produksi metan sebesar 613,89 ml/ l volume digester aktif dan 667,07 ml/ l volume digester aktif. Ilustrasi 1 menunjukkan bahwa produksi metan pada kedua digester cukup fluktuatif, hal ini dimungkinkan karena adanya perubahan suhu lingkungan. Suhu lingkungan yang rendah menyebabkan produksi metan rendah, begitu pula sebaliknya. Suhu lingkungan yang tinggi akan menyebabkan produksi metan meningkat. Hal ini sesuai dengan pendapat Saragih (2010) yang menyatakan bahwa suhu lingkungan menentukan aktif atau tidaknya bakteri pembentukan biogas.
Pengaruh Pegadukan terhadap VS Reduction
Perlakuan pengadukan selama 7 minggu yang dilakukan pada digester biogas terhadap nilai VS reduction disajikan pada Ilustrasi 2.
1 2 3 4 5 6 7
Ilustrasi 2. Rata-rata VS Reduction Selama 7 Minggu (A) dan Perubahaan VS Reduction Tanpa Pengadukan dan Dengan Pengadukan Selama 7 Minggu (B)
pada digester tanpa pengadukan lebih rendah daripada pada digester dengan perlakuan pengadukan. Rentang persentase VS reduction pada digester tanpa pengadukan dan pengadukan sebesar 14,97% - 44,57% dan 19,17% - 59,58%. Penggunaan pengadukan berfungsi untuk mendapatkan campuran substrat yang homogen sehingga tidak terjadi pengendapan bahan isian pada digester. Sehingga memberikan kondisi yang optimal bagi mikroorganisme dalam digester untuk lebih cepat dan mudah mencerna bahan organik dan merubahnya menjadi metan. Hal ini sesuai dengan pendapat Anggakara et al. (2013) yang menyatakan bahwa pengadukan menyebabkan proses berjalan lebih cepat, dimana kontak antara substrat dengan mikroorganisme menjadi lebih efektif.
Nilai VS reduction pada kedua digester secara statistik menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata (P>0,05). Hal ini menunjukkan alat pengaduk yang digunakan belum optimal. Alat pengaduk yang digunakan terbuat dari besi yang membentuk sudut 30º pada bagian ujung bawah dan berputar dengan kekuatan sebesar 60 revolution per minute (rpm). Alat pengaduk tersebut memungkinkan pengadukan tidak terjadi secara merata karena besi yang digunakan kurang kokoh untuk mengaduk bahan isian dalam digester sehingga bahan isian digester kurang homogen dan tidak semua bagian dalam digester teraduk. Hal tersebut menyebabkan kondisi pada kedua digester tersebut tidak menyebabkan banyak perbedaan. Selain itu, perbedaan yang tidak nyata tersebut dimungkinkan karena variasi substrat (standar deviasi) yang terlalu tinggi akibat rentang nilai VS reduction yang fluktuatif.
10 20 30 40 50 60 70
Ilustasi 3. Hubungan Bahan VS Reduction Terhadap Produksi Metan
Ilustrasi 3 menunjukkan hubungan antara nilai VS reduction dengan produksi metan pada digester tanpa pengadukan sangat lemah. Nilai VS reduction yang dihasilkan tidak banyak memberi pengaruh terhadap jumlah produksi gas yang dihasilkan. Nilai korelasi 0–0,25 memiliki korelasi yang sangat lemah (Sarwono, 2011).
Hubungan antara nilai VS reduction dengan jumlah produksi metan yang sangat lemah dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Salah satunya adalah subtrat yang dimasukkan tidak bercampur merata didalam digester sehingga nutrien atau bahan organik didalamnya tidak dapat berkontak langsung dengan mikroorganisme. Mikroorganisme yang tidak mendapat cukup nutrien, tidak akan dapat menghasilkan gas metan secara optimal. Selain itu, dapat juga disebabkan oleh jumlah mikroorganisme yang lebih sedikit daripada jumlah bahan organik substrat didalam digester, sehingga mikroorganisme tidak sanggup mencerna semua bahan organik. Apabila mikroorganisme terlalu banyak dibandingkan makanannya maka produksi biogas tidak akan meningkat, begitu juga sebaliknya Anggakara et al. (2013).
yang sangat kuat, seperti yang ditunjukkan oleh Sarwono (2011) yaitu sebesar > 0,75 – 0,99. Hubungan antara nilai VS reduction dengan jumlah produksi metan yang sangat kuat ini disebabkan adanya perlakuan pengadukan pada digester yang dapat memungkinkan terjadinya kontak langsung antara mikroorganisme dan bahan organik menjadi lebih efektif sehingga nilai yang dihasilkan menjadi tinggi. Semakin banyak bahan organik yang dapat dicerna oleh mikroorganisme maka semakin banyak pula produksi gas metan yang dihasilkan. Pengadukan juga dapat mencegah terjadinya buih pada permukaan digester yang dapat menyebabkan terhalangnya gas yang akan keluar dari digester. Pengadukan sangat penting dilakukan dalam pembuatan biogas, untuk menghindari pembentukan scum (pengendapan) pada digester yang dapat menghambat produksi biogas Anggakara et al. (2013).
Pengaruh Pengadukan terhadap pH Slurry
Hasil pengukuran pH slurry pada digester biogas dengan pengadukan dan tanpa pengadukan disajikan pada Ilustrasi 4.
Ilustrasi 5. Nilai Rata-rata pH Slurry Selama 2 HRT
perombakan secara anaerobik terjadi pada kisaran pH 6-8 dengan pH optimal sebesar 7. Berdasarkan analisis uji-t menunjukkan nilai P > 0,05 yang memberi arti bahwa tidak ada perbedaan yang nyata terhadap kedua nilai pH. pH masing-masing digester berada pada kisaran pH baik untuk pertumbuhan mikroorganisme anaerobik dalam menghasilkan biogas terutama gas metan. Kondisi pH diatas menunjukkan adanya kemampuan mikroorganisme yang ada pada kedua digester untuk mengonversi semua asam organik. Nilai pH yang terlalu tinggi atau terlalu rendah harus dihindari karena akan menyebabkan kematian mikroorganisme. Apabila pH terlalu tinggi memnyebabkan produk akhir yang dihasilkan adalah CO2 yang bersifat racun bagi mikroorganisme. Hal ini sesuai dengan pendapat Igoni et al. (2008), bahwa proses anaerobic digestion berlangsung pada kisaran pH 6 – 8 dengan pH optimal ± 7.
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan ini dapat disimpulkan bahwa pengadukan pada digester biogas tipe kontinyu tidak memberikan pengaruh terhadap produksi metan, nilai VS reduction dan pH slurry.
DAFTAR PUSTAKA
Anggakara. P., Sudarno, dan I.W. Wardhana. 2013. Pengaruh Pengenceran dan Pengadukan Terhadap Produksi Biogas Pada Limbah Industri Kecil Pengasapan Ikan Dengan Menggunakan Ekstrak Rumen Sapi Sebagai Starter. Program Studi Teknik Lingkungan Universitas Diponegoro, Semarang. Jurnal Teknik Lingkungan 2(3): 1-7.
Hambali, E. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agromedia Pustaka.
Saragih, B.R. 2010. Analisis Potensi Biogas untuk Menghasilkan Energi Listrik dan Termal pada Gedung Komersil di Daerah Perkotaan. Universitas Indonesia, Jakarta. (Skripsi Sarjana Teknik).
Sarwono, J. 2011. Mengenal SPSS 20: Aplikasi Riset Eksperimental. Jakarta: Elex Media Komputindo.
Veenstra, G. and C. Polpraset. 1985. Wastewater Treatment. IHE, Delf.
