commit to user
AGITASI LIMBAH CAIR TAPIOKA DAN TAHU DALAM DIGESTER ANAEROB SISTEM CURAH UNTUK PRODUKSI BIOGAS
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh derajat Sarjana Sains
di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Oleh :
PRADILA NURMANIA M0408031
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
commit to user
commit to user
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri
dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila dikemudian hari
ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh
dapat ditinjau dan / atau dicabut.
Surakarta, Juli 2012
commit to user
iv
AGITASI LIMBAH CAIR TAPIOKA DAN TAHU DALAM DIGESTER ANAEROB SISTEM CURAH UNTUK PRODUKSI BIOGAS
Pradila Nurmania
Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
ABSTRAK
Energi sangat dibutuhkan setiap makhluk hidup di semua sektor kehidupan. Permintaan terhadap energi semakin meningkat seiring dengan perubahan orientasi ekonomi dari sektor pertanian menjadi industri, pertambahan jumlah penduduk, dan menipisnya bahan bakar fosil. Salah satu solusi adalah menciptakan energi alternatif yaitu energi baru terbarukan diantaranya adalah biogas. Bahan utama produksi biogas dapat diperoleh dari limbah organik industri. Limbah organik tapioka dan tahu berpotensi sebagai salah satu sumber energi alternatif produksi biogas dengan biodigester anaerob. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui produksi biogas limbah cair tapioka dan limbah cair tahu melalui agitasi dan variasi konsentrasi substrat pada kondisi anaerob.
Sebagai biodigester anaerob digunakan botol plastik bervolume 1500 ml dengan volume kerja 1275 ml (sumber inokulum : substrat; 20% : 80%). Perlakuan percobaan diberikan dengan variasi konsentrasi substrat 100% LCTP (limbah cair tapioka); 75% LCTP (limbah cair tapioka+25% LCTH (limbah cair tahu); 50% LCTP (limbah cair tapioka)+50% LCTH (limbah cair tahu) dan masing-masing konsentrasi dilakuakn agitasi 4x/hari dan 8x/hari selama 15 menit dengan selang waktu 30 menit kecepatan 180rpm. Parameter diamati meliputi pH, suhu, COD, BOD, TS, VS, produksi biogas, dan konsentrasi metan selama 45 hari fermentasi. Data hasil kemudian dianalisis dengan Uji Anava dan uji lanjut DMRT 5%.
Hasil penelitian menunjukkan produksi biogas tertinggi dihasilkan oleh campuran substrat 75% LCTP+25% LCTH pada minggu ke enam sebesar 915 ml. Efisiensi perombakan COD; BOD; TS; VS sebesar 53,82%; 66,66%; 33,19%; 53,29%.
commit to user
v
TAPIOKA AND TOFU WASTEWATER AGITATION IN DIGESTER ANAEROBIC SYSTEM OUT IN BULK TO THE
PRODUCTION OF BIOGAS
Pradila Nurmania
Department Of Biology, Faculty Of Mathematic And Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta
ABSTRACT
Energy is necessary for each creature in all of life sector. Demand to energy increase more over economic orientation change from agriculture sector being industry, population growth, depletion of fosil fuels. One of solution to create alternative energy is new energy renewable such as biogas. The main material to production of biogas can be obtain from waste of organic industry. Organic waste has not optimized for the advantage is tapioka waste and tofu. Organic waste of tapioka and tofu are potential as one of alternative source energy to production of biogas with anaerobic biodigester. This research proposed to know the production of biogas waste water of tapioka and waste water of tofu pass trough increases of agitation and substrat concentration variation in anaerobic condition.
Anaerobic biodigester was made from a plastik bottle with a volume of 1500 ml and work volume of 1275 ml (inokulum source : substrat: 20% : 80%). Trial behavior is given with concentrate substrat 100% LCTP : 75% LCTP+25%LCTH; 50% LCTP+50% and every concentrate doing agitasi 4x/day and 8x/day about 15 minutes with time interval 30 minutes and 180 rpm of speed. Parameter can be observated include pH, suhu, COD, BOD, TS, VS, production of biogas, and concentrate metan until 45 days of fermentation. The result of data analyzed by SPSS Anava and test DMRT 5%.
The result of this research demonstrate that the highest production of biogas is yield by mixing substrat 75% LCTP+25% LCTH in 6 weeks is 915 ml. Efficiency reforms COD; BOD; TS; VS sebesar 53,82%; 66,66%; 33,19%; 53,29%.
commit to user
vi MOTTO
“
Hari ini belajar besok bermain
”
“
Kewajiban lebih banyak daripada
commit to user
vii
PERSEMBAHAN
Skripsi ini kupersembahkan untuk bapak ibu tercinta
Bpk Moh. Kurniawan dan Ibu Nur Ingtyas yang senantiasa
memberikan dukungan, kasih sayang, dan DOA setulus jiwa,
kakak ku tercinta Wenia Yustishia dan suami Andi Prasetyo,
my beloved twins Sinatrya Tyas Puspita (Anit) dan Tyas
Puspita Hanif (Anif)...
Untuk masku tersayang dr. Febry Wibisana Residen Sp.B
terima kasih atas semangat dan cintanya, ,
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Segala puja dan puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah
melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya yang tak terhingga sehingga penulis
dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul: “Agitasi
Limbah Cair Tapioka dan Tahu Dalam Digester Anaerob Sistem Curah Untuk
Produksi Biogas”.
Penyusunan skripsi ini merupakan suatu syarat untuk memperoleh gelar
kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah
mendapatkan banyak masukan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak yang
sangat berguna dan bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung.
Oleh karena itu pada kesempatan yang baik ini dengan berbesar hati penulis ingin
mengucapkan terima kasih yang setulus-tulusnya dan sebesar-besarnya kepada :
Prof. Ir. Ari Handono R., M. Sc. (Hons)., Ph.D. selaku Dekan Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta
yang telah memberikan dukungan dan dorongan baik secara langsung maupun
tidak langsung.
Dr. Agung Budiharjo, M.Si. selaku Ketua Jurusan Biologi, Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta
yang telah memberikan ijin dan dukungannya dalam penelitian.
Dr. Edwi Mahajoeno, M.Si selaku dosen pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan dan saran selama penelitian sampai selesainya
penyusunan skripsi ini.
Dr. Sunarto, M. S selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan
bimbingan dan saran selama penelitian sampai terselesainya penyusunan skripsi
commit to user
ix
Tjahjadi Purwoko, M. Si selaku dosen penelaah I yang telah memberikan
bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya penyusunan
skripsi ini.
Dr. Ratna Setyaningsih, M. Si. selaku dosen penelaah II yang telah
memberikan bimbingan dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya
penyusunan skripsi.
Dosen-dosen di Jurusan Biologi yang telah dengan sabar memberikan
pengarahan yang tiada henti-hentinya dan dorongan baik spiritual maupun materil
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Kepala dan staf Laboratorium Pusat, Sub Laboratorium Biologi, Sub
Laboratorium Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mengijinkan
dan membantu penulis untuk melakukan penelitian di laboratorium.
Bapak Budi selaku pemilik UD. Eka Bumi Sejahtera Ds. Sidomukti RT 4
RW 3 Kec. Margoyoso Kab. Pati, yang telah memberikan kemudahan dalam
memperoleh limbah tapioka.
Bapak Hadi Suyitno selaku pemilik UD. Sumber Rejeki RT 6 RW 1
Kertonatan Kartasura, yang telah memberikan kemudahan dalam memperoleh
limbah tapioka
Kepada sahabat tercinta April, Ida, Yunita, Tyas, Intan, Riris, Citra, Ana,
Dedek, terima kasih atas kebersamaan yang indah ini, atas dukungan dan doa.
Teman-teman Biologi semua angkatan yang selalu memberikan motivasi
dan dukungan.
Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah
memberikan bantuannya.
Dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa dalam melakukan
penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu
masukan yang berupa saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan
sangat membantu. Semoga skripsi ini bisa bermanfaat bagi kita semua dan
pihak-pihak yang terkait.
Surakarta, Juli 2012
commit to user
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
BAB III. METODE PENELITIAN... 28
commit to user
xi
B. Bahan dan Alat ... 28
C. Cara Kerja ... 31
D. Teknik Pengumpulan Data ... 36
E. Rancangan Percobaan ... 40
F. Analisis Data ... 41
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 43
A.Hasil penelitian ... 43
1.Produksi biogas ... 46
2.Derajat keasaman (pH) ... 53
3.Suhu ... 56
4.Nilai COD dan BOD ... 57
5.Nilai TS dan VS ... 64
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 70
A. Kesimpulan ... 70
B. Saran ... 70
DAFTAR PUSTAKA ... 72
LAMPIRAN ... 81
commit to user
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Karakteristik Limbah Cair Tapioka ... 7
Tabel 2. Baku Mutu Limbah Cair Tapioka ... 7
Tabel 3. Baku Mutu Air Limbah Tahu ... 11
Tabel 4. Karakteristik Limbah Cair Tahu ... 11
Tabel 5. Komposisi Biogas ... 14
Tabel 6. Rancangan Percobaan Pencernaan Anaerob Limbah cair tapioka dan Limbah cair tahu ... 40
Tabel 7. Karakterisasi awal substrat untuk percobaan ... 44
Tabel 8. Produksi biogas pada interaksi jenis substrat dan agitasi dengan lama waktu 0-6 minggu dalam biodigester anaerob ... 47
Tabel 9. Konsentrasi gas CH4 pada interaksi jenis substrat dan agitasi lama waktu 0-6 minggu biodigester anaerob ... 51
Tabel 10. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) pada nilai COD substrat limbah cair tapioka dan tahu pada fermentasi anaerob ... 58
Tabel 11. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) pada nilai BOD substrat limbah cair tapioka dan tahu pada fermentasi anaerob... 58
Tabel 12. Konsentrasi COD pada interaksi jenis substrat dan agitasi dengan lama waktu0-6 minggu dalam biodigester anaerob ... 62
Tabel 13. Konsentrasi BOD pada interaksi jenis substrat dan agitasi dengan lama waktu0-6 minggu dalam biodigester anaerob ... 63
Tabel 14. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) pada nilai TS substrat limbah cair tapioka dan tahu pada fermentasi anaerob .. 65
Tabel 15. Nilai efisiensi degradasi perombakan organik (%) pada nilai VS substrat limbah cair tapioka dan tahu pada fermentasi anaerob ... 66
commit to user
xiii
Tabel 17. Konsentrasi VS pada interaksi jenis substrat dan agitasi dengan lama
commit to user
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 . Kerangka Pemikiran ... 26
Gambar 2. Produksi Biogas... 46
Gambar 3. Konsentrasi gas CH4 ... 51
Gambar 4. Nilai pH ... 54
Gambar 5. Suhu℃ ... 57
Gambar. 6 Nilai COD minggu ke 0-6 ... 59
Gambar. 7 Nilai BOD minggu ke 0-6 ... 59
Gambar. 8 Nilai TS minggu ke 0-6 ... 66
commit to user
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1... 81
Lampiran 2... 85
commit to user
xvi
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Kepanjangan
CH4 Metana
COD Chemical Oxygen Demand
BOD Biological Oxygen Demand
TS Total solids
VS Volatile Solids
LPG Liquid Petrolium Gas
UNFCCC United Nation Forest Convention Climate Change
LCTP Limbah cair tapioka
commit to user BAB I
PENDAHULUAN
A.Latar Belakang
Energi sangat dibutuhkan setiap makhluk hidup di semua sektor
kehidupan. Permintaan terhadap energi semakin meningkat seiring dengan
perubahan orientasi ekonomi dari sektor pertanian menjadi industri. Untuk
memenuhi kebutuhan energi tersebut, sumber energi fosil seperti minyak bumi,
batu bara, dan gas bumi dieksploitasi secara besar-besaran sehingga Indonesia
menghadapi ancaman krisis energi (Mahmudsyah, 2011).
Kelangkaan energi bahan bakar merupakan masalah yang krusial dan
sering diperbincangkan dalam beberapa tahun belakangan, disebabkan
permintaan konsumen terhadap bahan bakar semakin meningkat. Faktor lain
adalah semakin tingginya harga bahan bakar karena ketersediaannya yang ada
di alam semakin berkurang (Luthfianto, 2011).
Isu global yang sering diperbincangkan masyarakat dunia akhir-akhir ini
adalah krisis energi dan pemanasan global. Krisis energi yang dampaknya
langsung bisa dirasakan adalah tingginya harga bahan bakar. Hal ini didorong
oleh kenyataan bahwa kebutuhan konsumen terhadap bahan bakar semakin
meningkat dengan pesat, sementara itu sumbernya makin berkurang.
Menipisnya cadangan bahan bakar fosil dan meningkatnya populasi
commit to user
manusia beserta aktivitas ekonomi dan sosialnya (Triwahyuningsih dan
Rahmat, 2006). Isu lingkungan terutama pencemaran udara, pemanasan global,
paradigma teknologi bersih telah mendorong peningkatan perhatian pada
sumber-sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan. Demikian pula
kebutuhan energi bagi masyarakat yang semakin meningkat dan harga bahan
bakar minyak (fosil/energi tak terbarukan) yang membumbung tinggi menjadi
salah satu strategi dalam upaya pemenuhan kebutuhan energi yang lebih murah
dan tersedia melimpah berupa energi bio (biogas/gasbio) sebagai energi
terbarukan (Mahajoeno, 2008).
Peningkatan permintaan energi yang disebabkan pertumbuhan populasi
penduduk dan menipisnya sumber cadangan minyak dunia serta permasalahan
emisi dari bahan bakar fosil memberikan tekanan kepada setiap negara,
termasuk Indonesia untuk segera memproduksi dan menggunakan energi
terbarukan. Peningkatan kebutuhan dan permintaan terhadap produksi pangan
rumah tangga (industri tapioka dan industri tahu) mendorong perkembangan
sektor industri tersebut. Salah satu dampak negatif dari perkembangan sektor
industri rumah tangga yang tidak dapat dihindari adalah terjadinya pencemaran
limbah cair pada lingkungan perairan yang mempengaruhi kualitas kesehatan
dan lingkungan.
Peningkatan produksi industri rumah tangga (industri tapioka dan industri
tahu) menyebabkan peningkatan jumlah limbah cair dan limbah padat yang
dihasilkan dari pemrosesan bahan baku tapioka dan tahu tersebut. Selain dapat
commit to user
menyebabkan polusi perairan maupun polusi udara. Proses peruraian limbah
cair dan padat di perairan menghasilkan gas metana (CH4).
Melihat keterkaitan langsung krisis energi dan masalah lingkungan serta
kesehatan seperti yang telah disebutkan di atas, maka diperlukan solusi untuk
mengatasinya. Salah satu solusi adalah menciptakan energi alternatif yaitu
energi baru terbarukan di antaranya adalah biogas. Biogas adalah salah satu
jenis gas yang diproduksi melalui proses fermentasi anaerobik bahan organik
seperti limbah-limbah organik, kotoran ternak dan manusia, biomassa limbah
pertanian di dalam suatu ruang pencerna yang disebut digester. Teknologi
biogas pada dasarnya memanfaatkan proses peruraian yang dilakukan oleh
archaea metanaogenik yang produknya berupa gas metana (CH4). Archaea
metanaogenik bekerja dalam kondisi anaerob, sehingga proses ini disebut
pencernaan anaerob. Archaea metanaogenik akan secara natural berada dalam
limbah yang mengandung bahan organik, seperti limbah organik, kotoran
ternak dan manusia, dan sampah organik rumah tangga.
Bahan utama produksi biogas dapat diperoleh dari limbah peternakan,
limbah makanan, dan limbah organik industri. Limbah organik industri belum
dimanfaatkan misal adalah limbah cair tapioka ataupun limbah cair tahu. Hasil
samping limbah cair dari proses produksi industri rumah tangga tapioka dan
tahu dapat dimanfaatkan sebagai bahan digester anaerob.
Berdasarkan survei pengamatan daerah Margoyoso, Kec. Margoyoso,
commit to user
390 Usaha Kecil Menengah (UKM) yang berkembang di daerah tersebut, dan
sekitar 70 industri rumah tangga pembuatan tepung.
Tiap tahapan proses umumnya menggunakan air sebagai bahan
pembantu dalam jumlah yang relatif banyak. Menurut Nuraida (1985), untuk
tiap 1 kg bahan baku kedelai dibutuhkan rata-rata 45 liter air dan akan
dihasilkan limbah cair berupa whey tahu rata-rata 43,5 liter.
Dari limbah yang dihasilkan sedemikian besar, maka dapat
dimanfaatkan untuk pembuatan biogas. Proses pengerjaan biogas mempunyai
nilai kemanfaatan bagi masyarakat. Kabupaten Pati sampai tahun 2007 ini baru
memiliki 1 unit IPAL tapioka, yaitu di Kecamatan Margoyoso yang hanya
mampu mengolah 3% dari total volume yang ada yaitu 12.000 m3 per hari
dengan luas lahan sekitar 1 Ha (Teguh, 2008). Berdasarkan latar belakang
tersebut, maka perlu dilakukan penelitian tentang “Agitasi Limbah Cair
Tapioka dan Tahu Dalam Digester Anaerob Sistem Curah Untuk Produksi
Biogas”.
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah pengaruh agitasi terhadap produksi biogas yang dihasilkan
limbah cair industri tepung tapioka dalam digester anaerob?
2. Bagaimanakah pengaruh konsentrasi substrat limbah cair tapioka dan
limbah cair tahu terhadap produksi biogas dalam digester anaerob?
C. Tujuan
1. Mengetahui pengaruh agitasi terhadap produksi biogas yang dihasilkan
commit to user
2. Mengetahui pengaruh konsentrasi substrat limbah cair tapioka dan limbah
cair tahu terhadap produksi biogas dalam digester anaerob.
D. Manfaat Penelitian
Limbah cair dan padat tapioka, serta limbah cair tahu sebagai zat pencemar
dapat dimanfaatkan sebagai salah satu bahan untuk produksi biogas. Hasil
penelitian biogas ini dapat dijadikan aplikasi pada pengembangan skala yang
lebih besar terutama industri tapioka itu sendiri dan mengurangi pencemaran
commit to user BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Hasil analisis yang diperoleh dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Agitasi tidak memberikan perbedaan hasil terhadap produksi biogas yang
dihasilkan oleh limbah cair tapioka dan limbah cair tahu dalam digester
anaerob. Penggunaan perlakuan agitasi 8x dalam proses perombakan anaerob
untuk produksi biogas skala laboratorium diperoleh produksi biogas lebih
tinggi dibandingkan dengan penggunaan perlakuan agitasi 4x dalam proses
perombakan anaerob untuk produksi biogas skala laboratorium. Dengan
agitasi 8x dihasilkan produksi biogas tertinggi pada minggu ke enam.
2. Pencampuran substrat limbah cair tapioka dan limbah cair tahu tidak
memberikan perbedaan hasil terhadap produksi biogas dibandingkan dengan
limbah cair tapioka saja. Produksi biogas tertinggi pada campuran 75% LCTP
(limbah cair tapioka) + 25% LCTH (limbah cair tahu ) agitasi 8x.
B. SARAN
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, beberapa saran diberikan sebagai
berikut :
1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut dengan penelitian waktu agitasi
dilakukan per 24 jam, perlakuan agitasi dapat diberikan lebih teratur
selang waktunya selama 24 jam dengan frekuensi agitasi 8x dan 4x
commit to user
2. Produksi biogas dengan menggunakan limbah cair tapioka dan limbah
cair tahu perlakuan variasi waktu agitasi dan banyaknya agitasi, perlu
