BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Sumber daya energi merupakan salah satu kebutuhan yang sangat penting untuk kelangsungan kehidupan. Fenomena krisis energi telah terjadi di seluruh dunia, meliputi krisis energi minyak bumi dan gas alam, energi listrik, serta bahan bakar fosil. Indonesia terancam krisis energi bila tidak segera memanfaatkan energi baru yang terbarukan [1].Selama tahun 2000-2011, konsumsi energi meningkat rata-rata 3% per tahun. Konsumsi energi terus meningkat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi, penduduk, dan kebijakan yang ditetapkan oleh pemerintah. Dalam Outlook
Energi Indonesia 2013, pertumbuhan rata-rata kebutuhan energi diperkirakan sebesar 4,7% per tahun selama tahun 2011-2030 [2].Konsumsi energi per jenis sumber energinya ditunjukkan dalam gambar 1.1.
Gambar 1.1 Diagram Konsumsi Energi per Jenis Sumber Energi
[2]
saat ini, biogas sudah dikembangkan sebagai energi alternatif yang bisa memanfaatkan berbagai limbah dari sektor pertanian dan peternakan.
Pada sektor pertanian termasuk sampah organik di Indonesia sangat besar jumlah limbah yang dihasilkan seperti limbah rumah tangga, jumlah yang dihasilkan pada tahun 2020 diperkirakan meningkat 5 kali dimana setiap orang memproduksi sekitar setengah kilogram sampah organik per hari [3]. Sama halnnya pada sektor peternakan dalam keberadaan sapi di Indonesia, volume kotoran sapi yang dihasilkan meningkat setiap tahunnya dan sebagian besar dibuang ke tempat pembuangan tanpa adanya pengolahan. Hal ini menyebabkan masalah lingkungan seperti bau, gas rumah kaca, dan sebagainya [4]. Pada umumnya, semua jenis bahan organik padat dan cair homogen dapat digunakan untuk menghasilkan biogas. Sampah organik dan kotoran sapi yang berasal dari mahluk hidup terdiri dari komponen senyawa organik seperti protein, lemak, hemiselulosa, selulosa dan lignin yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme dan terdapatnya kandungan nutrien utama pada proses pembuatan biogas seperti nitrogen, fosfor dan kalium. Ketersediaan sampah organik dan kotoran sapi yang banyak dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif bahan baku pembuatan biogas untuk mengurangi masalah lingkungan. Senyawa organik yang dimiliki sampah organik dan kotoran sapi akan diuraikan dalam fermentasi anaerob untuk menghasilkan biogas [4]. Oleh karena itu, sampah organik dan kotoran sapi berpotensi untuk dijadikan sebagai biogas.
enzim di dalam sistem metanogenesis adalah kobalt (Co), nikel (Ni), besi (Fe), zinc (Zn), molybdenum (Mo) dan tungsten (W). Penambahan sejenis atau kombinasi dari
trace metal pada prosesnya dalam skala laboratorium telah meningkatkan kinerja dengan mempercepat perombakan substrat dan menurunkan penumpukan VFA [5]. Walaupun trace metal bukan merupakan kebutuhan pokok pada proses anerobik tetapi keberadaannya dapat menstimulasi aktivitas bakteri metanogenik sehingga dapat meningkatkan produksi biogas [4].
Banyak penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti terdahulu tentang pembuatan biogas dari biomassa yang dimuat dalam tabel 1.1.
Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Terdahulu tentang Pembuatan Biogas
Judul Metodologi Hasil Terbaik
Study of Biogas Production with Organic Rubbish as Producing Material[3]
Dilakukan dalam reaktor batch
dengan 2 perlakuan selama 30 hari pada pH 6-7; T = 28-30 oC
Hasil terbaik pada perlakuan I dihasilkan biogas pada hari ke 9
dari Substrat Sampah Sayur dan Buah dengan Ko-Substrat Limbah Isi Rumen Sapi [7]
Campuran sampah sayuran dan buah sebagai substrat dan sisa isi rumen sapi (ko-substrat) diproses dalam fermentor yang terdiri dari 2 jenis digester control dan 2 jenis digester uji dengan kondisi operasi T=26-28,3 oC; pH=6 selama 30 hari.
Diperoleh volume biogas terbaik pada digester uji sebesar 38,13 liter.
Effect of Trace Element Supplementation on the Mesophilic Anaerobic Digestion of Foodwaste in Batch Trials: The
Influence of Inoculum Origin [8]
o
C; pH = 7,6 -8,3; HRT = 40 hari
kering meningkatkan produksi biogas sebesar 30 -40 %.
Effect of CoCl2, NiCl2
and FeCl3 Additives On
Biogas and Methane Production[9]
Campuran kotoran segar dan lumpur diproses dalam digester anaerobik dengan penambahan
trace metal (Co, Ni dan Fe); dengan kondisi operasi T = 37 ± 3 oC; pH = 6,8 – 7,2
Perolehan biogas terbaik dengan penambahan NiCl2 sebesar 279,3 mL/g VS
Mo, Se, Fe, Ni, Co adalah trace metal yang telah digunakan dalam pembuatan biogas. Penggunaan trace metal ini sangat kecil tetapi essensial bagi pertumbuhan mikroorganisme. Pada penelitian ini, penulis memilih trace metal Ni, Co dengan dasar penetapan konsentrasi dari penelitian Abdelsalam et al tahun 2015 dalam perolehan biogas karena ketersediaannya pada sampah organik tidak banyak namun memiliki unsur Fe yang tinggi [10].
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Nikel, kobalt dan besi yang umum digunakan mikronutrien dalam pertumbuhan mikroorganisme. Penelitian ini akan menggunakan sampah organik dan kotoran sapi dalam pembuatan biogas menggunakan trace metal Ni dan Co. Menurut US
Departement of Health and Human Service, 2005 logam Ni dan Co sangat berperan penting dalam pertumbuhan biologis mikroorganisme sedangkan trace metal Fe diyakini sudah tersedia di dalam sampah organik berupa sayuran yang dijadikan sebagai bahan baku dalam pembuatan biogas. Untuk itu perlu diketahui dengan pasti jumlah trace metal yang sesuai ditambahkan dalam pembuatan biogas.
1.3TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh penambahan trace metal Ni terhadap kinerja anaerobik digester dalam perolehan biogas.
3. Mengetahui pengaruh penambahan trace metal Ni dan Co terhadap kinerja anaerobik digester dalam perolehan biogas.
1.4MANFAAT PENELITIAN
Adapun manfaat penelitian ini adalah:
1. Memberikan pengetahuan mengenai pengaruh penambahantrace metal (Ni, Co) dalam pembuatan biogas yang berbahan baku sampah organik dan kotoran sapi.
2. Meningkatkan nilai pemanfaatan sampah organik dan kotoran sapi.
1.5RUANG LINGKUP
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Ekologi, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian ini direncanakan memiliki ruang lingkup dan batasan sebagai berikut:
1. Sampel yang digunakan adalah sampah organikyang diperoleh dari Pasar Tradisional basis basah sebanyak 1000 gr dan kotoran sapi sebanyak 1000 gr yang dicampur dengan air sebanyak 2000 mL berdasarkan perbandingan 1:1:2(w/w/v) yang memenuhi 80 % dari volume digester 5 L.
2. Proses yang digunakan dalam penelitian ini adalah proses anaerobik dengan sistem batch pada temperatur lingkungan, pH = 6,5-7,5oC selama 30 hari. 3. Penelitian ini dilakukan dengan variasi sebagai berikut:
a.Tanpa penambahan trace metal sebagai kontrol b.Penambahan trace metal Ni sebesar 0,245 mg/L c.Penambahan trace metal Co sebesar 0,245 mg/L
d.Penambahan Ni dan Co masing-masing sebesar 0,25 mg/L
4. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah digester anaerobik sistem batch 5 L, dengan volume digester terisi sebesar 4 L.
