Received: 29/12/2021 Accepted: 30/12/2021 Published: 31/12/2021
Studi Eksperimental Pembuatan Biogas dari Cairan Limbah Tahu dan Sawit dengan menggunakan starter feses sapi
Yano Hurung Anoi
Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Industri Bontang Jl. Brigjen Katamso No. 40, Bontang Indonesia 75311
*Email: [email protected]
Abstract
Biogas is a type of gas produced through the anaerobic fermentation process of organic matter. One method of processing organic waste as an alternative energy source is biogas technology. This study aims to determine the effect of a mixture of cow feces with organic waste liquid on biogas productivity. The method used in this study is a small-scale experimental method. The results showed that the value of biogas efficiency from a mixture of cow feces and tofu waste was higher with a value of 2.8% compared to a mixture of cow feces and palm oil waste which was 1.77% and the calorific value of biogas mixed with cow feces and tofu waste had a higher calorific value 34918 ,8 cal/ltr compared to a mixture of cow feces and palm oil waste with a calorific value of 12986.47 cal/ltr.
Keywords: Biogas, cow feces, tofu liquid waste, palm oil waste, efficiency and calorific value.
Abstrak
Biogas adalah suatu jenis gas yang diproduksi melalui proses fermentasi anaerobik bahan organik. Salah satu metode pengolahan limbah organik sebagai sumber energi alternatif yaitu dengan teknologi biogas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh campuran feses sapi dengan cairan limbah organik terhadap produktifitas biogas. Metode yang digunakan pada penelitian ini yaitu metode eksperimental skala kecil. Hasil penelitian menunjukan bahwa nilai efisiensi biogas dari campuran feses sapi dengan limbah tahu lebih tinggi dengan nilai 2,8% dibandingkan campuran feses sapi dengan limbah sawit yaitu sebesar 1,77 % dan nilai kalor biogas campuran feses sapi dan limbah tahu lebih tinggi nilai kalornya 34918,8 kal/ltr dibandingkan dengan campuran feses sapi dan limbah sawit dengan nilai kalor sebesar 12986.47 kal/ltr.
Kata Kunci: Biogas, feses sapi, limbah cair tahu, limbah cair sawit, Efisiensi dan nilai kalor.
Pendahuluan
Minyak sawit kini menjadi salah satu jenis minyak yang paling banyak dikonsumsi dan diproduksi di dunia. Berbagai aplikasi seperti sector makanan, kosmetik, produk kebersihan, dan bahkan energi menjadi pasar dari minyak yang murah, mudah diproduksi dan sangat stabil ini. Indonesia sendiri menjadi salah satu dari produsen minyak sawit dunia selain Malaysia [1]. Kedua negara ini secara total menghasilkan sekitar 85-90% dari total produksi minyak sawit dunia [2]. Pada saat ini, Indonesia adalah produsen dan eksportir minyak sawit yang terbesar di dunia [3].
Seiring meningkatnya kelangkaan bahan bakar fosil dan meningkatnya gas rumah kaca, tanpak teknologi proses anaerobic akan terus berkembang sebagai solusi yang menjanjika.
Selain menghasilkan energi, teknologi ini akan mengurangi secara signifikan dampak gas metan terhadap efek rumah kaca dengan mengendalikan gas metan yang terbentuk dari limbah industry pabrik minyak sawit, karena bila limbah tersebut dibiarkan maka akan terkonversi sendiri secara alamiah dilingkungan pembuangannya [4]. Limbah tersebut dapat
dimanfaatkan menjadi biogas. Kandungan utama dari biogas adalah metana. Pemanfaatan gas metana sebagai bahan bakar memiliki nilai ekonomis yang tinggi dan sesuai dengan skenario penurunan gas rumah kaca yang dituangkan dalam Clean Development Mechanism (CDM).
Gas metana sebanyak 1 m3 setara dengan 0,65 kg gas elpiji (LPG). Maka, dengan penggunaan metana dapat menghemat penggunaan bahan bakar dari sumber unrenewable [5].
Sebagian besar industri tahu tempe merupakan usaha mikro kecil dan menengah (UMKM) yang sebagian besar belum memiliki instalasi pengolahan air limbah (IPAL) sehingga air limbah yang dihasilkan dari proses produksi secara langsung dibuang ke badan air penerima (sungai) yang mengakibatkan terjadinya pencemaran pada sungai. Hal ini disebabkan air limbah industry tahu tempe rata- rata mengandung biological oxygen demand (BOD): 5.000 – 10.000 mg/l, chemical oxygen demand (COD): 7.000-12.000 mg/l, pH: 4 - 5, suhu: 35 - 40 oC [6]. Disamping itu, air limbah tahu tempe juga menyebabkan dampak negatif lain pada lingkungan, antara lain: gatal - gatal di kulit, bau tidak sedap, meningkatkan pertumbuhan nyamuk, menurunkan oksigen terlarut dan menurunkan estetika lingkungan sekitar [7]. Produksi biogas dari limbah cair industri tahu dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: pH, suhu, pengadukan, rasio substrat/starter, dan jenis mikroorganisme [8].
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh campuran feses sapi dengan cairan limbah organik terhadap produktifitas biogas.
Tinjauan Teori
Biogas merupakan produk akhir dari degradasi anaerobik bahan organik oleh bakteri- bakteri anaerobik dalam lingkungan dengan sedikit oksigen. Komponen terbesar yang terkandung dalam biogas adalah metana 55 - 70 % dan karbon dioksida 30 - 45 % serta sejumlah kecil nitrogen dan hydrogen sulfida. Tapi metana (CH4) yang terutama dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Apabila kandungan metana dalam biogas lebih dari 50%
maka biogas tersebut telah layak digunakan sebagai bahan bakar [9].
Tabel 1 menunjukan komposisi biogas secara umum[9].
Komposisi Biogas Jumlah
Metana (CH4) 55 – 70 %
Karbon dioksida (CO2) 30 – 45 % Nitrogen (N2) 0 – 0,3 % Hidrogen Sulfida (H2S) 1 – 5 %
Kandungan yang terdapat dalam biogas dapat mempengaruhi sifat dan kualitas biogas sebagai bahan bakar. Kandungan yang terdapat dalam biogas merupakan hasil dari proses metabolisme mikroorganisme. Biogas yang kandungan metananya lebih dari 45% bersifat mudah terbakar dan merupakan bahan bakar yang cukup baik karena memiliki nilai kalor bakar yang tinggi. Tetapi jika kandungan CO2 dalam biogas sebesar 25 – 50 % maka dapat mengurangi nilai kalor bakar dari biogas tersebut. Sedangkan kandungan H2S dalam biogas dapat menyebabkan korosi pada peralatan dan perpipaan dan nitrogen dalam biogas juga dapat mengurangi nilai kalor bakar biogas tersebut. Selain itu terdapat uap air yang juga dapat menyebabkan kerusakan pada pembangkit yang digunakan [10].
Perhitungan efisiensi biogas menggunakan persamaan 1.
(1)
Perhitungan nilai kalor menggunakan biogas menggunakan persamaan 2.
(2)
Metode Penelitian
Metode penelitian dilakukan secara eksperimental dengan instalasi penelitian seperti ditunjukkan pada gambar 1. Alat utama yang digunakan pada penelitian ini adalah reaktor biodigester yang telah dirancang menggunakan cerigen ukuran 19 liter. Alat bantu terdiri dari bak pencampur, pipa corong pemasukan bahan, penampung gas, alat pengaduk / pencampur, alat penusuk, timbangan dan alat ukur tekanan biogas.
Gambar 1. Rangkaian peralatan penelitian
Perhitungan efisiensi biogas berdasarkan persamaan 1, dalam melakukan analisa efisiensi biogas dilakukan sebelum pengujian nilai kalor biogas. Penghitungan nilai kalor biogas berdasarkan persamaan 2 dilakukan setelah volume biogas tidak mengalami peningkatan lagi atau sudah mencapai kondisi statis. Pengukuran dilakukan pada hari ke 25 dimana semua variasi sudah mengalami kondisi statis. Perhitungan nilai kalor biogas dilakukan dengan percobaan untuk memanaskan air sebanyak 0,235 liter kemudian dilakukan pengukuran peningkatan suhu sampai nyala api padam, yang berarti bahwa biogas sudah habis terbakar.
Hasil Dan Pembahasan
Berdasarkan penelitian di lapangan maka data yang didapatkan dari hasil penelitian biogas sebagai berikut.
Tabel 2. Data penelitian Jenis Bahan
baku Biogas
Suhu lingkungan
Suhu digester
Tekanan biogas
Volume feses
Volume air
Volume digester
Feses Sapi &
limbah cairan Tahu
29 oC 30,7 oC 3,9 kPa 8 Liter 8 Liter 19 Liter
Feses Sapi &
limbah cairan sawit
29 oC 31,2 oC 3,3 kPa 8 Liter 8 Liter 19 Liter
Efisiensi biogas
Perhitungan efisiensi biogas berdasarkan persamaan 1, dalam melakukan analisa efisiensi biogas dilakukan sebelum pengujian nilai kalor biogas. Dari hasil penelitian biogas pada feses sapi dan limbah tahu serta feses sapi dan limbah sawit berat bahan baku sebesar 16 kg dan berat digester sebesar 1,5 kg. berat biogas yang dihasilkan dari campuran feses sapi dan limbah cair tahu sebesar 0,49 kg sedangkan berat biogas dari campuran feses sapid an limbah cair sawit sebesar 0,31 kg. Dari hasil perhitungan data feses sapi dan limbah tahu dengan data feses sapi dan limbah sawit, adapun hasil perhitungan nilai efisiensi biogas tiap variasi campuran dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Grafik Efisiensi Biogas
Pada gambar 2 diatas menunjukkan bahwa efisiensi pada campuran feses sapi dan limbah tahu lebih tinggi yaitu 2,8 % sedangkan pada campuran feses sapi dan limbah sawit efisiensi yang dihasilkan adalah 1,77 %, membuktikan bahwa campuran feses sapi dan limbah tahu mempunyai nilai efisiensi yang lebih tinggi dari pada campuran feses sapi dan limbah sawit.
Nilai kalor biogas
Dari hasil penelitian biogas pada feses sapi dan limbah tahu massa biogas yang dihasilkan adalah 0,49 kg dari berat keseluruhan pada hari ke 25 dimana suhu air yang dipakai untuk menguji nilai kalor yaitu 28 oC ( suhu awal air) sedangkan suhu akhir air setelah dipanaskan memakai biogas mencapai 56 oC dari data diatas dapat diperhitungkan nilai kalor pada feses sapi dan limbah tahu menggunakan persamaan 2.
Dari hasil penelitian biogas pada feses sapi dan limbah sawit massa biogas yang dihasilkan adalah 0,3 kg dari berat keseluruhan pada hari ke 25 dimana suhu air yang dipakai untuk menguji nilai kalor yaitu 28,2o C ( suhu awal air) sedangkan suhu akhir air setelah dipanaskan memakai biogas mencapai 44,7 oC dari data diatas dapat diperhitungkan nilai kalor pada feses sapi dan limbah sawit menggunakan persamaan 2. Sedangkan dari hasil perhitungan data feses sapi dan limbah tahu dengan data feses sapi dan limbah sawit, adapun hasil perhitungan dari nilai kalor biogas seperti ditunjukkan gambar 3.
Gambar 3. Grafik Nilai Kalor Biogas
Pada nilai kalor biogas itu sendiri diuji berdasarkan pada diagram diatas menunjukkan bahwa nilai kalor pada campuran feses sapi dan limbah tahu lebih tinggi yaitu 38022,69 kal/ltr sedangkan pada campuran feses sapi dan limbah sawit nilai kalor yang dihasilkan adalah 14175.37 kal/ltr, membuktikan bahwa campuran feses sapi dan limbah tahu mempunyai nilai kalor yang lebih tinggi dari pada campuran feses sapi dan limbah sawit.
Kesimpulan
1. Efisiensi biogas dari campuran feses sapi dan limbah tahu lebih tinggi dengan nilai 2,8%
dibandingkan campuran feses sapi dan limbah sawit dengan nilai 1,77 % .
2. Nilai kalor biogas campuran feses sapi dan limbah tahu lebih tinggi nilai kalornya 34918,8 kal/ltr dibandingkan dengan campuran feses sapi dan limbah sawit dengan nilai kalor sebesar 12986.47 kal/ltr.
Daftar Pustaka
[1] Tan, K. T., Lee, K. T., Mohamed, A. R., & Bhatia, S. (2009). Palm oil: Addressing issues and towards sustainable development. enewable and Sustainable Energy Reviews, Vol 13 No. 2, 420-427.
[2] Hambali, E., & Rivai, M. (2017). The potential of palm oil waste biomass in Indonesia in 2020 and 2030. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 65, No. 1). IOP Publishing.
[3] Santoso, A. D. (2018). Evaluasi Kinerja Pabrik Kelapa Sawit Dalam Produksi Energi Terbaharukan. Jurnal Teknologi Lingkungan, Vol. 19 No.2, 213–220.
[4] Hermanto & Susanty, A. (2015). Produksi Biogas dari Limbah Kelapa Sawit Menggunakan Bioreaktor Up-Flow Anaerobik Sludge Blanket (UASB). Jurnal Riset Teknologi Industri Vol. 9 No. 1. 56-63.
[5] Marhento, W & Isdiyanto, S. (2011) Prospek Pemanfaatan Biogas dari Pengolahan Air Industri Tapioka, Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketenagalistrikan dan Energi Terbarukan, vol. 10, No. 2, 103-112.
[6] Saputra, R. R. (2017). Potensi Biogas dari Limbah Pabrik Tahu di Desa Sindang Sari Tanjung Bintang Lampung Selatan, Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung, Indonesia.
[7] Handayani, N. I. dan I. R. J. Sari. (2015) Teknologi Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu Sebagai Sumber Energi dan Mengurangi Pencemaran Air, in Seminar Bisnis dan Eko-Industri Semarang, hal. 1-9.
[8] Hutagalung, H. (2017). Pengaruh Waktu Tinggal dan Komposisi Bahan Baku Pada Proses Fermentasi Terhadap Produktifitas Biogas Limbah Cair Industri Tahu di Desa Sindangsari, skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Lampung, Indonesia.
[9] Irvan; Suraya. I; Tiarasti, H; Trisakti. B; Hasibuan. R; & Tomiuchi. Y. (2012). Pembuatan Biogas Dari Berbagai Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit. Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 1, No. 1. 45-48.
[10] Deublein, D & Steinhauster, A., (2008). Biogas from Waste and Renewable Resources.
An Introduction, WILEYVCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim,
Profil Penulis:
Yano Hurung Anoi, kelahiran Bahaur Kalimantan Tengah 20 Januari 1976, Bidang keahlian Teknik Mesin, bidang konsentrasi konversi energi.
