23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian 3.1.1 Lokasi Penelitian Lokasi penelitian yang dipilih untuk penelitian ini bertempat di Peternakan Sapi Desa Huluduotamo Kecamatan Suwawa Kabupaten Bone Bolango Provinsi Gorontalo. Desa Huluduotamo berjarak sekitar 15 km dari Pusat Kota Gorontalo. Peternakan sapi tersebut merupakan milik dari seorang warga. Di tempat tersebut juga terdapat digester biogas paten yang terbuat dari beton yang sudah digunakan untuk memasak sehari-hari. 3.1.2 Waktu Penelitian Pelaksanaan penelitian yang dilakukan peneliti, dapat dilihat pada tabel 2 dibawah ini. Tabel 2. Waktu pelaksanaan penelitian Waktu pelaksanaan tahun 2013 No
Kegiatan September
1
Persiapan alat dan bahan
2
Proses fermentasi
3
Pengumpulan data
4
Penyusunan hasil penelitian
Oktober
November
24
3.2. Peralatan dan Bahan Penelitian Peralatan dan bahan-bahan penelitian beserta fungsinya dapat dilihat pada tabel 3 berikut ini. Tabel 3. Alat dan bahan-bahan penelitian dan fungsinya. No
Alat dan Bahan
Fungsi
1
Digester
Sebagai wadah penampung
2
Pipa PVC ½ inch
Sebagai saluran gas
3
Nepel
Penyambung pipa
4
Lem pipa PVC
Merekatkan pipa
5
Selang plastic
Sebagai saluran gas
6
Kayu pengaduk
Pengaduk
7
Manometer
Pengukur tekanan gas
8
Termometer
Pengukur temperatur ruangan
9
Ember
Wadah pencampuran
10
Air
Bahan pengencer
11
Eceng gondok
Bahan utama
12
Kotoran sapi
Bahan utama
3.3. Desain Penelitian Desain penelitian dilakukan dengan langkah sebagai berikut: 1. Mencacah batang dan daun eceng gondok yang telah dibersihkan. 2. Setelah batang dan daun eceng gondok dicacah, eceng gondok tersebut dicampurkan dengan kotoran sapi dan air dengan perbandingan campuran 1:1:1.
25
3. Setelah ketiga bahan tersebut tercampur, bahan tersebut diisi kedalam digester untuk di fermentasi selama 21 hari. Setelah fermentasi 21 hari, dilakukan variasi penambahan waktu fermentasi 2 hari, 4 hari, 6 hari dan seterusnya hingga produksi gas berhenti yang ditandai dengan air pada manometer berhenti naik. 4. Dari proses tersebut didapatkan hasil berupa gas.
Batang & daun Eceng Gondok Dibersihkan dan Dicacah Cacahan Eceng Gondok
Pencampuran
Fermentasi selama 21 hari Variasi penambahan waktu fermentasi 2 hari, 4 hari, 6 hari, hingga ketinggian air pada manometer berubah.
Eceng gondok, kotoran Sapi dan air dengan perbandingan campuran 1:1:1
Hasil
Gambar 5. Diagram Alir Proses penelitian
26
3.4.Populasi Dan Sampel Populasi dalam penelitian ini adalah eceng gondok yang ada di danau limboto. Sampel dalam penelitian ini adalah batang dan daun eceng gondok. 3.5. Teknik Pengumpulan Data 3.5.1 Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen dan pengamatan langsung, dengan prosedur sebagai berikut : 1. Mencacah halus eceng gondok dan kemudian mengukur massa 32 kg cacahan eceng gondok, 32 kg kotoran sapi, dan 32 kg air. Air berfungsi sebagai pengencer bahan agar lebih mudah dalam proses pencampuran. Pengukuran massa bahan disesuaikan dengan kapasitas tampung digester. Pebandingan campuran juga disesuaikan dengan keadaan bahan. Jika bahan dalam keadaan kering pengenceran dengan air dilakukan dengan variasi campuran (1:1.25 hingga 1:2), sedangkan jika bahan dalam keadaan basah perbandingan campuran adalah (1:1) (Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia). Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan yang basah. 2. Mencampurkan ketiga bahan kedalam wadah penampung kemudian mengaduk aduk sampai ketiganya bercampur. 3. Menutup rapat wadah penampung. Jangan sampai ada udara yang masuk. Proses ini disebut dengan proses fermentasi. Fermentasi bertujuan untuk mempercepat proses penguraian bahan organik oleh bakteri metanogen dalam menghasilkan gas metan (Nugroho, 2005). Proses ini berlangsung hingga 21 hari. Waktu fermentasi ini disesuaikan dengan kapasitas digester. Waktu
27
fermentasi bahan pada digester yang memiliki kapasitas tampung 150 liter adalah 18-21 hari (Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, 2008). Digester yang digunakan dalam penelitian ini juga memiliki kapasitas tampung 150 liter, sehingga waktu fermentasinya adalah 21 hari. 4. Setelah proses fermentasi selama 21 hari selesai, dilakukan variasi terhadap waktu fermentasi yaitu menambahkan waktu fermentasi 2 hari, 4 hari, 6 hari, 8 hari, dan seterusnya hingga proses produksi gas berhenti. Dalam setiap variasi penambahan waktu fermentasi tersebut, juga dilakukan pengambilan data ketinggian (h) air pada manometer. 5. Mencatat data ketinggian air pada manometer tersebut kedalam tabel 4. Manometer tersebut digunakan untuk mengukur tekanan gas yang dihasilkan dari proses fermentasi. Perubahan ketinggian air yang terukur mewakili perubahan tekanan gas. 6. Mengukur suhu ruangan sekitar digester. Pengukuran suhu ruangan ini juga dilakukan setiap variasi penambahan waktu fermentasi dan pengambilan data ketinggian air pada manometer. 7. Mencatat hasil penelitian kedalan tabel 4. Tabel 4. Rencana Hasil Pengamatan Massa Campuran Eceng Gondok : Hari kotoran sapi : air (kg) 32 : 32 : 32
Ke 2
32 : 32 : 32
Ke 4
32 : 32 : 32
Ke 6
32 : 32 : 32
Ke 8
Temperatur (0C)
h (cm)
28
32 : 32 : 32
Ke 10
32 : 32 : 32
Ke 12
3.6. Teknik Analisis Data Pada penelitian ini telah mengestimasi nilai energi pada biogas campuran eceng gondok dan kotoran sapi. Untuk menentukan nilai energi menggunakan persamaan (2.14) yaitu U Q W . Untuk menentukan nilai U (Energi Dalam), maka tahapan analitik yang dilakukan adalah: 1. Menentukan nilai energi kinetik translasi, dengan menggunakan persamaan EK
3 kT 2
(2.8)
2. Menentukan nilai tekanan (P), dengan menggunakan persamaan (2.10)
P gh
3. Menentukan nilai mol gas (n) dengan menggunakan persamaan (2.1)
PV nRT
4. Menentukan nilai energi dalam (U), dengan menggunakan persamaan U
5 NkT 2
(2.13)
Dengan demikian dapat diperoleh nilai energi pada biogas dengan persamaan analitik, yaitu U Q W . Pada penelitian ini nilai W 0 , W merupakan kerja yang dilakukan terhadap gas, seperti penekanan gas (Giancoli, 2001). Karena, tidak dilakukan penekanan pada gas, maka W 0 , sehingga: U Q
atau
Q U
