Sutriyono Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Indutri ITN Malang ABSTRAKSI

Nomor 13 Volume VII Januari 2009: 40-59

Spectra

OPTIMALISASI PENGOLAHAN SAMPAH ORGANIK RUMAHTANGGA DENGAN MESIN HM-430-35-VE SEBAGAI PENGOLAH AWAL: Studi Pemanfaatan Sampah Organik Rumahtangga Diolah Menjadi Kompos dan Biogas Sutriyono Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Indutri ITN Malang

ABSTRAKSI Sampah organik rumahtangga merupakan sumber potensi material yang dapat diolah menjadi sumber energi alternatif, yaitu biogas dan alkohol. Komposisi sampah organik dari rumahtangga menjadi bahan baku utama, karena sampah organik mudah dihancurkan dan dikomposisi dengan bahan tambahan (kotoran sapi atau ragi tape) yang menentukan proses dan hasil biogas atau alkohol. Penelitian eksperimen pengolahan dilaksanakan dalam dua tahap, yaitu tahap I uji komposisi sampah rumahtangga dan tahap II pengolahan sampah menjadi biogas dan alkohol. Penelitian tahap I bertujuan untuk mendapatkan komposisi organik sampah rumahtangga yang digunakan sebagai bahan baku. Hasilnya sampah rumahtangga terdiri dari 73-75% unsur organik, 18-19% anorganik, dan 6-8% debu atau tanah. Penelitian tahap II bertujuan untuk menentukan optimalisasi proses pengolahan secara mekanis dengan mesin pelembut sampah tipe HM430-VE yang dirancang khusus. Sampah organik lembut dikomposisi dengan air dan kotoran sapi (1:1¼:¾) menjadi bahan baku pembuatan biogas. Proses pengolahannya dengan fermentasi anaerobik dalam digester suhu 30-35°C, pH 6-6,8, dan selma 4-5 hari menghasilkan gas rata-rata 6-7 dm3/hari Sampah organik lembut tersebut diasapi dan dikomposisi dengan ragi tape (10:1) difermentasi anaerobik menghasilkan cairan glukosa yang berkadar alkohol dalam watku 48 jam. Cairan glukosa didestilasi pada suhu 60°-70°C akan menghasilkan uap alkohol kemudian didinginkan dalam suhu 20-22°C akan menghasilkan cairan alkohol berkadar 30%-35%. Kata Kunci : Optimalisasi, Pengolahan, Sampah Rumahtangga.

PENDAHULUAN Latar Belakang Sampah rumahtangga yang dibuang ke lingkungan di sembarang tempat dan di tempat pembuangan akhir sering dan banyak menimbulkan masalah bagi kehidupan dan kesehatan lingkungan. Bahkan permasalahan

40

Pengolahan Sampah Organik Rumahtangga Sutriyono

tersebut pada akhir-akhir ini banyak diteliti untuk ditanggulangi. Seperti yang diungkapkan oleh Danang Wijayanto (2003) bahwa disadari atau tidak disadari sampah yang tidak dikelola dengan baik akan menimbulkan permasalahan dalam kesehatan, kenyamanan, dan pengotoran lingkungan bahkan akan menyebabkan bahaya radio aktif yang sangat beresiko tinggi untuk masa mendatang oleh karena itu perlu diusahakan cara-cara penanggulangannya. Khususnya permasalahan yang berkaitan sampah rumahtangga seperti yang dipaparkan di jurnal program penerapan IPTEK di daerah tahun 2000, dapat dirinci sebagai berikut: sampah yang berserakan menimbulkan perasaan dan pandangan tidak estetika, jorok karena adanya sampah yang bertumpuk-tumpuk dan terbengkalai menjadi tempat organisme patogen yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan juga merupakan sarang lalat, tikus, dan hewan liar dengan demikian sampah berpotensi sebagai sumber berkembangnya penyakit dan pengotoran lingkungan. Pembuangan sampah membutuhkan tanah yang luas dan tertutup serta letaknya jauh dari pemukiman penduduk, hal ini sulit dipenuhi. Apabila terkena air hujan sampah akan membusuk dan mencemari air sekelilingnya sehingga air menjadi berbau dan berubah warnanya dari kuning ke hijau atau kehitamhitaman. Jika musim kemarau tumpukan sampah padat menjadi kering dan akan berserakan tertiup angin serta berpeluang tejadi kebakaran sehingga api dan asapnya dapat membahayakan dan mencemari udara sekelilingnya. Sifat tidak fieksibel sampah padat menyebabkan dampak pencemarannya terasa lebih lama terutama jika dibiarkan tanpa ada pengelolaan yang terencana dan terus menerus (H.J. Mukono, 1997) Masalah yang timbul dalam penangganan sampah adalah masalah teknologi dan biaya operasional. Karena itu perlu upaya pemilihan teknologi penangganan sampah untuk mendapatkan tingkat efektifitas dan effesiensi yang tinggi (Murthado, 1987). Berbagai sampah organik dan anorganik serta logam masih menjadi satu, sehingga menyulitkan apabila diproses daur ulang, oleh karena itu perlu pemisahan dan klasifikasi jenis sampah padat, berdasarkan organik, anorganik, logam, plastik dan pemisahan yang dapat diproses daur ulang. Penyelesaian masalah sampah, pada umumnya dapat dibagi menjadi dua hal yaitu : sampah dibuang di tempat pembuangan yang telah ditetapkan lokasinya tanpa memperhatikan kegunaannya lebih lanjut. Sampah dibuang tetapi sekaligus diambil manfaatnya baik langsung atau setelah didaur ulang menjadi materi baru yang bernilai fungsi sehingga penumpukan dan pencemaran lingkungan dapat diatasi. Pemanfaatan sampah menjadi materi baru bergantung pada asal, jenis, sifat-sifat dan komposisinya. Disamping itu juga bergantung pada ilmu pengetahuan, manajemen, sosial budaya, ekonomi, ekologi dan teknologi yang digunakan (Thobanoglous, 1987).

41

Spectra


Agar jumlah sampah dapat dikurangi volumenya dan bahkan dapat dimanfaatkan, maka perlu teknologi proses daur ulang, sehingga bahan yang terbuang menjadi bermanfaat. Mereduksi dan mengolah sampah Rumahtangga, dapat menggunakan teknologi mesin penghancur sebagai alat utama. Alternatif pengolahan sampah rumahtangga diperlukan teknologi proses yang paling efektif. Menanggulangi permasalahan sampah adalah dengan mereduksi dan mempercepat proses penghancuran, sehingga volumenya menjadi cepat berkurang dan menghemat tempat lahan pembuangan akhir. Sampah khususnya dari rumahtangga dan rumah potong hewan terutama isi rumen, jika dibiarkan akan menimbulkan polusi, terutama bau busuk yang dapat menganggu pemafasan serta peluang terjangkitnya penyakit infeksius yang mengancam masyarakat di sekitarnya. Untuk menganggulangi hal tersebut, maka diperlukan teknologi proses probiotik biofermentor untuk menetralisir bau, kemungkinan adanya toksik dan dapat ditindak lanjuti dengan pemrosesan pembuatan bahan pakan untuk ternak (Adikara, 2001). Sampah organik (garbage) (Frank Kreith, 1994) yaitu bahan senyawasenyawa organik yang tersusun oleh unsur-unsur karbon, hidrogen dan oksigen serta mudah didegradasi oleh mikroba selanjutnya menjadi busuk dan mengeluarkan cairan asam-asam organik, logam berat serta bau busuk. Umumnya dari sektor pertanian, peternakan, Rumahtangga dan tempat pemotongan hewan. Sampah organik (garbage) yang tidak berguna dan menganggu kesehatan serta mencemari lingkungan ternyata masih mengandung nilai fungsi yang sangat berharga sekaligus bernilai ekonomi, sehingga dapat meningkatkan manfaat apabila diproses menjadi bahan baru yang berguna seperti pupuk, pakan temak dan sumber energi khususnya biogas. Sampah organik (garbage) yang berasal dari rumahtangga merupakan bahan cemaran lingkungan yang perlu mendapatkan perhatian untuk diteliti dan diupayakan penanggulangannya sekaligus bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan, meningkatkan kesejahteraan masyarakat dan dapat menciptakan peluang lapangan kerja bagi masyarakat sekitarnya. Berbagai upaya untuk meneliti manfaat sampah organik sudah banyak dilakukan tetapi yang bersifat khusus seperti proses merubah menjadi bahan baku masih perlu dikembangkan dan disempurnakan. Oleh karena itu dilakukanlah penelitian ini agar pemanfaatan sampah organik yang berasal dari rumahtangga jika diolah akan menjadi bahan baku kompos dan biogas sebagai energi alternatif dapat dikembangkan untuk tahap selanjutnya.

Rumusan Masalah Berdasarkan paparan pada latar belakang permasalahan yang terkait dengan daur ulang sampah organik menjadi biogas, masalahnya adalah:

42


bagaimana mengoptimalkan proses pengolahan sampah rumahtangga menjadi bahan baku kompos dan biogas? Perincian rumusan masalah tersebut diatas adalah sebagai berikut: 1. Apakah sampah dari rumahtangga komposisinya tepat untuk bahan baku kompos dan biogas? 2. Bagaimana memproses sampah rumah tangga menjadi bahan yang tepat untuk kompos dan biogas? 3. Bagaimana mengoptimalkan pengolahan sampah rumahtangga menjadi kompos dan biogas?

Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian, ialah untuk menerapkan konsep ilmu biofisika yang berkaitan dengan sifat, jenis, komposisi, dan degradasi sampah, jika diolah kembali menjadi bahan baku kompos dan biogas dengan menggunakan mesin pengolah sampah. Secara khusus, tujuan penelitian ini adalah: 1. Mencari dan mengembangkan jenis dan komposisi sampah organik (garbage) dari rumahtangga yang paling tepat untuk bahan baku kompos dan biogas. 2. Mengembangkan proses pengolahan sampah organik dari rumahtangga dengan merekayasa, mesin pemilah dan pencacah sampah. 3. Mengoptimalkan proses pengolahan sampah rumahtangga menjadi bahan baku kompos dan biogas.

PEMBAHASAN DAN HASIL PENELITIAN Hasil Penelitian Komposisi Sampah Rumahtangga Penelitian tahap I, dilaksanakan di lokasi yang sudah ditetapkan yaitu di Kecamatan Lowokwaru Kota Malang, terdiri dari Kelurahan Merjosari, Dinoyo, Ketawanggede, Sumbersari, dan Tlogomas. Studi komposisi dan volume sampah rumahtangga dilaksanakan dalam jangka waktu 3 (tiga) bulan, dengan menggunakan teknik random. Waktu pengambilan sampah dijadualkan pagi dari antara jam 05.00 s/d 06.30 pagi hari. Sampah rumahtangga yang sudah diambil ditimbang untuk mengetahui berat dan volumenya, selanjutnya dipilah menjadi dua bagian utama, yaitu sampah basah (organik) dan sampah kering (anorganik). Masing-masing bagian juga diukur volume dan beratnya, kemudian diperbandingkan untuk mendapatkan nilai persentase. Kadar air dalam sampah organik diukur berdasarkan perbandingan berat sampah pada saat diambil dan setelah dikeringkan dalam jangka waktu 3 s/d 5 jam. Pengambilan sampah rata-rata tiap kelurahan sebesar 25

43


Spectra

dm3 = 0,025 m3 per hari dan dilaksanakan antara bulan Agustus, September, dan Oktober tahun 2008. Hasil yang didapat untuk masing-masing kelurahan komposisi sampahnya terdiri dari: Tabel 1. Pembagian Komposisi Sampah Rumahtangga

• • • • •

Organik Sisa Sayuran Daun Kulit Buah Rumput Sisa Makanan

• • • • •

JENIS SAMPAH Anorganik Kantung Plastik Kertas/ Karton Kain Bekas Kertas Pembungkus Karet Sintetis

• • • •

Lain-lain Pecahan Kaca Botol Plastik Kayu Kaleng

Tabel 2. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Merjosari Rata-rata pada tiap bulan Komposisi 3

Agustus

September

Organik (dm / %) 18,6/74,4 18,48/73,92 3 Anorganik (dm / %) 4,7/18,81 4,82/19,28 Kadar air (%) 26 28 3 Lain-lain (dm / %) 1,7/6,8 1,7/6,8 Kapasitas Sampel : 25 dm3 / hari Waktu : 3 bulan

Oktober 18,67/74,67 4,93/19,73 30 1,4/5,6

Rata-rata per 3 (tiga) bulan 18,58/74,32 4,82/19,28 28 1,6/6,4

Tabel 3. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Dinoyo Komposisi Organik (dm3/ %) Anorganik (dm3/ %) Kadar air (%) Lain-lain (dm3/ %) Kapasitas Sampel Waktu

Rata-rata pada tiap bulan Agustus September Oktober 18,51/74,03 18,45/73,81 19,01/76,04 5,09/20,37 5,25/20,99 3,69/14,76 27 28,5 29 1,4/5,6 1,3/5,2 2,3/9,2 : 25 dm3 / hari : 3 bulan

Rata-rata per 3 bulan 18,66/74,32 4,67/18,71 28,17 1,67/6,67

44


Tabel 4. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Ketawanggede Komposisi Organik (dm3/ %) Anorganik (dm3/ %) Kadar air (%) Lain-lain (dm3/ %) Kapasitas Sampel Waktu

Rata-rata pada tiap bulan Agustus September Oktober 18,66/74,64 18,36/73,43 18,2/72,8 4,94/19,76 5,24/20,97 4,5/18,0 28 27,5 29 1,4/5,6 1,4/5,6 2,3/9,2 : 25 dm3 / hari : 3 bulan


Tabel 5. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Sumbersari Komposisi Organik (dm3/ %) Anorganik (dm3/ %) Kadar air (%) Lain-lain (dm3/ %) Kapasitas Sampel Waktu

Rata-rata pada tiap bulan Agustus September Oktober 18,35/73,4 18,03/72,11 18,66/74,65 4,15/16,6 4/17,89 4,94/19,75 28 26 29 2,5/10 2,5/10 1,4/5,6 : 25 dm3 / hari : 3 bulan


Tabel 6. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Tlogomas Komposisi Organik (dm3/ %) Anorganik (dm3/ %) Kadar air (%) Lain-lain (dm3/ %) Kapasitas Sampel Waktu

Rata-rata pada tiap bulan Agustus September Oktober 18,89/75,57 18,53/74,11 18,9/75,6 4,61/18,43 4,47/17,89 4,6/18,4 28,5 27 29 1,5/6 2/8 1,5/6,0 : 25 dm3 / hari : 3 bulan


Grafik pemilihan komposisi sampah rumahtangga antara bulan Agustus, September, dan Oktober 2008 atau keadaan I, II, III adalah sebagai berikut :

45


Persentase

Spectra 80 70 60 50 40 30 20 10 0

74.39

26 18.81 6.8 I

73.92

74.67

28

30 19.73

19.28 6.8 II

5.6 III

Bulan ke organik kadar air

anorganik lain-lain

Gambar 1. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Merjosari

Persentase

80 74.03

73.81

27

28.5 20.99

60 40 20 0

20.37 5.6 I

5.2 II

76.04

29 14.76 9.2 III


anorganik lain-lain

Gambar 2. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Dinoyo

46


Persentase

80 74.64

73.43

28

27.5 20.97

60 40 20 0

19.76 5.6 I

5.6 II

72.8

29 18 9.2 III


anorganik lain-lain

Gambar 3. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Ketawanggede

Persentase

80 73.4

72.11

28

26 17.89 10

60 40 20

16.6 10

74.65

29 19.74 5.6

0 I

II

III


anorganik lain-lain

Gambar 4. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Sumbersari

47


Spectra 80

Persentase

75.57

74.11

60 40 20 0

28.5 18.43 6 I

27 17.89 8

75.6

29 18.4 6

II

III


anorganik lain-lain

Gambar 5. Komposisi Sampah Rumahtangga di Kelurahan Tlogomas Komposisi sampah rumahtangga dari hasil studi di lima kelurahan dapat disimpulkan bahwa persentase terbesar adalah komposisi sampah organik (73%-75%) kemudian sampah anorganik (18%-19%) dan lain-lain (6%-8%). Sehingga timbunan sampah rumahtangga yang sebagian besar sampah organik sangat sesuai untuk mendapatkan pemberdayaan lebih lanjut. Mengingat keberadaan sampah organik sifatnya mengandung senyawa-senyawa organik yang terdiri dari unsur-unsur karbon, hidrogen, dan oksigen, sehingga mudah terurai oleh mikroorganisme mudah terdegradasi, mudah berkembangnya cacing tanah dan berkembang biaknya mikroba lainnya. Dengan demikian, sampah mengandung nutrien yang subur untuk terbentuknya penyuburan atau humus tanah. Proses penghancuran sampah organik dapat dipercepat jika dibuat potongan-potongan kecil dan lembut. Potongan-potongan kecil dan lembut dapat dilakukan dengan alat bantu utama, yaitu mesin pencacah. Sampah organik dapat dijadikan bahan baku kompos dan biogas menurut pendapat Achsin Uatmi Choliq (2004). Sampah organik merupakan sumber daya besar yang belum diberdayakan dengan teknologi sederhana, sampah organik dapat diubah menjadi kompos. Secara engineering setelah dipisah, maka sampah dipotong untuk memperkecil ukuran sampah sehingga mudah didegradasi oleh mikroorganisme.

Hasil Rancangan Mesin Pengolah Sampah Mesin pencacah, pemilah, dan pelembut dirancang sebagai alat pengolah sampah untuk mengolah sampah menjadi bahan baku pembuatan kompos dan biogas.

48


Alat pengolah sampah tersebut dirancang dan dibuat khusus sebagai pemroses sampah agar hasilnya memenuhi sebagai bahan baku kompos dan biogas. Hasil yang diharapkan sampah berbentuk butiran atau potongan kecil yang lebih homogen, baik ukurannya atau komposisinya, sehingga dirancang 3 (tiga) mesin yang fungsinya berbeda-beda, yaitu: Mesin Pencacah Mesin yang berfungsi untuk mencacah sampah campuran menjadi serpihan atau potongan-potongan kasar yang dilakukan oleh putaran pembawa atau rotor. Sampah yang berputar bersama putaran rotor akan terpotong-potong karena adanya pisau pemotong yang disusun pada stator atau rumah mesin.

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Rotor Pembawa Sampah Poros Pemutar Rumah Sebagai Pendukung Rotor Corong Pemasukan Sampah Tempat Pisau dan Pengeluaran Corong Pengeluaran sampah Pully Pemutar Kaki Penyangga

Gambar 6. Mesin Pencacah Sampah Setelah dirancang didapatkan ukuran-ukuran utama sebagai berikut: 1. Diameter rotor Pembawa Sampah (Dr) = 20 cm 2. Panjang Pembawa (ls) = 10 cm 3. Panjang Rotor (Lr) = 48 cm 4. Diameter Poros (dp) = 10 cm 5. Tebal Plat Rumah Rotor (tr) = 10 mm 6. Putaran Rotor (n r ) = 1000 rpm 7. Daya yang diperlukan (Np) = 4,5 pk 8. Kapasitas Produksi (Vp) = 2,5 m3/jam 9. Lebar kisi-kisi saringan (K s ) = 2 cm 10. Luas kisi-kisi saringan (A s ) = 600 cm2 Kerja mesin pencacah sampah dijelaskan sebagai berikut: putaran rotor dihasilkan oleh putaran motor diesel yang dihubungkan melalui putaran pully. Kemudian diteruskan melalui putaran poros ke rotor pembawa untuk mendapatkan putaran yang stabil. Sampah dari rumahtangga dimasukkan melalui corong pemasukan, masuk ke rotor pembawa. Putaran sampah yang cepat kemudian terkupas oleh pisau pemotong yang dipasang di kisikisi saringan. Karena proses putaran yang terus menerus, sehingga sampah 49


Spectra

yang sudah terpotong dan yang mempunyai ukuran sesuai secara otomatis terdorong keluar melalui corong pengeluaran, dan mempunyai ukuran yang seragam (1 s/ d 2 cm). Potongan-potongan sampah dari rumahtangga masih berupa campuran antara jenis daun-daunan dan kertas, sehingga untuk mendapatkan jenis sampah yang seragam, organik atau Anorganik diproses ke dalam mesin pemilah. Mesin Pemilah Dirancang untuk memilah smpah yang sudah dicacah menjadi 3 bagian yaitu berat, sedang, dan ringan. Pemilahan ini dilakukan oleh kecepatan dan tekanan udara yang dihasilkan dari putaran blower (kipas). Kerja mesin ini didasarkan pada perpaduan tinggi jatuh dan kecepatan atau tekanan udara. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Rotor pemutar kipas Daun kipas 4 buah Poros dan bantalan penyangga Saluran udara pengatur tekanan Pully penggerak Corong pemasukan potongan sampah Penggerak untuk mengatur sampah jatuh Saluran pengeluaran sampah berat Saluran pengeluaran sampah sedang Saluran pengeluaran sampah ringan Kerangka penahan mesin

Gambar 7. Mesin Pemilah Sampah Data Ukuran Mesin Pemilah: = 20 cm 1. Diameter poros rotor (d r ) 2. Jumlah kipas (n k ) = 4 buah = 40 cm 3. Lebar kipas (l k ) 4. Panjang kipas (p k ) = 45 cm 5. Lebar corong (A l ) = 900 cm2 6. Panjang corong (p l ) = 165 cm 7. Volume corong pemasukan (V m ) = 0,125 m3 8. Putaran poros rotor (n r ) = 5000 rpm 9. Daya poros rotor (N r ) = 2 pk 10. Putaran motor penggerak (n s ) = 1000 rpm 11. Lebar saluran pengeluaran (l p ) = 30 cm Cara kerja mesin pemilah sampah, diuraikan sebagai berikut; putaran kipas pada rotor dipindahkan dari pully dengan putaran antara 3000 s/ d 5000 50


rpm, sehingga udara yang melalui saluran pengatur akan melewati corong yang sudah dibentuk untuk mendapatkan efek tekanan dan kecepatan berdasarkan besarnya putaran rotor. Sampah yang dimasukkan melalui corong pemasukan, berupa sampah yang sudah berupa potongan-potongan, kemudian dengan digerakkan oleh penggerak sampah jatuh terurai. Karena perbedaan berat jenisnya, kecepatan dan tekanan udara dari kipas akan berpengaruh uraian sampah berat, sedang, dan ringan. Sampah berat terdiri dari jenis daun-daunan, rumput atau senyawa organik. Sampah sedang terdiri dari campuran senyawa organik (dan kering) dari jenis kertas pembungkus dan jenis-jenis yang lebih ringan akan terbawa lebih jauh seperti halnya kertas, plastik(tas pembungkus) dan jenis lain yang lebih ringan. Mesin Pelembut Bertujuan untuk melembutkan potongan-potongan sampah organik dari hasil pemilahan. Perputaran rotor pada poros pemutar akan membawa sampah untuk diraut pada pisau pemotong yang dipasang menjadi satu kesatuan dengan penyaring potongan sampah. Hasil potongan-potongan sampah berbentuk potongan yang lembut dan ragam. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Rotor pembawa sampah Poros pemutar Rumah penutup dan pendukung rotor Corong pemasukan sampah Tempat sampah dan pengeluaran Corong pengeluaran sampah lembut Pully pemutar Kerangka penyangga

Gambar 8. Mesin Pelembut Sampah Data-data Mesin Pelembut Sampah: 1. Diameter rotor pembawa sampah 2. Panjang pembawa sampah 3. Panjang rotor 4. Diameter Poros 5. Tebal plat rumah rotor 6. Putaran motor max 7. Daya yang diperlukan 8. Kapasitas produksi 9. Lebar kisi-kisi saringan 10. Luas kisi-kisi saringan

(D r ) (L s ) (l r ) (d f ) (t r ) (n r ) (N p ) (V p ) (K s ) (A s )

= 30 cm = 5 cm = 40 cm = 18 cm = 10 mm = 300 rpm = 4 – 5 pk = 3,5 m3/jam = 0,5 cm = 700 cm2

51

Spectra


Fungsi mesin pelembut untuk menghasilkan sampah organik dengan potongan-potongan yang lebih halus atau kecil ± 0,5 cm. Hasil potongan sampah tersebut dapat ditentukan berdasarkan lebar kisi-kisi saringan yang diputar oleh rotor pembawa dan terpotong oleh adanya pisau pemotong yang ditempatkan di kisi-kisi sarangan.

Hasil Percobaan Mesin-mesin Pengolah Sampah Mesin-mesin pengolah sampah yang dimaksudkan meliputi mesin pencacah, pemilah dan pelembut. Percobaan mesin-mesin tersebut dilaksanakan dalam kesatuan proses yang berkelanjutan dan terdiri dari tiga tahapan. Tahapan prosesnya meliputi pencacahan, pemilahan, dan pelembutan. Penataan urutan proses dan tata letak mesin diskemakan seperti gambar berikut

Gambar 9. Proses Pengolahan Sampah Rumahtangga Sesuai Tata Letak Mesin Kerja mesin dan produknya dijelaskan menurut fungsinya yaitu: Tahap I: Tahap Pencacahan Sampah dari rumah tangga diproses dalam mesin pencacah agar terpotong menjadi ukuran yang lebih ragam dengan ukuran 5 – 4 cm. Kapasitas produksi mesin 2 - 2,5 m3/jam, sampah yang sudah tercacah jenis dan komposisinya bercampur antara basah dan kering atau organik dan anorganik. Selain sampah menjadi potongan-potongan, volume sampah akan tereduksi sehingga volume sampah rumah tangga yang dicacah akan menyusut atau tereduksi menjadi dua per tiganya atau 75% volume semula. Tahap II: Tahap Pemilahan Hasil dari mesin pencacah dengan komposisi campuran dan berupa potongan-potongan selanjutnya diproses di mesin pemilah agar terpisah 52


antara sampah yang berbeda berat jenisya. Karena perbedaan berat jenis dan hembusan udara dari blower, secara otomatis potongan sampah akan terpilah berdasarkan berat jenisnya. Potongan-potongan sampah yang berbeda berat jenisnya akan terpilah melalui saluran keluar yang atur jaraknya berdasarkan perbandingan ketinggian jatuh dan kecepatan hembusan blower. Tahap III

: Tahap Pelembutan

Sampah organik yang didapat dari hasil pemilahan selanjutnya diproses dalam mesin pelembut yang berfungsi untuk memperkecil atau mereduksi potongan-potongan sampah. Sampah organik yang dihasilkan dari mesin pelembut berkisar antara 0,5 cm sampai 0,25 cm, sehingga volume sampah yang dilembutkan tereduksi 5 - 4 atau 80% dari volume awal. Proses yang bertahap dan berkelanjutan pengolahan sampah rumah tangga akan dapat memberikan keuntungan yaitu untuk mereduksi volume sampah dan menghasilkan bahan baku untuk pembuatan kompos dan bahan bakar biogas. Sampah rumah tangga dengan senyawa organik sebesar 70% s/ d 75,6% menjadi bahan yang berhasil guna jika diberdayakan kembali untuk kebutuhan sehari-hari, sehingga dapat meningkatkan nilai ekonomi, kebersihan lingkungan, dan memberdayakan tenaga kerja.

Hasil Percobaan Efisiensi Mesin-mesin Pengolah Sampah Hasil percobaan efisiensi produksi mesin untuk masing-masing sebagai berikut: 1. Nama Mesin : Mesin Pencacah Sampah Type Mesin : JC-5025-VB-D Putaran : 1800 rpm Daya : 5 Hp Jumlah percobaan : 30 kali • Ukuran luas kisi-kisi : 5 cm2 Kapasitas Volume In : 3,5 m3/ jam Kapasitas Volume Out : 2,48 m3/ jam Efisiensi Produksi : 73% Jumlah percobaan : 30 kali • Ukuran luas kisi-kisi : 8 cm2 Kapasitas Volume In : 3,5 m3/ jam Kapasitas Volume Out : 2,71 m3/ jam Efisiensi Produksi : 81%

53


Spectra

100

73

50

1800 81

0

2000 1000 0

0

5

putaran (rpm)

Effisiensi (%)

Perbandingan efisiensi produksi dengan perbedaan luas kisi-kisi:

10 2

Luas kisi-kisi (cm )

Gambar 10. Grafik Efisiensi Mesin Pencacah Dari grafik efisiensi mesin pencacah dapat ditentukan angka reduksi volume yang berbanding terbalik dengan efisiensi produksi. Makin besar penyusutan volume menjadi Makin kecil efisiensi produksinya, dan makin kecil penyusutan voume menjadi makin besar efisiensi produksi mesin.

Prosentase (%)

2. Nama : Mesin Pemilah Sampah Type Mesin : SW-250125-EL Putaran : 3000 rpm Daya : 2 Hp Jumlah percobaan : 30 kali Rata-rata prosentase Pemilahannya: 1. Komposisi Organik : 55% 2. Komposisi Campuran : 27% 3. Komposisi Anorganik : 18%

50

55 27

18

0 Organik

Campuran Anorganik Komposisi

Gambar 11. Grafik Pemilahan Komposisi oleh Mesin Pemilah Dari hasil pemilahan komposisi sampah oleh mesin pemilah, prosentase komposisi organik menunjukkan prosentase terbesar sehingga 54


efisiensi produksi pemilahannya menjadi masih memberikan hasil yang signifikan untuk dapat diproses lebih lanjut.

Kapasitas volume input/output

3. Nama Mesin : Mesin Pelembut Sampah Organik Type Mesin : HM-430-35-VE Putaran : 2500 rpm Daya : 5 Hp Jumlah percobaan : 30 kali • Ukuran luas kisi-kisi : 0,0625 cm2 Kapasitas Volume In : 3 m3/jam Kapasitas Volume Out : 2,4 m3/jam Efisiensi Produksi : 80% • Ukuran luas kisi-kisi : 0,25 cm2 Kapasitas Volume In : 3 m3/jam Kapasitas Volume Out : 2,6 m3/jam Efisiensi Produksi : 86% 4 3 2 1 0

3 80%

0

2.4

0.25

3 2.6

86%

0.5

0.75

1

Ukuran kisi-kisi (cm)

Gambar 12. Grafik Efisiensi Produksi Mesin Pelembut Sampah Organik

Hasil dari mesin ini berupa potongan-potongan sampah organik yang lebih halus dan ukurannya rata-rata sebesar 0,25 cm. Efisiensi produksi diukur berdasarkan perbandingan antara volume input dan volume output. Makin besar perbandingannya makin kecil efisiensinya, dan makin kecil perbandingannya makin besar efisiensinya. Mesin pelembut tersebut sangat berpengaruh untuk pengolahan awal sampah organik jika digunakan sebagai bahan baku kompos dan biogas. Karena potongan-potongan sampah yang lembut makin mudah untuk berkembangbiaknya mikroorganisme.

55


Spectra

Hasil Pengamatan Proses Fermentasi Anaerobik Alat yang digunakan tabung digester alat ukur untuk pencatatan digunakan termometer hasil pengamatan ditabelkan sebagai berikut. Percobaan Tahap I

Temperatur (oC)

Bahan sampah organik potongan kasar perbandingan komposisi sampah : air : kotoran sapi (1 : 1 : ½), campuran sampah diaduk dalam digester dan ditutup rapat. 50 40 30 20 10

35 9.5 0

10

20

Hari ke

Gambar 13. Grafik Proses dan Temperatur Fermentasi Tahap I Percobaan Tahap II

o

Temperatur ( C)

Bahan percobaan : 1. Sampah organik potongan lembut 2. Air 3. Kotoran sapi Perbandingan komposisi sampah : air : kotoran sapi (1 : 1 ¼ : ¾). Komposisi campuran diaduk rata kemudian dimasukkan ke dalam digester. 50 40 30 20 10

36

15 0

10

20

30

Hari ke

Gambar 14. Grafik Proses dan Temperatur Fermentasi Tahap II

56


Hasil yang dapat diperoleh dari percobaan pembuatan biogas ada tiga jenis, yaitu: (1) Biogas, (2) Cairan, dan (3) Lumpur sampah. Jika dibuat tepung sampah 10 kg, 10 liter air dan 5 kg kotoran sapi menghasilkan biogas 2,5 – 6 dm3/hari selama 5 sampai dengan 8 hari. Dengan demikian, dari hasil percobaan tersebut dapat disimpulkan untuk mengoptimalkan pembuatan biogas, harus menggunakan bahan baku sampah yang komposisi daun dan rumput lebih banyak dan berupa potongan kecil atau potongan lembut karena sampah organik yang lembut mudah dan cepat memproduksi biogas. Kandungan selulosa yang ada dalam sampah memberikan kadar makanan yang cukup subur untuk berkembangnya mikroba pembentuk gas metan dalam kondisi anaerob. Kotoran sapi sebagai bahan tambahan starter disarankan yang lembek dan bahan baru sehingga mengoptimalkan proses pembentukan biogas. Temperatur optimum proses fermentasi anaerobik produksi biogas antara 30ºC sampai dengan 35ºC, merupakan temperatur yang sesuai untuk berkembangnya bakteri mesofil. Proses pembuatan biogas dengan bahan baku sampah organik rumah tangga diskemakan sebagai berikut: Sampah organik rumah tangga (rumput, daun, kulit buah pisang, sisa makanan) Dilembutkan menjadi butiran / potongan yang rata ± (1 cm – 2,5 cm) Ditambahkan air, kotoran sapi, perbandingan 1 : 1 ¼ : ½ kemudian diaduk sampai rata Bubur sampah yang siap difermentasi Dimasukkan tabung digester dan ditutup Terjadi proses fermentasi dikontrol temperatur (30-35ºC), pH (6-6,8), waktu (5-10)

Biogas CH4

Karbon dioksida CO2

Larutan cairan

Padatan

Gambar 15. Grafik Proses Pembuatan Biogas Sampah Organik Rumahtangga

57

Spectra


KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Komposisi sampah rumahtangga yang terdiri dari sampah organik (73%75%), sampah anorganik (18%-19%) dan lain-lain (6%-8%). Komposisi sampah sebagian besar terdiri dari senyawa-senyawa organik, sehingga sifatnya mudah membusuk dan mudah terurai oleh mikroorganisme, mudah terdegradasi, dan mudah berkembangnya cacing tanah – sehingga sampah organik mengandung nutrien yang subur untuk berkembangnya humus tanah. Adanya unsur karbon hidrogen dan oksigen yang terkandung dalam senyawa organik merupakan potensi sebagai bahan baku untuk diolah menjadi kompos dan biogas. Sampah rumahtangga dapat diubah fungsi menjadi bahan baku melalui proses produksi, sehingga menjadi sumberdaya yang berpengaruh terhadap kesejahteraan sosial dan ekonomi bagi masyarakat apabila diolah lebih lanjut. 2. Secara umum sistem pemanfaatan sampah setelah dipisah menurut komposisinya yang kemudian dihancurkan atau dilembutkan dapat mengoptimalkan pengolahan selanjutnya. Pembuatan kompos dan biogas dengan bahan baku sampah optimasinya ditentukan oleh bentuk sampahnya, sehingga semakin lembut bahan baku makin maksimal terbentuknya kompos dan biogas. 3. Proses penghancuran dan pelembutan sampah sebagai bahan baku kompos dan biogas dapat dipercepat prosesnya dengan mesin pencacah dan pelembut sebagai alat utama, sehingga mesin pencacah type JC-5025-VB-D, mesin pemilah type SW-250125-EL, dan mesin pelembut sampah type HM-430-35-VE merupakan alat mesin utama utuk memproses sampah rumahtangga menjadi bahan baku kompos dan biogas. Keunggulan alat mesin utama ini dapat dioperasikan berpindah-pindah (mobile), sehingga mesin yang mendatangi sampah dan bukan sampah yang mendatangi mesin, dimana biaya operasional pengolahan sampah dapat menjadi lebih murah. Penggunaan lahan untuk pembuangan sampah menjadi efektif dan transportasi untuk pengangkutan sampah dapat dikurangi, sehingga permasalahan transportasi, pengotoran lingkungan, dan penumpukan sampah di TPS atau TPA dapat diatasi. 4. Pengolahan sampah organik rumahtangga dapat dioptimalkan jika memperhatikan faktor-faktor bahan baku sampahnya, perbandingan campuran antara bahan baku air dan kotoran sapi sebagai starter, derajat keasaman, temperatur proses fermentasi untuk berkembangnya bakteri mesofilik, dan proses aktif 5- 15 hari. Kapasitas pengolahan akan efektif untuk volume digester sekurangnya 6 m3, produk biogas yang didapat sekitar 20% dari volume tiap hari selama 15 hari dan nilai kalor 4700-6800 kkal/m3. 58


Saran 1. Penanggulangan sampah dapat dilakukan dengan reduction (pengurangan), reuse (penggunaan kembali), dan recycling (mendaur ulang). Khusus untuk sampah rumahtangga, penanggulangan yang paling tepat adalah dengan mereduksi volume sampah dan mendaur ulangnya. 2. Pengolahan sampah menjadi bahan baku kompos dan biogas memerlukan penanganan yang lebih mengarah pada bahan-bahan yang mudah dan cepat membusuk, sehingga dampak lingkungan dapat dieliminasi. Dengan demikian, sampah masih memberikan sumber potensi ekonomi dan lapangan pekerjaan untuk bagian masyarakat tertentu, sehingga pengolahan terpadu dan padat karya perlu dikembangkan. 3. Nilai yang terpenting dari sampah rumahtangga termasuk sumber energi yang diproduksi, sehingga tidak akan kehabisan sumber energi dan bahan bakar alternatif seperti biogas. 4. Proses pengolahan sampah organik menjadi biogas belum sempurna, sehingga perlu pengembangan teknologi proses atau bioteknologi yang lebih sempurna.

DAFTAR PUSTAKA Choliq, Achsin Uatmi. 2004. Pemanfaatan Sampah Organik untuk Pertamanan dan Peternakan. Litbang DEPTAN. Jakarta. Clara, dkk. 2004. Pengolahan Sampah Terpadu, Salah Satu Upaya Mengatasi Sampah di Perkotaan. PPS. Bogor: IPB. Hermadi, Herry Agoes. 2001. Alternatif Penanganan Populasi Limbah Domestik di Kodya Surabaya. Surabaya: Universitas Airlangga. Murbandono, L. 2003. Membuat Kompos. Jakarta: Penebar Swadaya. Murtadho, E. Said, Gumbira. 1988. Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Padat Jakarta. Polpasert, Chonggrak. 1989. Organic Waste Recycling. New York: John Wiley & Sons. Rudy, C.T. 2004. Pengelolaan Sampah Terpadu Sebagai Salah Satu Upaya Problem Sampah di Perkotaan. Bogor: IPB. Sa’id, Gumbira. 1987. Bioindustri: Penerapan Teknologi Fermentasi. Jakarta: Melton Putra. Soewedo. 1983. Pemanfaatan Sampah Organik. Jakarta. Walizet, Michael H., Sadiman, Arif Sukadi. 1990. Metode dan Analisis Penelitian. Jakarta: Erlangga.

59

Sutriyono Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Indutri ITN Malang ABSTRAKSI

Recommend Documents