11. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Indusiri Tapioka
Pada dasarnya pembuatan tapioka adalah mengekstrak pati yang
terkandung &lam ubi kaju. Proses dasar ekstraksi ubi kayu addah pencucian ubi, prnarutan, ekstmksi pati, pemutihan, pemerasan dan pengeringan. Dilibt dari cara pengolahannya proses pmbuatan tapioka dapat
dibedakan ke dalam dua tipe pengolahan. Tipe pu-tama adafah proses pengolahan yang dilakukan oleh indusbj -at
dengan menggunakan metode
dan alat yang seddana dm hasil yang did*
bmpa tapioka jenis k. Tipe
kedua adalah proses pengolallan y m g dilakukan oleh industri menengah sampai d m p besar menggunakan metde dm peralatan yang modern, tapioka yang dihasikan berupa tapidca jenis yang hdus. Adajmn bagan alir
industri rapioka dapat dilihat pada Gambar 2.
22.Umbsth Cair I d &
Tapioka
Limbah cair yang d h i l k a n pada industri tapioka berasal dari proses pencucian. ekstraksi, dm pengendapan. Limbah yang b a s a l dari pencuch
pati dm pengendapan sebagian besar mengandung pati terlanrt, sianida, /
nitrogen dan fosfor dalam konsentrasi rendah. Sedangkm limbah a i r dari pencucian ubi kayu mengandung kotwan tanah. serpihan kulit, dan
kernungkinan pzti terlamt {Tjiptadiei.01.. 1978).
Air Pemisah
/
G a m h 2. Prose Pan buatan Tapiolca Pada 1odushi -@sar(Bapedd, 1b%)
Indusm' tapioka rnemerlukan air cukup banyak untuk proses
pdulrsinya. Untuk indush tapioka modem dipalukan 5 - 7.5 m3 air untuk mengolah 1 ton uhl kayu (Gabtingan Industri Tqioka lampung Tagah 1984,
diacu dalarn ?USDI PSL IPB 1984). Pentapa? lain rnenydmtkan bahwa air yang d i b d a n urttuk mmgolah 1 ton ubi byu &ah
6
- 9 m3dim limbah
cair yaug dlhasilkan kurang lebih 75 % dari jumlah air yang digunakan
cair industri tapioka adalah tercemarnya Wan air perirna yang umumnya
Karaherisiik limbah cair i a d b rqioka tenrtama yang
b e r h h w dengan dam@
t d m d q Witas air meliputi BOD,
COD, piatan taian?tf pH dan sianida (CN).Menurut Tjiptadi (1 985) limbah cair tapidca dari hasil pengendapi memiliki BOD 1450,8 - 30303
ma
dengan mta-rata 231354 m a COD s e k w 3200 mgll dtm @atan t e r h t
638,O - 2.836,O
ma
wta kmdun@
siani& (CN)sebesar 19,58 - 33,75
md* Kamkteristik limbah a i r indastri tapioka menanrr laporan BPPI Semmng secara lmglcap d+
\
dilihat pada Tabel 1. Nilai BOD dm War
padatan terlarut ymg tinggi rnenunjukkan M w a limbah tersebut banyak
rnengandung bahan organik yang tinggi. Hal ini memungkinkan limbah tersehiit unnlk &pat diolah secara biologis yaitci dengan sistem pgolahan Iumpur a&'f
T a k l 1 . Wteristik limbah a i r pada berbagai industti tapida '(nilai ratarata).
-
Karaherisrik
-I
I
industri Tapioka
Saturn
1
Besar
Mena~gah
Kecil
1
I Bahan baku
I
Todhari
5
20
200600
Debit
j
M"hari
22
80
1200
BOD
t
PPm
5055
5439
3075
PPm
16202
25 123
5 158
W m
34 15
3442
1 342
5,5
4s
5,o
0,1265
0,117
0200
COD
II
SS
pH
:I Sianida
Wm I
I
I
I
1
S~rmher..BPPl S m m n g . Lapomn Teknolog Pengalahan Air B u m p lredustri
-
\
Linbsh cair industn tapioka yang masih barn berwarna putih
kekuaing-kuningan, sedangkan air limbah yang d a h basi stau busuk
b a m a abu-r,bu gelap. Kekeruhafi yang tqadi pada h b a h cair iodustn tapioka disebabkan oteh adanya zat or&
pati yang terlarut, psad
renik dm zat koloid lainnya ymg tidak &pa mengendap den*
segera.
Kekeruhan menrpakan sifat fisik yang piing mudah diamati untuk menilai Luditas limbah cair pabrik tapioka Semakin k m h limbdl cau tersebut semakin tinggi tin@
pcemarannya.
8au dari limbah cair yang rnasih baru kbas ubi kayu dan akan berubah menjdi asam setelah satu sarnpai dua hari. Manjutnya akan menjadi busuk
dan rnengeluarkan bau yang h a s dan tidak sedap .
Sampai saat ini peraturn perundangan lingkungzn ludup yang ada di
lndoncsia untuk industri tapioka. menumt Surat Keputusan Menteri Negara
Kependudukan dm Lingkurtgan Hidup No. KEP-03/MENKLH!II!I 991, W u mutu l irnbah industri tapioka yang diperqaratkan hanya l irnbah caimya saja,
den= karakteristrk yang disajikan dalam Tabel 2. Tabel 2. Baku mum limbah cair dustri tapioka. I
Debit limbah maksimum s e h w 60 M' per ron produk Parameter Kadar rnaksimum I Bebanpencemamnmaks
!
1
i I
: BOD
200
1270
/ COD
400
24,O
1 TS
I50
94
I CN
0,5
I
I
: pH j
I----
-
-
6-0
--
I
0*003
1
Sumber :ffintor Menrerr' Negam Lingkunpan H~dup.K ~ e p u n ~Menleri s~ Negum
KLH NO. :KEP-O3iMiNKI,H/II1991.
Ar yang tercemar o l d I d a h air industri rnaupun limbah domestik &an magalami p e o m h d i t a s =psi @a
tin@
tutmfu. Ada
beberapa cara penu1ar;dnpenyakit lewat air atau limbah cair (Chatter Jee,1983)
Yaitu penularan penyakit yang disebabkan oleh kualitas air yang tidak
hakteri -bakteri patogen. Contoh : penyakit tiphoid, demtri, cholera, hepatitis, muntsber! diare.
2, Writer wIatt!d in,sec/ vebur diireaase
Yaitu pcnularan pimyakit yang disebabkan oleh serangga yang
berkemhg biak rnelalui air. Contoh : A~1fie1e.v (vektor penyakit malaria), Cnlex (vektor pen yakit filariasis), Aides (vektor penyakit demam
3. Water washed disra.se
Yaitu penuiaran penyakit yang disebabkan oleh kualitas air yang
dig&
mtuk mencuci peralatau tidak memenuhi pyaratan, karma
Yaitu pendamn penyakit yang disebabkan oleh air secara tidak Iangsuog,
dimana air hanya mempakan w
h tetnpat hidup hewan (&an, siput)
23. Limbah Potdae Iodustri Tslpioka
Pada produksi 300 tori ubi kayu basah per hari, umumnya dihasilkm tepung tyioka sekitm 20% dari besat basah ubi kayu atau 60 ton tapioka per
hari, dan
sisanya 80% benga ampas (limbah pdat)
a&u sebesar 240
ton
limbah padat per hari (Kombiono, 1984). Man limhah padai jrmg h p a ampa diipar dimanfaatkan tmtr~k uldustri simt arau dikerir~gkansebagai onggok mtuk berbagai macam tujuan.
Namun sebagian besar ampas tersebut tidak dimanfaatkan dan rnembusuk
terbt~angkrcampur air limbah yang rnenirnbulkan hair brisuk yang tajarn dar~ dapat mmcapai beberapa km dari lokasi industri. Menurut pemelitim li~nbahpadat industri tapioka ini dapst dtmanfaatkan
bakac, sebagai bahan untuk - b u m
Limbah padat ind-
gas bio dm dapat digunakrrn sebagai
tapioka w a n besar tessusun dari Idohidrat.
Kmkreristik limbah padat industri tapidra (ampas tapioka) dapat dilihat dalm Tabel 3. Tabel 3. Kornposisi Ampas Tqioka [onggok).
I
Lemak s m t Kasar
Air
II I
63.30 1 ,
.
.
67.93 195
- 0,30 9,42 - 10,54 f9,70 - 20,30 0.22
I . . -. .- L ,%tmher :RPPi Sematwng IYB-,diaat d o h RapeubI 1996
I
-
-
-
--
Peniu~gmar~limbah cair dapat dilaliukan dengan pengoldlan s e a m
biologis yang bertujuan z ~ t u k mmghilru~gkan M a n organik du~gar~
rnenggunakar~mikoorganisrne yang ada dalam lirnbd; cair, diatttaranya yaitu
den&- proses lumpur &if! uctiw~ed s I e e f T ~ k u s u m o I,9 8 ). Proses iumpur &if (activated sludge) terdiri daii dua
yaitu tan&
rmerasi dimana terjdi reuksi penguntian a t organik secara biokimia oleh mikroorganisme dalam keadaan cukup oksigen dan ran& pengendap tempat
dipisahkan dari cairn mtuk dikembdlkan ke tangki
biosolid ( l u m p
aertlsi d m k e l e b h biosolidnya drburrng {Becmefiekl ef-al-, 1982). Bagan
pengolahan limbah
txir
deugan proses lumpur &if
(actiw~edsludge) dapal
dilihat pada G a m k 3.
Pada proses lumpur aktif, air limbah bersama lumpur aMf masuk ke d a h bak aeaasi yang di *ye
her- penmidm oksigea smm
terus menaus. DaIam bak ini tejadi pguraran-pmgwaim zat or@k
yang
terkandung ddam air buangan secara b i h i a oleh m i h h ymg terdapat
dalam lrtmpur ahif menjadi gas COz dm sel bani. Djsamping t h t u k sel-sel yang banr j u g tawat sel-sel yang
mrtti,
namun jmbh sel-sel bm Mih
besar dari yang mati.
Hasil sarnpingan pada proses pengolahan dengan sistern lurnpur a h f ini adalah lumpur organik, hal ini perlu penanpan khusris aw tidak menirnbulkan darnpek terhadap lmgkurrgan
Influent
Gambar 3. Disain Pengoiahan Limbah dengan Sistern Activated ,Sludge (ASCE-WPCF 1 977;Benefield et.a/.1 982).
2.4. Pmgolahan Lumpur
Lumpur adalah campuran zat padat (solid) dengan cairan (air) dengan kadar suId yang rendah (antara 0.25 % sampai 6%). Pada kadar .+didyang rendah ini m J a sifat fisik lumpur s m a dengan sifat cairannya, yaitu mudah
ma~galirdm kmjenis rnendekati satu (Tjokrokusumo, 1998). Zat padat ymg terdapat d
h m lumpur sebagian mudah te&
secara biologis (bidegrdubIe)
yang disebut volan'ie solid, dm dangim betsifat tetap @xed solid). Kmposisi lumpur dari limbah industrr tapioka dapat dilihat pa& Tabel 4.
Pengolabaa lumpur mtara lain adalah dengan ~n4erobicsIdge digestion yaog dilanjutkan dengafi sludge ddr)lt~gbed. IMm proses in&b a g h padatan yang mudah rnenguap (volatile) diuraikan dalam keadaan anaerobik mmjadi
gas bio (Tjohkusumo, 1998). Semakin tinggi suh u sernakin singkat w&tu d~gt'.v~ro~r yang diperlukm dm sebalhya Ada dua macam proses m e r a m a m (dgeestron)berdasarkan suhu operasional y aim pertama tI~erntoph~fe antam 49°C sampai 54°C dan kedua
adalah r n t ' . ~ . v ~ ~antara k ~ l r ~20°C sampai 37°C ( Tjobirokusu~no,1998).
&lam proses pengeraman secara anaerobik, w h i l e srdid diuraikan rnenjadl gas metan 68% serta gas CUZ32% (Tjokrokusumo, 1998). Bio-ras &pat dipergunakan sebagai bahan bakar, kareia mmpunyai nifai panas (heat value) yang tinggi yaitu 4.800 - 6.700 kilo ka!~riper meter kubik.
(Smi. 1989). Menurut Junus (1987) nilai kalori biogas W s a r mtara 5.500 - 6.700
kiio Wari /m3 atau sebanding den-
Imp 60 watt yang menyaia seiama 6 -
7 jam.
Sifat lumpur h a i l olabm disamping lebrh stabil vdumenya juga lebih sedilrit dm k a d x air dahm iumpur d d a r W/a Jumlah wiutde .rdd t& rnenjadi gas bio maksirnum 70% old k m y a lumpur Mil olahan perlu
dikhgkan lebih d;lhulu &lam pengering lumplrr (Tjakroksumo, 1998).
Pengolahan lumpur dengan sistem anaerobic sludge digestion ini telah banyak diialnrkan yada h!~agat iwlusiri di n a-
E
m Am&
utara dm behapa negara Asia sepati Jepang, Thailand, Cina dm India
(Toshiba Co,, 1998). 25. P m e Pembenhhn Biogas (Metan)
Biogas merupakan hasil fmentasi bahan organik oleh baktai a n ~ o b i k . Perbandingan rndm dan karbondioksida dalam biogas tagantung substrat dm
diwirakan dmgan pewmaan Symons and Buswell (Bieby e ~ a l2000) , :
Jurnlall ~netar~yang dilepaskan selama proses anaerobik
dapat
diperkirakan dengan persamaan reaksi berikut (Mc Carty 1 %8 diacu dalanl Bieby dart Ida 2000)
Jadi 1 mol ( 1 6gram) metan sebandlilgdengan 2 rnol(64 gram) COD, atau 1/64 mol C& sebanding den*
1 gram COD. Volume gas metrm yang
dihasilkan dari s&ap 1 Ib COD atau BOD dapat ditentukan dengan mengingat
M w a pada suhu dm tekanan staodar
(O"C, 1
abn), 1 mol gas sebauding
dengan 22,4 liter. Maka 1 ! u mol C& menghitsih 22,4164
= 025
liter, atau
0,35 liter C h akan tdentuk dari tiap grain COD.
Menurut Junus (1 987) komposisi biogas terdiri dari gas metan atau C&
(0, I ?4),oksigen (0,I %) dan hydrogen sul fida (0, 1%). sama d e n w gas
Hal ini rnenunjukkan bahwa biogas ti&
LPG yang
dijual di pasaran, karena gas LPG magandung gas metan m m i . Nilai kalori biogas lebih keciI sekitar 4.8W sampai 6.700 k k a h 3 sedangkam gas metan
murni rnernpunyai nilai kalori &itat 9000 & a m 3 (Saeni, t989).
B
i
~
~
c
~
Perombakan bahan organik menjadi biogas diperlukan waktu sekitar 25 hari. Dalam hal ini Wtei memegang p e r m yang maeniukan. Ada
beberapa golongam bakteri ymg memegang peranan ddam proses pernbentukan biogas (Hadiwiyoto, 19831, yaitu :
a. &longan bakteri pengguna selulosa.
Bd-teri-bakteri ini akan inengubah selutosa menjadi gula. Tergantung suasananya, pada suasana aerob &an dihasilh karbon dioksida, air dan
panas. Pada suasana anaerob akan dihasilkm karbondioksida, etanol dm panas. Bakteri pengpa seldom dapat dilihat pada Tabel 5.
b. Golongan bakteri pembentuk asam.
Pada suasana anaerob U e r i golongan ini aktif merombzdr substansi polirner kompleks, yaitu protein, karbohidrat, dm Ian& menjadi asam-
asem orgsnik sederhaaq ylitu asamawm butirat, propimat, lsktlf ase$t dm alkohol. Golongm baktea-i ini bersiht W & f aemb. Tahq perombakan &an
organ& meo#
tahap perkma pada pembentukan
a s a m a m or&
ini m*
biogas, dan sering dinamkan den@
tabap a s i ~ ~ . c. Golongan baheri pembentuk
metart
Pada Map ketiga atau tahaja yang t d i r pembenhdm biogas, Meribakteri metan &if berperan merornbak asam M a t menjadi gas metan dan karbon dioksida. Tahap ini disebut metanow. Gdoogan bakterj pembentuk biogas merighenddci suasana ymg merob. Kmposisi biogas tergantung pada M a n baku limbah dan kondisi
f m ~ n t a s i Kornponen . utama biogas addah gas metan (60-70%)- gas C@ (30M%), H2S (I%),
dm sejumlah kecil gas nitrogen serta k a r b o n e s i d a
(Stafford, t.r.at. 1 978, diacu dalam Yani, el-ul. 1990).
I
i
&,is
~ih&r~i~isme -
1
K~T Species G
I ( "lr~.vtricli~irn tI~~.rmr~crr/lum
--
1
I'laneroche.~~ach~~s~rium Lrnfinus e&es
Volvariella vulvaceu
VdvurieIIa em~lep~ru
VolvarieIIadipfasia
Pltw mlus osireahrs Pleurolus s a j o r c v Plm mfusflortila
Pleuro 1u.y carr??icoptae 7Kemoactinom)rces sp.
7richoderma viride
i"rict~odema koni~lgii i
1 <.:i~~~didu uii/i.% !
1 fundidu /rop~,u/i.v
I1
Menurut Saeni ( 1 989) p r o m perornbakan bahar~orgar~ik ole11 bakteri dalarn proses pembentukan biogas dapat digambarkan dengan reaksi seperti di
bawah ini : a. Perornbakan pada suasana aerob :
(C6H 1206h
-l(cd-I
1206)
glukosa
selulosa n(W1206) + 6
n(Q)
glukosa
oksigen
n ( C q ) + 6 n(H20) + n kalori
-6
karbondioksida air
b. Pambakan pada suasana anaerob
-
2n(CH3CH20H)+ @C&) bakteri metma
2n(CH3COOH)+ n ( C h )
Bakteri pembentuk metan dapat dilihat dalam Tabel 6.
No
Nama Bakteri Metana
Prduksi biogas yang dihasilkan dari lirnbah organik tergantung
dari jenis M a n lirnbah organik tersebut. Produksi biogas dengm M a n kulit pisang yang dilakukan 01th Nirmala dm Sunnil (1996)
sam@
terlihat dalam Tabel 7. Tabel 7. Prduksi biogas dengan b a h sampah kulit pisang di New Delhi,lndia I
Cdan
i
I
Powder
HRT 25 hari
HRT 40 hari
HRT 25 hari
925 188 55
875
1160
925
219 57
181
23 1
53
55
36
28 31
35
30
HRT 40 h
I
Biogas ( r n f i r ) hd(I/kgTS) Methan (%) I%da%l(%)
-
TS VS
i
1 1
1 1
41
40
:Ninnala and Sunnil (1 996).
Su&r
34
I
Data produksi biogas dmgan Wan sampab Wit nanas yang
diteliti oleh Nirmala dan Surd (I 996) t-ji
dalam Tabel 8.
TabeI 8. P r d uksi Biom demgarn bahm sampah kulit nanas di New Del hi,India
HRT (tlsri) Biogas (mlhr) Hasil ( l k g TS) Methan (%) Degradation IO/o)
-
lo
/
20
30
,
!
1436
1352
iI
228
322
50
51
50 53
49 51
I
1682 133 49
TS
58
VS
62
1 I
I i
I
Sumkr :NimuIa a d Sumif {I 996).
Produksi biogas dari berbayai M a n -limbah padat organ& dapat
TabeI 12. Produksi bio-ys yang dihasilkan dati limhah padar organik.
(
/
No
1
Jenis Bahan
1
:
Gas Metan Yang Dihasilkan (inJ/ kg T S )
1 I Lumpur anggur + kotoran sapi
0,3 1
/ Sampah lkan + kotoran sapi 1 Sampah buah & sayur + kotoran q
0.36
i
i
0,23
Kotoran ayarn + kotoran sapi
0.16
Kgtoran bab~
0,121
Kotoran sapi
0,102
I
--
I
I
i I I
----- --... .
Surnber :C a l l e n . fi 998).
Produksi biogas yang dihasi!kan dari b d q a i bahm kotoran
Tabel 1 3. Prod uksi biogas dari h b a g i baban. Jenis Balun
No
1
2
Gas Mebn Yang DihasiIkan (m3/ kg TS)
I[ Kotoran sap1
0,25
i
! Kotomn kambing
3
/
4
1 Kotoran manusia
5
11 Garbage
0,25
I
i
I
Kotoran babi
0,44
O,m
1
I
0-30
1I r
2.6. Rancrrngan Woreaktar (Digeuter)
Bioraktor rnerupakan tangki t a u t up yang disebut juga Ljiges~er.Dalam
skaia Lecil dapat dipakan d m bekas, sedangkan untuk skala besat digunakan tangki beton mu plat baja. Menurut Tjohkusumo (1 998) bpasitas
bioreaktor dapat dihihurg dengan formula :
Dimma : V : Volume bioreaJrtor dalam f?
'
Vr : Volume M a n yang dimadkan bioreakror tiag hari &dam @ Vd
t
V
: Volume lumpur yang dikeluarkan tiap hari da1am ft3.
:W~peng~datamhari
: Volume digester
VL : Volume lumpur yang diolah 80% : Prosentase volume hhan yang optimum
