ISSN : 1693· 1750
OSIDI SEMINAR
TJIPTO UTOMQ~_ "'"
"
.;VOLUME 7 TAHUN 2010
SUMBER DAYA ALAM INDONESIA: . PERANAN PENDlDlKAN DAN TEKNOLOGI KIMIA . . r·-'-_. BAEAfI' PEMANFAATANNYASECARA BERKELAN.J.utAN .
.
pl-Osidi"g$eJIIlnar.1Jipto Uiomo'20JO IDStitUi TemotoSi NasionaJ
ISSN: 1693
KATAl?ENGANTAR
Seminar Tjipto UtDmo 2010 merupakan seminar nasional ketujub yang diadakan oleh Jurusan dan Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia Institut Teknologi Nasional Bandung. Seminar ini diselenggarnkan sebagai forum interaksi dan diskusi iImiah antara kalangan akademisi, peneliti, praktisi, dan pemerhati ilmu pengetahuan dan teknologi kimia mengenai has ii-basil penelitian maupun pengalaman teknis lainnya yang telah dicapai.
Secara khusus penyelenggaraan seminar ini ditujukan untuk memberikan penghargaan dan penghonnatan kepada Prof. Ir. Tjipto Utomo yang telah berjasa dalam mengabdikan ilmu dan ,hidup beliau dalam meningkatkan dan mengembangkan pendidikan tinggi khususnya bidang Teknik Kimia.
Adapun tema seminar yang diambil tahun ini adaIah:
Sumber Daya A/am lridonesia: Peranan Pendidikan dan Telcnologi Kimia dalam Pemanfaatannya secara BerJrelanjtan
Akhir kata P.anitia Seminar. Tjipto Utomo 2010 mengucapkan terima kasih kepada ~mua pihak yang bait secara langsung maupun tidak langsung tela.'t Illvombantu
erselenggaranya acaia seminar. dan pembuatan prosiding ini.
Semoga 'seminar ini dapat menembah khasanah dan wawasan ihnu pengetahuan dan eknologi kimia di Indonesia sebingga dapat memacu perkemhangan industri kimia di Ialam ne$eri. Kepada semua penyaji makalah dan pesena Seminar Tjipto Utomo 2010
llIDi mengucapkan selamat berseminar.
Bandung, 30 Agustus 2010
Panitia STU 201 0
ISSN, 1693
SUSUNAN PANlTlA SEMINAR TJlPTO UTOMO 2010
Fclindung
Rcktor: lnstitut Tcknologi Nasional
Prof. Dr. Harsono Taroepratjcka, MSIE Tim Pcngarah dan Reviewer Makalah: Prof. Dr. Harsono Tarocpratjcka, MSIE (Re~1or lTENAS) Dr. lr. Danu Ariono (StafPengajc.r Jurusan Teknik IGmia 11'8) 1:-. Maya Ramadianti Musadi , Ph.D (StafPcngajar Jumsan Tcl-nik KimiaITENAS) Dyah Setyo Pertiwi, Ph.D (StafPcngajar Jurusan Teknik Kimia ITENAS) Ir. Supar.nan JlJhanda. M.Eng (Staf Pcngajar Jurusan Tcknik
Kim~a
ITENAS)
Dicky Dcrmav"Ul, ST., MT. (StafPcngajar Jurusan Tcknik Kimia ITENAS)
Pcn"mggungJawab
: Kctus Jurus!ln Tcku ik Kimia ITENAS Bandung
If. CarLina Noersalim, MT. Ketua U:nwn
: Ir. Suparman Juhanda, M.Eng.
Kcloa Pclak",""
: Salafudin, ST., M.Sc.
Sckretaris dan Bendahara
: Sirin Fairus, STP., MT.
Koordinator Acara
: lr. Supannan Juhanda, M.Eng.
Koor. Dana dan Publikasi
: Jono Suhartono, ST., MT.
Koor. Logistik dan Umum
: Dicl"'Y Dcrmawan, ST., MT
Koor. Konsumsi
: Netty Kamal, Dra., M.Si.
Koor. Makalah dan Dok.
: Haryono, ST., MT.
dan HimpuDan Mahasi.!lwa Teknik Kirnia ITENAS
".
-(
.....,..
ISSN :1693
UeAPAN TERIMA KASIH
Panitia Seminar 1jiptG Utomo 2010 mengur..apkan tcrima kasih yang sebesar-besarnya kepada: L Rektor Institut Teknologi NasionaI (lTENAS) Bandung
2. Delain Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional 3. Sony Solistia Wrrawan (Kepala Balai Rekayasa Desain dan Sistem TelcrJologi
BPpn 4. Dr. Tatang Hemas Soerawidjaja (Institut Teknologi Bandung) 5. Dyah Setyo Pertiwi, Ph.D (lnstitut Teknologi Nasion31) 6. Prof. Dr. Harsono Taroepratjeka, MSIE 1. Dr. lr. Danu Anono (StafPengajar Jurusan Teknik K.imla ITB, 8. Ir. Carlina Noersalim; MT 9. Ir. Suparman Juhanda, M.Eng 10. Ir. Maya Ramadianti Mu~a(li, Ph.D 11. Dicky Dermawan, ST., Mf
dan semua pihak yang turut membantu dan berperan sebingga seminar ini dapat
terselengara dengan baik.
~·~~FO'.iiding Seminar 1JiplO VIQIlIO 2010
r~r~i~t Tcknologi Nasion:! 1
..
Makalah Seminar Tjipto Utomo 2010 A -I
Pcmctaan dan Prake!aya\..an Inc ustri Petrokimia Prajea<;ibility /1Itermediate Pelroc/JemiccI1ndllslry)
Antara
(Mapping
And
Ekstraksi Tanin dari Pulrimalu scbagai PcwanHI A[ami Tcknik Pclapisan Logam dan Non Logam dcngan Alat Sputtering ARC- 12M A-4
Pcmlmatan Karbon Aktif dari To ngkol J:\gung Untuk Adsorpsi Cu, Pb dan Amoni ",
A-5
Pengaruh SurfakL1n dan Plastiz iscr tc rhadap kua litas acrated concretc
p_-6 "
Perancangan da n Pembuatan Hcater untuk Sensor Gas ;>.j lu lan
A-7
Karaktcris.1si Ko ndisi Desti lasi Kul"us Bcrtekanan Minyak Ni lam Asa l Tana Tor:ti a
A-8
Karnktcrisasi KClcbalan Pcndcpos isian Fi lm Tiris d<::ngan MClode Sputtcring
A-9
I)cngaru h Dioda Panas Terhudap Suhu A ir
A-IO
Pcag:mJh Laju Ca iran dan Ukm,lO Is i:m terhadap Di s.ribllsi Ukura n TelCs da: alll l<:olollJ f:;ian
A-I I
Mold Relcase agcnt Da lam I3cntu k Emulsi Minyak A ir unwk CClnkan GClltc ng Bctol;
8- I
In vcntarisas i Bcb:!n Pc nccmar BOD Air Sunga; C itarum d i Wilayah Kabt.patcn !:landung
3-2
Ana/ isis Kclaydrnn Usaha Fcngo/ah.:m Satilpah Kola
D-3
Pcnyisihan Feno l pada A ir Limbah Proses Pcncuc ian dan Pcndin ginan Gas Hasi! Gas ifikas i Sckam radi dcngan Cam Adsorpsi Karbon Aktjf
8-4
Pcmbuatan Bioetanol dari Bahan Bcrbasis se lulo!'.1
D-5
Pengaruh Campuran Sampah tcrhada p Pl!llI uuatan Brikct Limbah Jarak P&gar (Jatropha Cureas Linn)
8 -6
Karakteri slik Pertumbuhan Mikroalga dalam Med ia Limbnlt Cair Agroindustri
IJ-7
Potcnsi Limbah Biomassa Pertanian Sebnga i Dahan Baku Produksi Diocnergi (Biogas) Pcmbualan papan partikcl dari sckam padi dan scrabut kc lapa dcngan semen putih scbagai binder
B-8 B-9
Pcrbaiknn Proses Pengolahan Limbah lat Wama di Industri Tekstil
B- I O
Pcrbnndingan Unjuk Kcrja Proses FcmlClIl. :;i Anacrobik Singlc Stagc dcngan DOtiblc Stagc scbagai A ltcmatif Pcngo lahall' Sampah Kota Skala:
ISSN : ) 693 - 1750
Pilot Plant
c- J
OptiCa18Si Perancangan Reaktor Fixed &d de!1gan Simulasi Koroputer (Studi Kasus CS2 da.; Metana dan Sulfur)
C-2
Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Sebagai Katnlis Heterogen Dalam Pembuatan Biodiesel Dari Bahan Baku Minyak Goreng Bekas (Waste Cooking Oil)
C-3
Pengaruh Variabel Operasi Reaktor Venturi Bersirkulasi terhadap Kalsium Karbonat Presipitat yang Dihasi1kan
C-4
Penelitian Teknik Pembuata., Hidrogen Methanol Dan Energi Surya
0-1
Kinelja Biodegradasi Zat Wama AzJJ Meoggunakan Bioreaktor MembrammoksikOksik Kont:nu Pada Umur Lumpur yang Berbeda
D-2
Deng-Wl
Elektrolisa Larutan Air-
. Penambahan Natrium Beozoat dalam Pembuatan saus nanas
D-3
Usaha Pemanfaatan Ragi dalam Percobaan Pembuatan Sari Btw.h (Clear Juice) dari Buah plsang matang ( mU3& parad!&£ca I)
D-4
Penganlh Penambahan Karagenan Tmtad3p beang hijau .
)-5
Penambahan Teptmg Agar dan Wortel untuk Memperkaya Serat pada Beras Jagung Instan
beberapa icarakteib1ik yoghurt
Penganth Suhu Penyimpanan terbadap Perubahan Kimia Yogurt Kaea:lg Hijau (phaeseolus radi~s, lfnn) ),,7
Pembuatan Konsentrat Pakan Sapi Berprotein Tinggi cbn Ekonomis dari Limbah Agroind~ ~~~ ~~~
. Prosiding Seminar Tjipto Utomo 2010 Institut Teknologi Nasional
ISSN : ] 693 - 1750
POTENSI LIMBAH BIOMASSA PERTANIAN .. SEBAGAI BAHAN BAKU PRODUKSI BIOENERGI (BIOGAS) Muhammad Rom1~ Suprihalin, Nastiti Siswi Indrasti, Angga Yuhistira Aryanto Bsgian Teknik dan Manajemen Lingkungan, Dep81-temen Telaiologi Industri Pertanian, Fakultas Telmologi PertaruaL, Institut Pertanian Bogor ~p~ IPa D~a, ll9. Bo~ 220, T~lplFax: 0251-8621974, Em~l :
[email protected] Abstract It is e.uimated that an appI'oximore oj J45 M tonnes of agricultural biomass is produced yearly in Indonesia. Thp. orgar.ic biomass contains a large amount 0/ organics ::md' nutr.ients that are essential for plants. but its utilization is nClt yet optimum. The management of the agri.:ultural 'U:a..~/es needs 10 be integrated with the rer.ycling C?f organic mailers to generate renewable energy (biogas) and to recover nuJrienls for (lgricullw«i pwpQSes, This ~ /Je reali?ed U$ing a SQlkI su/Jstrafe «fl{Iero/Jic biQre~fQr system to convert organic substances to biogas and in the same time to recover th'! nutrients contained in biomass. This paper presents the potential use of agricultural ~l~~s . ~ a rtlW material in biogas production with respects to qllantity, biodegradability charCiCteristics, and production rale. The preliminary results oj the experimental wor,u using rice straw and organic fraction qf commercial solid wastes -s/fow t/l(Jt the materIals can be converted direct~v to biogas. This organic and nuJrient recycling can prcwide multiplier effects, namely 4'Jroducing bioenergy (biogas), reducing the inorganic fertilizer C3nsumplion, mceasing crop producJivity as result nf irnproV¢ s,ojls s~~ture (physicalt chemicalr and microbiological) as well as reducing the environmental load. Such a practice will contribute to the development ofsustainable agriculture; which is a ehallenge ofmodem agricultural practices.
,r.e
Kejntlonls: agricUltural waste, biogas, nutrient recycling, sustainable agrictdture
AbstraJc Soot ini d{aerldraJ-.on 145 M ton biomasa pertanian diprodulrsi di Ir.donesia setiap toJnmnya dan pe11llJnjaatannya belum di/akukan secara optimum, padahal biomasa tersebut mengandung bahan-bahan orgalJl'K dan unsur hara yang berslfat esensiaJ bagi tanaman. Pengel'olaan dan peman/aatan limhah hiomas pertanian perlu diarah!ran agar lebih terintegrasi, yang diharapkan berkontribusi terhadap upaya MdT ulang bahan organik pada biomas un/uk pembangldtan energi alternatif (bioenergi) dan upaya
pml,lehm kembali rm.fur hara rmtuk dikembalikml ke lamm. "«I
in; d«P«l dil«kukan
dengan suatu sislem bioreaktor anaerobik dengan media suhstral padat untuk mengkonversi bahan organik menjadi biogas dan semligus memperoleh lremba/i (reCQveryj unsur llara yang tertk;pat dalam hiomasa. Paper ini menyajikan jJO.tensi pe17l41l/aatan biomassa pertanian sebaga; bahan baku produksi bioenergi (metana), ditinjau dati kuantitaJ, 1rarakte~k biodegmdasi biomassa pertonian, dan lcuantitas PrP4Hl:sI. "mil ~1I11411 numggunqlcan sampel blomassa perlanlon berupaJeraml pad/, IWah sayur-sayuran dan huah-buahan (limbah pasar) menunjukkan bahwa biomassa pertanialr padat dapat langnmg dikonversi menjadi bioenergi. Daur-u/ang bahan prg~(t, n~;en' I mmera/ dari li",hah pertanion ini dapat memberilran eft! heruntun .' 87-1
,lUI"
Prosiding Seminar 1JipiO Ulomo 2010 Institut Teknologi Nasional
ISSN: 1693 - 1750
(multiplier effects). yairu menghasilkan bioenergi (biogas). mengurangi penggunaall pupuk anorganik, meningkallcan produJctivilas akibat perbaikan karakterislik tanah (fisik, kimia dan mikrobiologis) dan sekaligus mengurangi beban pencemaran lingkungan. Praktek demilcian berkontribusi tt'.rhadap pengembangan pertanian yang berkelanjutan (slialainable agriculture). yang men..pakan tuntutan bagi praktek pertaniD1l modem.
Sala kUllc;: timftah perlun;oll. iJiugas. dcur u/ar.g nutrient pertaniall b~rkeM(ljular. 1. PE~AHULUA1~
Saat ini diperkirakan sekitar 145 M ton hiomasa pertanian diprodu..lcsi di Indonesia setiap tahunny.:. Sebagai il~i, ~enurut ~~ B:p8 ~~ ~90(i, I~ sa~ di Indonesia adalah 11 ,9 ju~ ha berpotensi meoghasilkan jerami padi sekitar kurang 119 juta ton (potensi produksi jerami padi: 1015 ton I bal. Jer.uni padi mengandung kurang lebih 39% selulosa dan 27,5% hemiselulosa. Kedua b~~~ plliisakmda :~i dapa.t ~~i~~91i~i~ ~e~j~~ ~y~w~ y~S I~~ih s~~~~. !Il\Sil t;i4rolisis tersebu: 3elanjutnyn dapat difermentasi menjadi etanol atau metana. Naman karena fennentasi biomru:a uotuk menghasilkan bioetanol relaill' lcbih kompleks dan belum ada o:e!ode pra-perJakuan yanlS efC?ktit; ma~ pc?nS1JUI'..&iIJl biom2Sll ~el?a.sai ~bC?r bi~~ (metana) m~I1JPakan pilihan yan~ lebih strategi~. Jerami selama ini helum dimanfaatkan secant optimum, dan berpotensi untuk dikonversi menjadi biogas. Akan tetapi. untuk dapat memanfaatkan poteosi te....sebut suatu peneJiti3Jl yang komprehensif dan si~ematik masih diperlukan' untuk mendapatlcan teknik peogeJolaan sumberdaya secara lebih terintegrasi der.gan fokus tidak bagya pada optimasi prose<; konversi menjadi biogas tet.api juga juga pada putensi peroleban kembaIi (recovery) unsur hara yang esensiaJ bagi pertumbuhan tanaman. P<.miliban metode da'Jt-ulang kompooen-komronen tersebut harus didasarkan paoa kelayakan teknis (efisiensi energi tinSb,j), kelayakan ekonomi (biaya rendah) dan pertimbangan lingkungan (beban polutao rendah). Untuk menjawah tujuan tersebut dipedukan suat.! metode yang sesuai untuk memanfaatka.'l biomassa pertanian secani efisien sebagai surnber energi ,jan swnber unsur hara yan3 berkesinsuubungan. Impl~meotasi
scatu pelidekatan yang sesWli uowk peogelohsan iimbah pertaniau lebih dikehendaki karc;na mampLi mencipt2kan win-win solution bagi pengelolaan pertanian dan Hngkungan yang la)'llk
~
ekonomis sekaligus teknis. Metode daur-ulang biom3Sa denlW1 fermentasi media padat berpotensi menjawab perSoaian tersebut, sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 1• -----------" ··!: 8krnaSI:..i · ~ .....
TetpGIwI
T==-~ ~ HL_---:F.:>"-~nIIIII-..... _ ..... --~1-
7"'"
!_ummu._uJ
R.FUICCNA
Gambar 1. Model daur-ulang baban organik dan uosur bam limbah pcrtmian
87-2
aoGAS
1&.
: Prosiding Seminar Tjipla Utama 2010 Institut Teknologi Nasional
ISSN : 1693 - 1750
Pengomposan hahan organik memang dapat mereduksi emisi gas rumah kaca (metana) dan menghasilkan produk ~itai ekonomi berupa kompos dan pupuk cairo Akan tetapi sebagian besar bahan organik dikoriversi'inenjadi karbon diokasida dan air. Untuk memanfaatkan bahan organik dalam Iimbah pertanian, yang produksinya di Indonesia sangat melimpah, penelitian ini akan me~gembangkan suatu metode daur-ulang bahan organik melalui fennentasi media p&dat dengan kondisi yang terkenduli. Keunggula., r-tetode ini dibanctingkan dt:ngan fennentasi media cair d&l1 ilC=ngcmpoWl disaj!kan pada TabeJ !.
Kompos (humus, bahan organik) Pupuk cair (nutrien, dan mineral Energi (biogas) Slud e u uk Energi (biogas) Kompos (humus) tupuk calr (nutrien, dan mineral
Pengomposan
Fennentasi media calr Fennentasi Media
Anaerobik Aerobik/~aerobik
PaOOt
Oewasa ini ada ~ecenderungan yang menunjuJ.-.kan adanya pert.atian yang sem2k1n menlngkat pada penggunaan bahan organik untuk produksi biogas. Hasil dari berbagai peneJitian menunjukkan bahwa konversi bahan organik menjadi energi menempati hierarki tertinggi dalam manajemen dan penanganan limbah organik. Hal ini wena semaJcin langkanya bahan bakar fusil. peueUdan dan -praktek produbi biogas selama ini lebih banyak dilakukan dengan menggunakan bahan organik terlarut, misalnya dalam limbah cair industri minyak sawit, industri pati, atau industri peternakan. Pen~Utian ~an penerap~ teknologi konversi limbah organik padat pertanian masih tetbatas, meskipun telah ada indikasi potensi yang tinggi untuk mengkonversi bahan organik menjadi biogas dengan fennentasi media padat (dry fermentation) (Fisher dan Krieg. 2001; Macilts-Corral eI 01•• 2008; Juanga e~ al. ~OO7; ~ Ara~1
20(9).
Paper ini menyajilcan hasH pellCliHan pc.ndahuluan untuk menghasilkan basis data bagi metode daur~~~ ~~ ~p'i~ ~~ ~ ham, menc~p uji pendahuluan f~cn~ m~ia pa~~t \lntu~ klJnversi berbagai jenis limbah pertanian menjad! bioenergi (biogas) dan pupuk organik (digestatlkOJilllc?s dan lindilpupuk cair).
2. METODOLOGI Dua jenis limbah pertanian dievaluas~ yaitu i) jerami padi, dan ii) Iimbah sintetik campuran berbagai jenis dauo, limbah sayuran dan buah~buahan (limbah pasar), yang diperoleb dari pasar Gunung Batu Bogor (sampah pasar-l), dan Pasar Laladon Bogor (sampah pasar-2). Limbah jerami dimaksdukan untuk merepresentasikan jenis Iimbab yang relatif sulit terdegras~ sedangkan campuran berbagai jenis
daun, limbab ~ dan buah-:-buafum untuk me~ntlsikan limbah yang relltif mudah
aI.
terdegradasi. Alat utama untuk penelitian adalah fennentor (bioreaktor) anaerobik yang dilengkapi dengan tanki penampung lind~ pompa untuk resirkulasi dan ukur produksi biogas. Peralatan yang dl~ dalam penelltlan Ini yaltu digester anaeroblk skaln laboratorlum v()lume I,S liter berbahan polietilen (PE) dan peralatan untuk analisa parameter yang diuji sepecti COD analyzer, Kjeldahl apparatus, pH meter, spektrofotometer, pompa peristaltik, dan alat-alat gelas. Bahan-bahan yang dipakai dalam penelitian ini meliputi limbah pertanian (jerami dan sampah pasar) yang diperoleh di wilayah Bogor. Bahan-bahan kimia untuk analisis COD, TKN, TS, VS dan lainnya. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik dan Manajemen Lingkungan Industrl, Departemen B7-3
We
.. '
:1
k:~!#i~g~~m.!,!?l[ 1J(Jt{t? ljlf!mo 20 I 0
"
I,t5ti~ rebatogl Naslonal
ISSN: 1693 - 1750
~OO~P.f~~ ~~~:mvct~i mctpj~~i ~" ~i9~~~~ ~~n @If: Qm~~ mc:mimf!m~n ~!!h!ID
[email protected]~ dalam Iimbah pertanian, yang produksinya di Indonesia sangat melimpah, penelitian ini akan mengembangkan s08tu metode daur-ulang bahan organik melalui fermentasi media padat dengan Kgm~~~i ~g ~!t~~!: K~~g~!~ m~~QCJ~ !~! ~~!J~4.4!~ ~~~g~ f~!m~n~i m~<J!~ ~ ~ pengcmpcsan disajikan pada Tabel 1. TOOI;;I I. i(eWtggu[an fermentasi moou;. pat.itt dibandiJ1gku dellgan pengcmposan ~entasi lD~ia cair Kondisi Proses Substrat Produk Teknol~gi Aerobi1~ Padat Pengomposan Kompos (humus, bahan organik) - Pupuk cair (nutrien, dan minei8l) Fennentasi media Ailaerobik PadatiCair Energi (biogas) Sludge (pupUk) cair .(sus~nsi) Aerobi!
-
. -
-
.-
~~ irn ;\~~ k~n4~fYngAA
[email protected] m~~""j~~ q~YI ~m~t~p.~ y~g ~rra~n g"!~nh~~~ p~~ pcnggunaan bahan organik uotuk produksi biogas. Hasil dari beibag&i penelitian menunjukkan b~wa konversi bahan organik menjadi energi menempati hierarki tertinggi dalam manajemen dan IH?~~~~ Hml>~ 9r~~~ !"!~! in! ~~~ ~~n !~~~ ~~~ l>~ fQ~H~ P~!'!~~!n~ ~ praktek produksi biogas :;elama ini lebih banyak dilakukan dengan menggunakan' bahan organik tertarut, misatnya da1mn limhah cair industri minyak sawit, industri pati, atau indusbi petemakan. Pellelitian dan penerapa.'l teknologi konversi limbah organik padat pertanian masih terbata.o;, meskipun telah ada indikasi potensi yang tinggi untuk men~onversi bahan organik menjadi biogas dengan fermentasi media padat (dry fermentation) (Fisher dan Krieg, 2001; Macias-Conal et al., 2008; Juanga et al., 2007; dan Arati, 20(9).
Paper ini ·menyajikan hasil penelitian pendahuluan untuk menghasilkan basis data bagi metode daurulan$ bahan orwmik dan unsur ~ meocakup ujl pendahuluan fermentasi media padat u~~k konversi berhagai jenis limbah pertanian menjadi bioenergi (biogas) dan pupuk organik (digestat/kompos dan lindilpupuk cair).
Dua jenis limbab pertanian dievaluasi, yaitu i} jerami padi, dan ii) limbah sintetik campuran berbagai jenis daun, limbah sayuran dan buafa;.buahan (Iimbah pasar)~ yang diperoleh dati pasar Gunung Batu Boger (sampah pasar-l), dan PasarLaladon Bogor (sampah pasar-2). Limbah jerami dimaksd~ untuk merepreseDtasikan jenis llinbah yang relatif sulit terdegrasi, sedangkan campuran berbagai jenis daun, limbab sayuran dan bualFbuahan untuJc meaepresenmsikan limbah yang relatif mudah terde&radasi. Alat' utama untuk penelitian adalah fenuentor (bioreaktor) anaerobik yang dileogkapi dengan tanki penampung lindi, pompa untuk resirirulasi dan alat ukur produJcsi biogas. Peralatan yang di~ daJam penelitian ini )'8itu di~ester anaerobik skala Iaboratorium volume I ~ liter berbahan polietilen (PE) dan peralatan untuk analisa parameter yang diuji seperti COD annlyzer, Kjeldahl apparatus, pH meter, spektrofotometer, pompa peristaltik, dan alat-alat gelas.
Bab ...._kn..... .U.,.ah·:.I I ' . Ii • •• r . r ...... . (j~rnm,. d..oo Mmtm.!! ...... ~J:y •• : ••• 9.trH9H94J nog "'tnHlft' "ftdlm ~n~. tiM~. m~ ..p.yp. 'm~ ~mp.HOO
yang diperoJeb di wilayah Bogor. Bahan-bahan kimia untuk analisis COD, TKN. TS, VS dan lainny&. Penetitian dilakukan di Laboratorium. Teknik dan Manajemen Lingkungan Industri. Departemen
Pr()~ idillg ~t;miflar 1]ipLO Uf()1II0 20 JU
ISSN: 1693 - 1750
Institul Tcknologi Nasional
T~tn9. !gg! !mh! ~.Hi r~ni\n iim. Ff!~\!!!ils T~~!!9'9.g! !)~f!mli;m W!~ , I\m~!i$i~ !rr~riH9rimn ~!!!;!!mknn sesuai dcngan mclodc APHA (2005). Pcne litian in i dibagi IIlcnj ad i bcl>crapa tahapan scbaga i bcrikut. Karaktcrisasi Bahan Bak"U . Karaktcrisasi ~ila~u~?:!~ ~~~~~ f!1t?!m4?~~!H~ ! r.i!~! !'¥.~~·8~ ~;m Y?:f!~! kompos is i limbab biomasa,' m~iip~tj ' p~;;~~cic';'k~d~ air, padatall lotal, padt lan orpnik, dan padalan anorganik untuk masir.g·masing j cnis Ijml>a!~ ynng dilc liti. Pcng\!.i ian Diokonversi . m~s~rifq g ll dilcliti dapat mcngalami dcgrad:.si. pertan ian mcnggunakan botol p lastik 500 gram per boto L Skcma pcnlatan Ga mbar 2.
(!i!w-.Y~;l ll ldlltV.1\ f11'ii ng'iW~yi $~.hm!1 m!!fI? ?rul;!r, grg!\n ~ ynflg
Pada pcnclitian di lakukan fcrmcnlasi b..han organ ik limbah dcngan volumc 1,5 liter, dcngan jumlah b..'1h a.!l yang d; gu na~3n pcnclitian yang d:gunaka..<J. pada penelitian ini dapat di lillal pada
Gambar 2. Rcaklor fcnnentasi volume 1,5 lil-:r Knrnktcrisas i Bio ga:;. Kompo:; dan Lindi (pllp~l k Cair). p;!c!<; jJ~ q~ li li;ln in i kllr;!k!erisasi bi og!ls y:\ng dihasi lkan baru tc rbatas pada voiumc dan laj u prvduksi, bc lum mCllc:lkup komposisi l·iogas (terut31l13 i
3.1. Kat"8ktcristi~Ba h Ho Karakterisasi Cirobah pcrtan ian dila.lcuk..an untllk mell~ctahui · icomposisi baJum, meliputi parame ter kadar air, padalan total, dan padatan organ ii< untuk sctiap j enis b iomassa. Dari hasil karakterisasi d ipcrolch infomtasi bahwr.. j crami memil iki kadar air yang Icbih rendah dan Kadar abu yang Icbih ti n~i diband in ~
limbah pasar. Knrnktcri~tik limbah buah dnn sayuran di dom inas; o leh kandunF air
yang linggi. Karakteristik biomassa lim bah pcrtan.ian dis.ajikan pada Tabcl I . Sebagai pcmhanding, disajik..1.njuga basil penel:tian Biswas ttl oJ. (2007) .
lenis Biomassa
Tobel J. Kadar Abu (%)
Padatan
,3
I Kulil Disano
.,;. ....
!7,6 1
lolal (%)
(% w.b)
(% d ,)
79,0 12,39 1,00
60,7
7( 8' ,6:
1 1,49
,52
9:
12
0,8'
~IK~l<.U~~ll:nenas~~~:::]=~0)~ "661~ :,73 07 l! : ~~;.~OO71' 0..2!.'-"---JL-'" 89'~_.24-L--,-,,1O~, 76-L._!L!9 1"7~8---L-~ Q01~8 9 Jl7-4
Prl?~jt!!ng Semjn~r
Tjipll? l!lOmo 2010 Institut Teknologi Nasional
ISSN: )693 - )750
K.nl~n@ YiYlg ~rtng ~~tw.n~ $~~g@~ ~~ ~m~ mc;nHi!i k~~~ihm ~mmlmkim Hm~AA pertanian secara anaerobik adalah produksi biogas, penurunan padatan organik (VS), dan produksi distilat. Hasil karakteristisasi menunjukkan bahwa bahan biomassa memiliki kandungan padatan Qrg~!~ ~~ 7~ ~P~! ?~ ~~~~ ~~!~ ~~rmg: ~~Yng~ y~ m~H~j!!~ ~~~ Q~~ ~g berpotensi dapat dikonversi secara anaerobik menjadi biogas.
Dari Si3i kll3fl.titas, jer2ll1i padi merupaka.l saJah satu limbah penanian yang befum banyak dimanfaatkan di Indonesia. Jerami padi b3l'ganya sangat mwah dan memiliki kandungan sefulosa yang cukup tinggi yaitu mencapai 39%. Komposisi kimia lainnya yaitu hemiselulosa 27,5%, lignin 23,5% dan abu 10%. Potensi jerami kurang lebm 1,4 kali dari basil panen (Kim dan DaI, 2004). Ratarata produktivitas p&di uasional adalah 48,95 sehingga jumJah jeremi yang dibasillcan'kurang lebih 68,53 kulha. Potensi jcrami yang sangat besaI ini sebagian besar masihdisia-siakan-oJeh j)et.a.ni.-.~ Se~an besar Jerami hanya dibakar menjadi ab~ ~an keell dfmanfaatkan untuk paIam temale. Jerami padi setelah panen memililci kadar air sekitar 400'{' (Lei et al., 2010). Komposisi kimiajerami padi sanga~ bervariasi bal ini dipengaruhi oleb varietas pam, rempat tumbuh, serta pupuk yang di~I.JDakan. H~iI peneHtia!l iu.i menun)u..'dan bahwa jerami padi t~diri atas 18,30% air~ bahan a!lorganik 2 j ,0%, dan ballan organik 60,7% (Gambar 3).
kulha,
3.2. Produksi Gas f~~ ~"~Hp';m h!i ~m~g fmmm~i ~iWiP.l prgooik IimJ?~~ ~rnmifJn m~nggyn~n. l>~t9.J p.t~~ dengan volume 1,5 liter. Subu reaktor dikontrol pada 32°C dengan menggunakan tennostal. Produksi gas kumulatif dari jerami disajikan pada Gambar 4. Laju produlcsi gas harlan untuk bahan jerami ~ngg ~ ~mm ~ - ~ ~~~~ p!~ ~~ ?: frQc!~i ~ ~1!!!nf ~ ~~ ~ disajikan pada Grunbar 6. Gas terbentuk dengan laju yang tioggi pzda awal proses fermentasi, kemudian semakin lama laju produksi gas semakin menun:n. Hal ini disebabkan karena pada awal fennent3$i tersedia lebib banyak baban organik yang mudah terdepadasi. Produksi gas jerami kering dan busuk menunjukkan basil yang berbeda. Hal ini disebabkan karena pada jerami busuk sebagian bahan organik telah terdegradasi sebelum proses fermentasi. Pada jerami kering produksi gas mulai mengalami kondisi steady pada bari keo-21 denganjumfah sekitar 8S0 m4 sedang padajerami busulc teljadi pada hari ke-41 dengan jumlah produlcsi gas sekitar 800 mL.
Hesil peneUtian menunJukkan bahwa produlcsl $.3S speslfik darl Jlmbah pertanJan berldsar antara 1.500 sampai 4.500 ml per kilogram biomassa. Produlcsi gas spesifik yang terbanyak adaJah biomassa dari sarnpah pasar-l. Sampah pasar ini terdiri atas daun pisang 7,5%, kulitjaguog 24,2%, pare 14,8%, kol 19?90A? 805in 6~A! kan~~ 1?90A? sawi 8?O~ wOlteI dan fain-Jain 11~%. Produbi p.s spesifik yang terendah adaIah limbah kol. Produksi gas spesifik biomassa dapat dilihat pada Tabel 2. Secara umum, produksi biogas spesifik sebagaimana ditunjukkanpada Tabcl 2 masib sangat bell dibandingkan dengan produksi biogas spesifik yang secara toritis dapat dicapai. Secara toritis; tingkat perolebaii (yield) -biogas da~t niencapal 180-940 L per kg baIian ,tmng (TS) tergantung jenIs !l7-~
~.:~. ~ .~.~.: ..;!..!·t~":·":!~~'" •
~.
;....pr~ft!~~g ~'!"!!~~ 1Jip~t? ~~t?mo 2qJO ;iristitut Teknologi Nasional
ISSN : 1~93 :~1i".1:S6h.t\ksI·\
.
';.,,:
'~)~;:~J
~.
;.'," l!"b~1Pyft (Anm, ~QQ~)! QI~h ~Il i~ m~i4 ~n~rl~ ~hB~"~OOft Yn~ m~nip.tM.n
:; perolehan, misaInya melalui perbaikan komposisi bahan umpan. pra-perlakukan umpan, dan perbaikan ikondisi proses.
.500
....j..
1000
:;
OJ~~
~
.Jaaribud
~
i
5
n
W
Gatrb~r 4
~
~
~
~
~
a
Laju Produks: Gas Kumulatif dilli Jerami
.Jenllni Kering 200
1110 160 140 ,.
120
i
100
I
80 6Q
40
20 ~
0
5
10
1:5
~
2S
30
35
46
45
WUiu(buiJ
Sampab Pasar- J 500 400
t300 .... !
1
!
200 100
o o
S
10
IS
.......~,..~.......... 20
2S
WaJau (blri)
87-6
30
35
40
4S
Prl?~!4!l!g $f!~!no/ Tjip~l? l.jtl?ml? 2010 Institut Teknologi Nasional
ISSN: J693 - 17S(r
Tabe12 Produks·1 Gas S;PCSI·fik B·lomassa
PrO
Bahan Biomassa
(mllkg Biom~L-
Jerami Segar
1.800
Jenmtl Bust!k Kulit pis2ng Kol .Sampah Pasar-] Sampah Pasar-2
1.56(j 2.480 1.520 4.500 2.320
KuIitnenas
1.720
2500
2000
Aklhpiwlg
i
OKol
1
.~"'..sar-I
1500
~
:a
o
1000
i
>
500
Ciamiw 6. Laju ProdWtsi Gas KumuJatif dari Berbagai Jenis Bahan Penyusun Sarnpah Pasar
3.3. Karaktr.ristik Digestat
Selain dihasilkim biogas dari proses fermentasi biomassa, dihasilkan pula digestat (dapat dijadilwl Jrompos) dM lindi (m..pRt dijadikan pupGk cair). Karalcteristik digestat disajikan pada Tabe13~ Setelah proses fermen.asi selima 45 had aJicstat biomassa memiliki 'kar.dung:m. kad8r air heJidsar' 79,20 sampai 94,53 perseo, yang terendah diperoleb oJeh jerami sedangkan yang tertinggi didapatkan dan limbah kot Dari analisis VS basis kering diperoleb hasil antara 76,9 sampai 93,8 persen, hal ini menunjdkkan bahwa bamplr semus biomassa maslh mengandung baban organik yang tinggi, sehlogga dapat dijadikan kompos. .
.
Tabel3 Karaberistik D·1 estat
Kadar air (%)
Kadar AAt4 (Yt!)
Padatan total
(%)
Padatan organilc (%) Basis Basis basah Kering (w.b) (d.h)
7~J:Q
4.3Q
ZQ.3
16.QQ
76,9
92,32 94,53
1,00
6,68
KoJ
0,38
7,68 5,47
5,08
~pah }Wili'-l
89.,15.
1,fi9.
IO.aS
9..16
87,0 93,1 84,4
lm.mi Kuiit pisang
B7-7
rI Pr~i~{~gTeknologi ~~~i~o/ 1JipllJ ~/omo 20 0 Nasional J
ISSN: 1693 - 1750
InstilUt
iI
, Sampab psar-2
92,95
1,01
7,05
6,04
8S,7
Kulit Nenas.
89,78
0,63
10,22
9,58
93,8
1.4. Karakteristlk Lindi S~lama proses fenneotasi cioma..--s& juga dibasilkan Jino; (dapat dijf&dikan pupuk cair). Ka.ooakteristik lindi disajilatn pada Tabel 4. Hasil penelitian m~nunjukkan semua air lindi dan bio:nassa memiJiki
nilai pH berkisir anwa 3,7 - 5,6. ltal ini menandakim bahwa kandungan asam relatif maslh tlnggi. Kegagalan p~ pencernaan anaerobik dalam digester biogas bisa disebabkan tidak seiUlbangnya populasi bakteri metanogenik terhadap bakteri asam yar.g menycbabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH ~g dati 7) yang selanjutnya mengilanlbat kelei1gsun~ bIdup ~erl metanogenik. Kondisi keasaman yang optunal padH pencemaan anaer"bik yaitu sekitar pH 6,8 sampai 8, laju pencemaan akaa menurun pada koodisi pH yang lebih iinggi atau rendah. .' ..,
.
-------_..-...._--_ ......_-_._-Jenis Biomassa
~=T:..Air Ap~
(%)
(%.)
I
Jerami KuHt pisang
..
l'ab,"i4. K~m':
Kol
99,10 98,66 98,92
Sampah pasar-J
98,24
Sampah pasar-2 KulitNenas
97,82 97,42
0,30 0,42 O,2() 0,46
0,55 0,30
i'adlltan organ:k (%)
Basis basah 0,90 1,34 :,08
1,76 2,18 2,5f
Basis !cering 66,7 68,7 81,S 73,9 74,8 88,4
pH 4,6 5,2 4,6 5.6
5,0 3,7
......
-_. -- --
'-'-"'~
COD
KadarP
(mglJ)
(mgll)
6.000 14.000 12.000 30.000 32.000 44.000
41,30 22,35
.-
43,03 35,17 47,21 .-: 23,75
PHP-Hn 9Mi ~~hmgJm fQ~9r l~rH~~l ~~w" ~rn ..~
"i9m~~ m~lflmki ~~hm~n f~f9r m,& ~"ggi sekitar 22,35 sampai 47,27 mgIL. Fosfor tennasuk unsur.hara esensial bagi tanaman dengan fungsi sebagai pemindah energi yang tidak dapat diganti dengan haP.l lain. Ketidakcukupan pasokan P
m~~lj~ ~•.m!n g~ w.m~~ ~~~~im~~ ~~~ PQ~n~! t-Mi~~ p~ ~i!m~' ~y ~~ ~l?~
menyempumakan proses reprodulcsi ~ng normal. Peranan P daJam taoaman sebagai per:lyimpanan dan pemindahan energi yang berpengaruh terhadap berbag:li p~ lain dalam tauaman. Adan}1l P dibutubkan untule reaksi biokimiawi penting, ~.ti pemindahan ion, kerja osmotik,. reaksiibtosintesis dan glikolisis.
HasiJ peuelitiHll yang sudah diperoleh hingga saat ini masih terbatas pada karakteri.stik awal degradasi limbah biomasa pertanian. Penelitian yang saat ini sedang berlangsung meliputi evaluasi kioerja konversi biomasa pada digester skala 10 L dan 100 L dengan kondisi dan mode operasi batch dan sequencing batch denpn atau tanpa recycle digestatJllodi. Dari ke~atan peneUtlau ran. sedang beclangsung ini akan dihasilkan berbagai parameter kioelja digester yang dapat digunakan sebagai basis perancangan sistem dan proses kODversi bahan organik menjadi biogas skala operasiODa~ 3 meliputi laju pembebanan orpnik (~VSlml.hari), produksi bio~ spesifik (m bio~J vs tersisihkan) dan komposisi biogas, produksi dan karakteristik digestat dan lindi, desain operasi digester, dan analisis biaya dan maufaat.
Limbah pertanian memiliki potensi yang besar untuk produksi bioenergi (biogas), karena terdiri besar dari ba.han orpnilc.. tersedia dalam jumlah besar dan dapat diperbarui (renewahle~.
seba$ian
87-8
." 1]ipfO ljlOlnO 2010
,knoJog; NasioJl:!1
ISSN: 1693 - 1750
l lilfiuni P.ilQi ~~
Iin19~h ~'y~ rchan pcnccm:1I'nn lingkunga n. Praktck demikian berkontribusi temadap pengembang:ln pcrtan ia.n bcrkesinambungan (sustainable agrictllture). yang 1II·~ rupakan tuntutan bagi prakt ek pcrtanian modern,
VCArAN ,[£RIMA KASfR Tcrima kasih di2UlJ!aikau ju£
C"erj aan laboralO;,iuUl . lsi paper in i sebag ian dari hasi! pcllcliti:m ini dibi:.ya i o lch Hibah Pcnditb.tl SIr.ltc,g is Unggulan ( PSU) IIlB T ahn 20 10.
fi]
AP I'IA., (20 0S). "Standard M ethods for the Examination o f Wnter and Wastcwalcr".20 1l> cd. A merican Public H ea ti.l ~ Assoc iat io n, APIiA, New Yo rk .
[21
Arali. J.M., (2009). " EvlliL;aring the Eco:1omic Fcas ibiiit), of Anaerobic Digest io n or Kaw:lng\"arc M:ukct Waste·'. !JS Thesis. Ka n ~lS SI:llc University , Manlwuan, Kallsas.
I3J
Bi swas J., C ho wdh ur/, R., Dhallacharya, I")., (2007). "Mnt hcmal icnl !nodcl ing for Ihe predic;ion of bi()gas gcneration cl1arnctherist ic o f an anacrc..bic diges tcr based o n foodlvegeltlble residues" . J. BiotrlrJSs alld Bwenei-gy, Vo l. 3 1, p. 80 - 86.
(41
Fischer, T. dan hrrc&. A .. (2001) . Zur TrockcnfcnnCll t:)tio u in c er L..md winc.haft (About Dry Fennclltatioll in Agriculture). Biogas Jourl/ai Nr, I , Mai 200 I, p. J 2- 16 .
lSi
Juanga J.P., Visvanathan, C. dan Josef Trankier, J ., (20Q7). "Optimization o f anaerobic digc~ti cn of mu!licipal solid was tl;: in combined process and sequential s taging". Waste Afallage Res 25, p. 30-38
[6]
I\im, S. dqn p, 0;1 1, Q.E" (2004). "G I 99~ 1 l)ot~ nti ~ 1 Qioclhanol I)roduction from WqslJ;
(7]
~i, ~·
J,
~~g, <;: ,~. ~9 ~~g!~
N..
(~9!9) , " f\.1C?$.~~c::
r!'9<JUc::t19!1 ft1?m
Ri ~C? $~w ~j¢.
Acclimated Anaerobic Sludge : Effect of Phosphate Supplementation", J Technology. Vol 10 I, p. 4343 - 4348
[8J
Bioresource
M~~i~orr.! l, M" S'!JTI'"1i, Z. , I-IWlsoq, A·, ~1J\ ; th, 9" f~n!<. P., y~, 1'1., kongworth, i " GOO8). " Anacrobic di gcstion of municipal so lid waste and agri ~ulturnl waste and the effcct o f cod igestion with da iry cow manure", Bioresource Technology 99, p. 828&-8293
1l7 -9
.
'
