Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006
PENGARUH PENAMBAHAN KOTORAN AYAM DAN MIKROORGANISME M-16 PADA PROSES PENGOMPOSAN SAMPAH KOTA SECARA AEROBIK Riskha Septianingrum dan Ipung Fitri Purwanti
[email protected] Jurusan Teknik Lingkungan ITS Surabaya Kampus ITS, Sukolilo – Surabaya 60111
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa laju pengomposan sampah dengan penambahan kotoran ayam dan mikroorganisme M-16 secara aerobik dan menentukan komposisi campuran efektif yang dibutuhkan dalam proses pengomposan dengan penambahan kotoran ayam dan mikroorganisme M-16. Sampah yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari sampah TPS Asempayung, Sukolilo, Surabaya. Hasil penelitian menunjukkan adanya pengaruh penambahan kotoran ayam dan M-16 dalam mempercepat proses pengomposan ditijnau dari laju penurunan kadar C. Kematangan kompos paling cepat dicapai oleh reaktor 2 dengan komposisi 10 kg sampah + 5 kg kotoran ayam + 20 ml M-16 yaitu dengan laju penurunan kadar C sebesar -0,57%. Secara teoritis, untuk komposisi sampah 10 kg, kotoran ayam 5 kg dan 20 ml M-16, didapatkan residu total (kompos) sebesar 2,764 kg. Apabila diasumsikan harga 1 kg kompos adalah Rp. 2.000,- maka harga 2,764 kg kompos adalah Rp. 5.528,-. Kata kunci : pengomposan, sampah TPS, kotoran ayam, M-16, aerobik
PENDAHULUAN Salah satu teknologi penanganan sampah yang dapat dilakukan untuk mengatasi permasalahan sampah adalah dengan melakukan pengomposan. Dalam penelitian ini dipilih biostater M-16 karena terdapat berbagai macam mikroorganisme penting yang dibutuhkan dalam proses dekomposisi sampah, sehingga dapat mempercepat proses komposting. Penambahan kotoran ayam karena mengandung unsur N yang dibutuhkan oleh mikroorganisme pengurai sebagai sumber nutrisi untuk pembentukan sel-sel tubuhnya. N yang terkandung dalam kotoran ayam yaitu 1,66% dan kandungan air yaitu 22,61% (hasil penelitian). Adapun proses pengomposan dilakukan secara aerobik agar proses pengomposan terjadi dalam waktu relatif tidak lama. Komposting aerobik ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain : 1. Kadar air Menurut Anonim (1992), selaput air di permukaan bahan merupakan media terjadinya proses ekstra metabolisme tersebut. Kisaran kadar air yang ideal adalah antara 40% - 60% dengan tingkat terbaik 50%. (Anonim, 1992). Pendapat lain dari Tchobanoglous, Theisen dan Vigil, (1993), menyatakan bahwa kadar air kompos dalam kisaran 50% - 60%. 2. Rasio C/N Zat arang atau karbon (C) yang terdapat dalam bahan organik merupakan sumber tenaga bagi mokroorganisme, sedangkan zat lemas atau nitrogen (N) dibutuhkan oleh mikroorganisme sebagai sumber makanan/nutrisi untuk pembentukan sel-sel tubuhnya. Pada pengomposan yang optimum, rasio C/N optimum yang disarankan
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006
sekitar 20/1 – 40/1, dengan nilai terbaik 30/1 (Anonim, 1992). Sedangkan menurut Tchobanoglous, Theisen dan Vigil, (1993) rasio C/N dapat berkisar antara 20/1 – 25/1. Sedangkan pendapat lain mengenai rasio C/N yang ideal adalah 25/1 – 35/1 (Dalzell dan Biddlestone, 1987). 3. Suhu Temperatur optimum untuk dekomposisi sampah dalam komposting bervariasi dengan jenis-jenis sampah yang akan dikomposkan dan kondisi proses yang terjadi (Rabbani et al., 1983). Kisaran suhu ideal tumpukan adalah 550C – 650C, dengan suhu minimum 450 C selama proses pengomposan. Suhu ideal bagi berkembangnya jasad thermofilia adalah 500C – 650C. (Anonim, 1992). Sedangkan menurut Tchobanoglous, Theisen dan Vigil, 1993, menyatakan suhu optimum 450C-550C, untuk hasil yang lebih baik perlu dijaga antara 500C-650C selama periode aktif pengomposan. 4. pH Dalam proses pengomposan, derajat keasaman (pH) yang dituju adalah antara 6 – 8,5 (Anonim, 1992) yaitu kisaran yang pada umumnya ideal bagi tanaman. Sedangkan menurut Tchobanoglous, Theisen dan Vigil, (1993), untuk mencapai kondisi optimum pH biasanya dipertahankan 7 – 7,5. 5. Ukuran Partikel Menurut Tchobanoglous, Theisen dan Vigil, (1993), ukuran partikel sebaiknya berkisar 2,5 cm – 7,5 cm dengan range rata-rata 5 cm. 6. Pengadukan Pengadukan material organik selama proses komposting penting untuk mempertahankan aktivitas aerobik. Pengadukan dilakukan tiap hari hari total 4-5 putaran (Tchobanoglous, Theisen dan Vigil, 1993). 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Menurut Yuwono, 2005 manfaat kompos bagi tanaman ada 8 macam, yaitu: Kompos memberikan nutrisi bagi tanaman. Kompos memperbaiki struktur tanah. Kompos meningkatkan kapasitas tukar kation. Kompos menambah kemampuan tanah untuk menahan air. Kompos meningkatkan aktivitas biologi tanah. Kompos mampu meningkatkan pH pada tanah asam. Kompos meningkatkan ketersediaan unsur mikro. Kompos tidak menimbulkan masalah lingkungan.
ISBN : 979-99735-1-1 D-9-2
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006
METODE Ide Studi Pengaruh Penambahan Mikroorganisme Dan Kotoran Ayam Dalam Proses Pengomposan Sampah Kota Secara Aerobik
-
Studi Literatur Sampah Teori Pengomposan secara aerobik M – 16 dan kotoran ayam
Persiapan Awal - Perijinan lokasi sampling - Metode sampling - Cara mengambil sampling sampah
Persiapan Peralatan - reaktor penelitian
Persiapan Bahan - Sampah kota - M – 16 dan Kotoran ayam
Analisis Pendahuluan Karakterisasi sampah meliputi kadar air, pH, suhu, kadar N, kadar P, kadar K, kadar C, rasio C/N Proses Pengomposan Analisis Parameter Kadar air, pH, suhu, kadar N, kadar P, kadar K, kadar C, rasio C/N Analisis data dan pembahasan Kesimpulan dan saran Penyusunan Laporan
HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Penelitian Pendahuluan Penelitian pendahuluan ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik sampah di TPS Asempayung Sukolilo. Dari karakteristik sampah tersebut, dapat ditentukan komposisi sampah organik yang dapat dikomposkan. Dari hasil penelitian pendahuluan yang telah dilakukan, didapatkan hasil seperti ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.
ISBN : 979-99735-1-1 D-9-3
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006 Tabel 1. Hasil Penentuan Komposisi Sampah TPS Asempayung Jenis Sampah Organik Plastik Kertas Kain/Tekstil Logam/kaleng Gelas/kaca Kayu Lain-lain (batu, pasir, tanah) Total
Berat Basah (%) 83,1 8,5 5,3 2,0 0,3 0,2 0,4 0,3 100,0
Berdasarkan Tabel 1. dapat diketahui komposisi sampah yang ada di TPS Asempayung Sukolilo memiliki kandungan bahan organik yang tinggi yaitu sebesar 83,1%. Bahan organik tersebut dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku kompos. Kondisi karakteristik sampah TPS Asempayung dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil Karakterisasi Sampah Parameter Suhu (OC) pH Kadar air (%) C (%) N (%) C/N (%)
Nilai 27,6 5,7 72,0 47,7 0,9 56,9
KARAKTERISTIK KOTORAN AYAM Penelitian tentang kotoran ayam ditujukan untuk mengetahui karakteristik kotoran ayam. Hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil Karakterisasi Kotoran Ayam Parameter Suhu (OC) pH Kadar air (%) C (%) N (%)
Nilai 30 6,52 22.61 46,26 1,66
C/N (%)
27,81
re ak tor 2
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
9 8 7 6 5 4 3
pH
rasio C/N dan Suhu
PENGOMPOSAN DENGAN PENAMBAHAN KOTORAN AYAM DAN M-16
2 1 0 0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 hari
suhu
C/N
pH
Gambar 1. Grafik Hubungan Antara Suhu, C/N dan pH Dengan Penambahan Kotoran Ayam 5 kg dan M-16 20 ml.
ISBN : 979-99735-1-1 D-9-4
reaktor 4
60
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
rasio C/N dan suhu
50 40 30 20 10 0 0
2
4
6
pH
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 hari
suhu
C/N
pH
Gambar 2. Grafik Hubungan Antara Suhu, C/N dan pH Dengan Penambahan Kotoran Ayam 10 kg dan M-16 20 ml.
rasio C/N dan Suhu
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
70 60 50 40 30 20 10 0 0
2
4
6
pH
reaktor 6 80
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 hari
suhu
C/N
pH
reaktor 8
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
pH
rasio C/N dan Suhu
Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Suhu, C/N dan pH Dengan Penambahan Kotoran Ayam 15 kg dan M-16 20 ml.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 hari suhu
C/N
pH
Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Suhu, C/N dan pH Dengan Penambahan M-16 20 ml dan Tanpa Penambahan Kotoran Ayam.
Berdasarkan Gambar yang menjelaskan perubahan rasio C/N, pH dan suhu selama proses komposting dapat kita amati proses yang terjadi sebagai berikut : Pada awal proses pengomposan yaitu pada tiga hari pertama semua reaktor mengalami kenaikkan suhu. Semua reaktor mengalami suhu tertinggi selama proses pengomposan berlangsung. Suhu paling tinggi dapat dicapai oleh reaktor 6, yaitu sebesar 54oC. Reaktor 8 merupakan reaktor yang mencapai suhu puncak terendah dibandingkan reaktor lainnya. Hal ini diakibatkan oleh karena reaktor ini tidak ditambahkan kotoran ayam, sehingga selain tinggi tumpukan rendah, kadar air yang tinggi juga menyebabkan tidak dapat tercapainya suhu optimal pengomposan. Kelebihan air
ISBN : 979-99735-1-1 D-9-5
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006
akan menutupi rongga udara di dalam tumpukan, sehingga akan membatasi kadar oksigen dalam tumpukan tersebut. Kekurangan udara ini akan menyebabkan mikroorganisme aerobik mati sehingga akan mengurangi populasi mikroorganisme. Dengan demikian, aktivitas mikroorganisme yang hanya sedikit dan energi/panas yang dihasilkan akan berkurang (Anonim, 1992). Pada reaktor 2, dimana suhu puncak hanya mencapai 43oC terjadi degradasi bahan organik yang lebih besar dibandingkan dengan reaktor 6 dimana suhu puncaknya dapat mencapai 54oC. Hal ini dapat terjadi karena pada reaktor 6, dimana penambahan kotoran ayamnya terbanyak, yaitu 15 kg dapat menyebabkan kelebihan N. Maka sisa nitrogen akan berlebihan sehingga terbentuk NH3. Kandungan amonia yang berlebihan dapat meracuni mikroorganisme pembusuk. Apabila mikroorganisme berkurang, otomatis proses penguraian bahan organik berjalan lambat. Nilai pH semua reaktor pada awal proses pengomposan berada pada rentang asam hingga netral, yaitu antara 5-7. Hal ini diakibatkan oleh karena sejumlah jasad renik jenis tertentu akan mengubah sampah organik menjadi asam organik. Dalam proses selanjutnya, jasad renik jenis lainnya akan memakan asam organik tersebut sehingga menyebabkan tingkat pH naik kembali, mendekati netral (Anonim, 1992). Selanjutnya mengalami kenaikan hingga pH menjadi basa. Kenaikkan pH disebabkan karena dekomposisi protein yang menghasilkan amonium disertai pelepasan ion OH- yang dapat menaikkan pH tumpukkan. Menurut Polprasert, 1989 pada kondisi temperatur dan pH yang tinggi dapat menyebabkan hilangnya gas nitrogen sebagai gas NH3. Dalam keadaan pH yang basa, dapat menyebabkan kadar N suatu bahan menjadi turun. Hal ini diakibatkan oleh karena pada proses degradasi protein oleh mikroorganisme menghasilkan amonia (NH3) dan ion OH-. Amonia yang terbentuk ini dapat terlepas begitu saja ke udara melalui proses pangadukan. Dalam keadaan kekurangan oksigen, maka proses nitrifikasi akan berjalan lebih lambat atau hanya berjalan sedikit saja dan lebih banyak dihasilkan ion OH- pada proses ammonifikasi. Namun bisa saja proses nitrifikasi berjalan kembali sehingga kadar N dapat naik. Dengan demikian kadar C/N menjadi berfluktuatif. Sedangkan untuk karbon, setiap hari mengalami penurunan, walaupun sedikit berfluktuatif. Hal ini dapat diakibatkan karena bahan baku sampah pembuatan kompos ini berasal dari berbagai macam jenis bahan organik, sehingga mempunyai kecepatan penguraian yang berbeda-beda. Laju kematangan kompos ditunjukkan oleh laju penurunan kadar karbon. Laju penurunan kadar C dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini. Tabel 4. Hasil Penentuan Laju Penurunan Rasio C/N Dengan Penambahan Kotoran Ayam dan M-16
Reaktor Reaktor 2 Reaktor 4 Reaktor 6 Reaktor 8
Laju penurunan kadar C (%C/hari) -0,57 -0,41 -0,32 -0,43
ISBN : 979-99735-1-1 D-9-6
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006
Keterangan : Reaktor 2 = Sampah 10 kg + kotoran ayam 5 kg + M-16 20 ml Reaktor 4 = Sampah 10 kg + kotoran ayam 10 kg + M-16 20 ml Reaktor 6 = Sampah 10 kg + kotoran ayam 15 kg + M-16 20 ml Reaktor 8 = Sampah 10 kg + M-16 20 ml PRODUK AKHIR Kualitas produk akhir pengomposan dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Hasil Analisis Kualitas Hasil Akhir Kompos
Reaktor Reaktor 2 Reaktor 4 Reaktor 6 Reaktor 8
N Awal 1,10 1,05 0,94 1,19
P Akhir 1,30 1,59 1,36 1,40
Awal 0,48 0,28 0,82 0,78
K Akhir 0,72 0,40 0,62 0,67
Awal 1,68 0,88 1,44 1,30
Akhir 1,96 0,91 1,12 1,30
2,50 2,00
(%)
1,50 1,00 0,50 0,00 aw al
akhir R2
aw al
akhir
aw al
R4
akhir R6
N
P
aw al
akhir R8
K
Gambar 5. Hasil Kualitas Produk Akhir
Unsur-unsur makro yang terukur merupakan Gambaran kualitas bahan organik yang terdekomposisi dan proses mikroorganisme yang terjadi. Aktivitas mikroorganisme yang selama proses dekomposisi menyebabkan bahan organik kompleks terurai ke dalam bentuk anorganiknya sehingga mudah dimanfaatkan oleh tanaman. Adanya penurunan N dan rendahnya peningkatan unsur-unsur makro menandakan proses nitrifikasi tidak berlangsung dengan baik. Produk unsur-unsur makro tergantung dari peranan nitrifikasi yang berlangsung dalam tumpukan. Karena pada proses ini, setelah ion amonium dibebaskan melalui dekomposisi bahan-bahan organik yang mengandung nitrogen, terjadi oksidasi amonium menjadi nitrat. Permasalahan tentang sampah telah menjadi perhatian khusus, terutama di kotakota besar seperti Surabaya. Dengan sistem pengelolaan sampah yang kebanyakan dilakukan secara terpusat, yaitu sampah rumah tangga maupun non rumah tangga dikumpulkan di TPS yang tersebar di seluruh kota. Sehingga jumlah sampah di TPS terkadang melebihi daya tampungnya. Dengan memanfaatkan sampah TPS untuk pengomposan maka diharapkan dapat mengurangi volume sampah di TPS. Dengan demikian maka biaya pengangkutan sampah dari TPS ke TPA akan berkurang. Semakin
ISBN : 979-99735-1-1 D-9-7
Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi III Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2006
banyak sampah yang dikomposkan maka akan semakin sedikit sampah yang harus diangkut ke TPA. Secara teoritis, pada proses pengomposan terjadi hidrolisis (penguapan CO2, H2O, CH4) sekitar 60 % – 70 %, sehingga untuk komposisi sampah 10 kg, kotoran ayam 5 kg dan 20 ml M-16, didapatkan residu total (kompos) sebesar 2,764 kg. Apabila diasumsikan harga 1 kg kompos adalah Rp. 2.000,- maka harga 2,764 kg kompos adalah Rp. 5.528,-. Secara teoritis pula dapat dihitung besarnya rupiah yang didapatkan bila pengomposan dilakukan untuk jumlah sampah (dengan komposisi sampah : kotoran ayam = 1 : 0,5) yang lebih banyak. KESIMPULAN Dari hasil analisis dan pembahasan dari penelitian ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Penambahan kotoran ayam dan biostarter M-16 dapat mempercepat laju pengomposan sampah ditinjau dari laju penurunan kadar C. 2. Laju penurunan terbesar pada pengomposan sampah dengan penambahan kotoran ayam dan M 16 secara aerobik adalah dengan variasi 10 kg sampah + 5 kg kotoran ayam + 20 ml M-16 yaitu dengan laju penurunan C sebesar 0,57 %. 3. Komposisi yang paling efektif dalam penelitian ini adalah dengan variasi 10 kg sampah + 5 kg kotoran ayam + 20 ml M 16. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 1992. Buku Panduan : Teknik Pembuatan Kompos Dari Sampah, Teori Dan Aplikasi. CPIS (Center Policy and Implementation Studies). Dalzell, H. W. Dan A. W. Biddlestone, 1987. Soil Management : Compost Production And Use In Tropical And Sub Tropical Environment. Soil Bulletin Food and Agriculture Organization of United Nation Dewi, B. C. dan Pandebesie, E. S., 2003. Studi Pengaruh Frekuensi Pengadukan Dan Penambahan M-16 Terhadap Laju Kematangan Kompos. Jurnal Purifikasi. Volume 4. Nomor 3. Halaman 127-132. Metcalf dan Eddy., 2003. Wastewater Treatment : Treatment and Reuse, fourth edition, McGraw-Hill Book Company, New York. Polprasert, C., 1989. Organic Waste Recycling Enviromental Engineering. Division Asian Institut of Technology. Bangkok-Thailand. Rabbani, K. R., Jindal, R., Kubota, H. dan Obeng, L., 1983. Composting of Domestic Refuse. Enviromental Sanitation Information Center. Bangkok-Thailand. Rao, N. S. Subba, 1994. Mikroorganisme Tanah Dan Pertumbuhan Tanaman. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta. Tchobanaglous, G.,. Theisen, H. dan Vigil, S., 1983. Integrated Solid Waste Management. McGraw Hill. USA.
ISBN : 979-99735-1-1 D-9-8
