Potensi Feses Sapi Potong.. Tety Pratiwi

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi

POTENSI FESES SAPI POTONG SEBAGAI AKTIVATOR PERTUMBUHAN BAKTERI ANAEROB DAN PEMBENTUKAN GAS METANA PADA BERBAGAI JENIS BATUBARA POTENTIAL FOR CATTLE FECES AS AN ACTIVATOR FOR ANAEROBIC BACTERIA GROWTH AND FORMATION OF METHANE GAS IN VARIOUS TYPES OF COAL Tety Pratiwi*, Eulis Tanti Marlina**, D. Zamzam Badruzzaman** Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran Jalan Raya Bandung - Sumedang KM 21 Sumedang 45363 *Alumni Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran **Staf Pengajar Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran email : [email protected]

ABSTRAK Biogas merupakan gas campuran metana (CH4) karbondioksida (CO2) dan gas lainnya yang didapat dari hasil penguraian bahan organik. Bahan organik yang digunakan adalah feses sapi potong, dan menggunakan beberapa jenis Batubara lignit, subbituminus, bituminus. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui Potensi Feses Sapi Potong Sebagai Aktivator Pertumbuhan Bakteri Anaerob dan Pembentukan Gas Metana Pada Berbagai Jenis Batubara. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni bertempat di Laboratorium Mikrobiologi dan Penanganan Limbah Peternakan Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran, Laboratorium Nano Teknologi Universitas Padjadjaran dan Laboratorium Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung. Metode yang digunakan adalah Deskriptif. Hasil Penelitian bakteri tertinggi pada batubara subbituminus dengan konsentrasi bakteri anaerob 87,097±4,111% hari ke 10, sementara bakteri terendah pada batubara Lignit dengan rataan 13,923 ±1,761% pada hari ke 2. Rataan bituminus 77,973±2,599% pada hari ke 10. Rataan terbesar gas metana pada batubara lignit 4,999% pada hari ke 10. Rataan terendah batubara bituminus 1,674% . Batubara subbituminus dengan rataan 2,953% hari ke 10. Kata kunci: feses sapi potong, batubara, gas metan

ABSTRACT Biogas is a mixture of methane gas (CH4), carbon dioxide (CO2) and other gases derived from the decomposition of organic material. The organic material used is beef cattle feces, the type of coal is Lignit, Subbituminus, Bituminus. The Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 1

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi purpose of this study was to determine the potential of Beef Cattle Feces As Growth Activator Anaerobic Bacteria and Formation of Methane At Different Types of Coal. This study was conducted in June held at the Laboratory of Microbiology and Waste Management Faculty of Animal Husbandry, Padjadjaran University, Laboratory of Nano Technology Laboratory of the University of Padjadjaran and Chemical Engineering Institute of Technology Bandung. The method used is descriptive. The result is, the highest bacteria in Sub Bituminous coal with the average is 87.097±4.111% On the tenth day. While the lowest bacteria on lignite coal with the average is 13.923±1.761% on the second day. The average of bituminous is 77.973±2.599% on the tenth day. The average of methane in coal lignite is 4.999% on the tenth day. The lowest average of bituminous coal is 1.674% . Subbituminous coal with the average is 2.953% on the tenth day. Keywords: beef cattle feces, coal, methane.

PENDAHULUAN Kemajuan dunia, khususnya di bidang industri semakin meningkat dengan adanya penemuan–penemuan bahan tambang baik logam maupun non logam yang dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan bahan baku industri yang berada di berbagai tempat dibelahan dunia khususnya yang berada di wilayah Indonesia. Seiring bertambahnya kebutuhan akan energi, baik untuk listrik, transportasi dan rumah tangga. Negara-negara berkembang seperti Indonesia juga membutuhkan suatu energi alternatif yang dapat terus dikembangkan, dimana kebutuhan akan energi untuk pembangkit listrik terus berkembang. Salah satu pembangkit listrik yang cukup baik adalah dari energi batubara. Sebagaimana kita ketahui, batubara di Indonesia cadangan dan produksinya sangat cukup. Pemanfaatan batubara sebagai bahan baku industri menunjukkan adanya peningkatan yang dipacu oleh kenaikan harga BBM yang semakin tidak menentu. Batubara banyak digunakan sebagai bahan pembangkit listrik. Batubara menurut jenisnya dibagi menjadi batubara kualitas rendah (lignit), kualitas sedang (subituminus), kualitas tinggi (bituminus), dan kualitas sangat tinggi (anthracite). Batubara kualitas tinggi sebagian besar diekspor dan digunakan untuk industri semen. Oleh karena itu, selama ini di Indonesia sebagian besar proses pembakaran menggunakan jenis batubara kualitas sedang (subituminus). Ditinjau dari kegunaannya, batubara dengan jenis Lignit jarang digunakan karna nilai kalor yang rendah dan kadar air yang tinggi menyebabkan batubara jenis Lignit ini kurang dimanfaatkan. Batubara jenis Bituminus umumnya digunakan sebagai bahan bakar pembangkit tenaga uap, dalam jumlah besar digunakan untuk aplikasi panas dan daya disektor manufaktur. Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 2

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi Batubara memiliki kemampuan menyimpan gas dalam jumlah yang banyak, karena permukaannya mempunyai kemampuan mengadsorpsi gas. Gas yang terperangkap pada batubara sebagian besar terdiri dari gas metana, sehingga secara umum gas ini disebut dengan coal bed methane (CBM). Produksi gas metana diperoleh dari batubara kalor rendah dan mempunyai batas waktu produktifitas. Permasalahan yang dihadapi adalah penurunan produksi CBM. Kondisi ini dapat direkayasa dengan cara penambahan populasi mikroorganisme anaerob dan nutrisi yang berasal dari feses ternak yang memiliki potensi sebagai penghasil biogas (Agung,N.Pambudi, 2010) Limbah ternak khususnya feses merupakan hasil buangan dari ternak yang merupakan sumber mikroorganisme dan mengandung bahan organik yang potensial menjadi pencemar apabila tidak ditangani dengan baik (Hartono,dkk, 2014). Feses mengandung berbagai macam mikroba diantaranya bakteri, protozoa , dan fungi . Berdasarkan uraian diatas, feses sapi potong memiliki peran secara biologis dalam pembentukan gas metana yang terdapat pada batubara. Oleh sebab itu, perlu dilakukannya penelitian mengenai potensi feses sapi potong sebagai aktivator pertumbuhan bakteri anaerob dan pembentukan gas metana pada berbagai jenis batubara. BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan Penelitian Bahan penelitian yang digunakan adalah feses sapi potong segar yang diperoleh dari peternakan rakyat daerah Jatinangor, batubara jenis subbituminus, bituminus, lignit diambil dari desa Libur Dinding, Kabupaten Paser, Kalimantan Timur. Contoh batubara diambil dari Formasi Pamaluan, cairan isi rumen yang di peroleh dari RPH Ciroyom. Feses sapi potong yang digunakan sebanyak 5 gram diencerkan dengan NaCl fisiologis 45ml. Pengenceran sampel feses disimpan selama 5 menit. Sampel kemudian diencerkan pada, 10-2, dan 10-3 larutan pengencer. Batubara subbituminus, bituminous, dan lignit dengan jumlah 1 gram sebanyak 1 buah dalam satu tabung hungate. Larutan mineral I dan II, larutan pengencer, media untuk bakteri metanogen, gas CO2, dan mix gas yang terdiri dari H2 20% dan CO2 80%. Metode Penelitian Penelitian ini merupakan metode deskriptif yang akan dianalisis dengan menghitung rata-rata, simpangan baku, varian, koefisien variasi dan menaksir rata-rata (Sudjana, 2002). Penelitian ini dilakukan menggunakan perlakuan yaitu perlakuan dengan penambahan batubara jenis subbituminus, Bituminus, dan lignit dan hasilnya diamati pada hari ke 2, 5, 10, 14. Penelitian berlangsung 3 tahap, Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 3

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi yaitu tahap pertama pengenceran sampel isolat bakteri feses sapi potong, tahap kedua pembuatan media untuk bakteri metanogen dan penanaman bakteri anaerob, tahap ketiga analisis sampel untuk pertumbuhan total bakteri anaerob dan produksi gas metana. HASIL DAN PEMBAHASAN Konsentrasi Bakteri Anaerob Penghasil Gas Metana Konsentrasi bakteri anaerob yang terdapat pada feses sapi potong sebagai berikut: Tabel 1. Konsentrasi Bakteri Anaerob Penghasil Gas Metana yang Tumbuh pada Batubara Lignit, Bituminus,dan Subbituminus Perlakuan Hari Lignit Subbituminus Bituminus (%) 2

13,923

19,320

16.867

5

32,083

82,997

73.670

10

45,793

87,097

77.973

14

35,633

45,313

33.057

Tabel 1 merupakan konsentrasi bakteri anaerob yang tumbuh pada 3 jenis batubara yang berbeda yaitu Lignit, Subbituminus, Bituminus. Dari ketiga batubara tersebut konsentrasi yang tertinggi ada pada batubara Subbituminus pada hari ke 10 dengan rataan 87,097%. Konsentrasi bakteri terkecil ada pada batubara Lignit hari ke 2 dengan rataan 13,923%. Konsentrasi bakteri batubara Bituminus berada diantara batubara Lignit dan Subbituminus dengan rataan 77.973% pada hari ke 10. Dihubungkan dengan kurva pertumbuhan bakteri dijelaskan bahwa pertumbuhan bakteri anaerob dihari ke-2 masih mengalami masa penyesuaian dengan keadaan di dalam media baik dari segi nutrisi, pH dan temperatur yang sesuai dengan tempat hidupnya. Kemudian bakteri mengalami proses pertumbuhan pada hari ke-5 sampai hari ke- 10 sehingga akan dihasilkan jumlah bakteri paling banyak dan puncaknya pada hari ke- 10. Pada hari ke-14 bakteri mulai kekurangan nutrisi karena populasi bakteri semakin banyak tetapi ketersediaan nutrisi mulai habis. Proses diatas sesuai dengan kurva pertumbuhan bakteri, yang di dalamnya terdapat beberapa fase pertumbuhan bakteri, antara lain Fase Adaptasi (Lag Phase), Fase Pertumbuhan (Log Phase), fase stasioner, fase kematian populasi (Brock & Madigan,1991). Brock & Madigan,1991 menjelaskan bahwa fase adaptasi menjelaskan fase untuk menyesuaikan dengan substrat dan Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 4

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi kondisi lingkungan disekitarnya, fase eksponensial atau logaritmik, sel berada dalam keadaan pertumbuhan yang seimbang. Selama fase ini, masa dan volume sel meningkat oleh faktor yang sama dalam arti rata-rata komposisi sel dan konsentrasi relatif metabolit tetap konstan. Selama periode ini pertumbuhan seimbang, kecepatan peningkatan dapat diekspresikan dengan fungsi eksponensial alami. Sel membelah dengan kecepatan konstan yang ditentukan oleh sifat intrinsik bakteri dan kondisi lingkungan. Dalam hal ini terdapat keragaman kecepatan pertumban berbagai mikroorganisme. Fase stasioner kondisi biakan kekurangan nutrien, perubahan pH, dan faktor lain yang tidak diketahui akan mendesak dan mengganggu biakan, mengakibatkan penurunan kecepatan pertumbuhan. Selama fase ini, jumlah sel yang hidup tetap konstan untuk periode yang berbeda, bergantung pada bakteri. Fase kematian saat media kehabisan nutrien maka populasi bakteri akan menurun jumlahnya, Pada saat ini jumlah sel yang mati lebih banyak daripada sel yang hidup. Batubara Subbituminus memiliki konsentrasi lebih tinggi dibandingkan dengan batubara Lignit dan Bituminus. Keadaan seperti ini diduga dipengaruhi oleh karbon pada setiap batubara. Dijelaskan Brian dan Bowel (2008) bahwa Lignit adalah batubara yang nemiliki nilai kandungan karbon sebanyak 25-35%, Subbituminus memiliki karbon sebanyak 35-45%, Bituminus memiliki kandungan karbon sebanyak 69-86%. Mikroorganisme membutuhkan nutrien untuk mendukung pertumbuhan. Nutrien yang dimaksud dapat berupa makro nutrien. Karbon merupakan sumber nutrien yang akan masuk dalam proses metabolisme mikroba, berperan sebagai sumber energi bagi mikroorganisme dan akan menjadi salah satu penyusun elemen sel. Oleh karena itu, karbon sangat dibutuhkan. Batubara Subbituminus rataan konsentrasi bakteri lebih tinggi dipengaruhi oleh karbon yang dibutuhkan sebagai nutrien untuk pertumbuhan bakteri anaerob. Diduga kadar karbon yang terdapat pada batubara dan feses sapi potong memenuhi kebutuhan nutrien pada pertumbuhan bakteri, sedangkan pada karbon batubara Bituminus yang terlalu tinggi dan berlebih akan menjadi racun pada pertumbuhan bakteri, seperti yang dikemukan oleh Gotaas (1956) karbon seharusnya berada dalam batas cukup sebagai nutrien. Jika jumlah karbon terlalu banyak, karbon tersebut akan terkonversi menjadi amonia yang bersifat toksik. Produksi Gas Metana Pada Media Biogas Jenis Batubara Lignit, Subbituminus, dan Bituminus Produksi Biogas yang dihasikan dengan Menggunakan Alat Gas Chromatoghraphy, Sebagai berikut:

Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 5

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi Tabel 2. Produksi Gas Metana Perlakuan Hari

Lignit CH4

Subituminus CH4

Bituminus CH4

2

2,760 %

2,014%

1,674%

5

3,069%

2,393%

2,057%

10

4,999%

2,953%

3,066%

14

3,428%

2,474%

2,643%

Tabel 2 menerangkan hasil rataan jumlah gas metana dengan menggunakan alat Gas Chromatoghraphy. Rataan jumlah gas metana (CH4) pada berbagai jenis batubara yaitu Lignit, Subbituminus, dan Bituminus. Ketiga batubara tersebut rataan gas metana tertinggi ada pada batubara Lignit pada hari ke 10 dengan rataan 4,999%, dan rataan terendah gas metana ada pada batubara Bituminus pada hari ke 2 dengan rataan 1,674%. Dilihat pada tabel 3 terdapat perubahan jumlah gas metana mulai hari ke 2 hingga hari ke 14. Jumlah gas metana pada tabel 5 mengalami penurunan. Hal ini diduga disebabkan dengan fase pertumbuhan bakteri yang terdapat pada batubara tersebut, pada tabel 5 yang menunjukan jumlah gas metana yang terdapat pada batubara bituminus dengan rataan terkecil. Dijelakaskan Brock & Madigan (1991) bahwa fase adaptasi adalah fase untuk menyesuaikan dengan substrat dan kondisi lingkungan disekitarnya, fase eksponensial atau logaritmik, sel berada dalam keadaan pertumbuhan yang seimbang. Selama fase ini, masa dan volume sel meningkat oleh faktor yang sama dalam arti rata-rata komposisi sel dan konsentrasi relatif metabolit tetap konstan. Selama periode ini pertumbuhan seimbang, kecepatan peningkatan dapat diekspresikan dengan fungsi eksponensial alami. Sel membelah dengan kecepatan konstan yang ditentukan oleh sifat intrinsik bakteri dan kondisi lingkungan. Dalam hal ini terdapat keragaman kecepatan pertumban berbagai mikroorganisme. Fase stasioner kondisi biakan kekurangan nutrien, perubahan pH, dan faktor lain yang tidak diketahui akan mendesak dan mengganggu biakan, mengakibatkan penurunan kecepatan pertumbuhan. Selama fase ini, jumlah sel yang hidup tetap konstan untuk periode yang berbeda, bergantung pada bakteri. Fase kematian saat media kehabisan nutrien maka populasi bakteri akan menurun jumlahnya, pada saat ini jumlah sel yang mati lebih banyak daripada sel yang hidup. Gas metana yang dihasilkan meningkat mulai dari hari ke 2 hingga hari ke 14. Hal ini diduga dipengaruhi oleh proses pembentukan biogas. Pada hari ke 2 Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 6

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi gas metana yang dihasilkan lebih sedikit daripada gas metana yang dihasilkan pada hari ke 10. Pada hari ke 2 termasuk proses pembentukan biogas pada tahap hidrolisis, seperti yang dikemukakan oleh Price dan Cheremisinoff (1981). Pada tahap ini pelarutan bahan baku organik mudah larut dalam air, dan yang sulit larut dicerna menjadi bahan organik sederhana, yaitu perubahan struktur bentuk primer menjadi bentuk monomer. bahwa tahap pertama ini sangat penting karena molekul organik besar yang terlalu besar untuk langsung diserap dan digunakan oleh mikroorganisme sebagai sumber substrat atau makanan, untuk menghasilkan waktu pencernaan yang lebih pendek dan memberikan hasil metana yang lebih tinggi. Puncak produksi gas metana ada pada hari ke 5 dan ke 10. Gas metana mulai meningkat jumlahnya hal ini menandakan telah terjadinya tahap pembentukan biogas tahap asidogenik dan Metanogenesis yaitu Pada tahap ini komponen monomer (gula sederhana), yang terbentuk pada tahap hidrolisis, dimakan bakteri pembentuk asam, yang menghasilkan asam asetat, propionat, laktat, alkohol, butirat, karbondioksida, hidrogen dan amoniak. Pada suasana anaerob produk yang dihasilkan ini akan menjadi substrat pada pembentukan gas metan oleh bakteri metanogenik. Data yang diperoleh menunjukan bahwa batubara Lignit memiliki jumlah gas metana paling tinggi diantara batubara lainnya, hal ini diduga dengan adanya karbon yang yang dimiliki Lignit sama dengan nilai karbon yang dimiliki feses yaitu sama-sama berasal dari bahan organik. Dijelaskan (Yunita, 2000) Lignit merupakan batubara peringkat rendah dimana kedudukan lignit dalam tingkat klasifikasi batubara berada pada daerah transisi dari jenis gambut ke batubara. Lignit adalah batubara yang berwarna cokelat kehitaman dan memiliki tekstur seperti kayu (organic). Batubara Lignit merupakan batubara yang memiliki nilai karbon tertinngi karena berasal dari bahan organik seperti kayu dan gambut. Penambahan batubara lignit terhadap media tanam memperpanjang produksi biogas. Hal ini dapat diketahui dengan melakukan pengujian pada hari ke-30, bahwa media yang ditambahkan dengan batubara Lignit masih memproduksi gas metana sebanyak 812 ppm, CO2 sebanyak 1564 ppm, dan N2O sebanyak 2,15 ppm. Hal ini membuktikan bahwa kandungan karbon, nitrogen dan H2 dari batubara Lignit sangat penting dalam memperpanjang proses pembentukan biogas. KESIMPULAN Konsentrasi bakteri anaerob pada batubara subbituminus tertinggi pada hari ke 10 yaitu 87,097%, Bituminus 77,973% pada hari ke 10, dan rataan konsentrasi bakteri yang terkecil pada batubara lignit hari ke 2 dengan rataan 13,923% . Produksi gas metana (CH4) pada batubara Lignit tertinggi pada hari ke 10 yaitu 4,999%, Subbituminus 2,953% pada hari ke 10, dan produksi gas metana yang terkecil pada batubara Bituminus hari ke 2 dengan rataan 1,674%. Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 7

Potensi Feses Sapi Potong……………………………………..………Tety Pratiwi

UCAPAN TERIMAKASIH Penulis berterimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penelitian ini. Ucapan terimakasih kepada Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran, Laboratorium Mikrobiologi dan Penanganan Limbah Peternakan, Laboratorium Nano Teknologi, Balai Penelitian Pertanian Pati Jawa Tengah. Prof. Ir. Ellin Harlia, MS., selaku ketua tim dosen dalam penelitian dan Academic Leadership Grant (ALG) yang telah memberikan dukungan materiil dalam penelitian ini. DAFTAR PUSTAKA Agung, N. Pambudi (2010), “Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif”, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gajah Mada, Yogyakarta. Brian H. Bowen, Marty W. Irwin,. 2008. Coal Characteristics. The Energy Center at Discovery Park. Purdue University, Indiana Center for Coal Technology Research, CCTR, Potter Center, 500 Central Drive, West Lafayette. Brock,TD. & Madigan,MT.,1991. Biology Prentice- Hall International,Inc.

of Microorganisms . Sixth ed.

Gotaas, H.B. 1956. Composting, Sanitary Disposal and Reclamation of Organic Wastes. Hartono, St. Fatma Hiola dan Surahman Nur. 2014. Parameter Kualitas Limbah Padat Rumah Potong Hewan Tamangapa Kota Makasar Sebagai Bahan Baku Pupuk Kompos. Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Negeri Makassar. Jurnal Bionature, Volume 15, Nomor 2, 137-141. Price, E.C & Cheremisinoff, P. N; 1981: Biogas Production and Utilization. Ann Arbor Science Publishers Inc., United States of America. Sudjana. 2002. Metode Statistika. Bandung: Tarsito.

Fakultas Peternakan, Universitas Padjadjaran …….... 8