ix

ix

PENGARUH METODE PENGADUKAN REAKTOR DIGESTER UNTUK MENINGKATKAN PRODUKSI GAS METHAN (CH-4) PADA PROSES PEMBUATAN BIOGAS

TUGAS AKHIR

RONI PRASETYO GUSTIAWAN NIM : 130309208091

JURUSAN TEKNIK MESIN PROGAM STUDI ALAT BERAT

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN 2018

x

x

xi

xi

xii

xii

xiii

xiii

xiv

xiv

Karaya ilmiah ini kupersembahkan kepada

Ayahanda dan Ibunda tercinta

Jarkoni, Emi Widarti

Adik Tersayang

Itania Widyanti Rahayu, Dzakiyya

Serta Keluarga Besar

Himpunan Mahasiswa Pecintaa Alam

Serta seluruh pembaca yang budiman

xv

xv

ABSTRAK

Biogas adalah sumber energi terbarukan yang berkontribusi dalam usaha memenuhi

kebutuhan bahan bakar yang menghasilkan sebagian besar gas metana (CH4) dan

karbon dioksida (CO2). Beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya

hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3), hidrogen (H2) dan nitrogen.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui cara dan proses produksi biogas

untuk mendapatkan gas metana (CH4) secara maksimal dengan pengaruh pada

digester.

Jenis penelitian ini adalah eksperimental, dimana peneliti melakukan perencanaan,

desain, pembuatan, dan pengujian langsung di lapangan untuk mengetahui hasil

eksperimen. Proses dalam penelitian ini meliputi perbandingan pengadukan masing-

masing sampel pada saat fermentasi selama 24 hari. Setelah itu dilakukan

pengambilan sampel untuk uji nyala dan hasil uji kadar gas metana.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa sampel yang diaduk dua hari sekali

menghasilkan lebih banyak gas metan daripada sekali sehari atau tiga hari sekali,

karena menghasilkan lebih banyak kandungan gas. Dalam proses pengujian gas

metana, sampel yang diaduk setiap dua hari sekali memiliki tingkat gas metana yang

lebih tinggi sebesar 56,2% dibandingkan dengan sampel yang diaduk sekali sehari

yang hanya 46,1% dan sampel yang diaduk setiap tiga hari sekali menghasilkan

52,6%. .

Kata kunci: Biogas, Organik, Limbah Rumah Tangga, Gas Metana

xvi

xvi

ABSTRCT

Biogas is a renewable energy source than can contributeto supply fuel and produces methane (CH4) largely and carbon dioxide (CO2). Some contents which have little content are hydrogen suppied (H2S), ammonia (NH3), Hydrogen (H2, and Nitrogen.

The aims of this study is of find out the way and process of biogas production to obtain methane gas (CH4) maximally with the stirring on the digester effect.

The research metodhology is experimental research, where the researcher did the planning, design, manufacture, and testing directly in the field to find out the results of experiment. The process of this study included to comparison of stirring of each sample at the time of fermentation for 24 days after sampling for flame test and methane gas content test result.

The results showed that stirred samples produced more methane on every two days than once a day or every three days, because they produced more gas content. In the methane gas testing process, sample stirred every two days had a higher methane gas ontent of 56,2% compared with samples that were stirred once a day that only 46,1% and samples stirred every three days resulting in 52,6%.

Keywords: Biogas, Organic, Household Waste, Methane Gas

xvii

xvii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, karena

atas rahmat serta hidayat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul

“PENGARUH METODE PENGADUKAN REAKTOR DIGESTER UNTUK

MENINGKATKAN PRODUKSI GAS METHAN (CH-4) PADA PROSES

PEMBUATAN BIOGAS”

Didalam tulisan ini, disajikan bahasan tugas akhir meliputi latar belakang

masalah, rumusan masalah, tujuan dan manfaat penelitian. Disajikan pula landasan

teori dan metodologi penelitian yang mengambarkan cara penulis dalam

mengumpulkan, mengolah dan menganalisa data.

Dengan diselesaikannya tugas akhir ini sebagai salah satu syarat untuk

memperoleh gelar ahli madya dari Politeknik Negeri Balikpapan, penulis ingin

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Zulkifli S.T., M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri

Balikpapan

2. Subur Mulyanto S.Pd., M.T. sebagai pembimbing satu dan juga sebagai

motivator.

3. Elisabeth Milaningrum, S.Pd., M.Pd. sebagai pembimbing dua.

4. Seluruh teman angkatan 2013 Jurusan Teknik Mesin Alat Berat yang telah

banyak membantu selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai.

Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini bukanlah karya

xviii

xviii

yang sempurna, dan masih banyak ditemui kekurangan dan kelemahan. Oleh karena

itu, saran dan masukan yang membangun sangat diharapkan.

Balikpapan, 30 Juli 2018

Roni Prasetyo Gustiawan

DAFTAR ISIHALAMAN JUDUL ............................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN ........................................................................................ iii

SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI...................................... iv

LEMBAR PERSEMBAHAN .................................................................................. v

ABSTRAK............................................................................................................... vi

ABSTRACT............................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................................. viii

DAFTAR ISI............................................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR............................................................................................... xii

DAFTAR TABEL.................................................................................................... xiii

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

BAB 1 ............................................................................................................................1

Pendahuluan...................................................................................................................1

1.1 Latar Belakang Masalah .....................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah................................................................................................2

xix

xix

1.3 Batasan Masalah ..................................................................................................2

1.4 Tujuan Penulisan..................................................................................................2

1.5 Manfaat Penulisan................................................................................................3

1.6. Sistematika Penulisan .........................................................................................3

BAB II2.1 Biogas ..................................................................................................................42.2 Digester ...............................................................................................................4

2.2.1 Reaktor Kubah Tetap (Fixed-Dome).............................................................4

2.2.2 Reaktor Floating............................................................................................5

2.2.3 Reaktor Balon................................................................................................6

2.2.4 Reaktor Fiberglass.........................................................................................6

2.3 Langkah-Langkah Pembentukan Biogas .............................................................7

2.3.1 Hidrolisis .......................................................................................................7

2.3.2 Asidifikasi .....................................................................................................7

2.3.3. Pembentukan Metana ...................................................................................8

2.4 Faktor Yang Mempengaruhi Hasil Biogas ..........................................................8

2.4.1. Temperatur/Suhu, .........................................................................................8

2.4.2 Derajat Keasaman (Ph),.................................................................................8

2.4.3 Rasio Carbon .................................................................................................9

2.4.4 Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat ...........................................9

2.5. Pengaruh Pengadukan Pada Digester................................................................10

2.5.1 Konsentrasi...............................................................................................10

2.5.2 Luas Permukaan Sentuhan .......................................................................10

BAB III ........................................................................................................................11

METODOLOGI PENELITIAN ..................................................................................11

3.1 Jenis Penelitian...................................................................................................11

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................................11

3.3.Alat dan Bahan Penelitian..................................................................................11

3.3.1 Alat Penelitian .............................................................................................11

3.3.2 Bahan Penelitian.........................................................................................12

3.4 Instrumen Penelitian ..........................................................................................12

xx

xx

3.5. Prosedur Penelitian ..........................................................................................13

3.6 Diagram Alir Metode Penelitian........................................................................14

3.7 Teknik Pengumpulan Data.................................................................................16

3.7.1 Data Primer .................................................................................................16

3.7.2 Data Sekunder .............................................................................................16

3.7.3 Observasi .....................................................................................................16

3.7.4 Dokumentasi................................................................................................16

3.7.5 Teknik Pengolahan Data .............................................................................17

3.7.6 Teknik Analisis ...........................................................................................17

3.7.7 Hasil Penelitian ..........................................................................................17

BAB IV........................................................................................................................18

PEMBAHASAN..........................................................................................................18

4.1 Proses Pembuatan Digester dan Pengaduk Digester.........................................18

4.1.1 Langkah – langkah Pembuatan Digester dan Pengaduk .............................18

4.2 Rancang Bangun Digester.................................................................................19

4.2.1 Desain Digester Biogas ...............................................................................19

4.2.2 Tampak Dalam Pengaduk Digester.............................................................20

4.2.3 Pengaduk Digester.......................................................................................20

4.3 Proses Persiapan sebelum Fermentasi ..............................................................21

4.3.1 Sampah Organik..........................................................................................21

4.4 Perlakuan Saat Fermentasi .................................................................................22

4.4.1 Pengadukan Bahan Satu Hari Sekali ...........................................................22

4.4.2 Pengadukan Bahan Dua Hari Sekali ...........................................................22

4.4.3 Pengadukan Bahan Tiap Tiga Hari Sekali ..................................................22

4.5 Pengujian...........................................................................................................22

4.5.1 Proses Uji Kandungan Gas Metana (CH4) ..................................................22

4.5.2 Grafik Kandungan Gas Metana (CH4) .......................................................23

BAB V .........................................................................................................................24

KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................................24

5.1 Kesimpulan .......................................................................................................24

5.2 Saran .................................................................................................................24

xxi

xxi

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

22

DAFTAR GAMBAR

Halaman

2.1 Reaktor Kubah Tetap (Fixed Dome) ......................................................................... 5

2.2 Reaktor Floating ........................................................................................................ 6

2.3 Reaktor Balon............................................................................................................ 6

2.4 Reaktor Fiberglass..................................................................................................... 7

3.1 Diagram Alur............................................................................................................. 15

4.1 Digester Biogas ......................................................................................................... 18

4.2 Desain Digester ......................................................................................................... 19

4.3 Tampak Dalam Pengaduk Digester ........................................................................... 20

4.4 Pengaduk Digester..................................................................................................... 20

4.5 Penimbangan Berat Sampah Organik........................................................................ 21

4.6 Grafik Kandungan Gas Metana................................................................................. 23

DAFTAR TABEL

23

Halaman

3.1 Pengelompokan Data dan Metode Pengumpulan Data ............................................. 13

4.1 Parameter Suhu.......................................................................................................... 21

4.2 Kandungan Gas Metana ............................................................................................ 23

BAB 1

PENDAHULUAN

24

1.1. Latar Belakang Masalah

Kebutuhan energi di dunia semakin meningkat seiring dengan

perkembangan teknologi yang membutuhkan bahan bakar. Karena sumber energi

dari fosil yang membutuhkan waktu hingga jutaan tahun dan pasti akan habis jika

diambil terus menerus.

Di Indonesia tingkat produksi minyak akan terus menurun sabaliknya

konsumsi justru terus naik. Data dari Satuan Kerja Khusus Pelaksana Kegiatan

Usaha Hulu Minyak dan Gas Bumi (SKK MIGAS) menunjukkan produksi siap

jual atau lifting minyak pada 2018 akan turun ke level 769.795 barel per hari

(bph). Produksi minyak akan terus menurun menjadi 723.477 bph pada 2019,

sedangkan pada 2020 yaitu 677.728 bph.

BP Statistical Review pun mencatat tren konsumsi bahan bakar minyak

terus naik. Pada 2005, konsumsi BBM berada di level 1,4 juta bph, dan naik ke

1,6 juta bph pada 2015. Maka dari itu dengan kekayaan dan keragaman sumber

daya hayati yang ada di Indonesia, pemanfaatan bioenergi merupakan penyediaan

energi yang terbarukan, murah,dan ramah lingkungan. Salah satu sumber energi

terbarukan yang berasal dari sumber daya alam hayati adalah biogas.

Biogas merupakan sumber energi yang memanfaatkan bakteri anaerob.

Jenis energi yang dihasilkan berupa methan .Energi tersebut dapat digunakan

untuk menghasilkan panas (kalor), gerak (mekanik), dan listrik tergantung apa

yang dibutuhkan. Gas ini berasal dari biomasa yang mengandung kadar air yang

tinggi seperti kotoran hewan dan limbah pengolahan pangan cocok digunakan

untuk bahan baku pembuatan biogas .

Sumber bahan yang digunakan juga relatif mudah didapatkan seperti

sampah sisa-sisa sayuran di pasar tradisional dan kotoran hewan.Sampah sayuran

merupakan limbah yang dihasilkan setiap hari dalam jumlah besar yang dibuang

begitu saja atau dijadikan pakan ternak.Sampah sayuran merupakan limbah

organik yang berpotensi untuk diolah menjadi biogas.

Pengadukan merupakan salah satu cara yang dilakukan untuk

mendapatkan campuran yang homogen. Pengadukan selama proses fermentasi

berguna untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung pada permukaan

cairan dan berfungsi memperbarui permukaan agar tidak ada bahan yang

25

mengendap di bawah. Pengadukan juga memberikan kondisi temperatur yang

seragam dalam digester dan menghasilkan gas secara optimal.Digester biogas di

Indonesia umumnya bekerja tanpa adanya pengadukan di dalam digester. Oleh

karena itu penulis membuat penelitian bagaimana pengaruh metode pengadukan

reaktor digester untuk meningkatkan produksi gas methan (CH-4) pada proses

pembuatan biogas.

1.2. Rumusan Masalah

Dalam penulisan rumusan masalah ini, akan di bahas :

1. Bagaimana pengaruh metode pengadukan reaktor digester untuk

meningkatkan produksi gas methan (CH-4) pada proses pembuatan

biogas ?

1.3. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang di ambil dalam penelitian sebagai berikut:

1. Penulis tidak mengukur torsi pengadukan karena sudut dan bentuk

pengaduk tidak dapat diukur.

2. Penulis tidak menguji peningkatan metan perhari karena tidak memiliki

alat penguji kandungan metan dan untuk menguji metan membutuhkan

biaya yang mahal.

1.4. Tujuan Penulisan

1. Mengetahui cara kerja dan proses biogas

2. Dapat mengetahui pengaruh pengadukan terbaik pada produksi gas

methan (CH-4)

3. Pengadaan sumber energi terbarukan

1.5. Manfaat Penulisan

1. Melatih kemampuan mahasiswa dalam menganalisa suatu permasalahan

dan mampu menulis karya ilmiah.

2. Meningkatkan kreativitas dan memotivasi mahasiswa untuk belajar dan

belajar adalah sebagai suatu kebutuhan untuk tujuan hidup yang lebih

baik.

3. Untuk memenuhi syarat menuntaskan jenjang Diploma III (D3).

26

4. Pemanfaatan limbah organik yang ada di kampus POLlTEKNlK NEGERl

BALlKPAPAN

1.6. Sistematika Penulisan

Bab I Pendahuluan

Bab ini membahas tentang latar belakang pengambilan judul tugas akhir.

Bab II Landasan Teori

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjelaskan latar belakang

dari bab I, dan sebagai informasi pendukung dalam Tugas Akhir ini.

Bab III Metodologi Penelitian

Bab ini membahas tentang cara dan bagaimana data lapangan didapatkan.

Data tersebut harus menunjang pada judul Tugas Akhir yang diambil oleh

penulis.

Bab IV Hasil dan Pembahasan

Hasil dan Pembahasan merupakan rincian tentang hasil penelitian yang terdiri

dari data pendukung dan pembahasan terhadap hasil setiap penelitian.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Pada bab ini membahas kesimpulan dan saran-saran. Kesimpulan berisikan

tentang rincian poin-poin hasil penelitian sedangkan saran-saran merupakan

suatu kajian tentang kendala, pada pelaksanaan penelitian ini agar penelitian

lanjutan dapat diperbaiki dan disempurnakan.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Biogas

27

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik atau fermentasi

dari bahan-bahan organik termasuk di antaranya: kotoran manusia dan hewan,

limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah

organik yang biodegrable dalam kondisi anaerobic di dalam digester.

Umumnya, semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan

biogas.Tetapi hanya bahan organik homogen, baik padat maupun cair yang cocok

untuk sistem biogas sederhana. Bila sampah-sampah organik tersebut membusuk,

akan dihasilkan gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Namun, hanya

CH4 yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar.

2. 2 Digester

Digester adalah tempat terjadinya fermentasi bahan-bahan organik yang

selanjutnya akan menghasilkan biogas. Digester harus dibuat kedap udara, hal ini

disebabkan proses fermentasi yang terjadi adalah secara anaerob (tidak ada

oksigen). Digester biogas dapat dibuat dengan berbagai tipe dan ukuran,

tergantung pada bahan dan anggaran yang tersedia.

2.2.1 Reaktor Kubah Tetap (Fixed-Dome)

Reaktor kubah tetap (fixed-dome) disebut juga sebagai reaktor cina.

Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di Cina sekitar tahun

1930-an. Kemudian sejak saat itu, reaktor ini berkembang dengan berbagai model.

Reaktor tipe ini memiliki dua bagian, yaitu digester sebagai tempat pencerna

material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam

ataupun bakteri pembentuk gas metana. Bagian ini dapat dibuat dengan

kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata, atau beton. Strukturnya harus

kuat karena menahan gas agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah

kubah tetap (fixed-dome).Dinamakan kubah tetap karena bentuknya menyerupai

kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed).

Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan

disimpan di bagian kubah. Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi

lebih murah daripada menggunakan reactor terapung karena tidak memiliki bagian

yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan

perawatannya lebih mudah.Sementara itu, kerugian dari reaktor ini

28

Gambar 2.1. Reaktor Kubah Tetap (Fixed-Dome)

Sumber: (http://vanzz-seal.blogspot.co.id/2011_12_01_archive.html)

2.2.2 Reaktor Floating

Reaktor jenis terapung (floating) pertama kali dikembangkan di India pada

tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor india. Memiliki bagian digester

yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung

gas menggunakan peralatan bergerak dari drum. Drum ini dapat bergerak naik-

turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester.

Pergerakan drum yang mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah

gas yang dihasilkan. Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat dilihat secara

langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Akibat

tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sementara itu,

kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. Faktor

korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada

reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan dengan menggunakan

tipe kubah tetap(biogasganesha: 2011).

Gambar 2.2 Reactor Floating

Sumber: (https://biogasganesha.wordpress.com/2011/11/21/7/)

29

2.2.3 Reaktor Balon

Reaktor balon menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam

penanganan dan perubahan tempat biogas.Reaktor ini terdiri atas satu bagian

yang berfungsi sebagai digester sekaligus penyimpan gas yang masing-masing

bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik padat terletak di

bagian bawah karenamemiliki berat yang lebih besar dibandingkan dengan gas

yang akan mengisi pada rongga atas.

Gambar 2.3.reaktor balon

Sumber:(http://dewiyulipuspitasari09.blogspot.co.id/2014/04/bentiuk-dan-

jenis-jenis-reaktor-biogas.html)

2.2.4 Reaktor Fiberglass

Reaktor bahan fiberglass merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan

pada skala rumah tangga dan skala industri. Reaktor ini menggunakan bahan

fiberglass sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas.

Reaktor ini terdiri atas satu bagian yang berfungsi sebagai digester sekaligus

penyimpanan gas yang masing-masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat.

Reaktor dari bahan fiberglass ini sangat efisien karena kedap, ringan,dan

kuat. Jika terjadi kebocoran, mudah diperbaiki atau dibentuk kembali seperti

semula dan lebih efisien.Reaktor dapat dipindahkan sewaktu-waktu jika peternak

sudah tidak menggunakannya lagi.

Gambar2.4. Reaktor Fiber

Sumber: (http://lusikaproject.blogspot.co.id/2016/05/digester-biogas.html)

30

2.3 Langkah-Langkah Pembentukan Biogas

Secara umum, langkah-langkah pembentukan biogas ada 3 yaitu :

2.3.1. Hidrolisis

Pada langkah pertama, bahan organik secara enzimatis diuraikan oleh

enzim ekstraselular mikroorganisme.Bakteri mendekomposisi rantai panjang

karbohidrat, protein dan lemak menjadi bagian yang lebih pendek.Sebagai contoh,

polisakarida diubah menjadi monosakarida.Protein dibagi menjadi peptida dan

asam amino.

2.3.2. Asidifikasi

Bakteri penghasil asam, terlibat dalam langkah kedua, menkonversi hasil

fermentasi menjadi asam asetat (CH3COOH), hidrogen (H2) dan karbon dioksida

(CO2).Bakteri ini bersifat anaerobik dan dapat tumbuh di bawah kondisi

asam.Untuk menghasilkan asam asetat, mereka membutuhkan oksigen dan

karbon.Untuk ini, mereka menggunakan oksigen larut dalam larutan atau oksigen

terikat.Selain itu, bakteri penghasil asam menciptakan suatu kondisi anaerobik

yang penting bagi mikroorganisme penghasil metana.Setelah itu, terjadi

penguraian senyawa dengan berat molekul yang rendah menjadi alkohol, asam

organik, asam amino, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan metana.

2.3.3. Pembentukan Metana

Bakteri penghasil metana, terlibat dalam langkah ketiga, mendekomposisi

senyawa dengan berat molekul rendah.Sebagai contoh, digunakan hidrogen,

karbon dioksida, dan asam asetat untuk membentuk CH4 dan CO2.Di bawah

kondisi alami, mikroorganisme penghasil metana bersifat anaerobik dan sangat

sensitif terhadap perubahan lingkungan.

2.4 Faktor yang Mempengaruhi Hasil Biogas

Banyak faktor yang mepengaruhi keberhasilan produksi bigas. Faktor

pendukung untuk mempercepat proses fermentasi adalah kondisi lingkungan yang

optimal bagi pertumbuhan bakteri

2.4.1. Temperatur/Suhu,

31

Suhu udara maupun suhu di dalam tangki pencerna mempunyai andil besar

di dalam memproduksi biogas. Suhu udara secara tidak langsung mempengaruhi

suhu di dalam tangki pencerna, artinya penurunan suhu udara akan menurunkan

suhu di dalam tangki pencerna. Perlakuan suhu tinggi (45,2-45,6°C) dapat

meningkatkan produksi biogas berkisar antara 24%-169% (Purnomo: 2010).

2.4.2. Derajat Keasaman (pH),

Peranan pH berhubungan dengan media untuk aktivitas mikroorganisme.

Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2 – 7,6, tetapi yang

baik adalah 6,6 – 7,5. Pada awalnya media mempunyai pH ± 6 selanjutnya naik

sampai 7,5. Tangki pencerna dapat dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai

pH 7,5 – 8,5. Batas bawah pH adalah 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah

toxic, maksudnya bakteri pembentuk biogas tidak aktif (krisno: 2010)

2.4.3. Rasio Carbon

Rasio C/N adalah perbandingan kadar karbon (C) dan kadar nitrogen (N)

dalam suatu bahan. Semua makhluk hidup terbuat dari sejumlah besar bahan

karbon (C) serta nitrogen (N) dalam jumlah kecilProses anaerobik akan optimal

bila diberikan bahan makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara

bersamaan.

Salah satu faktor penting dalam menguraikan limbah/sampah adalah C/N

rasio.C/N rasio adalah nisbah antara unsur karbon (C) dan unsur nitrogen (N). Ini

menunjukkan kadar yang dibutuhkan dalam proses fermentasi, dalam konteks

pengelolaan limbah. Unsur karbon biasanya terdapat dalam serbuk gergaji, jerami,

daun-daun coklat, sedang nitrogen terdapat di dedaunan hijau. Dalam mengolah

sampah menjadi kompos, jika nilai C/N rasio terlalu rendah dari yang

diperyaratkan, nitrogen akan cepat habis menguap menjadi gas sehingga tidak ada

kandungan nitrogennya , sedangkan jika unsur C terlalu banyak (nilai C/N besar),

maka proses perubahan sampah menjadi kompos berlangsung lama. Dalam

pengelolaan limbah sampah kota yang akan difermentasi menjadi kompos, maka

kondisi C/N rasio yang disyaratkan sebesar 30. Begitu pula untuk pengelolaan

limbah sistem anaerob yang dikonversi menjadi biogas, maka C/N rasio yang

dibutuhkan sekitar 25-30.

32

Kesulitan mengatur kadar C/N rasio dikarenakan begitu kompleksnya

limbah/sampah yang akan didegradasi atau diurai. Namun demikian perlu dicari

pendekatan yang dapat memudahkan kita dalam menghitung C/N rasio agar sesuai

yang diharapkan (songko: 2015)

2.4.5. Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat

Mobilitas bakteri metanogen di dalam bahan secara berangsur – angsur

dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat terhambatnya

pembentukan biogas. Selain itu yang terpenting untuk proses fermentasi yang baik

diperlukan pencampuran bahan yang baik akan menjamin proses fermentasi yang

stabil di dalam pencerna. Hal yang paling penting dalam pencampuran bahan

adalah menghilangkan unsur – unsur hasil metabolisme berupa gas yang

dihasilkan oleh bakteri metanogen, mencampurkan bahan agar proses fermentasi

merata, menyeragamkan temperatur di seluruh bagian pencerna, menyeragamkan

kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada campuran

bahan.

2.5. Pengaruh pengadukan pada digester

Pengadukan merupakan salah satu cara yang dilakukan untuk

mendapatkan campuran yang homogen. Pengadukan selama proses fermentasi

berguna untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung pada permukaan

cairan dan berfungsi memperbarui permukaan agar tidak ada bahan yang

mengendap di bawah (Ericka 2014). Pengadukan juga memberikan kondisi

temperatur yang seragam dalam digester dan menghasilkan gas secara optimal

.Digester biogas di Indonesia umumnya bekerja tanpa adanya pengadukan di

dalam digester.Oleh karena itu penulis membuat Rancang bangun pengaduk

reaktor digester untuk meningkatkan produksi gas methan (CH-4) pada biogas.

Proses pengadukan dapat mempengaruhi laju reaksi. Faktor – faktor yang

mempengaruhi laju reaksi sebagai berikut :

2.5.1 Konsentrasi

Konsentrasi yang berkaitan dengan jumlah partikel yang bereaksi.Makin

besar konsentrsi berarti makin banyak partikel sehingga makin banyak yang

33

bergerak dan makin banyak tumbukan yang terjadi. Dengan banyaknya laju

reaksi partikel yang bertumbukan laju reaksi akan semakin besar.

2.5.2 Luas permukaan sentuhan

Laju reaksi barbanding lurus dengan luas permukaan sentuhan, laju reaksi

ini barpengaruh terhadap tumbukan.Dengan luasnya permukaan maka

menyebabkan semakin besarnya jumlah tumbukan.Sehingga laju raksinya pula

makin basar.

2.5.3. Suhu

Laju raksi akan bertambah apabila suhu naik. Pada umumnya kenaikan

suhu 10oC menyebabkan kenaikan laju reaksi sebesar dua sampai tiga kali.

BAB III

34

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Eksperimen di lapangan dengan metode observasideskritif melalui

observasi lapangan mengenai Rancang bangun pengaduk reaktor digester

untuk meningkatkan produksi gas methan (CH-4) pada biogas.

Dalam pengumpulan data, ada beberapa teknik yang di terapkan oleh

penulis, yaitu sebagai berikut :

1.Observasi yaitu pengamatan dan pencatatan secara sistematis langsung di TPA

Manggar. Untuk memperoleh data foto-foto rancang bangun pengaduk

reaktor dan informasi yang di perlukan untuk analisa pengaruh

pengadukan digeter terhadap gas metan yang dihasilkan.

2.Documentation yaitu dengan pengumpulan data-data dari pengambilan

gambar yang berhubungan dengan perancangan bangun pengaduk

digester yang di kemukakan, sebagai pedoman dan referensi sehingga

penulisan tugas akhir ini tidak menyimpang dari ketentuan yang ada.

3. Referensi yaitu pengambilan data dari internet dan buku-buku jurnal

biogas yang menunjang penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat penelitian dilaksanakan di Workshop Teknik Mesin Alat Berat

POLlTEKNlK NEGERl BALlKPAPAN dan TPA Manggar.

3.3.Alat dan Bahan Penelitian

3.3.1 Alat Penelitian

1. Drum Plastik

2. Valve

3. Pipa PVC

4. Elbow

5. Cover Pipa PVC

6. Selang

7. Bor

8. Glue Gun

9. Gergaji

35

10. Meja Besi

11. Clamp

12. T Junction

13. Lem Pipa

3.3.2 Bahan Penelitian

1. Sampah Organik

3.4 Instrumen Penelitian

Instrumen penilitian adalah merupakan alat yang di gunakan untuk

mengumpulkan data atau informasi yang menjawab untuk mengumpulkan

data atau informasi yang bermanfaat untuk menjawab permasalahan

penelitian.Dan fungsi instrument itu sendiri yaitu mengungkapkan fakta yang

ada menjadi data.

Untuk memperoleh data tentang variabel metode pengadukan reaktor

digester untuk meningkatkan produksi gas methan (CH-4) pada proses

pembuatan biogas, peneliti menggunakan teknik pengelompokan data secara

kualitatif berdasarkan, data lapangan seperti foto-foto perancangan pada

biogas, dan refrensi lainnya seperti internet atau buku jurnal. Teknik-teknik

penelitian tersebut dilakukan dengan memakan waktu yang cukup panjang,

yang dimana dalam pengamatan tersebut penulis terlibat langsung dalam

penelitian ini.Penulis mempelajari arti atau makna dari setiap data dan analisa

yang dilakukan.

Maka disusun intrument penelitian melalui beberapa tahap yaitu:

1. Mengidentifikasi dan merumuskan masalah yang terjadi

berdasarkan pengamatan data lapangan.

2. Megumpulkan data yang berkaitan dengan rumusan masalah.

3.Menganalisis dampak terjadinya permasalahan dari data-data yang

telah dikumpulkan.

Kelompok Data Data Jenis Data Sumber

36

Tabel 3.1 Pengelompokan Data dan Metode Pengumpulan Data

3.5. Prosedur Penelitian

Prosedur ataupun langkah – langkah yang dilakukan penulis dalam

melakukan penelitian adalah sebagai berikut :

1. Penulis mempelajari Biogas melalui internet buku dan jurnalpenelitian

milik pihak lain yang telah melakukan Experiment Biogas sebagai

referensi dalam penelitian yang penulis lakukan.

2. Penulis melakukan Study dan Survey ke TPA Manggar Balikpapan

guna mempelajari lebih lanjut tentang konsep konstruksi Digester

Biogas.

3. Penulis merencanakan konsep Digester Biogas sederhana.

4. Penulis memilih bahan dan komponen digester.

5. Penulis merancang dan membuat pengaduk Digester.

6. Penulis melakukan perakitan Digester.

7. Penulis memilah bahan organic untuk fermentai

8. Penulis memulai fermentasi bahan didalam digester

Dokumentasi proses

pembuatan

konstruksi biogas

Hasil Observasi

kandungan gas CH4

PrimerObservasi

LapanganKualitatif

Proses terbentuknya

gas metanaSekunder

Journal, buku dan

internet

Kuantitatif

Presentase hasil

kandungan gas

metana (CH4) pada

variabel waktu

pengadukan pada

sampah organic

Primer

GC-MS (Gas

Chromatography –

Mass Spectrometry

Dari PT. LNG

BADAK

37

9. Setelah 12 hari fermentasi, penulis mulai melakukan pengadukan

digester sampai hari ke 24.

10. Penulis melakukan pengadukan bahan di dalam Digester sebanyak 10

putaran dalam satu kali pengadukan dengan kecepatan konstan 5 detik

per putaran , dengan variasi masing-masing sampel diaduk sebanyak

satu kali perhari, dua kali perhari, dan tiga kali perhari.

11. Penulis melakukan Observasi dan pengambilan Sample Biogas.

12. Penulis mengirim uji sampel ke PT. LNG BADAK untuk dilakukan

pengambilan data kandungan metana dengan menggunakan alat

GCMS (Gas Cormatography – Mass Spectrum)

12. Penulis melakukan analisa terhadap kandungan gas metana (CH4)

yang diambil dari variasi pengadukan pada bahan.

13. Penulis melakukan penulisan laporan hasil dari Analisa kandungan

gas metana (CH4) pada Sample Biogas.

Tabel 3.2 hasil gas metan terhadap treatment bahan

3.6 Diagram Alir Metode Penelitian

Diagram alir metode penelitian ini dapat di lihat pada gambar

3.1.penelitian ini dilakukan dengan mengumpulkan data primer dan

sekunder..

No Variasi Bahan Variabel waktu

pengadukan Gas CH4

1 1 hari sekali

2 2 hari sekali

3

Sampah Organik

3 hari sekali

Mulai

Study Literatur (Internet,Buku,Journal)

38

Gambar 3.1 diagram alur

3.7 Teknik Pengumpulan Data

3.7.1 Data Primer

Penulis mengambil data secara langsung di lapangan dan teknik yang

digunakan terdiri dari :

Study ke TPA Manggar

Perencanaan Konstruksi

dan Design Biogas

Pembuatan Digester

Pemilihan Bahan Fermentasi

Fermentasi

Variasi Diaduk (1 kali,

2kali, 3kali) perhari

Pengambilan Sampel

Uji Biogas

Kesimpulan

Laporan

Analisis Data

39

1. Experiment

Yaitu melakukan pembuatan digester biogas dengan pengadukan

dan pengamatan langsung di workshop Teknik Mesin Alat Berat

dengan tujuan untuk mengetahui hasil dari percobaan yang dilakukan.

2. Dokumentasi

Pengambilan foto yang terkait dengan kondisi, proses dan

permasalahan yang terjadi dilapangan.Foto – foto tersebut berfungsi

sebagai data pendukung dari kegiatan penelitian ataupun referensi.

3.7.2 Data Sekunder

Data yang telah diolah oleh pihak lain yang digunakan sebagai

referensi dalam penelitian yang dilakukan penulis. Salah satu data sekunder

yang digunakan penulis adalah Journal penelitian milik orang lain yang

dimaksudkan dapat menjadi data pendukung penelitian yang penulis

lakukan.

3.7.3 Observasi

Observasi yang dilakukan penulis yaitu pengamatan dan pencatatan

secara sistematis langsung pada digester. Untuk memperoleh data atau

informasi yang diperlukan dalam pengaruh pengadukan pada digester.

3.7.4 Dokumentasi

Melakukan dokumentasi dengan pengumpulan data-data dari

pengambilan gambar yang berhubungan dengan penelitian biogas yang di

kemukakan sebagai pedoman dan referensi sehingga penulisan tugas akhir

ini tidak menyimpang dari ketentuan yang ada.

3.7.5 Teknik Pengolahan Data

Berdasarkan data-data yang telah di dapat, kemudian penulis mengolah

data-data tersebut untuk menentukan langkah awal menganalisis pengaruh

pengadukan digester.

3.7.6 Teknik Analisis

Teknik analisis adalah teknik untuk menganalisis suatu pengaruh

metode pengadukan reaktor digester untuk meningkatkan produksi gas

methan (CH-4) pada proses pembuatan biogas, sesuai dengan

pengumpulan data yang sudah ada.

40

3.7.7 Hasil Penelitian

Hasil penelitian adalah hasil dari mengidentifikasi masalah, perumusan

masalah, pengeloalaan data, dan data yang sudah di analisis, setelah itu

akan menghasilkan hasil penelitian itu sendiri.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Proses Pembuatan Digester dan Pengaduk Digester

41

Gambar 4.1 Digester Biogas

Digester yang penulis buat menggunakan jenis Reaktor Drum. Proses

fermentasi menggunakan system anaerobik, sehingga harus kedap udara agar gas

metana yang dihasilkan maksimal.

1. Inlet : Tempat untuk memasukan bahan (sampah) yang akan di fermentasi

2. Inlet Valve : Valve untuk memasukan bahan (sampah) agar tidak ada udara

yang masuk kedalam digester

3. Pressure Gauge : Sebagai indicator untuk mengukur tekanan di dalam digester

4. Gas Valve : Tempat untuk keluarnya gas

5. Drain Valve : Tempat untuk mengeluarkan bahan (sampah) yang sudah

difermentasi

6. Digester : Tempat terjadinya proses fermentasi secara anaerobik

7. Pengaduk : Alat pengaduk agar campuran sampah lebih homogen

4.1.2 Langkah – langkah Pembuatan Digester dan Pengaduk

1. Pertama membuat meja besi dengan cara memotong beberapa plat besi

kemudian di las

2. Kedua drum diberi lubang dengan cara dibor untuk tempat memasukan

sampah, pengeluaran gas, sambungan ke drum, pressure gauge dan

pembuangan (drain).

3. Ketiga memasang kran pengeluaran gas, pressure gauge, sok untuk

menyambung drum dan pembuangan (drain).

1

2345

66

42

4. Kemudian semua sambungan dilem dua sampai tiga lapis, pertama dilem

dengan dextone kemudian dilem menggunakan glue gun atau rubber

silicone, dan bagian kran pengeluaran gas dan pembuangan (drain)

ditambahkan dengan semen putih agar sambungan lebih kuat dan tidak

bocor.

5. Keempat membuat pengaduk menggunakan bahan pipa plastik agar tidak

mudah korosi, lalu diberi bantalan dan diberi seal agar mudah berputar dan

tidak bocor.

6. Kelima pada digester 1 dibawahnya di beri lubang untuk menyambung

dengan digester 2 dan di pasang kran (valve).

7. Digester dan pengaduk siap digunakan.

4.2 Desain Digester

Gambar 4.2 Desain Digester Biogas

4.2.1 Tampak Dalam Pengaduk Digester

43

Gambar 4.3 Tampak Dalam Pengaduk Digester

4.2.2 Pengaduk Digester

Gambar 4.4 Pengaduk Digester

Pengaduk dibuat dengan bentuk dua bentang horizontal agar saat berputar

dapat menjangkau segala sisi digester yang berbentuk silinder. Sehingga

pencampuran bahan fermentasi lebih merata. Dengan spesifikasi sebagai berikut :

1. Bahan pengaduk yaitu pipa ¾ inch dan penampang plastik 90 X 40 cm

2. Dimensi ukuran pengaduk 120cm X 40cm

3. Dimensi cakupan pengaduk yaitu 113.142,8 cm3

4.3 Proses Persiapan sebelum Fermentasi

4.3.1 Sampah Organik

1. Pertama penulis melakukan pengambilan sampah dan menyortir sampah

organik yang akan digunakan.

2. Penulis menggunakan sampah organic sisa sayuran.

3. sampah ditimbang sampah seberat 5 kg untuk masing-masing sampel.

4. Setelah sampah ditimbang kemudian dicampurkan dengan air sebanyak 5

liter untuk masing-masing digester , setelah itu masukan campuran

tersebut kedalam digester.

5. Setelah itu tutup semua valve dan pastikan tidak ada kebocoran pada

digester.

6. Parameter Suhu

Tabel 4.1 Temperatur Digester

44

Temperatur awal Temperatur Ruangan

26,1oC 25 – 38o C

Gambar 4.5 Penimbangan Sampah Organik

4.4 Perlakuan Saat Fermentasi

4.4.1 Pengadukan Bahan Satu Hari Sekali

1. Bahan yang sedang fermentasi mulai di aduk pada hari ke 12 di sore hari

karena sudah menghasilkan gas.

2. Pada hari ke 13 di aduk sehari sekali setiap sore hari sampai hari ke 23

3. Pada hari ke 24 dilakukan pengambilan sampel gas untuk dilakukan uji

kandungan gas

4.4.2 Pengadukan Bahan Dua Hari Sekali

1. Bahan yang sedang fermentasi mulai di aduk pada hari ke 12 di sore hari

karena sudah menghasilkan gas.

2. Pada hari ke 14 dan seterusnya di aduk tiap dua hari sekali pada sore hari

sampai hari ke 22

3. Pada hari ke 24 dilakukan pengambilan sampel gas untuk dilakukan uji

kandungan gas

45

4.4.3 Pengadukan Bahan Tiap Tiga Hari Sekali

1. Bahan yang sedang fermentasi mulai di aduk pada hari ke 12 di sore

hari.

2. Pada hari ke 15 dan seterusnya diaduk tiap tiga hari sekali pada sore hari

sampai hari ke 24.

3. Pada hari ke 24 dilakukan pengambilan sampel gas untuk dilakukan uji

kandungan gas

4. Mengambil sampel gas untuk diuji kandungan methan

4.5 Pengujian

4.4.1 Proses Uji Kandungan Gas Metana (CH4)

Setelah gas sudah bisa terbakar kemudian dilakukan pengujian kandungan

gas metana dengan menggunakan Gas Chromatography. Dimana hasil dari

kandungan gas metana tersebut dapat dilihat di Tabel 4.2

Tabel 4.2 Kandungan Gas Metana

No. Treatment Pengadukan Presentase Kandungan Gas Menthan (CH-4)

1 Satu Kali Sehari 46,1%

2 Dua Kali Sehari 52,6%

3 Tiga Kali Sehari 56,2%

4.4.3 Grafik Kandungan Gas Metana (CH4)

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

UJI SAMPEL 1 UJI SAMPEL 2 UJI SAMPEL 3

46

Gambar 4.6 Grafik Kandungan Gas Metana

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dan pembahasan yang

penulis lakukan mengenai pengaruh pengadukan digester terhadap metan yang

dihasilkan pada biogas, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Sampah yang diaduk dua kali sehari lebih banyak menghasilkan gas metan

dibandingkan dengan sampah yang diaduk sekali sehari atau tiga kali

sehari dikarenakan bakteri membutuhkan waktu yang ideal untuk

menghasilkan banyak gas metan.

46,1%

56,2%52,6%

47

2. Pada hasil penelitian menunjukan bahwa sampel yang diaduk dua hari

sekali lebih banyak menghasilkan gas metan disbanding satu hari sekali

atau tiga hari sekali. Pada proses pengujian kandungan gas metana, sampel

yang diaduk dua kali sehari memiliki kandungan gas metana yang lebih

tinggi yaitu 56,2% dibandingkan dengan sampel yang diaduk satu kali

sehari yang hanya 46,1% dan sampel yang diaduk tiga kali sehari

menghasilkan 52,6%

5.2 Saran

Setelah penulis menyimpulkan hasil penelitian diatas, maka penulis dapat

menyarankan beberapa hal untuk penelitian lanjutan, antaralain :

1. Perlunya pembuatan mesin pencacah agar sampah mudah masuk kedalam

digester dan pengaduk tidak mudah rusak.

2. Pemilihan bahan sampah rumah tangga harus lebih selektif.

3. Pengeleman pada sambungan digester tidak perlu 2 atau 3 lapis cukup satu

lapis saja dengan menggunakan rubber silicone.

4. Menerapkan energy dari biogas menjadi pembangkit listrik tenaga gas

seperti mesin berbahan bakar gas.

DAFTAR PUSTAKA

Ericka, 2014. Biogas : Pengaruh Pengadukan pada Digester Biogas dengan Feses Sapi

Madura Sebagai Substrat Terhadap Produksi. Diakses pada 4 April 2018-08-29

Ganesha, Biogas. (2011). Biogas: Alternatif Masa Depan. Diakses 12 Mei 2017 pada

https://biogasganesha.wordpress.com/2011/11/21/7/

Haryati, Tuti. (2006). Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber Energi

Alternatif. Jurnal Wartazoa Vol 16. No 3. 2006

Krosno, Agus (2011). Pemanfaatan Fermentasi pada Bakteri Menggunakan Limbah

Kotoran Organisme untuk Menghasilkan Alternatif Bahan Bakar Masa Depan.

Diakses 4 April 2018 pada

48

https://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/11/18/pemanfaatan-fermentasi-pada-

bakteri-menggunakan-limbah-kotoran-organisme-untuk-menghasilkan-alternatif-

bahan-bakar-masa-depan/

Purnomo, Agus 2010. Skripsi: Pengaruh Suhu dan Sumber Ionium Terhadap Produksi

Biogas dari Limbah Makanan pada Perombakan Anaerob. Semarang : Universitas

Negeri Semarang

Wratsongo, (2015). Menghitung C/N Rasio. Diakses 24 April 2018 pada

https://wratsongko.wordpress.com/2015/07/29/menghitung-cn-rasio/

49

50

51

52