PENGOLAHAN LIMBAH TAHU MENJADI BIOGAS

Berbagai kasus pencemaran lingkungan dan memburuknya kesehatan masyarakat yang banyak terjadi dewasa ini diakibatkan oleh limbah cair dari berbagai kegiatan industri, rumah sakit, pasar, restoran hingga rumah tangga. Hal ini disebabkan karena penanganan dan pengolahan limbah tersebut kurang serius. berbagai teknik pengolahan limbah baik cair maupun padat unutk menyisihkan bahan polutannya yang telah dicoba dan dikembangankan selama ini belum memberikan hasil yang optimal. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka diperlukan suatu metode penanganan limbah yang tepat, terarah dan berkelanjutan. Salah satu metode yang dapat diaplikasikan adalah dengan cara BIO-PROSES, yaitu mengolah limbah organik baik cair maupun organik secara biologis menjadi biogas dan produk alternatif lainnya seperti sumber etanol dan methanol. Dengan metode ini, pengolahan limbah tidak hanya bersifat penanganan namun juga memiliki nilai guna/manfaat.

Teknologi pengolahan limbah baik cair maupun padat merupakan kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan limbah cair dan limbah padat baik domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara masyarakat setempat. Jadi teknologi yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.

Salah satu limbah yang akan kita bahas di sini adalah limbah cair dari produksi tahu.

Tahu adalah salah satu makanan tradisional yang biasa dikonsumsi setiap hari oleh orang Indonesia. Proses produksi tahu menhasilkan 2 jenis limbah, limbah padat dan limbah cairan. Pada umumnya, limbah padat dimanfaatkan sebagai pakan ternak, sedangkan limbah cair dibuang langsung ke lingkungan. Pada umumnya, limbah padat dimanfaatkan sebagai pakan ternak, sedangkan limbah cair dibuang langsung ke lingkungan. Limbah cair pabrik tahu ini memiliki kandungan senyawa organik yang tinggi. Tanpa proses penanganan dengan baik, limbah tahu menyebabkan dampak negatif seperti polusi air, sumber penyakit, bau tidak sedap, meningkatkan pertumbuhan nyamuk, dan menurunkan estetika lingkungan sekitar.

Banyak pabrik tahu skala rumah tangga di Indonesia tidak memiliki proses pengolahan limbah cair. Ketidakinginan pemilik pabrik tahu untuk mengolah limbah cairnya disebabkan karena kompleks dan tidak efisiennya proses pengolahan limbah, ditambah lagi menghasilkan nilai tambah. Padahal, limbah cair pabrik tahu memiliki kandungan senyawa organik tinggi yang memiliki potensi untuk menghasilkan biogas melalui proses an-aerobik. Pada umumnya, biogas mengandung 50-80% metana, CO2, H2S dan sedikit air, yang bisa dijadikan sebagai pengganti minyak tanah atau LPG. Dengan mengkonversi limbah cair pabrik tahu menjadi biogas, pemilik pabrik tahu tidak hanya berkontribusi dalam menjaga lingkungan tetapi juga meningkatkan pendapatannya dengan mengurangi konsumsi bahan bakar pada proses pembuatan tahu.

4

Biasanya biogas dibuat dari limbah peternakan yaitu kotoran hewan ternak maupun sisa makanan ternak, namun pada prinsipnya biogas dapat juga dibuat dari limbah cair. Biogas sebenarnya adalah gas metana (CH4). Gas metana bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Pada umumnya di alam tidak berbentuk sebagai gas murni namun campuran gas lain yaitu metana sebesar 65%, karbondioksida 30%, hidrogen disulfida sebanyak 1% dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Biogas sebanyak 1000 ft3 (28,32 m3) mempunyai nilai pembakaran yang sama dengan 6,4 galon (1 US gallon = 3,785 liter) butana atau 5,2 gallon gasolin (bensin) atau 4,6 gallon minyak diesel. Untuk memasak pada rumah tangga dengan 4-5 anggota keluarga cukup 150 ft3 per hari.

Bahan baku yaitu limbah tahu cair menjadi Biogas

Sebagian besar limbah cair yang dihasilkan oleh industri pembuatan tahu adalah cairan kental yang terpisah dari gumpalan tahu yang disebut air dadih. Cairan ini mengandung kadar protein yang tinggi dan dapat segera terurai. Limbah cair ini sering dibuang secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu sehingga menghasilkan bau busuk dan mencemari sungai. Sumber limbah cair lainnya berasal dari pencucian kedelai, pencucian peralatan proses, pencucian lantai dan pemasakan serta larutan bekas rendaman kedelai. Jumlah limbah cair yang dihasilkan oleh industri pembuat tahu kira-kira 15-20 l/kg bahan baku kedelai, sedangkan bahan pencemarnya kira-kira untuk TSS sebesar 30 kg/kg bahan baku kedelai, BOD 65 g/kg bahan baku kedelai dan COD 130 g/kg bahan baku kedelai (EMDI & BAPEDAL, 1994).

5

Pada industri tempe, sebagian besar limbah cair yang dihasilkan berasal dari lokasi pemasakan kedelai, pencucian kedelai, peralatan proses dan lantai. Karakter limbah cair yang dihasilkan berupa bahan organik padatan tersuspensi (kulit, selaput lendir dan bahan organik lain).

Industri pembuatan tahu dan tempe harus berhati-hati dalam program kebersihan pabrik dan pemeliharaan peralatan yang baik karena secara langsung hal tersebut dapat mengurangi kandungan bahan protein dan organik yang terbawa dalam limbah cair.

Penerapan Prinsip 3R pada Proses Pengolahan Limbah Tahu

Reduce :

Pengolahan Limbah Secara Fisika

Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.

Pengolahan Limbah Secara Kimia

Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.

6

Pengolahan Limbah Secara Biologi

Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara nbiologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.

Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:

Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);

Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).

Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi. Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan.

7

Reuse :

Limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan tahu dapat digunakan sebagai alternatif pakan ternak. Hal tersebut dilakukan karena dalam ampas tahu terdapat kandungan gizi. Yaitu, protein (23,55 persen), lemak (5,54 persen), karbohidrat (26,92 persen), abu (17,03 persen), serat kasar (16,53 persen), dan air (10,43 persen). Salah satu alasannya, selain untuk mengurangi pencemaran lingkungan, khususnya perairan.

Recycle :

Larutan bekas pemasakan dan perendaman dapat didaur ulang kembali dan digunakan sebagai air pencucian awal kedelai. Perlakuan hati-hati juga dilakukan pada gumpalan tahu yang terbentuk dilakukan seefisien mungkin untuk mencegah protein yang terbawa dalam air dadih.

MATERI

Perombakan (degradasi) limbah cair organik akan menghasilkan gas metana, karbondioksida dan gas-gas lain serta air. Perombakan tersebut dapat berlangsung secara aerobik maupun anaerobik. Pada proses aerobik limbah cair kontak dengan udara, sebaliknya pada kondisi anaerobik limbah cair tidak kontak dengan udara luar.

Biasanya biogas dibuat dari limbah peternakan yaitu kotoran hewan ternak maupun sisa makanan ternak, namun pada prinsipnya biogas dapat juga dibuat dari limbah cair. Biogas sebenarnya adalah gas metana (CH4). Gas metana bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Pada umumnya di alam tidak berbentuk sebagai gas murni namun campuran gas lain yaitu metana sebesar 65%, karbondioksida 30%, hidrogen disulfida sebanyak 1% dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Biogas sebanyak 1000 ft3 (28,32 m3) mempunyai nilai pembakaran yang sama dengan 6,4 galon (1 US gallon = 3,785 liter) butana atau 5,2 gallon gasolin (bensin) atau 4,6 gallon minyak diesel. Untuk memasak pada rumah tangga dengan 4-5 anggota keluarga cukup 150 ft3 per hari.

Proses dekomposisi limbah cair menjadi biogas memerlukan waktu sekitar 8-10 hari. Proses dekomposisi melibatkan beberapa mikroorganisme baik bakteri maupun jamur, antara lain :

Bakteri selulolitik

Bakteri selulolitik bertugas mencerna selulosa menjadi gula. Produk akhir yang dihasilkan akan mengalami perbedaan tergantung dari proses yang digunakan. Pada proses aerob dekomposisi limbah cair akan menghasilkan karbondioksida, air dan panas, sedangkan pada proses anaerobik produk akhirnya berupa karbondioksida, etanol dan panas.

8

Bakteri pembentuk asam

Bakteri pembentuk asam bertugas membentuk asam-asam organik seperti asam-asam butirat, propionat, laktat, asetat dan alkohol dari subtansi-subtansi polimer kompleks seperti protein, lemak dan karbohidrat. Proses ini memerlukan suasana yang anaerob. Tahap perombakan ini adalah tahap pertama dalam pembentukan biogas atau sering disebut tahap asidogenik.

Bakteri pembentuk metana

Golongan bakteri ini aktif merombak asetat menjadi gas metana dan karbondioksida. Tahap ini disebut metanogenik yang membutuhkan suasana yang anaerob, pH tidak boleh terlalu asam karena dapat mematikan bakteri metanogenik.

BIAYA

* Biaya Langsung

Biaya bahan baku : Kacang Kedelai, mikroorganisme atau bakteri pendukung proses pengolahan

* Biaya tidak Langsung : upah pekerja, perawatan peralatan.

ENERGI

Penggunaan limbah tahu cair sebagai bahan baku pembuatan biogas memanfaatkan bahan-bahan yang dapat diperbaharui seperti penggunaan bakteri atau mikroorganisme pada proses pengolahannya. Sehingga pada proses pengolahan tersebut dapat mengemat energi.

PRODUK BARU

Produk yang dihasilkan dari pengolahan limbah tahu cair adalah biogas. Bio gas sangat bermanfaat bagi alat kebutuhan rumah tangga/kebutuhan sehari-hari, misalnya sebagai bahan bakar kompor (untuk memasak), lampu, penghangat ruangan/gasolec, suplai bahan bakar mesin diesel, untuk pengelasan (memotong besi), dan lain-lain. Sedangkan manfaat bagi lingkungan adalah dengan proses fermentasi oleh bakteri anaerob (Bakteri Methan) tingkat pengurangan pencemaran lingkungan dengan parameter BOD dan COD akan berkurang sampai dengan 98% dan air limbah telah memenuhi standard baku mutu pemerintah sehingga layak di buang ke sungai. Bio gas secara tidak langsung juga bermanfaat dalam penghematan energi yang berasal dari alam, khususnya sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (minyak bumi) sehingga sumber daya alam tersebut akan lebih hemat dalam penggunaannya dalam jangka waktu yang lebih lama lagi.

9

BIOGAS DARI KOTORAN SAPI TERNAK

Biogas dari Kotoran Sapi Ternak - Pertumbuhan penduduk, menyebabkan sumber daya alam yang tersedia berkurang, seperti bahan bakar minyak (BBM), eksploitasi sumber daya alam, khususnya minyak, yang telah membesar-besarkan ancaman bagi keselamatan manusia dan lingkungan itu sendiri. Hal lain yang banyak dikhawatirkan orang bahwa jumlah cadangan minyak yang menurun dari hari ke hari dan terancam habis. Karena itu perlu mencoba untuk mencari energi alternatif untuk menghemat cadangan minyak yang ada saat ini. Biogas adalah salah satu energi yang dapat dikembangkan dengan memberikan cukup bahan baku yang tersedia dan renewable. masalah dapat diatasi dengan kebutuhan energi menggunakan sumber energi terbarukan yang relatif mudah didapat, dan biaya operasional yang rendah, tidak mengakibatkan masalah limbah. salah satunya yaitu dengan memanfaatkan kotoran sapi sebagai biogas.

Berdasarkan analisis yang dilakukan para pakar peneliti menunjukan bahwa kotoran sapi mengandung selulosa, hemisellulosa, lignin, karbonat organik, nitrogen, fosfor dan kalium. Cara pembuatannyapun sangat praktis, yaitu kotoran sapi yang telah diencerkan dengan air dengan perbandingan tertentu dan ditempatkan dalam wadah biogas. Making tertutup untuk bahan bakar sangat efektif dilakukan di daerah yang banyak ternak. Setelah terbentuk biogas, sapi limbah gas yang telah diambil, pupuk organik yang kaya akan unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Karena itu, pupuk organik ini dapat dianggap sebagai pupuk alternatif untuk menjaga produksi tanaman. ini memberikan gambaran pemanfaatan teknologi biogas dengan bahan bakar kotoran sapi sebagai solusi alternatif dalam rangka untuk menghemat cadangan minyak bumi.

1. According anaerobik biologis (1989) menyatakan, Biogas adalah campuran beberapa gas, tergolong bahan bakar gas yang merupakan hasil fermentasi atau dekomposisi bahan organik dalam kondisi anaerob dan gas yang dominan adalah metana ( CH4) dan karbon dioksida (CO2).

Biogas dapat disimpulkan sebagai salah satu jenis energi yang dapat dibuat dari fermentasi berbagai jenis bahan limbah seperti sampah, pupuk, kotoran manusia, jerami, dan bahan lainnya dalam kondisi anaerob dan menghasilkan gas, gas metana yang didominanasi oleh dioksida dan karbon. Singkatnya, semua jenis bahan dalam hal kimia termasuk senyawa organik, baik berasal dari limbah dan kotoran hewan atau sisa tanaman, dapat digunakan sebagai biogas.

2. Kotoran sapi

Sapi memiliki sistem pencernaan khusus yang menggunakan mikroorganisme dalam sistem pencernaan yang berfungsi untuk mencerna selulosa dan lignin dari rumput berserat tinggi. Oleh karena itu, pupuk sapi kandang memiliki kandungan selulosa yang tinggi sehingga Nilai kalor yang dihasilkan oleh biogaspun cukup tinggi, yaitu kisaran 4800-6700 kkal/m3, untuk metana murni (100%) memiliki nilai kalori 8900 kkL/m3.

10

3. Jenis Pabrik Biogas

Jenis Pabrik biogas dapat dilihat dari konstruksi dan bahan baku. Hal konstruksi, secara umum, pabrik biogas diklasifikasikan menjadi dua jenis:

Kubah tetap: Kubah tetapmerupakan konstruksi yang memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan generator tekanan.

Drum mengambang :Drum mengambang berarti ada bagian pada pabrik yang dapat dipindahkan untuk menyesuaikan diri dengan peningkatan pembangkit tekanan. Gerakan tanaman mereka juga akan menjadi tanda dimulainya produksi gas dalamPabrik Biogas. Sementara pembangunan pabrik biogas dilihat dari aliran bahan baku, dibagi menjadi dua lagi yaitu: 1. Batch (bak) Pada jenis ini bahan tanaman ditempatkan dalam wadah atau ruang tertentu dari awal sampai selesainya proses pencernaan. Ini hanya umum digunakan dalam tahap percobaan untuk menentukan potensi gas dari sampah. 2 organik. Contiunitas (aliran) Dalam tipe ini ada aliran sisa bahan masuk dan keluar pada selang dalm tempo waktu tertentu. Panjang dari bahan bakuPabrik Biogasdisebut sebagai waktu retensi hidrolik (Retensi hidrolik Waktu / HTR).

4. Prinsip Teknologi Biogas

Pada prinsipnya, teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan fermentasi bahan organik oleh bakteri anaerob yang menghjasilkan gas metana. Gas metana adalah gas yang mengandung satu atom C dan empat atom H yang memiliki sifat mudah terbakar. Gas metana yang dihasilkan kemudian dapat dibakar sehingga panaspun dapat dihasilkan. Sifat gas ini tidak berwarna, tidak berbau dan sangat cepat menyala. Menurut Direktorat Jenderal PPHP-Departemen Pertanian (2006), 1 m3 biogas setara dengan:

a. LPG: 0,46 Kg

b. Minyak Tanah: 0,62 Ltr

c. Minyak solar: 0,52 Ltr

d. Bensin: 0,80 Ltr

e. Kayu bakar: 3,50 Kg

Pembentukan biogas mikroba anaerobik mencakup tiga tahap : Pertama, tahap hidrolisis di mana pembubaran terjadi pada tahap ini bahan organik larut dan pencernaan bahan organik kompleks menjadi sederhana, mengubah struktur utama dari bentuk monomer. Kedua, tahap pengasaman, yang pada tahap komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada hidrolisis akan menjadi makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari gula sederhana akan diproduksi pada tahap asam asetat, alkohol propionat, format, laktat, dan sedikit butirat, karbon dioksida, hidrogen dan amonia. Ketiga, panggung metagonetik, pada tahap ini adalah pembentukan metana dan gas karbon dioksida.

11

5. Bagian Utama dari Pabrik Biogas

Degester (pencernaan) Degester alat mencerna bahan organik yang sebagian besar terdiri dari potongan-potongan kecil dari pupuk kandang dan sisa tanaman seperti jerami dan sebagainya, dan air yang kedap udara.

Pintu masuk saluran bubur (kotoran yang dilembutkan),Campuran kotoran sapi dan air untuk membentuk bubur dimasukkan melalui saluran masuk lumpur.

Residu saluran keluar adalah sisa dari bahan biogas saluran. Jika aliran dalam tangki cukup baik kemudian menyeimbangkan tekanan hidrostatik akan mengakibatkan beberapa bubur sisa ketika bubur ditambahkan kesaluran keluar tangki nasuk pertama. Tekanan hidrostatik akan menyebabkan sebagian lumpur sisa ketika bubur ditambahkan keslauran keluar tank.

Keselamatan utamaTekanan katup/klep, prinsip kerja katup ini berupa pipa T yang mampu menahan tekanan di dalam saluran gas setara dengan tekanan kolom air dalam tabung T TSB. Ketika tekanan dalam saluran gas lebih tinggi dari tekanan kolom air, gas akan keluar melalui T tabung sehingga tekanan dalam sistem akan daya mundur. Bila air yang masuk dalam pipa T adalah h maka tekanan yang dapat memegang pipa adalah p = gh.

Separator-Sparator berfungsi untuk mengarahkan aliran lumpur di pabrik sehingga untuk memastikan bahwa bubur memenuhi kriteria HTR massa. Untuk membantu kelancaran aliran lumpur di pabrik, disarankan untuk menggunakan bubur dengan kadar padatan sesuai dengan rekomendasi US EPA (maksimum sekitar 12,5%).

Reaktor, tempat fregmentasi.

12

6. Cara Kerja BIOGAS

Air dan kotoran sapi dicampur (perbandingan 2:1) dalam bak

Dialirkan ke reaktor

Muncul BIOGAS 7 hari

Dalam reaktor ada pengaman gas

Penampung gas dari reaktor

Tungku/kompor BIOGAS

13

Pengolahan Limbah Menjadi Biogas

Oleh

Ariadi (1211016)

Fachri Kurniawan (1211018)

I Putu Juliantara(1211019)

Fahru Noor Anwar (1211020)

Ade Rachmad Hidayatullah (1211021)

Alfan Pandu Permana (1211023)

TEKNIK MESIN S1

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

DAFTAR ISI

Kata Pengantarii

Daftar isiiii

Pengolahan Limbah Tahu Menjadi Biogas4

Pengolahan Limbah Secara Fisika6

Pengolahan Limbah Secara Kimia6

Pengolahan Limbah Secara Biolagis7

MATERI8

Bakteri selulolitik8

Bakteri Pembentukan Asam9

Bakteri Pembentukan Metana9

BIOGAS DARI KOTORAN SAPI TERNAK10

1. According Anaerobik Biologis10

2. Kotoran sapi11

3. Jenis Pabrik Biogas11

4. Prinsip Teknologi Biogas11

5. Bagian Utama dari Pabrik Biogas12

6. Cara Kerja BIOGAS13

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada kami sehingga kami berhasil menyelesaikan Makalah ini yang alhamdulillah tepat pada waktunya yang berjudul Pengolahan Limbah menjadi BIOGASMakalah ini berisikan tentang informasi tentang Pengolahan Limbah menjadi BIOGAS atau yang lebih khususnya membahas penerapan BIOGAS. Diharapkan Makalah ini dapat memberikan informasi kepada kita semua tentang Pengolahan Limbah. Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu kami harapkan demi kesempurnaan makalahini.Akhir kata, kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan makalah ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.

MALANG, 28 OKTOBER 2012