Pengantar RedaksiRiset & TeknologiProduksi Biogas Dari Substrat Campuran Sampah Buah MenggunakanStarter Kotoran Sapi(Rahmaniah Sjafruddin)ISSN1412-3819Daftar IsiMEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, DESEMBER 2011 : 62 - 119 DAFTAR ISI62- 6768- 72Jurnal TeknologiPengaruh Inhibitor Blending Terhadap Laju Korosi Pada Baja KarbonDalam Medium NaCl Dengan Metode Weight Loss(DamianusSamosir)Desain Interkoneksi Tenaga Listrik Sistem Mahakam Dengan SistemBontang MenggunakanAnalisisAliran Daya(Ipniansyah)73 - 83Pemanfaatan Limbah Sabut Kelapa Dan Cangkang Kemiri UntukPembuatan Biobriket(Mardhiyah Nadir)84- 90Analisis Kestabilan Peralihan SistemTenaga Listrik Multimesin (ModelSembilan Bus Tiga Mesin)(Rusda)Peramalan Kebutuhan Energi Listrik Provinsi Kalimantan Timur Denganmenggunakan Jaringan Syaraf Tiruan(Cornelius Sarri)91- 9798 - 106Optimasi Proses Ekstraksi Minyak Biji Alpukat Dengan VariasiTemperatur Dan Kecepatan Pengadukan(Muhammad Syahrir Syaripuddin)107 - 111Analisa kapasitas Dan Kinerja Simpang Empat Bersinyal (Study KasusSimpang Empat Air Hitam Samarinda(Karminto)112 - 119PENGANTAR REDAKSIAssalamu alaikumWr. Wb.Puji syukur kehadirat Allah SWTatas rahmat dan karunia-NyaJurnal Media PerspektifPoliteknik Negeri Samarinda Volume 11 nomor 2, Desember 2011 dapat diterbitkan. MediaPerspektif Polnes memuat hasil-hasil penelitian bidang Teknologi dan karya ilmiah nonpenelitian yang bermutu. Media Perspektif diterbitkan dua kali dalamsatu tahun, yaitu setiapbulan Juni danbulan Desember.PenerbitanJurnal MediaPerspektif edisi kali ini,menampilkanberagamartikelpenelitian dibidang teknologi. Redaksi Media Perspektif mengharapkan peran serta parailmuwan dan peneliti untuk memberikan kontribusi yang lebih banyak demi keberlangsunganmedia ini secara khusus dan sumbangsih terhadap perkembangan sains dan teknologi padaumumnya.Terima kasih dan selamat kepada para penulis yang tulisannya diterbitkan pada edisiini. Redaksi berharap agar Media ini dapat menambah pengetahuan dan wawasan pembacaterutama civitas akademika, kalangan industri dan pemerintah. Sekali lagi kami mohonsumbangsaranparapembaca, sebabpartisipasi pembacatentuakanlebihmenyempurnakanterbitan berikutnya.Wassalamu alaikumWr. Wb.REDAKSIPENGANTAR REDAKSI MEDIA PERSPEKTIF VOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119Jurnal TeknologiJurnal TeknologiRiset & TeknologiISSN : 1412-3819MEDIA PERSPEKTIF VOL. 11 Nomor 2, DESEMBER 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /62PRODUKSI BIOGAS DARI SUBSTRAT CAMPURAN SAMPAHBUAH MENGGUNAKAN STARTER KOTORAN SAPIRahmiah SjafruddinDosen Jurusan Teknik Kimia -Politeknik Negeri Ujung PandangJl. Perintis Kemerdekaan Km 10, Makassar 90245 (0411) 585365 / (0411) 586043E-mail: rahmiah.sjafruddin@gmail.comAbstrakPemanfaatan sampah buah untuk memproduksi biogas dapat memperkecilkonsumsi sumber energi komersial seperti minyak bumi dan sekaligus mengurangiakumulasi sampah. Biogas dihasilkan melalui proses pemecahan bahan organik yangmelibatkanaktivitasmikroorganismeanaerobdalambiodigesteryangberoperasisecarakontinyu. Penelitianini bertujuanuntukmenentukanparameter-parameterproses produksi biogas pada tahap awal dengan substrat campuran buah. Parametertersebut diantaranya total solid, volatile solid, dan pH. Biodigester beroperasi secarakontinyu dengan loading rate 2 kg/hari (sekali umpan) dengan kapasitas biodigester60 kg. Hasil penelitian menunjukkan bahwa parameter-parameter proses awal produksibiogas diantaranya nilai rasio C/N sebesar30, total solid sebesar9,9%, volatile solidsebesar 78,9%, pH berkisar 6,5 - 7, dan suhu sebesar 28oC dapat menghasilkanproduksi biogas yang semakin besar dengankadar gas metana relatif konstan. Kadargas metana kotoran sapi sebesar 50,1%(R-0), sementara untuk komposisi campuransampah buah 1% sebesar 50,2% (R-1), 5%sebesar50,0% (R-2), dan 10% sebesar50,7%(R-3).Kata kunci : Biodigester, biogas, buah, methana, sampah.PENDAHULUANBiogasmerupakansumber renewableenergy yang mampu memberikan andil dalamusaha mengurangi penggunaan bahan bakarfosil seperti minyak bumi. Bahan baku prosesproduksi energi biogas merupakan bahan non-f osi l , umumnya adal ah bi omass yangmengandungbahanorganikyangtersediasangat melimpahdi Indonesia. diantaranyaadalah sumber daya pertanian (sampah buah,sayur, dan lain-lain) dan peternakan. Sampahbuahmempunyai kandunganbahanorganikyang tinggi, sehingga berpotensi menjadi bahanbakupembuatanbiogas(Nurrihadini, 2009).Penel i ti an tentang pembuatan bi ogasmenggunakansampahbuahtelahbanyakdilakukan. Permasalahan yang terjadi adalahproduksi bi ogas dari sampah buahmenghasilkan gas metana dengan kadar yangrendah. Hal ini mengingat karakteristik sampahbuah yang relatif asam (< 6,5), dan beberapasampah buah mengandung senyawapenghambat (inhibitor) bagi mikroorganisme,misalnya pada kulit buah jeruk terdapat senyawalimonenpadakonsentrasi 90ppm/hari dapatmenjadi toksik bagi bakteri metanogen (Ozmen,2009). Oleh karena itu untuk mengoptimalkanproduksi biogas dari campuran sampah buah,makaperludilakukanpenentuanparameter-parameter awal yangberpengaruhterhadapproses produksi biogas diantaranya adalah rasioC/N, total solid, volatil solid, pHdan temperatur.Bahan-bahanorgani k mengandungsenyawa-senyawayangtersusundari unsur-unsur karbon (C), hydrogen (H) dan oksigen (O).Bahan organik (substrat) pada proses produksibiogas, diharapkanmengandungsenyawaRISET & TEKNOLOGI /63 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119sederhanayangmudahdidegradasi olehkelompokmikroorganismeanaerobicataubersifat biodegradable. Pada proses anaerobikdigester, degradasi bahanorganik dapatmenghasilkanenergiyangdikeluarkandalambentuk gas metana (CH4) yang sangatbermanfaat. Adapun contoh reaksi kimia prosesanaerobik sebagai berikut (Deublein, 2008).Biogas dengankandunganterbesarberupa gas metana, dan gas CO2adalah produkakhir dari prosesdegradasi bahanbahanorganik oleh bakteri pada kondisi tanpa udara(anaerobik) di dalambiodigester. Tahapanproses pembentukan biogas/gas metana adalahsebagai berikut :1. Tahap HidrolisisPadatahaphidrolisis, degradasi bahanorganik denganproses hidrolisis secaraeksternal olehenzimekstraselular (selulose,ami l ase, protease dan l i pase) darimikroorganisme. Proses hidrolisis, yaitudekomposisi bahanorganikpolimer menjadimonomer yang mudah larut yang dilakukan olehsekelompok bakteri fakultatif. Padatahapini,bahan-bahan organikseperti karbohidrat, lipid,danproteindidegradasi menjadi senyawadengan rantai pendek (Ritmann end McCarty,2001).(C6H10O5)n + n H2O n(C6H12O6) (4)Selulosa glukosaProtein+ H2O asam-asam amino(5)(dapat larut)2. Tahap AsidogenesisProses asidogenesis, yaitu dekomposisimonomer organik menjadi asam-asamorganik(asamlemak) dan alkohol. Pada prosesasidogenesis, monomer organikdiuraikanlebihlanjut oleh bakteri asidogenmenjadi asam-asam organik yang mudah menguap sepertiasamasetat, format, butirat, propionat, danasam-asam lemak rantai pendek sertadihasilkanjugamethanol, CO2, dan H2.Adapun reaksi asidogenesi s danasetogenesis (Verma, 2002) :Reasksi asidogenesis :(C6H12O6)n H3CHOHCOOH (6)Glukosa asam propionate(C6H12O6)n CH3CH2CH2COOH+CO2+H2(7)asam butirat(C6H12O6)n CH3OH + CO2(8)MethanolReaksi asetogenesis :CH3(CH2)COOH + 2H2O CH3CHOOH + CO2+3H2(9)asam propionate asam asetatCH3CH2CH2COOH + H2O CH3CHOOH+3H2(10)asam butirat2CO2 + 4H2CH3CHOOH+ 2H2O (11)Proses fermentasi ol eh bakteriasidogen denganwaktu pertumbuhanyang cepatyakni berkisar 1 4hari (Deublein, 2008).Kondisi lingkunganyangoptimumuntukpertumbuhanmikroorganismepadaproseshidrolisisdanasidogenesis(mikroorganismenon metanogen), dapat dilihat pada Tabel 1.Tabel 1 Kondisi operasi mikroorganisme nonmetanogen (Deublein, 2008).No. Parameter kondisi operasi1. Temperatur (oC) 25 - 352. pH 5 8 (optimum 5,2 6,3)3. Rasio C/N 10 - 454. DM content (%) < 40 DM3. Metanogenesis.Padaprosesmetanogenesi, asamasetat diuraikan oleh bakteri metanogen menjadiCH4, CO2, dan H2O. Reaksi kimia pembentukanmetana dari asamasetat dan reduksi CO2 dapatdilihat pada persamaan reaksi berikut :Asetotropik metanogenesis (Deublein, 2008) :CH3COO-+ H2O CH4 + HCO3 (12)MEDIA PERSPEKTIF VOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 119 RISET & TEKNOLOGI /64Hidrogenotropik metanogenesis :4H2 + CO2 CH4 + 2H2O. (13)Menurut Schroeder (1977) skemapembentukanmetanadenganpenguraianseperti pada Gambar 1.Gambar 1Substrat dalamfermentasi anaerobikmetana (Schroeder, 1977).Kecepatan pertumbuhan bakterimetanogenlebihlambat dibanding bakteriasidogen (non metanogen). Waktupertumbuhan bakteri metanogenberkisar 5 16 hari (Deublein, 2008). Kondisi lingkunganyang opti mum untuk pertumbuhanmikroorganisme metanogen, dapat dilihat padaTabel 2.Tabel 2 Kondisi operasi mikroorganismemetanogen (Deublein, 2008).No. Parameter kondisi operasi1. Temperatur (oC) - Mesophilik : 32 42- Thermophilic : 50 - 582. pH 6,7 7,53. Rasio C/N 20 - 304. DM content (%) < 30 DMFaktor-faktor yangmempengaruhi prosesproduksi biogasKeberhasilanprosessecaraanaerobikuntukmenghasilkanprodukberupametana(CH4) dankarbondiokasida(CO2) sangatditentukan oleh tiga faktor, diantaranya adalah:a. Kondisi lingkunganprosesdiantaranya:temperatur, deraj at keasaman (pH),pengadukan, waktu tinggal dan loading rate.b. Substrat diantaranya : kandungan substrat,senyawa toksik (inhibitor), nilai rasio C/N,dan total solid dan volatile solid.c. Jenismikroorganisme: bakteri anaerobikdanfakultatif yangterlibat dalamproseshidrolisisdanfermentasi senyawaorganikdan Bakteri metanogen.METODOLOGI PENELITIANBahan dan Alat PenelitianBahanyangdigunakanberupasampahbuah, kotoran sapi dan inokulum. Adapun alatyang di gunakan adal ah rangkai an al atbi odi gester yang terdi ri atas : sal uranpengumpanan, sal uran keluaran sl urry,pengaduk, dan gas HolderGambar 2Rangkaian alat pembuatan biogasCara Produksi BiogasSumber SubstratSampah organik (substrat) yangdigunakandalampenelitianini berasal darisampah buah yakni sampah buah melon, jerukdan apel yang diperoleh dari Pasar Buah GemahRipah Gamping, Yogyakarta. Adapunparametersubstrat yang diatur berupa rasio C/N = 30sehingga komposisi campuran sampah adalahRISET & TEKNOLOGI /65 MEDIA PERSPEKTIFVOL. 11 Nomor 2, Desember 2011 : 62 - 11950 % sampah buah melon, 40% sampah jeruk,10 %sampah buah apel, total solid 5-10%, danpH6,5 7. Sampah di blender sampai diperolehsubstrat dalambentukslury. Substrat disiapkandalamjumlahbanyak dandisimpanpadatemperatur 4C.Strategi Start-UpStrategi pendahuluan(start-up) yangdilakukanuntukprosesproduksi biogasdarisampah buah adalah dengan membuat starterdari kototran sapi. Komposisi kotoran sapi danai r (ai r dan i nokul um) adal ah denganperbandingan 1 : 1 (R-0). Proses aklimatisasistarterdilakukansampai diperolehkadargasmetana yang maksimum.Pengumpanan substrat ke dalambiodigesterMelakukan pengumpanansecara bertahapke dalambiodigester kontinyu yang berkapasitas60 liter dan volume operasi biodigester sebesar36 liter. Pada penelitian ini, laju umpan sekitar 2literperhari. Komposisi campuranbuahdankotoran sapi didasarkan pada basis kering (totalsolid) dengan komposisi : 1% cb : 99% ks (R-1) ;5% cb : 95% ks (R-2); 10% cb : 90% ks (R-3).Pencampuranumpansampahbuahdengankotoran sapi bertujuan untuk menghindari shockloading mikroorganisme dari starter kotoran sapiterhadap perubahan sifat dasar sumber karbon.Perubahankomposisi umpanakandilakukansetelah diperoleh hasil biogas dengan kadar gasmetana maksimum.Analisis DataParameter yang diukur adalah temperaturdengan menggunakan termometer, Analisis pHdengan menggunakan indicator universal (kertaspH), Total solid(TS) danvolatilesolid(VS)denganmetodegravimetri dan kadar gasmetana dengan menggunakan alat kromatografigas (GC).HASIL DAN PEMBAHASANParameterTemperaturTemperatur adalahparameter prosesyangmemegangperanansangat penting.Bakteri anaerobikdapat bertahandari suhurendahsampai dengan70oC, namunbekerjaoptimumpada suhu mesofilik (25-45oC, dengansuhu optimum 35oC) atau suhu termofilik (50-65oC, dengansuhuoptimum