EMISI GAS METANA (CH4) SEDIMEN KERAMBA SITU

GINTUNG DENGAN PENAMBAHAN SUBSTRAT

KOMPETITIF DAN SUBSTRAT NON-KOMPETITIF

SKRIPSI

MUHAMMAD DIMAS SEPTEYADI

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2019 M/1440 H

EMISI GAS METANA (CH4) SEDIMEN KERAMBA SITU

GINTUNG DENGAN PENAMBAHAN SUBSTRAT

KOMPETITIF DAN SUBSTRAT NON-KOMPETITIF

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta

Oleh :

MUHAMMAD DIMAS SEPTEYADI

1113096000007

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2019 M/1440 H

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR-BENAR

HASIL KARYA SENDIRI DAN BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI

SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU

LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, 19 Juli 2019

Muhammad Dimas Septeyadi

NIM. 1113096000007

ABSTRAK

MUHAMMAD DIMAS SEPTEYADI. Emisi Gas Metana (CH4) Sedimen

Keramba Situ Gintung Dengan Penambahan Substrat Kompetitif Dan Substrat Non

Kompetitif. Dibimbing oleh IRAWAN SUGORO dan NURMAYA AROFAH.

Sedimen keramba dapat menghasilkan gas metana (CH4) karena mengandung

limbah organik yang menjadi sumber makanan bakteri metanogenik penghasil CH4.

Penelitian ini bertujuan untuk membuktikan pengaruh penambahan substrat

kompetitif dan non-kompetitif terhadap emisi gas CH4 sedimen keramba situ

gintung. Sampel sedimen diberi perlakuan autoklaf, penambahan substrat

kompetitif (hidrogen dan asam asetat) dan non kompetitif (metanol) kemudian

diinkubasi pada suhu ruang selama 4 minggu pada kondisi gelap. Pengamatan

dilakukan pada minggu ke-0, 1, 2, 3, dan 4 untuk pengukuran pH, amonia dan emisi

gas CH4. Pengukuran Volatile Fatty Acids (VFA) total dan rasio C/N dilakukan

pada minggu ke-0 dan minggu ke-4. Hasil penelitian menunjukan pH berkisar

5,07-7,39, rasio C/N 11,23-28,60% dan Volatile Fatty Acids (VFA) total 1,45-

27,42 mmol/100 mL. Konsentrasi emisi gas CH4 tertinggi terdapat pada

penambahan substrat metanol minggu ke-1 sebesar 1252,88 ppm/hari dan gas CH4

terendah terdapat pada perlakuan autoklaf minggu ke-1 sebesar 0,83 ppm/hari.

Hasil tersebut menunjukkan bahwa emisi gas CH4 lebih dominan dihasilkan oleh

bakteri metilotrof dengan penambahan substrat non-kompetitif.

Kata Kunci: autoklaf, metana, sedimen keramba, situ gintung, substrat kompetitif

dan non-kompetitif

ABSTRACT

MUHAMMAD DIMAS SEPTEYADI. Situ Gintung Cage Sedimentary Gas

Emissions Which Are Added Competitive Substrates And Non-Competitive

Substrates. Survised by IRAWAN SUGORO and NURMAYA AROFAH

Cage sediments could produce methane gas because it contains organic waste which

is a nutrition of CH4 producing metanogenic bacteria. This study aims to prove the

reversal of competitive and non-competitive substrates against CH4 emissions of

Situ Gintung cage sediments ex-situ. Sediment samples were given autoclave

approval and competitive substrates (hidrogen and acetic acid) and non-competitive

substrate (metanol) were approved and then incubated at room temperature for 28

days in dark condition. Observations were made on weeks 0, 1, 2, 3, and 4 for

measurement of pH, ammonia and CH4 gas emissions. Total measurement of

Volatile Fatty Acids (VFA) and C/N ratio was carried out on week-0 and weeks-4.

The results showed a pH of 5.07-7.39, a C/N ratio of 11.23-28.60% and a Volatile

Fatty Acids (VFA) total of 1.45-27.42 mmol/100 mL. The highest concentration of

CH4 gas emissions on weeks-1 of methanol additions was 1252.88 ppm/day and the

lowest CH4 gas was available on week-1 autoclave of 0.83 ppm/day. These results

indicate that CH4 gas emissions dominantly are produced by methylotrophic

bacteria with non-competitive substrate (methanol).

Keywords: autoclave, cages sediments, competitive and non-competitive

substrates, methane, situ gintung

i

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim

Alhamdulillahi rabbil’alamin, segala puji bagi Allah SWT yang telah

melimpahkan berkah, rahmat, dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul “Emisi Gas Metana (CH4) Sedimen

Keramba Situ Gintung Dengan Penambahan Substrat Kompetitif Dan

Substrat Non Kompetitif”. Penulis menyusun skripsi ini untuk memenuhi

sebagian syarat memperoleh gelar S1 bagi mahasiswa pada program studi Kimia.

Selesainya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, sehingga

pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Irawan Sugoro, M.Si selaku pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan dan arahan kepada penulis selama berlangsungnya penelitian serta

meluangkan waktunya untuk memberi masukan dan bimbingan kepada

penulis.

2. Nurmaya Arofah, M.Eng. selaku pembimbing II yang telah membimbing dan

memberikan banyak masukan kepada penulis.

3. Dr. Hendrawati, M. Si dan Dr. Sri Yadial Chalid, M. Si selaku Penguji I dan

Penguji II yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik.

4. Dr. La Ode Sumarlin, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas Sains

dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

5. Prof Dr. Lily Surayya Eka Putri, M.Env.Stud selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

ii

6. Seluruh dosen program studi kimia yang telah memberikan ilmu dan

pengetahuan kepada penulis selama menempuh pendidikan.

7. Teristimewa kepada kedua orang tua tercinta Bapak Suhadi dan Ibu Nuryati,

serta kakak, adik dan keluarga tercinta atas segala doa, pengorbanan, nasihat,

dan motivasinya kepada penulis.

8. Nurul Annisa dan Keyra Shabira Azzahra atas segala doa dan motivasi yang

diberikan kepada penulis.

9. Wawan Setiyawan, Renaldi Sukarno, Muhammad Rizky Muarif, dan Zickri

Chairullisan selaku rekan satu tim yang telah banyak memberikan bantuan

kepada penulis selama melakukan penelitian di laboratorium.

10. Teman-teman kimia angkatan 2013 yang telah membantu dan memotivasi

penulis untuk segera menyelesaikan skripsi ini.

Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak.

Jakarta, 29 Juli 2019

Penulis

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ................................................................................. i

DAFTAR ISI ............................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... v

DAFTAR TABEL ....................................................................................... vi

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... vii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

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

1.1 Rumusan Masalah ................................................................................... 5

1.1 Hipotesis ................................................................................................. 5

1.2 Tujuan..................................................................................................... 5

1.3 Manfaat ................................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 6

2.1 Pemanasan Global ................................................................................... 6

2.2 Situ ......................................................................................................... 7

2.3. Sedimen ................................................................................................. 8

2.4 Metanogen dan Metanotrof ..................................................................... 10

2.5 Proses Pembentukan CH4 ........................................................................ 13

2.7 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Metanogenesis ................................. 17

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................... ..19

3.1 Waktu dan Tempat ................................................................................ ..19

3.2 Alat dan Bahan...................................................................................... ..19

3.3 Diagram Alir Penelitian......................................................................... ..20

3.3.1 Perlakuan Awal Sedimen ............................................................... ..20

3.3.2 Pengukuran Parameter ................................................................... ..21

3.4 Cara Kerja ............................................................................................. ..22

3.4.1 Penentuan Titik Sampling .............................................................. ..22

3.4.2 Pengambilan Sampel ..................................................................... ..23

3.4.3 Pengukuran Kualitas Sampel Air ................................................... ..23

3.4.4 Preparasi Sampel untuk Pengukuran Gas CH4 ..................................................... . 23

3.4.5 Pengukuran pH Sampel.................................................................... 24

3.4.6 Analisis Amonia (NH3) .................................................................... 25

iv

3.4.7 Pengukuran Kadar Air ..................................................................... 25

3.4.7 Analisis Karbon Organik ................................................................. 25

3.3.8 Pengukuran Kadar Nitrogen Total .................................................... 26

3.3.9 Pengukuran Rasio C/N ..................................................................... 27

3.3.10 Pengukuran Volatile Fatty Acids (VFA) Parsial ............................. 27

3.3.11 Pengambilan dan Pengukuran Gas CH4 .......................................... 28

3.3.12 Analisis Data ................................................................................. 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN...................................................... 29

4.1 Karakteristik Kimia Perairan Area Keramba Situ Gintung ....................... 29

4.2 pH Sedimen ............................................................................................ 31

4.3 Amonia (NH3) ......................................................................................... 33

4.4 Rasio C/N Organik .................................................................................. 36

4.5 Volatile Fatty Acid (VFA) ....................................................................... 38

4.6 Emisi Gas CH4 ........................................................................................ 43

BAB V PENUTUP ...................................................................................... 49

5.1 Simpulan ................................................................................................. 49

5.2 Saran ....................................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 50

LAMPIRAN ................................................................................................ 56

v

DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Kondisi situ gintung ................................................................... 8

Gambar 2. Proses dekomposisi bahan organik untuk menghasilkan CH4 ...... 14

Gambar 3. Diagram alir perlakuan awal sedimen ......................................... 20

Gambar 4. Diagram alir pengukuran parameter............................................ 21

Gambar 5. Lokasi pengambilan sampel ....................................................... 22

Gambar 6. pH sedimen situ gintung selama 4 minggu .................................. 31

Gambar 7. Kadar amonia sedimen situ gintung selama 4 minggu ................. 34

Gambar 8. Rasio C/N minggu ke-0 dan minggu ke-4 ................................... 37

Gambar 9. Emisi gas CH4 selama 4 minggu ................................................. 44

Gambar 10. Grafik hubungan emisi gas CH4 dengan beberapa faktor kimia

lingkungan keramba jaring apung Situ Gintung ........................ 48

vi

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Karakteristik bakteri metanogen ..................................................... 11

Tabel 2. Perbedaan bakteri metanogen dan metanotrof ................................. 12

Tabel 3. Perlakuan pada sampel sedimen ...................................................... 24

Tabel 4. Sifat kimia pada perairan keramba Situ Gintung. ............................ 29

Tabel 5. Nilai VFA pada setiap perlakuan selama 4 minggu ......................... 39

vii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Uji ANOVA nilai pH (perbedaan waktu inkubasi) ................... 56

Lampiran 2. Uji ANOVA nilai pH (perbedaan perlakuan) ........................... 56

Lampiran 3. Uji ANOVA nilai amonia (perbedaan waktu nkubasi) ............. 57

Lampiran 4. Uji ANOVA nilai amonia (perbedaan perlakuan) .................... 57

Lampiran 5. Uji ANOVA nilai rasio C/N (perbedaan waktu inkubasi) ......... 58

Lampiran 6. Uji ANOVA nilai rasio C/N (perbedaan perlakuan) ................. 58

Lampiran 7. Uji ANOVA emisi gas CH4 (perbedaan waktu inkubasi) .......... 59

Lampiran 8. Uji ANOVA emisi gas CH4 (perbedaan perlakuan) .................. 59

Lampiran 9. Perhitungan kadar air sedimen dan faktor koreksi .................... 60

Lampiran 10. Perhitungan C organik ........................................................... 60

Lampiran 11. Perhitungan N organik ........................................................... 61

Lampiran 12. Perhitungan rasio C/N ........................................................... 61

Lampiran 13. Perhitungan emisi gas CH4 .................................................... 62

Lampiran 14. Korelasi antara CH4 dengan VFA .......................................... 63

Lampiran 15. Korelasi antara CH4 dengan rasio asetat:propionat ................. 64

Lampiran 16. Korelasi antara CH4 dengan rasio C/N ................................... 64

Lampiran 17. Korelasi antara CH4 dengan pH ............................................. 65

Lampiran 18. Korelasi antara CH4 dengan amonia ....................................... 65

Lampiran 19. Kondisi penelitian emisi gas CH4 sedimen Situ Gintung ........ 66

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemanasan global merupakan kenaikan temperatur muka bumi yang

disebabkan oleh gas rumah kaca (GRK) dan dapat mengakibatkan perubahan iklim.

Perubahan iklim yang global telah menyebabkan berbagai bencana alam di berbagai

belahan dunia (Dioha et al., 2013). Kerusakan yang diakibatkan oleh GRK terus

meningkat, salah satunya kenaikan gas CH4 yang dihasilkan oleh lahan basah.

Menurut Firman Allah SWT yang terdapat dalam kitab suci Al-Quran, surat Ar-

Rum ayat 41

ظهرٱلفساد في ٱلبر وٱلبحر بما كسبت أيدي ٱلناس ليذيقهم بعض ٱلذي عملوا

٤١لعلهم يرجعون

Artinya: “Telah nampak kerusakan di darat dan di laut disebabkan karena perbuatan

tangan manusia, Allah menghendaki agar mereka merasakan sebagian dari (akibat)

perbuatan mereka, agar mereka kembali (ke jalan yang benar)”. (QS Ar-Ruum: 41)

Ayat tersebut menjelaskan bahwa perbuatan merusak lingkungan dapat

berakibat kembali kepada manusia, salah satu perbuatan manusia yang dapat

merusak lingkungan yaitu budidaya ikan dengan keramba jaring apung (KJA) yang

dilakukan di danau. Budidaya ikan dengan keramba jaring apung telah diatur dalam

peraturan Peraturan Menteri Kelautan dan Perikanan Republik Indonesia Nomor 12

tahun 2007 pasal 39 yang menyatakan bahwa pembudidaya ikan tidak boleh

memiliki lebih dari 4 unit dengan ukuran besar atau tidak boleh lebih dari 50 unit

dengan ukuran kecil. Pengembangan KJA yang tidak sesuai aturan dapat

menyumbangkan limbah organik, yaitu sumber makanan bagi mikroba penghasil

gas CH4. Kenaikan gas CH4 merupakan salah satu contoh GRK penyebab

2

pemanasan global oleh karena itu perlu adanya pencegahan. Menurut Firman Allah

SWT dalam kitab suci Al-Quran, surat Al-Baqarah ayat 30

وإذ قال ربك للملئكة إن ي جاعل في الرض خليفة قالوا أتجعل فيها من يفسد

س لك قال إن ي أعلم ما ل تعلمون ماء ونحن نسب ح بحمدك ونقد فيها ويسفك الد

Artinya: Dan (ingatlah) ketika Tuhanmu berfirman kepada para Malaikat, “Aku

hendak menjadikan khalifah di bumi“. Mereka berkata, “Apakah Engkau hendak

menjadikan orang yang merusak dan menumpahkan darah di sana, sedangkan kami

bertasbih memuji-Mu dan menyucikan nama-Mu?” Dia berfirman, “ Sungguh, Aku

mengetahui apa yang tidak kamu ketahui”(QS. Al-baqarah: 30).

Ayat ke 30 dalam surat Al-Baqarah ini menjelaskan kedudukan manusia

sebagai khalifah di muka bumi yaitu manusia diberi tugas untuk memelihara dan

melestarikan alam, menggali, mengelola, dan mengolah kekayaan alam untuk

dimanfaatkan demi kesejahteraan segenap manusia dalam rangka beribadah kepada

Allah SWT. Tindakan pencegahan yang dapat dilakukan manusia dalam

mengurangi emisi gas CH4 salah satunya dengan mempelajari faktor-faktor yang

dapat meningkatkan emisi gas CH4, agar kedepannya dapat menyusun strategi dan

melakukan tindakan pengelolaan untuk mengurangi emisi gas CH4.

Gas CH4 adalah konstributor kedua terbesar penyebab pemanasan global

setelah CO2. Gas CH4 di atmosfer salah satunya berasal dari sumber pencemaran

alamiah. Emisi gas CH4 di dunia sebanyak 70% dari total keseluruhannya berasal

dari sumber pencemaran alamiah antara lain lahan basah (wetlands), area pertanian,

peternakan, landfill, hutan, dan laut. Lahan basah merupakan pengemisi gas CH4

tertinggi mencapai 81% dari total emisi CH4 dari sumber alami (Environmental

Protection Agency, 2011).

Bagian dari lahan basah yang berkontribusi penyebab pemanasan global

adalah sedimen. Sedimen berasal dari akumulasi bahan-bahan organik yang masuk

3

ke dalam perairan. Sedimen situ yang mengandung bahan-bahan organik akan

menjadi sumber potensial bakteri metanogenik penghasil gas CH4. Sumber sedimen

perairan yang berpotensi menghasilkan gas CH4 yaitu sedimen Situ. Situ sering

digunakan untuk melakukan berbagai aktivitas manusia seperti keramba jaring

apung, memancing dan tempat buangan limbah domestik dari bangunan disekitar

sehingga telah mengubah fungsi perairan di suatu situ (Bahri et al., 2015).

Limbah keramba jaring apung (KJA) adalah limbah organik yang tersusun

oleh karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor, dan sulfur. Bahan organik limbah

KJA menjadi sumber makanan mikroba heterotropik untuk hidup dan berkembang

biak sehingga berpotensi menghasilkan gas CH4 (Garno, 2002). Kondisi anaerobik

menstimulasi bakteri metanogen penghasil CH4 untuk merombak karbon di

sedimen tersebut menjadi CH4 (Hallam et al., 2009).

Kondisi air dan sedimen pada lingkungan KJA seperti pH dan suhu yang

optimal dapat mempengaruhi ketersediaan nutrisi bagi bakteri metanogen sehingga

mempengaruhi emisi gas CH4. Menurut Nugraha (2013) sedimen Situ Gunung

menghasilkan produksi gas CH4 tertinggi pada lokasi inlet sebesar 0,74 mL/hari

dengan nilai pH sedimen 5,6-5,9. Menurut Bastviken (2010) pada beberapa danau

di Jerman mengalami perbedaan tingkat produksi gas CH4 yang dipengaruhi oleh

suhu. Tingkat produksi CH4 tertinggi pada suhu 30 ℃ terdapat pada danau Lotsjon

yaitu 3,990 µmol/g, Bosjon 2,038 µmol/g, dan Svarttjarn 1,004 µmol/g. Bakteri

metanogen memproduksi gas CH4 pada rentang suhu optimal yaitu 20 – 30 ℃.

Bakteri metanogen mengubah karbon melalui tiga jalur metanogenesis

berdasarkan sumber karbon yang digunakan, yaitu bakteri pengguna asam asetat

disebut asetonotrof, bakteri pengguna H2 dan CO2 disebut hidrogenotrof, dan

4

bakteri pengguna senyawa yang mengandung gugus metil seperti metanol disebut

metilotrof (Kotsyurbenko et al., 2004; Thauer et al., 2014; Zhuang, 2014). Sedimen

situ terdapat bakteri pereduksi sulfat, bakteri pereduksi sulfat bersaing dengan

bakteri metanogen dalam memanfaatkan H2 dan asam asetat (substrat kompetitif)

sebagai sumber energi, tetapi tidak bersaing dengan bakteri metanogen pengguna

metanol (non-kompetitif) (Zhuang, 2014). Berdasarkan hasil penelitian Hermawan

et al., (2014) pada sedimen Situ Kuru dengan penambahan substrat serasah

didapatkan total volume gas yang dihasilkan sebesar 37 mL dengan kandungan CH4

0,37 mL sedangkan volume gas yang dihasilkan tanpa penambahan substrat sebesar

32 mL dengan kandungan CH4 0,18 mL.

Penelitian ini dilakukan secara ex-situ dengan menggunakan sampel

sedimen keramba di Situ Gintung yang berada di daerah Ciputat Timur. Tujuan

penelitian ini untuk mengukur emisi gas CH4 dengan penambahan substrat untuk

menentukan jalur metanogenesis yang dominan pada sedimen keramba Situ

Gintung. Pengukuran pH dilakukan dengan menggunakan pH meter, nilai TDS

menggunakan TDS meter, rasio C/N dengan menggunakan perbandingan antara

kadar karbon organik dengan kadar nitrogen total, jumlah amonia dengan metode

difusi mikro Conway, total Volatile Fatty Acids (VFA) menggunakan gas

kromatografi. Parameter ini diukur untuk mengetahui pengaruh kondisi lingkungan

terhadap emisi gas CH4. Pengukuran emisi gas CH4 dilakukan dengan

menggunakan gas kromatografi.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh penambahan substrat kompetitif dan non kompetitif pada

sedimen keramba Situ Gintung terhadap emisi gas CH4?

5

2. Jalur metanogenesis manakah yang mendominasi pada sedimen keramba Situ

Gintung?

3. Bagaimana pengaruh pH, rasio C/N, jumlah amonia, dan total VFA terhadap

emisi gas CH4?

1.3 Hipotesis

1. Emisi gas CH4 dipengaruhi oleh substrat kompetitif dan non-kompetitif.

2. Jalur metanogenesis pada sedimen keramba Situ Gintung yang dominan adalah

jalur metilotrof yang merupakan substrat non-kompetitif.

3. pH, rasio C/N, jumlah amonia, dan total VFA mempengaruhi emisi gas CH4.

1.4 Tujuan

1. Membuktikan pengaruh penambahan substrat kompetitif dan non-kompetitif

pada emisi gas CH4.

2. Mengukur dan menentukan jalur metanogenesis pada sedimen keramba Situ

Gintung yang dominan.

3. Mengukur dan menentukan faktor apa saja yang mempengaruhi emisi gas CH4

pada sedimen keramba Situ Gintung.

1.5 Manfaat

Manfaat penelitian ini sebagai sumber informasi tentang faktor-faktor yang

mempengaruhi produksi gas CH4 pada sedimen keramba Situ Gintung. Pengaruh

penambahan substrat kompetitif dan non-kompetitif terhadap emisi gas CH4 untuk

mengetahui jalur metanogenesis yang dominan pada sedimen keramba situ gintung,

sehingga kedepannya dapat merancang strategi untuk mengurangi emisi gas CH4.

Strategi ini dapat disosialisasikan kepada pembudidaya ikan keramba jaring apung

agar dapat mengurangi emisi gas CH4.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pemanasan Global

Pemanasan global diartikan sebagai kenaikan temperatur muka bumi yang

disebabkan oleh efek rumah kaca yang berakibat pada perubahan iklim. Perubahan

iklim global menyebabkan terjadinya bencana alam (Indrawan, Primack, &

Supriatna, 2007). Efek rumah kaca yaitu sebuah proses yang menyebabkan energi

panas matahari yang diterima atmosfer dekat permukaan bumi lebih banyak

dibandingkan dengan energi panas yang dilepaskan kembali ke angkasa. Efeknya

suhu muka bumi akan meningkat, efek rumah kaca ini diakibatkan oleh Gas Rumah

Kaca (GRK) (Kodoatie & Sjarief, 2010). Gas rumah kaca (GRK) merupakan gas

yang mempunyai kemampuan untuk meneruskan energi cahaya matahari dan

menahan energi tersebut di dalam permukaan bumi sehingga menyebabkan

kenaikan suhu (Indrawan et al., 2007).

GRK merupakan komposisi gas di atmosfer yang terdiri dari gas karbon

dioksida (CO2), metana (CH4), dinitrooksida (N2O), perflurokarbon (PFC),

hidroflurokarbon (HFC) dan sulfurheksfluorida (SF6) (Nellemann et al., 2009).

GRK yang tersimpan di permukaan bumi secara langsung maupun tidak langsung

akan menyebabkan perubahan iklim secara global. Pemanasan global yang

disebabkan oleh adanya efek rumah kaca merupakan suatu fenomena dimana

gelombang pendek radiasi matahari menembus atmosfer dan berubah menjadi

gelombang panjang mencapai permukaan bumi dan sebagian gelombang tersebut

dipantulkan kembali ke atmosfer. Proses ini dapat berlangsung berulang kali,

sementara gelombang yang masuk juga terus bertambah, akibatnya terjadi

7

akumulasi panas di atmosfer. Kondisi ini persis seperti yang terjadi di rumah kaca

yang digunakan dalam kegiatan pertanian dan perkebunan (Naharia et al., 2005).

2.2 Situ

Situ adalah suatu wadah tampungan air di atas permukaan tanah yang

terbentuk secara alami maupun buatan yang airnya berasal dari tanah atau air

permukaan sebagai siklus hidrologis yang merupakan salah satu bentuk kawasan

lindung. Situ mempunyai potensi dan manfaat secara ekologi dan ekonomis, yaitu

sebagai bagian dari sistem tata air di suatu wilayah, wadah penampung air, kawasan

resapan air, tempat budidaya perikanan darat, bagian dari sistem irigasi dan dapat

menjadi potensi objek wisata. Secara ekologi, situ termasuk perairan dengan

ekosistem terbuka. Perairan ini sangat mudah dipengaruhi oleh keadaan lingkungan

sekitarnya. Sementara itu, dalam ilmu perairan (hidrologi) danau atau situ termasuk

perairan yang menggenang (LKH, 2007).

Situ Gintung merupakan situ yang berada di kawasan Ciputat Timur, Kota

Tangerang Selatan. Situ ini memiliki luas 21,49 ha dan diperkirakan mampu

menampung 1 juta m3 air (Peraturan Daerah Kota Tangerang Selatan No 15, 2011).

Besar daya tampung tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber air baku yang

dapat diolah untuk memenuhi kebutuhan rumah tangga terutama sebagai air minum.

Pembangunan pemukiman yang pesat menyebabkan alih fungsi lahan sekitar 9.51

ha. Berbagai aktivitas manusia seperti membangun pemukiman, keramba jaring

apung, memancing dan menjadikan situ sebagai tempat buangan limbah rumah

tangga (Bahri et al., 2015). Dapat dilihat pada Gambar 1. Wilayah Situ Gintung

yang dijadikan sebagai tempat budidaya ikan (keramba jaring apung).

8

Gambar 1. Kondisi Situ Gintung (Sumber: dokumentasi pribadi)

Penilaian terhadap kualitas situ Gintung berupa penyusutan luas dalam 10

tahun terakhir tergolong rendah. Tahun 2008 telah dilakukan revitalisasi situ dan

telah dibangun jalan inspeksi mengelilingi situ sehingga masyarakat tidak bisa

melakukan pemanfaatan yang tidak bertanggung jawab di lahan sekitar situ. Data

luas situ Gintung pada tahun 2015 adalah 21,4 ha. Kedalaman situ Gintung pada

musim hujan tergolong dalam (>5 meter) dan pada musim kemarau penurunan

muka air tergolong sedang (25-50%) (Fauzi, 2016)

2.3 Sedimen

Sedimen adalah hasil proses erosi, baik berupa erosi permukaan, erosi parit,

atau jenis erosi tanah lainnya. Sedimen umumnya mengendap di bagian bawah kaki

bukit, di daerah genangan banjir, di saluran air, sungai, dan waduk. Sedimen

merupakan pecahan, mineral, atau material organik yang ditransforkan dari

berbagai sumber dan diendapkan oleh media udara, angin, es, atau oleh air dan juga

termasuk didalamnya material yang diendapkan dari material yang melayang dalam

air atau dalam bentuk larutan kimia (Asdak, 2007).

9

Sedimen yang terakumulasi di dasar danau selain sebagai sumber nutrisi

juga mengandung logam beracun dan polutan organik. Sedimen memilik sifat fisik

dan kimia sebagai pengendali dalam penyerapan serta pelepasan nutrisi. Sedimen

memasuki danau secara tidak merata sehingga penting untuk mempertimbangkan

penyebaran ketika terjadi perubahan lingkungan di danau. Sedimen berperan

didalam metabolisme danau dan dapat dianggap sebagai sumber informasi tentang

perubahan lingkungan yang terjadi baik di badan air dan di daerah tangkapan air

(Wells & Ortt, 2011).

Sistem budidaya perikanan yang dianggap cukup produktif dilakukan di

danau adalah sistem Keramba Jaring Apung (KJA). Pengembangan KJA banyak

menyumbangkan sisa pakan dan hasil metabolisme ikan yang cenderung

meningkatkan unsur hara di dalam perairan sehingga perairan bersifat sangat subur

(eutrofikasi) yang mengakibatkan terjadinya penurunan kualitas perairan. Dari

unsur hara P saja, KJA di Waduk Cirata diperkirakan memberikan kontribusi 2.474

ton/per tahun. Kondisi perairan waduk yang eutrofik antara lain akan ditandai oleh

keadaan blooming alga perairan, anoksia dan perairan menjadi toksik

(Komarawidjaja & Sukimin, 2005).

Semakin meningkatnya pemanfaatan waduk untuk kegiatan budidaya

sistem KJA dengan pemberian pakan yang cukup tinggi yaitu 10 % dari bobot ikan

yang dipelihara maka beban limbah organik yang berasal dari sisa pakan yang tidak

termakan dan dari feses masuk ke lingkungan waduk semakin tinggi. Beban limbah

organik yang berasal dari luar dan dari kegiatan budidaya ikan dalam KJA ini akan

mempengaruhi parameter kualitas lingkungan perairan (Siagian, 2010).

10

Limbah KJA adalah limbah organik yang tersusun oleh karbon, hidrogen,

oksigen, nitrogen, fosforus, sulfur dan mineral lainnya. Limbah dalam perairan

dapat berbentuk padatan yang terendap, koloid, tersuspensi dan terlarut. Padatan

limbah terendap akan langsung mengendap menuju dasar waduk, sedangkan bentuk

lainnya akan tetap berada di badan air. Di lapisan aerobik maupun anaerobik bahan

organik limbah KJA tersebut akan menjadi sumber makanan bagi mikroba

heterotropik untuk hidup dan berkembang biak (Garno, 2002).

Kolam ikan air tawar biasanya banyak mengandung urin, karena ikan air

tawar ini memiliki kadar garam yang lebih tinggi ditubuhnya dibandingkan dengan

di lingkungannya Mengatasi masalah tersebut dan tetap menjaga kondisi tubuhnya,

ikan akan banyak mengeluarkan air yang ada di dalam tubuhnya melalui ginjal dan

keluar berupa urin. Banyaknya urin yang keluar dari tubuh ikan air tawar akan

menyebabkan kondisi lingkungan kolam yang tidak baik (Lantu, 2010).

Urin yang berasal dari ikan air tawar banyak mengandung amonia. Kondisi

dan kandungan kolam ikan juga dapat tercemar dari pakan yang diberikan pada

ikan-ikan tersebut sehingga banyak zat-zat yang terakumulasi dan mengendap di

dalam sedimen kolam (Garno, 2002). Sedimen diindikasikan mengandung berbagai

unsur-unsur kimia organik dan anorganik karena merupakan tumpukkan atau hasil

akumulasi dari berbagai proses kimia yang terjadi di perairan.

2.4 Metanogen dan Metanotrof

Bakteri metanogen adalah mikroorganisme prokariotik filum Euryarchaeota

yang menggunakan beberapa substrat dalam menghasilkan CH4 sebagai produk

akhir metabolisme (Tabel 1). Bakteri metanogenik adalah organisme uniselular

anaerobik (Singh et al., 2017) yang termasuk dalam kerajaan Euryarchaeota dari

11

domain Archaea (Ferry, 2010). Sebagian besar bakteri metanogen bersifat

mesofilik, dapat berfungsi pada rentang suhu 20 – 40oC (Puspitasari et al., 2012).

Tabel 1. Karakteristik beberapa bakteri metanogen

Ordo/Genus Jumlah

Spesies

Substrat

Metanogenesis

DNA (mol%

GC)

Methanobacteriales

Methanobacterium 19 H2 + CO2, format 29‒61 27‒31

Methanobrevibacter 7 H2 + CO2, format 26

Methanosphaera 2 Metanol + H2

H2+CO2; dapat

mereduksi S0

33

Methanothermus 2 H2 + CO2, format 29‒34

Methanococcales

Methancoccus 11 H2+CO2,

piruvat+CO2,

format

45‒49

Methanomicrobiales

Methanomicrobium

2 H2 + CO2, format 51‒61

Methanogenium 11 H2 + CO2, format

Methanospirillium 1 46‒50

Methanocorpusculum 5 H2 + CO2, format

H2+CO2, format,

alkohol

48‒52

Methanoculleus H2+CO2, format, 54‒62

Methanosarcinales

Methanosarcina 8 H2+CO2,

metanol,

metilamin, asetat

41-43

Methanolobus 5 metanol,

metilamin

38-42

Methanahalobium 1 metanol,

metilamin

44

Methanococides 2 metanol,

metilamin

42

Methanohalophilus 3 metanol,

metilamin, metil

sulfida

41

(Madigan et al., 2003)

12

Lingkungan akuatik seperti sedimen perairan, emisi CH4 ditentukan oleh

dua proses mikroorganisme yang berbeda, yaitu produksi CH4 oleh bakteri

metanogen secara anaerobik (Bridgham et al., 2013) dan oksidasi CH4 oleh bakteri

metanotrof secara aerobik (Tabel 2) (Yun et al., 2013). Selain oksidasi secara

aerobik, CH4 juga dapat dioksdasi dalam kondisi anaerob (Luke et al., 2010).

Tabel 2. Perbedaan bakteri metanogen dan bakteri metanotrof

Ciri Metanogen Metanotrof

Bentuk sel Batang, kokus, spiral Batang, kokus, vibrio

Reaksi gram gram +/- gram -

Klasifikasi Arkaeabakteria Eubakteria

Dinding sel Pseudomurein, protein,

heteropolisakarida,

Peptidoglikan

Metabolisme Anaerobik Aerobik

Sumber karbon

dan energi

H2, CO2, H2+metanol;

format; metilamin; metanol,

asetat

metana; metanol; dimetil-

eter, metil format, dimetil

karbonat

Produk katabolik metana atau metana + CO2 CO2

Siklus TCA Tidak kompleks Tidak kompleks (tipe I) atau

kompleks (tipe II) ribulosa

monofosfat

Isi GC mol % 20 – 60 50 – 62.5

Spesies Methanobacterium bryanthii

Methanobrevibacter smithii

Methanomicrobium mobile

Methylosinus trichosporium

Methylomonas methanica

Methylocystis minimus

Dubey, 2005

Metanogen bertanggung jawab atas produksi CH4 melalui jalur

metabolisme yang disebut proses metanogenesis (Singh et al., 2017). Jalur

metanogenesis meliputi metanogenesis asetoklastik (konversi asetat menjadi CH4

dan karbon dioksida), dan methanogenesis hidrogenotrofik (konversi hidrogen dan

13

karbon dioksida menjadi CH4) (Dubey, 2005). Jalur metanogenesis lain yang

melibatkan pengurangan zat seperti, karbon monoksida, format, metanol, etanol,

isopropanol dan metilamida (Conrad, 2007), tetapi asetat dan CO2 + H2 merupakan

sumber karbon utama menghasilkan CH4, dibandingkan substrat yang lain (Yuan et

al., 2014).

Oksidasi aerobik dilakukan oleh bakteri metanotrof yang memanfaatkan

CH4 sebagai satu-satunya sumber karbon dan sumber energi (Chen et al., 2014),

sedangkan oksidasi anaerobik digunakan dalam mereduksi sulfat, logam dan nitrit

didalam tanah (Ettwig et al., 2010). Akan tetapi, sebagian besar CH4 yang

diproduksi secara biogenik akan teroksidasi secara aerobik oleh bakteri metanotrof

pada permukaan tanah (Yun et al., 2013).

2.5 Proses pembentukan CH4

CH4 adalah salah satu dari gas-gas rumah kaca yang cukup potensial dapat

berasal dari sumber alamiah dan sumber yang diakibatkan oleh kegiatan manusia.

Gas CH4 dapat keluar secara alamiah dari permukaan bumi. Gas CH4 mempunyai

efek pemanasan 25 kali lebih kuat dibandingakan dengan gas CO2. Gas ini tidak

dapat terserap oleh klorofil tumbuh-tumbuhan sehingga lebih stabil di atmosfer

dibandingkan gas CO2 yang dapat terserap tanaman melalui proses fotosintesis

(Nugraha et al., 2013).

Gas CH4 dihasilkan secara biologis oleh aktivitas mikroba yaitu aktivitas

bakteri metanogen melalui penguraian atau pembusukan bahan-bahan organik yang

terjadi pada lahan basah, lahan sawah dan fermentasi anterik pada ruminan. Gas

CH4 yang berasal dari tambang batubara dan kebocoran dalam sistem distribusi gas

alam serta sumur minyak dan gas merupakan sumber antropogenik lainnya. Fluks

14

gas CH4 (30%) berasal dari sumber-sumber alami, sebagian besar merupakan lahan-

lahan yang tergenang secara alami (Suprihati, 2007).

Metanogenesis didefinisikan sebagai proses pembentukan CH4 (Kulkarni,

2010). Mikroorganisme metanogen merupakan mikroorganisme yang dapat

melakukan proses pembentukan CH4 secara alamiah (Cooper & Ford, 2007). Proses

digesti anaerobik merupakan pembentukan dari CH4. Proses yang dilakukan oleh

mikroorganisme anaerobik untuk mengkonversi padatan limbah menjadi CH4 dan

CO2 dalam kondisi anaerobik (Mara, 2003). Secara rinci, proses dekomposisi

anaerobik untuk menghasilkan CH4 terbagi ke dalam empat fase yaitu hidrolisis,

asidogenesis, asetogenesis, dan metanogenesis (Singh et al., 2017). Diagram proses

pembentukan CH4 dari bahan organik ditunjukkan oleh Gambar 2.

Gambar 2. Proses dekomposisi bahan organik untuk menghasilkan CH4

secara anaerobik (Zhuang, 2014).

15

Hidrolisis merupakan tahapan yang meliputi proses degradasi bahan organik

seperti lemak, protein, polisakarida dan lain-lain (Gambar 2). Polisakarida

dihidrolisis oleh enzim selulase dan enzim hemiselulase menjadi glukosa, protein

dan lemak dihidrolisis oleh enzim protease dan lipase menjadi asam amino dan

asam lemak rantai panjang. Hidrolisis bahan organik diperlukan untuk

mengkonversi bahan tersebut ke bentuk dan ukuran yang dapat melewati dinding

sel mikroorganisme untuk digunakan sebagai sumber nutrisi atau energi (Nuraeni

& Purwanta, 2006). Beberapa contoh dari mikroorganisme hidrolitik adalah

Bacteriodes, Bifidobacterium, Clostridium, Lactobacillus dan Streptococcus

(Mara, 2003).

Asidogenesis merupakan proses oksidasi anaerobik dari asam lemak dan

alkohol pada proses fermentasi dari asam amino dan karbohidrat menjadi asam

lemak bebas (Volatile Fatty Acids) yang berupa asam lemak rantai pendek (asam

butirat, asam propionat dan asam laktat). Selama proses asidogenesis terjadi proses

fermentasi molekul organik terlarut. Mikroorganisme anaerobik pembentuk asam-

asam organik diantaranya adalah Pseudomonas, Escherichia dan Acetobacter

(Zhuang, 2014). Pembentukan asam lemak rantai pendek oleh bakteri pembentuk

asam dari glukosa sebagai berikut:

C6H12O6 (aq) + 2 H2O (aq) 𝑒→ 2 CH3COOH (aq) + 2 CO2 (g) + 4 H2 (g)

C6H12O6 (aq)

𝑒→ CH3CH2CH2COOH (aq) + 2 CO2 (g) + 2 H2 (g)

C6H12O6 (aq) + 2 H2 (g) 𝑒→ 2 CH3CH2COOH (aq) + 2 H2O (aq)

Asetogenesis merupakan suatu tahapan dimana asam lemak (VFA)

terdegradasi sempurna menjadi asam asetat, hidrogen dan gas karbon dioksida

(Zhuang, 2014) (Gambar 2). Asam propianat akan diubah menjadi asam asetat oleh

16

Syintrophobacter wooni dan asam butirat menjadi asam asetat oleh

Syintrophobacter wofei menjadi asam asetat (Nuraeni & Purwanta, 2006) dengan

reaksi berikut:

CH3CH2COOH (aq) + 2H2O (aq)

𝑒→ CH3COOH (aq) + CO2 (g) + 3 H2 (g)

CH3CH2CH2COOH (aq) + 2H2O (aq)

𝑒→ 2 CH3COOH (aq) + 2 H2 (g)

Metanogenesis merupakan tahapan terakhir yaitu proses konversi asam asetat

menjadi CH4 (asetonotrof) dan konversi dari hidrogen menjadi CH4 dengan

memanfaatkan gas karbon dioksida (Capareda, 2013). Tahapan ini dilakukan

beberapa reaksi yang dilakukan oleh mikroorganisme. Karakteristik tahap ini yang

paling penting adalah hanya sedikit substrat yang digunakan sebagai sumber energi

untuk mikroorganisme metanogenik (Manurung, 2004). Metanol metabolit penting

dalam sedimen laut (Zhuang, 2014). Metanol dapat dihasilkan dari dekomposisi

lignin atau pektin dalam kondisi aerobik atau anaerobik (Gambar. 2). Lignin adalah

polimer fenolik dan merupakan material komposit alami pada tumbuhan vaskular.

Pektin adalah konstituen umum dari tanaman dan alga sel (Singh et al., 2017).

Kulkarni (2010) melaporkan hasil metanogenesis melalui tiga jalur yang

berbeda, yaitu jalur hidrogenotrof atau pereduksi CO2, CO2 direduksi menjadi CH4

oleh bakteri metanogen menggunakan elektron dari H2 (Thauer et al., 2014) dengan

persamaan reaksi:

4 H2 (g) + CO2 (g) → CH4 (g) + 2 H2O (aq)

Jalur asetonotrof dimana kelompok metil asetat direduksi menjadi CH4 oleh bakteri

metanogen menggunakan elektron yang berasal dari oksidasi gugus karbonil

(Kotsyurbenko et al., 2004) dengan persamaan reaksi:

CH3COOH (aq) → CH4 (g) + CO2 (g)

17

Jalur metilotrof melibatkan oksidasi dari kelompok metil senyawa alkohol

oleh bakteri metanogen untuk memberikan elektron agar dapat mereduksi

kelompok metil menjadi CH4 (Zhuang, 2014).

2 CH3OH (aq) → CH4 (g) + CO2 (g)

2.6 Faktor – faktor yang mempengaruhi metanogenesis

Produksi CH4 tergantung pada kehadiran kondisi anaerobik, fermentasi bahan

organik, dan mikroorganisme metanogen. Kondisi lingkungan yang dapat

mempengaruhi tingkat produksi CH4 seperti suhu, kehadiran elektron dan pH

(Ferry, 2010). Kondisi lain yang mempengaruhi produksi CH4 diantaranya amonia,

karbon, dan nitrogen. Suhu optimum untuk kehidupan mikroorganisme metanogen

adalah 36℃ (Thauer et al., 2014).

Faktor pH sangat berperan pada dekomposisi anaerob karena pada rentang

pH yang tidak sesuai, mikroorganisme tidak dapat tumbuh dengan maksimum dan

bahkan dapat menyebabkan kematian. pH yang optimum untuk pertumbuhan

mikroorganisme penghasil CH4 berkisar 6,5-7 (Wells & Ortt, 2011). pH optimum

penghasil gas CH4 adalah pH 7 atau netral (Ferry, 2010).

Amonia berasal dari dekomposisi bahan organik oleh mikroorganisme dan

jamur, dekomposisi limbah oleh mikroba pada kondisi anaerobik serta berasal dari

limbah domestik (Mara, 2003). Amonia akan mengalami ionisasi pada pH 7 atau

kurang, sedangkan pada pH lebih dari 7 amonia tidak terionisasi yang bersifat

toksik bagi organisme akuatik (Effendi, 2003).

Faktor lain yang mempengaruhi pembentukan CH4 pada sedimen perairan

adalah bahan organik, karbon dan nitrogen, dan VFA atau asam lemak bebas.

Limbah organik diperairan bisa berupa padatan terendap, koloid tersuspensi dan

18

terlarut. Limbah organik dalam bentuk padatan akan langsung mengendap menuju

dasar perairan sedangkan bentuk lainnya berada di badan air, baik di bagian yang

aerob maupun anaerob (Effendi, 2003). Bahan-bahan organik tersebut akan

didekomposisi oleh mikroorganisme dan dimanfaatkan sebagai nutrisi untuk

pertumbuhannya. VFA berperan sebagai nutrisi untuk pembentukan CH4.

Dalam ekosistem perairan, salinitas dan sulfat adalah inhibitor utama

produksi gas CH4 dengan merangsang aktivitas bakteri pereduksi sulfat yang akan

bersaing dengan metanogen agar substrat berkurang (Manengkey, 2010). Pasokan

bahan organik penting untuk produksi gas CH4 (Hudha, 2007). Tekstur tanah juga

memiliki efek pada emisi gas CH4 karena tekstur terlibat dalam mentransfer dan

menjebak gas CH4 yang dihasilkan di tanah berkurang (Bastviken, 2010).

19

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan pada bulan April sampai Agustus 2017. Gas CH4

diukur secara ex-situ, sampel sedimen dan air diambil dari Situ Gintung, Kota

Tangerang Selatan. Penelitian dan pengukuran parameter antara lain pH, amonia,

rasio C/N, dan Volatile Fatyy Acids (VFA) dilakukan di Laboratorium Pusat

Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan Teknologi Nuklir Nasional (PAIR-BATAN)

Pasar Jumat, Jakarta Selatan.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah kromatografi gas (Shimadzu

tipe GC 8A®), spektrofotometer UV-VIS (Shimadzu UV 2450®), plastik klep,

cooling box, botol vial (100 mL), selang plastik, syringe glass (50 mL), gas bag,

furnice, autoklaf, vortex, cawan petri, tabung digestion, Erlenmeyer, batang

pengaduk, micro tube, yellow tube, cawan porselen, cawan conway, pH meter

(Hanna Istrumens®), oven (Fisher Isotemp Oven®), neraca analitik (Satrorius®),

tanur (Heraeus®), parafilm, dan destilator Volatile Fatty Acids (VFA).

Bahan yang digunakan adalah aquadest, sampel sedimen berupa lumpur dan

air Situ Gintung, metanol, asam asetat, gas N2, gas H2, H2SO4 (Merck), HCl

(Merck), K2Cr2O7 (Merck), NaOH (Merck), H3BO4, K2CO3, glukosa, indikator metil

merah, dan selenium.

20

3.3 Diagram Alir Penelitian

3.3.1 Perlakuan awal sampel sedimen dan sampel air

Gambar 3. Diagram alir perlakuan awal sedimen Situ Gintung

Sedimen

Keramba

Air

Keramba

Pengambilan Sedimen dan Air

Keramba Situ Gintung

Ditambahkan 10 mL air Situ Gintung dan

dialiri gas nitrogen

Uji awal sedimen meliputi pH, suhu,

amonia, rasio C/N, dan Volatile Fatty

Acids (VFA)

Uji kualitas air meliputi Total

Dissolved Solid (TDS), suhu,

dan pH

Penentuan Titik Sampling

21

3.3.2 Pengukuran parameter

Gambar 4. Diagram alir pengukuran parameter sedimen Situ Gintung

setelah diberi perlakuan awal

Sedimen

Tanpa perlakuan

(Kontrol)

Diberi perlakuan

Autoklaf

Ditambahkan

Asetat Ditambahkan

Metanol

Ditambahkan

Hidrogen

Diinkubasi selama 1

minggu Diinkubasi selama 4

minggu

Diinkubasi selama 3

minggu

Diinkubasi selama 2

minggu

Pengukuran

parameter pH, emisi

gas CH4, dan amonia

Pengukuran

parameter pH, emisi

gas CH4, Volatile

Fatty Acids (VFA),

rasio C/N, dan

amonia

Analisis Data

22

3.4 Cara Kerja

3.4.1 Penentuan titik sampling

Penentuan lokasi titik pengambilan sampel menggunakan metode purposive

random sampling, dengan memperhatikan area keramba yang mengandung limbah

organik dan limbah rumah tangga yang menjadi nutrisi bagi bakteri metanogenik.

Titik pengambilan sampel sedimen yaitu pada lokasi keramba jaring apung (KJA)

sepanjang garis merah, seperti pada Gambar 5.

Gambar 5. Lokasi pengambilan sedimen dan air keramba jaring apung (KJA) di

area Situ Gintung.

Situ Gintung khususnya area keramba jaring apung mengandung berbagai

macam limbah yaitu limbah pakan ikan, limbah dedaunan kering, dan limbah rumah

tangga seperti air bekas cucian baju dan piring. Limbah tersebut merupakan limbah

organik yang dapat diuraikan oleh mikroorganisme. Penguraian limbah organik

yang mengandung protein, lemak dan karbohidrat dilakukan oleh mikroorganisme

seperti bakteri metanogen secara anaerob dapat menghasilkan gas CH4. Limbah

tersebut mengendap di dasar danau.

23

3.4.2 Pengambilan sampel sedimen dan air

Sampel air dan sampel sedimen yang berbentuk lumpur diambil pada area

keramba jaring apung Situ Gintung pada pagi hari saat musim kemarau. Sampel

sedimen diambil dengan menggunakan pipa. Sampel air diambil menggunakan

botol plastik 1 L. Sampel sedimen dimasukkan ke dalam plastik klep dan disolatip

untuk meminimalisir adanya oksigen. Sampel air 1 L dan sampel sedimen tersebut

dimasukkan ke dalam cool box dan dibawa ke laboratorium.

3.4.3 Pengukuran kualitas sampel air

Pengukuran kualitas sampel air dilakukan secara in situ. Pengukuran kualitas

air meliputi Total Dissolved Solids (TDS) menggunakan TDS meter, pH dan suhu

menggunakan pH meter. TDS meter dimasukkan ke dalam sampel air dan dilihat

nilai TDS pada layar. Elektroda pada pH meter dimasukkan ke dalam sampel air

untuk mengukur pH dan suhu, dicatat nilai yang tertera pada layar. Pengukuran

TDS, pH dan suhu dilakukan sebanyak 2 kali pengulangan.

3.4.4 Preparasi Sampel sedimen untuk pengukuran gas CH4

Sebanyak 10 g sampel sedimen dan 10 mL air situ gintung dimasukkan ke

dalam botol vial 100 mL. Sampel tersebut disemprot gas nitrogen murni 99%.

Sampel sedimen diberi perlakuan untuk menentukan jalur metanogenesis yang

dominan (Tabel 3). Ada lima perlakuan yang dilakukan pada penelitian ini yaitu K

(kontrol), AU (sampel diautoklaf), AS (penambahan asam asetat), ME

(penambahan metanol) dan H (penambahan gas H2). Metanol dan asam asetat

masing-masing ditambahkan sebanyak 120 µL. Gas H2 dialiri sebanyak 20 mL

dengan menggunakan syringe. Botol vial ditutup dan pada tutup dilapisi dengan

24

plastik bening serta dieratkan dengan karet gelang. Sampel diinkubasi pada suhu

ruang selama 4 minggu dengan kondisi gelap (Nugraha et al., 2013).

Tabel 3. Perlakuan pada sample sedimen

Perlakuan

Waktu

inkubasi

(minggu)

Sedimen

(g)

Air Situ

Gintung

(mL)

Asetat

(µL)

Metanol

(µL)

H2

(mL) Autoklaf

K

0

10 10 - - - -

1

2

3

4

AU

1

10 10 - - - + 2

3

4

AS

1

10 10 120 - - - 2

3

4

M

1

10 10 - 120 - - 2

3

4

H

1

10 10 - - 20 - 2

3

4

Keterangan: K= Kontrol, AU= Autoklaf, AS= Asam Asetat (substrat kompetitif),

M= Metanol (substrat non-kompetitif), H= Hidrogen (Substrat

kompetitif).

- : tanpa perlakuan

+ : perlakuan

3.4.5 Pengukuran pH sampel (SNI 03-6787-2002)

Sampel sedimen sebanyak 10 g ditambahkan 10 mL air Situ Gintung dan

diukur pada minggu ke-0 hingga minggu ke-4. Pencuplikan pada minggu ke-0

dilakukan sebelum sampel diinkubasi dalam botol vial 100 mL. Elektroda pada pH

meter dicelupkan kedalam botol vial yang sudah berisi sampel. Angka yang muncul

pada layar pH meter dicatat.

25

3.4.6 Analisis Amonia (NH3) (General Laboratory Procedure, 1966)

Sampel diambil sebanyak 5 mL dan dimasukkan ke yellow tube kemudian

ditambahkan aquadest hingga volume 6 mL dan di homogenkan. Cawan Conway

yang telah dibersihkan kemudian diolesi vaselin pada bagian pinggirnya. Larutan

H3BO4 4% diambil sebanyak 1 mL dan diletakkan pada bagian tengah cawan,

bagian kiri cawan diletakkan 1 mL K2CO3 dan sampel sedimen diambil 1 mL untuk

diletakkan dibagian kanan cawan. Sampel dicampur dengan larutan K2CO3 dan

ditunggu sampai 2 jam hingga terlihat perubahan warna menjadi warna biru.

Larutan H3BO4 4% yang telah berubah warna dititrasi dengan HCl 0,005 N hingga

berubah menjadi warna awal (merah muda), dicatat volume HCl yang terpakai dan

dihitung konsentrasi NH3 yang dihasilkan dengan menggunakan rumus:

Konsentrasi NH3= (volume HCl (mL) × Normalitas HCl × Berat Molekul NH3)...(1)

3.4.7 Pengukuran Kadar Air (SNI 1965-2008)

Sampel sedimen diambil sebanyak 5 g ditempatkan ke dalam cawan yang

telah diketahui bobotnya. Sampel sedimen dikeringkan dalam oven pada suhu 105

0C selama 3 jam. Cawan diangkat dengan penjepit dan dimasukkan ke dalam

desikator. Cawan yang telah disimpan dalam desikator ditimbang. Pengukuran

kadar air diukur menggunakan rumus berikut :

Perhitungan Kadar Air (%) = (kehilangan bobot / bobot contoh) x 100%.......... (2)

Koreksi kadar air (fk) = 100 / (100 – kadar air) .................................................. (3)

3.4.8 Pengukuran Karbon Organik Tanah (SNI 13-4720-1998)

Sampel sedimen dimasukkan sebanyak 0,5 g dalam labu ukur 100 mL, lalu

ditambahkan berturut-turut 5 mL larutan K2Cr2O7 2N dan 7 mL H2SO4 pekat

kemudian dikocok dan dibiarkan 30 menit. Larutan standar dibuat dengan 5 mL

26

larutan standar glukosa 5000 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 100 mL lalu

ditambahkan 5 mL H2SO4 dan 7 mL larutan K2Cr2O7 2N. Dikerjakan pula blanko

yang digunakan sebagai standar. Masing-masing diencerkan dengan air bebas ion

dan setelah dingin volume ditera hingga 100 mL, kemudian dikocok dan

dibiarkan selama 24 jam. Larutan sampel sedimen dan larutan standar diukur

dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 561 nm sehari setelah

pembuatan larutan. Kadar C organik dapat diukur dengan perhitungan sebagai

berikut :

Kadar C organik (%) = ppm kurva x 10 /mg sampel x fk................................... (4)

Keterangan:

ppm = kadar contoh yang didapat dari kurva regresi hubungan antara kadar deret

standar dengan pembacaannya setelah dikurangi blanko.

fk = faktor koreksi kadar air = 100/(100 – % ka)

3.4.9 Pengukuran Kadar Nitrogen Total Tanah (SNI 13-4721-1998)

Dimasukkan sampel sedimen kering sebanyak 1 g tanah dengan ukuran <

0,5 mm kedalam tabung digestion. Ditambahkan 1 g campuran selenium dan 10 mL

H2SO4 (pekat), didekstruksi hingga suhu 350 oC selama 3-4 jam. Dekstruksi

dihentikan bila keluar uap putih dan didapat ekstrak jernih kehijauan. Tabung

diangkat, didinginkan dan kemudian ekstrak diencerkan dengan air bebas ion

hingga tepat 100 mL. Larutan ekstrak homogen dan dingin dipipet sebanyak 5 mL,

dimasukkan ke dalam labu destilasi. Larutan NaOH 30% ditambahkan sebanyak 10

mL melalui dinding dalam labu destilasi hingga terbentuk lapisan di bawah larutan

asam.

Labu destilat dipasang dan dihubungkan dengan kondensor, lalu ujung

kondensor dibenamkan dalam cairan penampung. Uap dari cairan yang mendidih

mengalir melalui kondensor menuju erlemeyer penampung. Erlenmeyer

27

penampung diisi dengan 10 mL larutan HCl 0,1 N yang telah ditetesi indikator metil

merah. Larutan hasil destilasi dicek dengan kertas lakmus, jika hasil sudah tidak

bersifat basa, maka penyulingan dihentikan. Hasil destilasi yang ditampung dalam

erlemeyer berisi HCl 0,1 N ditambahkan indikator metil merah sebanyak 5 tetes

dan langsung dititrasi dengan menggunakan larutan NaOH 0,1 N. Titik akhir titrasi

ditandai dengan warna merah muda menjadi kuning, kemudian dihitung kadar N%

dengan rumus sebagi berikut :

Kadar N (%) = (V.HCl – V.NaOH)x 0,1 x BM Nitrogen

𝑤 𝑥 100 % .................. (5)

Keterangan:

V. HCl = volume HCl (mL)

V. NaOH = volume NaOH (mL)

BM Nitrogen = berat molekul

w = berat sampel (mg)

3.4.10 Pengukuran Rasio C/N (Agus et al., 2005)

Perhitungan rasio C/N menggunakan rumus sebagai berikut :

𝐾𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛 (𝐶)

𝑁𝑖𝑡𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛 (𝑁)=

𝑥

𝑦 .................................................................................. (6)

Keterangan:

X = Kadar karbon (C)

Y = Kadar nitrogen (N)

3.4.11 Analisa Volatile Fatty Acids (VFA) Parsial (Bachruddin, 1996)

Sampel sedimen sebanyak 5 mL dimasukkan ke dalam tabung eppendorf

dan ditambahkan dengan 1 mL H2SO4 15%. Tabung eppendorf disentrifugasi pada

kecepatan 12000 rpm selama 10 menit. Ekstrak sedimen sebanyak 0.4 µL (cairan

jernih) diinjeksikan ke dalam GC.

28

3.4.12 Pengambilan dan Pengukuran Gas CH4 (Minamikawa, 2015)

Gas CH4 yang terbentuk sebagian terkumpul di bagian headspace botol vial

100 mL. Pengambilan gas dilakukan dengan cara menancapkan syringe glass.

Syringe glass yang kosong menghisap udara yang ada di headspace. Sampel udara

di dalam syringe dipindahkan ke dalam gas bag yang akan dikirim ke Laboratorium

Gas Rumah Kaca, Balai Penelitian Lingkungan Pertanian, Pati-Jawa Tengah untuk

dianalisis menggunakan kromatografi gas. Perhitungan emisi gas CH4 dilakukan

dengan persamaan yang digunakan oleh Minamikawa et al. (2015).

E CH4 = dc

dtx

V

Ax 𝜌 x [

273,2

273,2+𝑇] ...................................................................... (7)

Keterangan :

E CH4 = emisi gas CH4 (mg/m2/menit)

dc/dt = ppm/jam

V/A = volume botol/luas botol (m3/m2)

T = temperatur rata-rata dalam pengambilan contoh gas (oC)

ρ = densitas CH4 (0.717 kg/m3)

3.4.13 Analisis Data

Seluruh data yang diperoleh meliputi parameter kimia yang berperan dalam

emisi gas CH4 dianalisis menggunakan Statistical Package For The Social Science

(SPSS 20) dengan uji analisis varians satu arah (ANOVA) pada selang kepercayaan

95% (α=0,05) diuji signifikansinya dan dianalisis lebih lanjut menggunakan PCA

(Principal Component Analysis). Adanya perbedaan dilanjutkan dengan uji Duncan

untuk menentukan perbedaan tersebut. Pengambilan keputusan dengan menguji H0

(sig>0,05) dan H1 (sig<0,05) dengan keterangan hipotesis sebagai berikut:

H0 : Parameter kimia tidak berpengaruh terhadap emisi gas CH4 pada sedimen Situ

Gintung.

H1 : Parameter kimia berpengaruh terhadap emisi gas CH4 pada sedimen Situ

Gintung.

29

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik Kimia Perairan Area Keramba Situ Gintung

Karakteristik kimia perairan dapat mempengaruhi kondisi sedimen.

Pengukuran sifat kimia pada perairan area keramba Situ Gintung dilakukan untuk

mengetahui kualitas air yang berhubungan dengan sedimen. Pengukuran sifat kimia

tersebut juga dapat mengetahui kondisi yang optimal bagi bakteri anaerobik

pembentuk CH4. Hasil pengukuran sifat kimia air menunjukkan bahwa danau Situ

Gintung memiliki air dengan kualitas yang baik karena semua kriteria sesuai baku

mutu menurut (PP RI Nomor 82 Tahun 2001) (Tabel 4).

Tabel 4. Sifat kimia air area keramba Situ Gintung

Parameter Nilai Nilai Standar

(PP RI Nomor 82 Tahun 2001)

pH 6,7 6-9

TDS (ppm) 104 1000

Suhu (°C) 27 30

pH air pada area keramba Situ Gintung sebesar 6,7. pH tersebut masih sesuai

dengan baku mutu pH badan air, yaitu 6-9 (PP Nomor 82 Tahun 2001). Hal tersebut

menunjukkan air pada area keramba Situ Gintung dalam kondisi yang baik atau

tidak tercemar. Hasil pengukuran pH air di Situ Gintung memiliki sifat air yang

mendekati netral karena memiliki nilai pH 6,7. Menurut Waluyo (2007) bakteri

metanogen memiliki sifat mesofilik yang tumbuh pada pH antara 5,5-8,0. Area

keramba Situ Gintung memiliki nilai pH air yang optimum untuk pertumbuhan

mikroorganisme mesofilik. Bakteri metanogen tumbuh dengan kisaran pH sebesar

6,5-8,0 untuk pembentukan gas CH4 (Jorgensen, 2009)

30

Suhu permukaan air Situ Gintung pada area keramba diperoleh nilai sebesar

27 ℃. Suhu air tersebut termasuk dalam kisaran normal sesuai dengan baku mutu

suhu badan air, yaitu ±30 ℃ (PP Nomor 82 Tahun 2001). Studi yang dilakukan

oleh Bastviken (2010) menjelaskan bahwa suhu memegang peranan penting dalam

pembentukan CH4, yaitu bakteri anaerob dapat bekerja optimum pada kisaran suhu

30℃-35℃. Kebanyakan metanogen bersifat mesofilik dengan kisaran suhu

optimum antara 20℃-40℃, namun metanogen juga dapat ditemukan di lingkungan

ekstrim yang memiliki temperatur sampai 100℃ (Dubey, 2005). Suhu permukaan

air Situ Gintung pada area keramba sudah optimal dalam mendukung pertumbuhan

mikroorganisme anaerob.

TDS didefinisikan semua materi terlarut dalam air. TDS dalam perairan

biasanya termasuk fosfat, nitrat, sulfat, kalium, bikarbonat, zat besi, magnesium,

natrium, dan klorida. TDS biasanya disebabkan oleh bahan anorganik yang berupa

ion-ion yang biasa ditemukan di perairan (Effendi, 2003). Nilai TDS air Situ

Gintung pada area keramba sebesar 104 ppm. Nilai tersebut termasuk dalam kisaran

normal yang berada di bawah baku mutu TDS badan air, yaitu maksimal 1000 ppm

(PP Nomor 82 Tahun 2001). Hal ini menunjukkan bahwa nilai TDS air Situ Gintung

pada area keramba masih berada pada nilai standar.

Karakteristik kimia yang sudah didapatkan dari pengukuran sampel air Situ

Gintung pada area keramba, seperti: suhu, pH, dan TDS menghasilkan kualitas air

yang masih dalam kisaran normal. Karakteristik kimia perairan dapat

mempengaruhi kondisi sedimen, khususnya pada Situ Gintung. Kondisi air pada

area keramba Situ Gintung ini dapat disimpulkan baik dalam mendukung

pertumbuhan mikroorganisme anaerob.

31

4.2 pH Sedimen

Mikroorganisme yang berada pada sedimen melakukan metabolismenya

pada kondisi pH tertentu, terutama mikroorganisme penghasil CH4. Analisis pH

sedimen bertujuan untuk mengetahui kondisi optimal tumbuhnya bakteri anaerobik

CH4 pada setiap perlakuan. Hasil statistik ANOVA menunjukkan bahwa, pada

setiap perlakuan menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan pada nilai pH

setiap waktu inkubasi (P≤0,05) (Lampiran 1). Contoh minggu ke-1 perlakuan

kontrol dan asetat dengan nilai pH masing-masing 6,88 dan 6,45. Nilai pH pada

kontrol mendekati netral karena terdiri dari sedimen dan air situ gintung, sedangkan

pada penambahan asetat nilai pH lebih rendah hal ini dikarenakan asam asetat

bersifat asam lemah. Perubahan nilai pH setiap waktu inkubasi menunjukkan

adanya perbedaan untuk masing-masing perlakuan (P≤0,05), kecuali pada minggu

ke-2 (P≥0,05) (Lampiran 2). Contoh perlakuan asetat pada minggu ke-1 dan minggu

ke-4 dengan nilai pH masing-masing 6,45 dan 6,82. Hasil analisis pH selama 4

minggu pada sedimen keramba Situ Gintung dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. pH sedimen Situ Gintung selama 4 Minggu dengan berbagai perlakuan.

4

5

6

7

8

Kontrol Autoklaf Asetat metanol Hidrogen

Nil

ai p

H

perlakuan

Minggu ke-0 Minggu ke-1 Minggu ke-2 Minggu ke-3 Minggu ke-4

32

Nilai pH dari minggu ke-0 sampai minggu ke-4 pada kontrol sebesar 6,37-

7,21, pada perlakuan autoklaf sebesar 6,16-6,96, pada perlakuan asetat sebesar

5,07-6,96, pada perlakuan metanol sebesar 6,19-6,89, dan pada perlakuan hidrogen

sebesar 6,84-7,39. pH sedimen mengalami penurunan pada fase awal dan

mengalami kenaikan pada fase akhir. Pada fase pertengahan pH cenderung stabil

meskipun mengalami kenaikan dan penurunan. Penambahan perlakuan dan

aktivitas mikroorganisme merupakan penyebab utama naik dan turunnya pH

sedimen.

pH sedimen pada minggu ke-0 kontrol didapatkan nilai pH sebesar 7,21

sedangkan pada perlakuan asetat dan metanol didapatkan nilai pH masing-masing

sebesar 5,07 dan 6,19. Hal ini karena asetat dan metanol bersifat asam lemah

sehingga dapat menurunkan nilai pH. Penurunan pH pada minggu berikutnya,

diduga hasil aktivitas mikroorganisme fermentatif yang konsentrasinya

mendominasi pada fase awal. Dominasi mikroorganisme fermentatif dapat

mengakibatkan penurunan pH karena produk-produk fermentasi yang dihasilkan

seperti CO2, dan asam-asam organik berupa asam asetat, propionat dan butirat yang

merupakan komponen utama VFA (Rahman et al., 2013).

Peningkatan pH terjadi karena senyawa amonia yang dihasilkan. Amonia

yang diproduksi mikroorganisme dapat meningkatkan pH sedimen. Selain itu

mikroorganisme sedimen yang memanfaatkan VFA sebagai nutrisi mengakibatkan

penurunan jumlah VFA. Penurunan kadar VFA dapat meningkatkan pH sedimen.

Fluktuasi pH dapat terjadi karena aktivitas konsorsium mikrorganisme sedimen

mempengaruhi jumlah VFA dan amonia yang diproduksi dan dimanfaatkan

(Rahman et al., 2013).

33

pH pada sedimen keramba Situ Gintung masih tergolong kondisi yang aman

untuk pertumbuhan mikroorganisme metanogen. pH sangat berperan pada

ketersediaan nutrisi untuk mikroorganisme yang berada di sedimen Situ Gintung

untuk mendegradasi bahan-bahan organik yang dilakukan secara anaerob. Hasil

analisis korelasi menunjukkan adanya hubungan yang negatif antara nilai emisi gas

CH4 dengan nilai pH (r= -0,46) (Lampiran 17). Hubungan yang negatif

menunjukkan bahwa nilai pH yang tidak optimal akan menurunkan pembentukan

gas CH4. Nilai pH yang tidak sesuai akan mengganggu aktivitas enzim yang

dimiliki mikroorganisme karena setiap enzim hanya aktif pada pH spesifik dan pH

rentang tertentu serta menunjukkan aktivitas maksimumnya pada pH optimum.

Menurut Dublein & Steinhauser (2008) pH optimum yang dibutuhkan pada

mikroorganisme asetogenik dalam tahap asetogenesis adalah 5,0-6,5 sedangkan pH

optimum untuk mikroorganisme metanogen dalam tahap metanogenesis yaitu di

atas 6,5–7,5. Kondisi pH sedimen dari hasil pengukuran menunjukkan bahwa

sedimen Situ Gintung memiliki nilai pH optimal untuk proses anaerobik. Keadaan

optimal dari nilai pH sedimen Situ Gintung memungkinkan untuk ditemukannya

bakteri anaerobik khususnya metanogenik.

4.3 Amonia (NH3)

Amonia merupakan perombakan senyawa nitrogen oleh mikroorganisme

yang dilakukan di dalam sedimen pada kondisi anaerob. Analisis amonia ini

bertujuan untuk mengetahui kadar amonia pada masing-masing perlakuan yang

berpengaruh pada pertumbuhan mikroorganisme. Hasil statistik ANOVA

menunjukkan bahwa pada setiap perlakuan menunjukkan adanya perbedaan yang

signifikan pada nilai amonia setiap waktu inkubasi (P≤0,05), kecuali pada kontrol

34

(P≥0,05) (Lampiran 3). Contoh minggu ke-1 perlakuan autoklaf dan asetat dengan

nilai amonia masing-masing 0,17 dan 0,05 mmol/100 mL. Perubahan nilai amonia

pada setiap waktu inkubasi menunjukkan adanya perbedaan untuk masing-masing

perlakuan (P≤0,05) (Lampiran 4). Contoh perlakuan asetat pada minggu ke-1 dan

minggu ke-4 dengan nilai amonia masing-masing 0,05 dan 0,16. Hasil pengukuran

amonia sedimen Situ Gintung dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Kadar amonia sedimen Situ Gintung selama 4 minggu dengan

berbagai perlakuan.

Kadar amonia yang didapatkan dari minggu ke-0 sampai minggu ke-4 pada

sedimen kontrol sebesar 0,0034-0,43 mmol/100 mL. Kadar amonia dengan

perlakuan autoklaf sebesar 0,034-0,17 mmol/100 mL, pada perlakuan asetat sebesar

0,04-0,16 mmol/100 mL, pada perlakuan metanol sebesar 0,08-0,50 mmol/100 mL,

dan pada perlakuan hidrogen sebesar 0,01-0,09 mmol/100 mL. Kadar amonia

mengalami penurunan pada fase awal dan mengalami kenaikan pada fase akhir.

Pada fase pertengahan amonia cenderung stabil meskipun mengalami kenaikan dan

penurunan. Penambahan perlakuan dan aktivitas mikroorganisme merupakan

penyebab utama naik dan turunnya pH sedimen. Amonia bebas yang berada pada

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Kontrol Autoklaf Asetat metanol Hidrogen

Kad

ar A

mon

ia (

mm

ol/

100 m

L)

Perlakuan

Minggu ke-0 Minggu ke-1 Minggu ke-2 Minggu ke-3 Minggu ke-4

35

suatu perairan dapat menjadi penghambat proses metanogenesis. Kadar amonia

yang tinggi dapat mengakibatkan perubahan pH dan penghambatan reaksi enzim-

enzim tertentu (Bridgham et al., 2013).

Hasil pengukuran amonia menunjukkan terjadinya penurunan pada fase

awal masa inkubasi, Penurunan kadar amonia disebabkan oleh pemanfaatan unsur

N pada amonia oleh mikroorganisme. Unsur N digunakan mikroorganisme sedimen

untuk membentuk asam nukleat dan protein-protein yang dibutuhkannya.

Penggunaan unsur N inilah yang mengakibatkan turunnya kadar amonia. Menurut

Fujihara & Shem (2011) nitrogen akan diabsorbsi oleh mikroorganisme untuk

mensintesis protein mikroba, peptida dalam jumlah sedikit, asam amino bebas dan

asam nukleat.

Peningkatan kadar amonia pada fase akhir disebabkan oleh mikroorganisme

yang mati, akan mengalami lisis dan mengeluarkan organel-organel sel (bagi

eukarotik) dan asam nukleatnya (DNA dan RNA). Unsur N pada asam nukleat

tersebut juga memungkinkan untuk berubah menjadi amonia saat terlepas ke

lingkungan. Kadar amonia dapat dipengaruhi oleh banyaknya konsentrasi

mikroorganisme yang mati (Dioha et al., 2013)

Kadar amonia mempengaruhi nilai pH, menurut Sugoro (2010) pH akan

meningkat bila konsentrasi amonia tinggi. Tingginya kadar amonia dapat

menyebabkan pH menjadi naik, dan sebaliknya apabila kadar amonia menurun

maka dapat menyebabkan pH menjadi turun (asam). Hal ini sesuai dengan hasil

yang diperoleh, dimana nilai pH meningkat seiring meningkatnya kadar amonia,

dan sebaliknya menurunnya nilai pH seiring menurunnya kadar amonia pada

minggu ke-0 hingga minggu ke-4 pada setiap perlakuan.

36

Hasil analisis korelasi menunjukkan adanya hubungan yang positif antara

nilai emisi gas CH4 dengan nilai amonia (r= 0,73) (Lampiran 18). Nilai amonia

dapat memberikan pengaruh positif maupun negatif. Ion amonium dapat digunakan

sebagai sumber nutrisi, tetapi disisi lain seiring dengan peningkatan pH akibat

jumlah amonia bebas yang bertambah dapat bersifat toksik bagi mikroorganisme

metanogen.

4.4 Rasio C/N Organik

Analisis rasio C/N bertujuan untuk mengetahui jumlah karbon dan nitrogen

yang berada di dalam sedimen yang berguna untuk mendukung pertumbuhan

mikroorganisme pada masing-masing perlakuan. Rasio C/N menunjukkan kualitas

nutrisi yang dapat dimanfaatkan oleh mikroorganisme untuk mendegradasi bahan-

bahan organik. Hasil statistik ANOVA menunjukkan bahwa pada setiap perlakuan

menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan pada nilai rasio C/N setiap waktu

inkubasi (P≤0,05) (Lampiran 5).

Contoh pada minggu ke-4 perlakuan Kontrol dan autoklaf dengan nilai

Rasio C/N masing-masing sebesar 15,46% dan 18,08%. Perubahan nilai pada rasio

C/N setiap waktu inkubasi menunjukkan adanya perbedaan untuk masing-masing

perlakuan (P≤0,05) (Lampiran 6). Contoh perlakuan kontrol pada minggu ke-0 dan

mingggu ke-4 dengan nilai Rasio C/N masing-masing sebesar 28,59% dan 15,46%.

Hasil analisis rasio C/N pada setiap perlakuan dapat dilihat pada Gambar 8.

37

Gambar 8. Rasio C/N minggu ke-0 dan minggu ke- 4 pada setiap perlakuan.

Nilai Rasio C/N yang diperoleh pada minggu ke-0 kontrol sebesar 28,60%.

Rasio C/N yang diperoleh pada minggu ke-4 kontrol sebesar 15,47%, perlakuan

autoklaf sebesar 18,09%, perlakuan asetat sebesar 16,97%, perlakuan metanol

11,23%, perlakuan hidrogen 23,70%. kadar rasio C/N organik dengan nilai >10

mendukung pembentukan CH4 (Bastviken, 2010). Keseluruhan hasil memiliki nilai

>10, sehingga pada setiap perlakuan mendukung pertumbuhan bakteri penghasil

CH4.

Nilai rasio C/N tertinggi diperoleh pada minggu ke-4 dengan penambahan

substrat hidrogen. Hal ini dikarenakan aktivitas bakteri dalam pembentukan gas

NH3 dan H2S yang didukung oleh faktor lain seperti pH dan suhu sehingga

konsentrasi unsur nitrogen menjadi rendah (Argun et al., 2008). Nilai rasio C/N

terendah diperoleh pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat metanol. Hal ini

dikarenakan metanol menjadi sumber energi utama dalam pembentukan gas CH4

dan CO2 yang digunakan oleh bakteri metanogen (Kulkarni, 2010).

Hasil analisis korelasi menunjukkan adanya hubungan yang negatif antara

nilai emisi gas CH4 dengan nilai rasio C/N (r= -0,43) (Lampiran 16). Hubungan

0

5

10

15

20

25

30

35

kontrol Autoklaf Asetat metanol Hidrogen

Ras

io C

/N

Perlakuan

Minggu ke-0 Minggu ke-4

38

yang negatif menunjukkan bahwa nilai nitrogen yang terlalu tinggi akan

menurunkan kemampuan mikroorganisme dalam pembentukan gas CH4.

Kandungan nitrogen dalam sedimen dapat berpengaruh positif dan negatif.

Nitrogen dapat dimanfaatkan untuk membentuk asam nukleat, protein atau enzim

yang dimiliki mikroorganisme namun nitrogen juga dapat meningkatkan nilai pH

dimana nilai pH yang tinggi dapat menjadi toksik bagi bakteri metanogen.

Nilai rasio C/N yang terlalu tinggi maka kandungan nitrogen akan cepat

habis dan akan tersisa karbon sehingga menghasilkan gas CH4 yang lebih rendah.

Jika yang tejadi sebaliknya yaitu nilai rasio C/N rendah maka akan menyebabkan

akumulasi amonia dan nilai pH melebihi 8,5 yang dapat bersifat racun bagi

mikroorganisme metanogen (Widiartanti & Soehartanto, 2013). Variasi nilai rasio

C/N dipengaruhi oleh pH yang ada pada sedimen. Kenaikan kandungan karbon

akan menghasilkan lebih banyak pembentukan karbon dioksida dan menurunkan

nilai pH. Nilai nitrogen yang tinggi akan meningkatkan produksi gas amonia yang

dapat meningkatkan pH sehingga merugikan mikroorganisme dan dapat

menghambat proses metanogenesis (Dioha et al., 2013).

4.5 Volatile Fatty Acids (VFA)

Metabolisme anaerobik memanfaatkan VFA (asam lemak bebas) yang

penting sebagai nutrisi. Analisis VFA bertujuan untuk mengetahui nilai asam lemak

bebas secara total dan nilai masing-masing asam lemak bebas yang digunakan oleh

bakteri metanogen dalam proses pembentukan CH4. VFA dihasilkan dari

perombakan C serta N. Hasil analisis VFA pada masing-masing perlakuan dapat

dilihat pada Tabel 5.

39

Tabel 5. Nilai VFA setiap perlakuan pada minggu ke-0 dan ke-4

Perlakuan

Waktu

(minggu

ke-)

VFA parsial (mmol/100 mL ) VFA total

(mmol/100

mL)

rasio

Asetat:Propionat Asam

asetat

Asam

propionat

Asam

butirat

Kontrol 0 10,25 7,44 3,87 27,42 1,38

Kontrol 4 3,14 0,65 0,31 4,39 4,83

Autoklaf 4 1,56 0,21 0,1 2,11 7,43

Asetat 4 1,03 0,11 0,07 1,45 9,36

Metanol 4 4,27 0,78 0,01 5,19 5,47

Hidrogen 4 1,52 0,21 0,06 1,89 7,24

Hasil pengukuran didapatkan nilai VFA total pada kontrol minggu ke-0

sebesar 27,42 mmol/100 mL, nilai VFA total pada kontrol minggu ke-4 sebesar

4,39 mmol/100 mL, nilai VFA total pada perlakuan autoklaf minggu ke-4 sebesar

2,11 mmol/100 mL, nilai VFA total pada perlakuan asetat minggu ke-4 sebesar 1,45

mmol/100 mL, nilai VFA total pada perlakuan metanol minggu ke-4 sebesar 5,19

mmol/100 mL, nilai VFA total pada perlakuan hidrogen minggu ke-4 sebesar 1,89

mmol/100 mL.

Konsentrasi VFA pada kontrol minggu ke-0 lebih tinggi dibandingkan

dengan kontrol dan perlakuan lainnya pada minggu ke-4. Nilai VFA menunjukkan

adanya degradasi senyawa karbohidrat, protein maupun lemak oleh

mikroorganisme pada sedimen. Hal tersebut berhubungan dengan nilai pH kontrol

yang mengalami penurunan. Menurut Knapp (2014) asam-asam yang dihasilkan

oleh degradasi karbohidrat berupa asam asetat, propionat dan butirat. Nilai VFA

total sangat memengaruhi nilai VFA parsial. VFA tersebut terdiri dari asam organik

seperti asam asetat, asam propionat, asam butirat, asam format, isobutirat, valerat,

dan kaproat (Soliva et al., 2005). VFA parsial yang ditampilkan pada penelitian ini

40

terdiri dari asam asetat, propionat dan butirat, karena asam lemak tersebut

berpengaruh terhadap emisi CH4 (Dublein & Steinhauser, 2008).

Hasil analisis korelasi menunjukkan adanya hubungan yang positif antara

nilai emisi gas CH4 dengan nilai VFA (r= 0,24) (Lampiran 14). Hubungan yang

positif menunjukkan bahwa asam lemak bebas rantai pendek hasil degradasi dan

fermentasi bahan organik merupakan nutrisi penting bagi bakteri metanogen karena

asam lemak tersebut merupakan pendonor elektron dalam proses respirasi bakteri

metanogen dalam proses metanogenesis.

Kandungan VFA parsial yang diperoleh pada setiap perlakuan memiliki

nilai yang berbeda. Nilai asam asetat yang diperoleh pada minggu ke-0 kontrol

sebesar 10,25 mmol/100 mL. Nilai asam asetat yang diperoleh pada minggu ke-4

kontrol sebesar 3,14 mmol/100 mL. Nilai asam asetat yang diperoleh pada minggu

ke-4 dengan perlakuan autoklaf sebesar 1,56 mmol/100mL. Nilai asam asetat pada

minggu ke-4 dengan penambahan substrat asam asetat sebesar 1,03 mmol/100 mL.

Nilai asam asetat pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat metanol sebesar

4,27 mmol/100 mL. Nilai asam asetat pada minggu ke-4 dengan penambahan

substrat hidrogen sebesar 1,52 mmol/100 mL.

Nilai asam asetat tertinggi terdapat pada minggu ke-0 kontrol sebesar 10,25

mmol/100 mL, dan terendah terdapat pada minggu ke-4 perlakuan asam asetat.

Meningkatnya asam asetat diimbangi dengan menurunnya asam propionat, karena

asam propionat akan terdegradasi menjadi asetat, CO2 dan H2 (Dublein &

Steinhauser, 2008). Asam asetat merupakan prekusor utama dalam proses anaerob

pembentukan CH4. Asam asetat mengalami dekarboksilasi menjadi CO2 dan H2.

CO2 dan H2 dibutuhkan untuk pembentukan gas CH4 (Moss et al., 2000).

41

Nilai asam propionat yang diperoleh pada minggu ke-0 kontrol sebesar 7,44

mmol/100 mL. Nilai asam propionat yang diperoleh pada minggu ke-4 kontrol

sebesar 0,65 mmol/100 mL. Nilai asam propionat yang diperoleh pada minggu ke-

4 dengan perlakuan autoklaf sebesar 0,21 mmol/100mL. Nilai asam propionat pada

minggu ke-4 dengan penambahan substrat asam asetat sebesar 0,11 mmol/100 mL.

Nilai asam propionat pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat metanol

sebesar 0,78 mmol/100 mL. Nilai asam propionat pada minggu ke-4 dengan

penambahan substrat hidrogen sebesar 0,21 mmol/100 mL.

Nilai asam propionat tertinggi terdapat pada minggu ke-0 kontrol dan

terendah terdapat pada minggu ke-4 perlakuan asam asetat. Asam propionat

merupakan asam lemak bebas yang akan diubah menjadi asam asetat oleh bakteri

asetogenik pada proses asetogenesis. Bakteri asetogenik hanya mampu

mendegradasi asam lemak dari hasil tahapan asidogenesis menjadi asam asetat yang

akan diproses menjadi CH4 pada tahap metanogenesis.

Nilai asam butirat yang diperoleh pada minggu ke-0 kontrol sebesar 3,87

mmol/100 mL. Nilai asam butirat yang diperoleh pada minggu ke-4 kontrol sebesar

0,31 mmol/100 mL. Nilai asam butirat yang diperoleh pada minggu ke-4 dengan

perlakuan autoklaf sebesar 0,1 mmol/100mL. Nilai asam butirat pada minggu ke-4

dengan penambahan substrat asam asetat sebesar 0,07 mmol/100 mL. Nilai asam

butirat pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat metanol sebesar 0,01

mmol/100 mL. Nilai asam butirat pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat

hidrogen sebesar 0,06 mmol/100 mL.

Nilai asam butirat tertinggi terdapat pada minggu ke-0 kontrol dan terendah

terdapat pada minggu ke-4 perlakuan metanol. Konsentrasi asam butirat jika

42

dibandingkan dengan asam asetat dan propionat termasuk rendah. Rendahnya

konsentrasi asam butirat dikarenakan asam butirat langsung digunakan untuk

metabolisme jaringan dan produksi energi (Knapp et al., 2014). Asam butirat

merupakan asam lemak yang dapat meningkatkan dan menekan proses

metanogenesis. Menurut Rahman (2013) konsentrasi asam butirat yang rendah

akan meningkatkan pembentukan CH4 dan konsentrasi asam butirat yang tinggi

dapat menghambat proses metanogenesis.

Berdasarkan hasil penelitian, produksi asam asetat lebih tinggi

dibandingkan asam propionat dan butirat pada tiap perlakuan. Hal tersebut sesuai

pernyataan (Chuang et al., 2016), bahwa proporsi molar asetat, propionat, butirat

sekitar 95% dimana VFA paling dominan adalah asam asetat yakni sebesar 50-70%

dari total konsentrasi VFA, asam propionat 17-21% dan asam butirat 14-20%

Produksi gas CH4 dipengaruhi oleh asam asetat dan asam propianat. Nilai

rasio VFA parsial dari asam asetat dan asam propianat menunjukan adanya

hubungan antara kedua asam lemak tersebut dalam proses metanogenesis (Rahman

et al., 2013). Hasil analisis korelasi menunjukkan adanya hubungan yang positif

antara nilai emisi gas CH4 dengan nilai rasio perbandingan antara asam asetat dan

asam propianat (r= 0,15) (Lampiran 15). Hubungan yang positif menunjukan bahwa

bakteri asetonotrof yang terdapat pada sedimen memanfaatkan asam asetat untuk

diubah menjadi CH4 sedangkan bakteri propionik yang menghasilkan asam

propianat mampu menekan produksi gas CH4.

Nilai rasio VFA parsial dari asam asetat dan asam propianat tertinggi

terdapat pada minggu ke-4 penambahan substrat asetat yaitu sebesar 9,36 dan nilai

rasio VFA parsial dari asam asetat dan asam propianat terendah terdapat pada

43

minggu ke-0 kontrol. Asam asetat merupakan prekusor utama dalam pembentukan

gas CH4 dan asam propianat merupakan penekan produksi gas CH4 yang

melepaskan H2 dan CO2. Nilai rasio VFA parsial asam asetat dan asam propianat

yang tinggi akan meningkatkan pembentukan gas CH4, dan nilai rasio VFA asam

asetat dan asam propianat yang rendah akan menekan pembentukan gas CH4. (Moss

et al., 2000).

4.6 Emisi Gas CH4

Perhitungan emisi gas CH4 dilakukan untuk mengetahui volume gas CH4

yang dihasilkan pada masing-masing perlakuan setiap minggu selama 4 minggu.

Gas CH4 merupakan salah satu yang dapat menggambarkan banyaknya bahan

organik yang terdekomposisi hasil dari aktivitas fermentasi oleh bakteri anaerob.

Emisi gas CH4 merupakan hasil yang menunjukkan jumlah gas CH4 yang

dilepaskan ke udara. Hasil statistik ANOVA menunjukkan bahwa pada setiap

perlakuan menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada nilai emisi

gas CH4 setiap waktu inkubasi (P≥0,05) (Lampiran 7). Contoh pada minggu ke-2

perlakuan kontrol dan autoklaf memiliki nilai emisi gas CH4 masing-masing 2,81

dan 6,35 ppm/cm2/hari. Perubahan emisi gas CH4 pada setiap waktu inkubasi

menunjukkan adanya perbedaan untuk masing-masing perlakuan (P≤0,05)

(Lampiran 8). Contoh pada perlakuan asetat minggu ke-1 dan minggu ke-4

memiliki nilai emisi gas CH4 masing-masing sebesar 1148,73 dan 832,89

ppm/cm2/hari. Emisi gas CH4 yang terbentuk pada masing-masing perlakuan setiap

minggu selama 4 minggu dapat dilihat pada Gambar 9.

44

Gambar 9. Emisi gas CH4 selama 4 minggu dengan berbagai perlakuan.

Nilai emisi gas CH4 pada penelitian ini memiliki nilai yang beragam pada

setiap minggunya. Nilai emisi yang diperoleh pada minggu ke-1 kontrol yaitu

sebesar 106,19 ppm/cm2/hari. Nilai emisi yang diperoleh pada minggu ke-2 yaitu

sebesar 2,82 ppm/cm2/hari. Kenaikan nilai emisi terjadi pada minggu ke-3 dan ke-

4 yaitu sebesar 56,68 ppm/cm2/hari dan 174,37 ppm/cm2/hari.

Perbedaan nilai emisi gas CH4 yang berbeda ini disebabkan oleh adanya

perbedaan aktivitas metabolisme mikroorganisme dalam mendegradasi bahan

organik dan perbedaan kandungan nutrisi. Menurut Hudha (2007) peranan bakteri

sangat mempengaruhi proses fermentasi dalam pembentukan biogas dari bahan

organik. Degradasi senyawa organik oleh mikroorganisme memanfaatkan nutrisi

untuk metabolismenya seperti VFA, CO2, dan H2 untuk menghasilkan gas CH4.

Nilai emisi gas yang diperoleh pada minggu ke-1 dengan perlakuan autoklaf

yaitu sebesar 0,83 ppm/cm2/hari. Nilai emisi yang diperoleh pada minggu ke-2

dengan perlakuan autoklaf yaitu sebesar 6,36 ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas yang

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1 2 3 4

Em

isi

Gas

CH

4(p

pm

/cm

2/h

ari)

Minggu ke-

Kontrol Autoklaf Asetat Metanol Hidrogen

45

diperoleh pada minggu ke-3 dengan perlakuan autoklaf yaitu sebesar 153,58

ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas yang diperoleh pada minggu ke-4 dengan perlakuan

autklaf yaitu sebesar 81,19 ppm/cm2/hari.

Perlakuan autoklaf (sterilisasi basah) adalah sedimen kontrol yang

dilakukan sterilisasi untuk membunuh semua organisme hidup di sedimen (Chuang

et al., 2016). Nilai emisi gas dengan perlakuan autoklaf yang dihasilkan mengalami

peningkatan selama minggu ke-1 sampai minggu ke-3 namun nilai emisi gas

mengalami penurunan pada minggu ke-4. Menurut Takai (2008) pada

penelitiannya, bakteri anaerob seperti metanogen pada suhu yang tinggi (122 oC)

masih dapat menghasilkan gas CH4. Suhu yang menurun setelah proses autoklaf,

kisaran pH yang baik dan tingginya rasio C/N dapat mendukung adanya aktivitas

bakteri metanogen kembali (Dioha et al., 2013).

Nilai emisi gas CH4 yang diperoleh pada minggu ke-1 dengan penambahan

substrat asetat yaitu sebesar 1148,73 ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas CH4 yang

diperoleh pada minggu ke-2 dengan penambahan substrat asetat yaitu sebesar

1106,82 ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas CH4 yang diperoleh pada minggu ke-3

dengan penambahan substrat asetat yaitu sebesar 844,62 ppm/cm2/hari. Nilai emisi

gas CH4 yang diperoleh pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat asetat yaitu

sebesar 832,89 ppm/cm2/hari.

Nilai emisi gas CH4 yang diperoleh terjadi penurunan dari minggu ke-1

hingga minggu ke-4. Hal ini disebabkan karena semakin lama proses metanogenesis

semakin berkurangnya senyawa organik yang ditambahkan. Pemberian sumber

energi berupa substrat pada awal inkubasi mengakibatkan emisi gas CH4 yang

dihasilkan relatif tinggi karena bakteri metanogen menggunakannya untuk

46

metabolisme sebelum mampu memanfaatkan bahan organik tanah (Wihardjaka et

al., 2012).

Nilai emisi gas yang diperoleh pada minggu ke-1 dengan penambahan

substrat metanol yaitu sebesar 1252,58 ppm/cm2/hari. Nilai emisi yang diperoleh

pada minggu ke-2 dengan penambahan substrat metanol yaitu sebesar 688,74

ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas yang diperoleh pada minggu ke-3 dengan

penambahan substrat metanol yaitu sebesar 1044,59 ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas

yang diperoleh pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat metanol yaitu

sebesar 1084,89 ppm/cm2/hari.

Nilai emisi gas yang diperoleh dengan penambahan substrat metanol

merupakan nilai emisi gas yang tertinggi dibandingkan dengan penambahan

substrat asetat dan substrat hidrogen. Hal ini dikarenakan metanol merupakan

substrat non-kompetitif yang berarti tidak adanya persaingan pada bakteri

metanogen sehingga lebih memilih metanol sebagai sumber energi (Chuang et al.,

2016). Adanya persaingan antara bakteri pereduksi sulfat dengan bakteri

metanogen pembentuk CH4 dalam memanfaatkan substrat atau sumber energi yang

tersedia didalam sedimen. Persaingan antara kedua bakteri tersebut dalam

memperoleh sumber energi menyebabkan pembentukan gas CH4 akan terhambat.

Nilai emisi gas CH4 yang diperoleh pada minggu ke-1 dengan penambahan

substrat hidrogen yaitu sebesar 448,95 ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas CH4 yang

diperoleh pada minggu ke-2 dengan penambahan substrat hidrogen yaitu sebesar

453,45 ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas CH4 yang diperoleh pada minggu ke-3 dengan

penambahan substrat hidrogen yaitu sebesar 382,79 ppm/cm2/hari. Nilai emisi gas

47

CH4 yang diperoleh pada minggu ke-4 dengan penambahan substrat hidrogen yaitu

sebesar 501,92 ppm/cm2/hari.

Nilai emisi gas CH4 dengan penambahan substrat hidrogen terjadi

penurunan pada minggu ke-3. Hal ini dikarenakan berkurangnya substrat hidrogen

yang digunakan sebagai sumber energi oleh bakteri metanogen sebelum bakteri

tersebut mampu memanfaatkan senyawa organik tanah untuk metabolismenya,

namun pada minggu ke-4 bakteri metanogen telah mampu memanfaatkan senyawa

organik dalam tanah untuk metabolismenya sehingga terjadi kenaikan nilai emisi

gas CH4. Nilai emisi gas CH4 pada penambahan substrat hidrogen memiliki nilai

terendah dibandingkan dengan nilai emisi gas CH4 dengan penambahan substrat

asetat dan substrat metanol dikarenakan substrat hidrogen merupakan substrat

kompetitif. Bakteri metanogen dan bakteri pereduksi sulfat memperebutkan asam

asetat dan hidrogen dimana bakteri pereduksi sulfat akan memenangkan kompetisi

tersebut saat konsentrasi asam asetat rendah (Zhang et al., 2018).

Jalur metanogenesis yang lebih dominan ditentukan oleh jenis substrat yang

dapat menghasilkan gas CH4 paling banyak. Jalur metilotrof merupakan jalur

pembentukan gas CH4 oleh bakteri metanogen metilotrofik, elektron yang

dibutuhkan untuk reduksi gugus metil menjadi CH4 diperoleh dari hasil oksidasi

gugus metil tambahan menjadi CO2 yang berlangsung secara bertahap. Empat

molekul metanol (4CH3OH) dapat diubah oleh mikroorganisme metilotropik

menjadi tiga molekul gas metana (3CH4), satu molekul air (H2O), ion bikarbonat

(HCO3-), dan ion hidrogen (H+) (Zhuang, 2014).

48

Nilai emisi gas CH4 dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya faktor

kimia. Hubungan emisi gas CH4 dengan beberapa faktor kimia lingkungan keramba

jaring apung Situ Gintung dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Grafik hubungan emisi gas CH4 dengan beberapa faktor kimia

lingkungan keramba jaring apung Situ Gintung

Nilai VFA mempengaruhi emisi gas CH4 pada perlakuan kontrol dan

penambahan subtrat metanol karena VFA merupakan asam lemak bebas yang

dimanfaatkan untuk proses metabolisme oleh bakteri metanogen. Nilai pH dan

amonia mempengaruhi emisi gas CH4 pada setiap perlakuan. Nilai pH berbanding

lurus dengan nilai amonia, ion amonium dapat digunakan oleh bakteri metanogen

sebagai sumber nutrisi tetapi jumlah amonia bebas yang bertambah akan

meningkatkan pH yang dapat bersifat toksik bagi bakteri metanogen. Nilai rasio

C/N berbanding terbalik dengan emisi gas CH4 dengan perlakuan autoklaf dan

penambahan substrat asetat dimana nilai rasio C/N yang tinggi akan menurunkan

emisi gas CH4, penurunan emisi gas CH4 dikarenakan nitrogen yang terkandung

lebih sedikit. Nitrogen dapat dimanfaatkan sebagai pembentuk asam nukleat,

protein atau enzim yang tedapat pada bakteri metanogen.

49

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Substrat kompetitif dan substrat non-kompetitif mempengaruhi produksi gas

metana pada sedimen. Emisi gas metana tertinggi dihasilkan pada sedimen

dengan penambahan substrat metanol pada inkubasi minggu ke-1 sebesar

1252,58 ppm/cm2/hari, diikuti substrat asetat, hidrogen, dan autoklaf yang

masing-masing sebesar 1148,73; 453,35; dan 0,83 ppm/cm2/hari.

2. Jalur metanogenesis yang dominan di sedimen keramba Situ Gintung adalah

jalur metilotrof yang merupakan substrat non-kompetitif.

3. Emisi gas CH4 dipengaruhi pH, suhu, rasio C/N, jumlah amonia, dan VFA.

5.2 Saran

Perlu adanya penelitian lebih lanjut dalam jangka waktu tertentu mengenai

strategi untuk menurunkan emisi gas CH4 berdasarkan data pengaruh penambahan

substrat terhadap emisi gas CH4.

50

DAFTAR PUSTAKA

Agus F, Sulaeman, Suparto, & Eviati. (2005). Petunjuk Teknis Analisis Kimia

Tanah, Tanaman, Air dan Pupuk. Jakarta: Balai Penelitian Tanah, BPPT,

Departemen Pertanian.

Argun H, Kapdan IK, & Oztekin R. (2008). Biohydrogen Production by Dark

Fermentation of Wheat Powder Solution : Effects of C/N and C/P Ratio on

Hydrogen Yield and Formation Rate. International Journal Of Hydrogen

Energy, 33, 1813–1819.

Asdak, C. (2007). Hidrologi dan Pengelolaan Daerah Aliran Sungai. Yogyakarta:

Gadjah Mada University Press.

Ask J, Karlsson J, & Jansson M. (2012). Net Ecosystem Production in Clear-Water

and Brown-Water Lakes. Global Biogeochemical Cycles, 1–7.

Bachruddin, Z. (1996). Pengukuran pH dan Asam Lemak Terbang (Volatile Fatty

Acid – VFA) Cairan Rumen dengan Gas Khromatografi. Yogyakarta: UGM

Press.

[BSN] Badan Standarisasi Nasional. (1998). SNI 12-4720-1998. Tata Penentuan

Kadar Karbon Total Dalam Tanah

[BSN] Badan Standarisasi Nasional. (1998). SNI 12-4721-1998. Tata Penentuan

Kadar Nitrogen Total Dalam Tanah.

[BSN] Badan Standarisasi Nasional. (2002). SNI 03-6787-2002 Metode Pengujian

pH Tanah Dengan Alat pH Meter.

[BSN] Badan Standarisasi Nasional. (2008). SNI 1965-2008. Cara Uji Penentuan

Kadar Air untuk Tanah dan Batuan di Laboratorium.

Bahri, S., Ramadhan, F., & Reihannisa, I. (2015). Kualitas Perairan Situ Gintung ,

Tangerang Selatan. Biogenesis Jurnal Ilmiah Biologi, 3(1), 16–22.

Bastviken, D. (2010). Implications Of Temperature And Sediment Characteristics

On Methane Formation And Oxidation In Lake Sediments. Biogeochemistry,

100, 185–196.

Bissett A, Burke C, Cook PLM, & Bowman, J. P. (2007). Bacterial Community

Shifts In Organically Perturbed Sediments. Environmental Microbiology, 9,

46–60.

Bridgham SD, Cadillo-Quiroz H, Keller JK, & Zhuang Q. (2013). Methane

emissions from wetlands: Biogeochemical, microbial, and modeling

perspectives from local to global scales. Global Change Biology, 19(5), 1325–

1346.

51

Capareda, S. C. (2013). Introduction To Biomass Energy Conversions. London:

CRC Press.

Chen R, Wang Y, Wei S, Wang W, & Lin X. (2014). Windrow Composting

Mitigated CH4 Emissions: Characterization Of Methanogenic And

Methanotrophic Communities In Manure Management. FEMS Microbiology

Ecology, 90(3), 575–586.

Chuang P, Young MB, Dale AW, Miller LG, Herrera-silveira JA, & Paytan A.

(2016). Methane And Sulfate Dynamics In Sediments From Mangrove-

Dominated Tropical Coastal Lagoons. Biogeosciences, 13, 2981–3001.

Conrad, R. (2007). Microbial Ecology of Methanogens and Methanotrophs.

Advances in Agronomy, 96(7), 1–63.

Cooper JE, & Ford JRRW. (2007). Molecular Approaches to Soil, Rhizosphere and

Plant Microoganism Analysis. United Kingdom: CABI Publishing.

Dioha IJ, Ikeme CH, Nafi’u T, Soba NI, & Yusuf MBS. (2013). Effect of Carbon

to Nitrogen Ratio on Biogas Production. International Research Journal of

Natural Sciences.

Dubey, S.K. (2005). Microbial Ecology Of Methane Emission In Rice

Agroecosystem: A Review. Applied Ecology and Environmental Research,

3(2), 1–27.

Dublein D, & Steinhauser A. (2008). Biogas from Waste and Renewable Resources.

Germany: Wiley-VCH.

Effendi, H. (2003). Telaah Kualitas Air. Yogyakarta: Kanisius.

[EPA] Environmental Protection Agency. (2011). Inventory of U.S Greenhouse

Gas Emmisions And Sinks: 1990-2009. Washington DC: U.S Environmental

Protection Agency.

Ettwig KF, Butler, MK, Le Paslier D, Pelletier E, Mangenot S, Kuypers MMM,

Strous, M. (2010). Nitrite-Driven Anaerobic Methane Oxidation By Oxygenic

Bacteria. Nature, 464(7288), 543–548.

Fauzi, F. (2016). Analisis Potensi Wisata Situ Ciledug Dan Situ Gintung Di Kota

Tangerang Selatan Analisis. Jurnal Pro-life, 3(2).

Ferry, J. G. (2010). The chemical biology of methanogenesis. Planetary and Space

Science, 58(14–15), 1775–1783.

Fujihara T & Shem MN. (2011). Metabolism Of Microbial Nitrogen In Ruminants

With Special Reference To Nucleic Acids. Metabolism And Synthesis,

(September 2010), 198–208.

Garno, Y. S. (2002). Beban Pencemaran Limbah Perikanan Budidaya Dan

52

Yutrofikasi Di Perairan Waduk Pada Das Citarum. Jurnal Teknologi

Lingkungan, 3(2), 112–120.

General Laboratory Procedure. (1966). General Laboratory Procedure. Amerika

Serikat: Department of Dairy Sciences. Madison University of Wisconsin.

Hallam SJ, Putnam N, Preston CM, Detter JC, Rokhsar D, Richardson PM, &

DeLong EF. (2009). Reverse Methanogenesis : Testing The Hypotesis with

Environmental Genomic. Science, 305.

Hermawan AS, Pikoli MR & Sugoro I. (2014). Utilization of Situ Kuru Sediment

as an Inoculum in Biogas Production on Litter Substrate (Pemanfaatan

Sedimen Situ Kuru Sebagai Inokulum dalam Produksi Biogas pada Substrat

Serasa). Seminar Nasional dan Rapat Tahunan Bidang MIPA, (March 2016).

[KLH] Kementrian Negara Lingkungan Hidup. (2007). Strategi Pelestarian Fungsi

Situ di Wilayah Jabotabek. Jakarta: Kementerian Negara Lingkungan Hidup.

Hudha, I. M. (2007). Pemanfaatan Limbah Organik sebagai Bahan Baku

Pembuatan Biogas. Malang: Institut Teknologi Nasional Malang.

Indrawan M, Primack RB & Supriatna J. (2007). Biologi Konservasi. Jakarta:

Yayasan Obor Indonesia.

Jørgensen, P. J. (2009). Biogas - Green Energy. Danmark: Difisource Danmark.

Knapp JR, Laur GL, Vadas PA, Weiss WP, & Tricarico JM. (2014). Invited

Review : Enteric Methane In Dairy Cattle Production : Quantifying The

Opportunities And Impact Of Reducing Emissions. Journal of Dairy Science,

1–31.

Kodoatie RJ & Sjarief R. (2010). Tata Ruang Air. Yogyakarta: ANDI Yogyakarta.

Komarawidjaja W & Sukimin S. (2005). Status Kualitas Air Waduk Cirata Dan

Dampaknya Terhadap Pertumbuhan Ikan Budidaya. Jurnal Teknik

Lingkungan, 6(1), 268–273.

Kotsyurbenko OR, Chin K, Glagolev MV, Stubner S, Simankova MV,

Nozhevnikova AN, & Conrad R. (2004). Acetoclastic and Hydrogenotrophic

Methane Production and Methanogenic Populations in an Acidic West-

Siberian Peat Bog. Environmental Microbiology, 6, 1159–1173.

Kulkarni, G. (2010). Analysis of hydrogen metabolism in Methanosarcina Barkeri

Fusaro, 1–237.

Lantu, S. (2010). Osmoregulasi Pada Hewan Akuatik. Jurnal Perikanan Dan

Kelautan, VI, 46–50.

Leandro, A. (2004). Investigating Physical and Chemical Properties of Sediments

in Relation to Spatial Variability Across Lake Louise , Georgia. Journal of

53

Environmental Earth Science.

Lüke C, Krause S, Cavigiolo S, Greppi D, Lupotto E, & Frenzel P. (2010).

Biogeography of Wetland Rice Methanotrophs. Environmental Microbiology,

12(4), 862–872.

Madigan MT, Martinko, JM, & Parker J. (2003). Brock Biology Of

Microorganisms. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall/Pearson Education.

Manengkey, H. W. K. (2010). Kandungan Bahan Organik Pada Sedimen Di

Perairan Teluk Buyat Dan Sekitarnya. Jurnal Kelautan dan Perikanan Tropis,

VI, 114–119.

Manurung, R. (2004). Proses Anaerobik Sebagai Alternatif Untuk Mengolah

Limbah Sawit. Sumatra Utara: Universitas Sumatra Utara Repository.

Mara, D. (2003). Domestic Wastewater Treatment In Developing Countries. United

Kingdom: Earthscan.

Minamikawa, K. (2015). Guidelines for Measuring CH4 and N2O Emissions from

Rice Paddies by a Manually Operated Closed Chamber Method. Jepang:

National Institute for Agro-Environmental Science.

Moss A, Jouany J, Newbold J, Moss A, Jouany J, & Newbold J. (2000). Methane

Production By Ruminants : Its Contribution to Global Warming. EDP Science,

49, 231–253.

Naharia O, Saeni MS, Sabihan S, & Burhan H. (2005). Teknologi Pengairan Dan

Pengolahan Tanah Pada Budidaya Padi Sawah Untuk Mitigasi Gas Metana

(Ch4). Berila Biologi, 7(April), 173–180.

Nellemann C, Corcoran E, Duarte CM, Valdes L, DeYoung C, Fonseca L, &

Grimsditch G. (2009). Blue carbon The Role Of Healthy Oceans In Binding

Carbon. Birkeland Trykkeri AS, Norway: United Nations Environment

Programme.

Nugraha AR, Hermawan AS, Pikoli MR, & Sugoro I. (2013). Pengukuran Gas

Metana (CH4) dan Karbondioksida (CO2) yang Dihasilkan oleh Sedimen

Danau Situ Gunung, Sukabumi Jawa Barat Pada Skala Laboratorium.

Prosiding Seminar Nasional Matematika, Sains dan Teknologi, 4, 39–45.

Nuraeni & Purwanta. (2006). Potensi Sumber Daya Dan Analisis Pendapatan Usaha

Peternakan Sapi Perah Di Kabupaten Sinjai. Jurnal Agrisistem, 2(1), 8–17.

[PERDA TANGSEL] Peraturan Daerah Kota Tangerang Selatan. (2011). Rencana

Tata Ruang Wilayah Kota Tangerang Selatan Tahun 2011-2031. Tangerang

Selatan: Peraturan Daerah Kota Tangerang Selatan.

[PP RI] PP RI Nomor 82. (2001).Pengelolaan Kualitas Air dan Pengendalian

Pencemaran Air. Indonesia: Peraturan Pemerintah Republik Indonesia.

54

Pramaswari IAA, Putra AAB, & Suyasa IWB. (2011). Kombinasi Bahan Organik

(Rasio C:N) pada Pengolahan Lumpur (Sludge) Limbah Pencelupan. Jurnal

Kimia, 5(1), 64–71.

Puspitasari FD, Shovitri M, & Uswytasari NDK. (2012). Isolasi dan Karakterisasi

Bakteri Aerob. Sains Dan Seni ITS, 1(1), 3–6.

Radjasa OK, Urakawa H, Kita-tsukamoto K, & Ohwada K. (2001).

Characterization of Psychrotrophic Bacteria in the Surface and Deep-Sea

Waters from the Northwestern Pacific Ocean Based on 16S Ribosomal DNA.

Journal of Marine Biotechnology, (June 2014).

Rahman M, Amran M, Salleh M, Sultana N, & Kim MJ. (2013). Estimation of Total

Volatile Fatty Acid (VFA) from Total Organic Carbons (TOCs) Assessment

Through In Vitro Fermentation Of Livestock Feeds. Journal of Microbiology

Research, 7(15), 1378–1384.

Siagian, M. (2010). Strategi Pengembangan Keramba Jaring Apung Berkelanjutan

Di Waduk Plta Koto Panjang Kampar Riau. Jurnal Perikanan dan Kelautan,

2, 145–160.

Singh B, Bauddh K, & Savage PE. (2017). Algae and Environmental Sustainability.

Johnson Matthey Technol, 61(2), 133–137.

Soliva CR, Kreuzer M, Foidl N, Foidl G & Hess HD. (2005). Feeding Value Of

Whole And Extracted Moringa Oleifera Leaves For Ruminants And Their

Effects On Ruminal Fermentation In Vitro. Animal Feeds Science and

Technology, 118, 47–62.

Sugoro, I. (2010). . (2010). Pemanfaatan Probiotik Khamir Untuk Peningkatan

Produksi Ternak Ruminansia. Iptek Nuklir Bunga Rampai Presentasi Ilmiah

Peneliti Madya/Utama, 1(1), 253–314.

Suprihati. (2007). Populasi Mikroba dan Fluks Metana serta Nitro Oksida pada

Tanah Sawah:Pengaruh Pengelolaan Air, Bahan Organik Dan Pupuk Nitrogen.

Bogor: IPB Press.

Takai K, Nakamura K, Toki T, Tsunogai U, Miyazaki M, Miyazaki J & Horikoshi

K. (2008). Cell Proliferation at 122 °C and Isotopically Heavy CH4 Production

by Hyperthermophilic Methanogen Under High-Pressure Cultivation. Marine-

Earth Science and Technology, 105(31), 10949–10954.

Thauer RK, Kaster A, Seedorf H, Life T & Buckel W. (2014). Methanogenic

Archaea: Ecologically Relevant Differences In Energy Conservation. Nature

Review Microbiology, 6, 579–591.

University Of Alaska Fairbanks. (2011). Biogas.Alaska: Alaska Center for Energy.

Waluyo, L. (2007). Mikrobiologi Umum. Malang: UPT Penerbitan UMM.

55

Wells DV, Richard A & Ortt J. (2011). Physical and Chemical Characteristics of

Lake Sediment. Environmental Geosciences, 2–46.

Widiartanti C & Soehartanto T. (2013). Perancangan Sistem Pengaduk Pada

Bioreaktor Batch untuk Meningkatkan Produksi Biogas. Jurnal Teknik, 2(1),

2337–3539.

Wihardjaka A, Tandjung SD, Sunarminto BH, & Sugiharto E. (2012). Methane

Emission From Direct Seeded Rice Under The Influences Of Rice Straw And

Nitrification Inhibitor. Journal of Agriculture Science

Yuan Q, Pump J, & Conrad R. (2014). Straw Application in Paddy Soil Enhances

Methane Production also from Other Carbon Sources. Biogeosciences, 11(2),

237–246.

Yun J, Yu Z, Li K & Zhang H. (2013). Diversity, Abundance and Vertical

Distribution Of Methane-Oxidizing Bacteria (Methanotrophs) in The

Sediments of The Xianghai Wetland, Songnen Plain, Northeast China. Journal

of Soils and Sediments, 13(1), 242–252.

Zhang W, Sheng R, Zhang M, Xiong G & Hou H. (2018). Effects Of Continuous

Manure Application on Methanogenic and Methanotrophic Communities and

Methane Production Potentials in Rice Paddy Soil. Agriculture, Ecosystems

and Environment, 258(February), 121–128.

Zhuang, G. (2014). Methylotrophic Methanogenesis And Potential Methylated

Substrates In Marine Sediment. Bremen: Universitas Bremen Press.

.

56

LAMPIRAN

Lampiran 1. Uji ANOVA Nilai pH (perbedaan waktu inkubasi)

ANOVA

Sum of Squares df Mean Square F Sig.

Kontrol Between Groups .541 3 .180 38.809 .000

Within Groups .037 8 .005

Total .578 11

Autoklaf Between Groups 1.117 3 .372 15.318 .001

Within Groups .194 8 .024

Total 1.312 11

Asetat Between Groups .411 3 .137 16.528 .001

Within Groups .066 8 .008

Total .477 11

Metanol Between Groups .438 3 .146 9.372 .005

Within Groups .124 8 .016

Total .562 11

Hidrogen Between Groups .631 3 .210 164.229 .000

Within Groups .010 8 .001

Total .642 11

Lampiran 2. Uji ANOVA Nilai pH (perbedaan perlakuan)

ANOVA

Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

M1 Between Groups .696 4 .174 18.825 .000

Within Groups .092 10 .009

Total .788 14

M2 Between Groups .076 4 .019 2.113 .154

Within Groups .090 10 .009

Total .166 14

M3 Between Groups 2.655 4 .664 27.445 .000

Within Groups .242 10 .024

Total 2.897 14

M4 Between Groups .035 4 .009 10.438 .001

Within Groups .008 10 .001

Total .044 14

57

Lampiran 3. Uji ANOVA Nilai Amonia (perbedaan waktu inkubasi)

ANOVA

Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

K Between Groups .001 3 .000 3.982 .052

Within Groups .001 8 .000

Total .002 11

AU Between Groups .052 3 .017 138.038 .000

Within Groups .001 8 .000

Total .053 11

AS Between Groups .027 3 .009 136379.207 .000

Within Groups .000 8 .000

Total .027 11

ME Between Groups .443 3 .148 11875.810 .000

Within Groups .000 8 .000

Total .443 11

H Between Groups .011 3 .004 61492.288 .000

Within Groups .000 8 .000

Total .011 11

Lampiran 4. Uji ANOVA Nilai Amonia (perbedaan perlakuan)

ANOVA

Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

M1 Between Groups .047 4 .012 81.679 .000

Within Groups .001 10 .000

Total .048 14

M2 Between Groups .011 4 .003 1499.900 .000

Within Groups .000 10 .000

Total .011 14

M3 Between Groups .356 4 .089 53349.049 .000

Within Groups .000 10 .000

Total .356 14

M4 Between Groups .469 4 .117 4316.206 .000

Within Groups .000 10 .000

Total .470 14

58

Lampiran 5. Uji ANOVA Nilai Rasio C/N (perbedaan waktu inkubasi)

ANOVA

Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

K Between Groups 258.597 1 258.597 2497765.044 .000

Within Groups .000 4 .000

Total 258.598 5

AU Between Groups 165.975 1 165.975 1655057.595 .000

Within Groups .000 4 .000

Total 165.976 5

AS Between Groups 202.727 1 202.727 3433274.410 .000

Within Groups .000 4 .000

Total 202.727 5

ME Between Groups 452.331 1 452.331 7717455.948 .000

Within Groups .000 4 .000

Total 452.331 5

H Between Groups 36.157 1 36.157 392444.855 .000

Within Groups .000 4 .000

Total 36.157 5

Lampiran 6. Uji ANOVA Nilai Rasio C/N (perbedaan perlakuan)

ANOVA

Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

M0 Between Groups .000 4 .000 .000 1.000

Within Groups .001 10 .000

Total .001 14

M4 Between Groups 244.566 4 61.141 626799.767 .000

Within Groups .001 10 .000

Total 244.567 14

59

Lampiran 7. Uji ANOVA emisi gas CH4 (perbedaan waktu inkubasi)

ANOVA

Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

K Between Groups 47515.767 3 15838.589 .591 .638

Within Groups 214345.325 8 26793.166

Total 261861.092 11

AU Between Groups 46752.243 3 15584.081 .776 .539

Within Groups 160665.376 8 20083.172

Total 207417.618 11

AS Between Groups 253433.632 3 84477.877 .329 .805

Within Groups 2055460.568 8 256932.571

Total 2308894.200 11

ME Between Groups 505865.418 3 168621.806 1.787 .227

Within Groups 754678.084 8 94334.760

Total 1260543.501 11

H Between Groups 21552.885 3 7184.295 .086 .966

Within Groups 670385.415 8 83798.177

Total 691938.300 11

Keterangan: K= Kontrol, AU= Autoklaf, AS= Asetat, ME= Metanol H= Hidrogen

Lampiran 8. Uji ANOVA emisi gas CH4 (perbedaan perlakuan)

ANOVA

Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

M1 Between Groups 4056794.136 4 1014198.534 4.721 .021

Within Groups 2148275.118 10 214827.512

Total 6205069.253 14

M2 Between Groups 2653062.232 4 663265.558 5.522 .013

Within Groups 1201219.649 10 120121.965

Total 3854281.880 14

M3 Between Groups 2236714.497 4 559178.624 24.835 .000

Within Groups 225159.212 10 22515.921

Total 2461873.709 14

M4 Between Groups 2184661.403 4 546165.351 19.445 .000

Within Groups 280876.911 10 28087.691

Total 2465538.314 14

Keterangan: M1= Minggu ke-1, M2= Minggu ke-2, M3= Minggu ke-3, M4=

Minggu ke-4.

60

Lampiran 9. Perhitung Kadar Air Sedimen Dan Faktor Koreksi

tanah awal cawan kosong setelah

dipanaskan kadar air (%) Rata-rata

2,30 33,96 34,85 38,7%

37,65%

1,94 42,70 43,41 36,6%

Kadar Air (%) = (kehilangan bobot / bobot contoh) x 100

= 34,85−33,96

2,30 𝑥 100%

= 38,7 %

Faktor koreksi air

Faktor koreksi air (fk) = 100 / (100 – kadar air)

= 100 / (100 – 37,65 )

= 1,60

Lampiran 10. Lampiran Perhitungan C Organik

Kode

Sampel ABS

ppm

kurva fk

10 /mg

sampel % C

0 0,3056 225,2 1,60 0,02 7,21

16 0,2674 182,7 1,60 0,02 5,85

17 0,2952 213,6 1,60 0,02 6,84

18 0,2949 213,3 1,60 0,02 6,83

19 0,2122 121,4 1,60 0,02 3,88

20 0,3501 274,6 1,60 0,02 8,79

Sampel Awal

Kadar C organik (%) = ppm kurva x 10 /mg sampel x Fk

= 225,2 x 10/500 x 1,60

= 225,2 x 0,02 x 1,60

= 7,21 %

61

Lampiran 11. Perhitungan N organik

Kode

Sample

Berat

Sample HCL NaOH

% N

Total Rata-Rata % N

0 1 25 23,6 0,20 0,25

0 1 25 22,8 0,30

16 1 25 22 0,42 0,38

16 1 25 22,6 0,34

17 1 25 22,4 0,36 0,38

17 1 25 22,2 0,39

18 1 25 21,95 0,43 0,40

18 1 25 22,3 0,38

19 1 25 22,4 0,36 0,35

19 1 25 22,65 0,33

20 1 25 22,85 0,30 0,37

20 1 25 21,85 0,44

Kadar N (%) = (V. HCL – V. NaOH)x 0,1 x BM Nitrogen

𝑤 𝑥 100 %

Sampel awal

Kadar N (%) = (V. HCL – V. NaOH) x 0,1 x BM Nitrogen x 100 / 1000

= (25 – 23,6) x 0,1 x 14 x 100 / 1000

= 1,4 x 0,1 x 1,4

= 0,196%

Lampiran 12. Lampiran Perhitungan Rasio C/N

Kode Sampel % C RATA-RATA N rasio C/N

0 7,21 0,25 28,60

16 5,85 0,38 15,47

17 6,84 0,38 18,09

18 6,83 0,40 16,97

19 3,88 0,35 11,23

20 8,79 0,37 23,70

𝐾𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛 (𝐶)

𝑁𝑖𝑡𝑟𝑜𝑔𝑒𝑛 (𝑁)=

𝑥

𝑦

Rasio C/N = C organik / N

= 7,21 % / 0,252 %

= 28,60 %

62

Lampiran 13. Lampiran Perhitungan Emisi Gas CH4

ΔC (ppm) Δt V A Ρ T Flux

(ppm/cm2/hari)

119,59 7 100 42,9866 0,717 27 25,93

193,73 7 100 42,9866 0,717 27 42,01

1155,91 7 100 42,9866 0,717 27 250,64

10,66 7 100 42,9866 0,717 27 2,31

8,27 7 100 42,9866 0,717 27 1,79

33,09 7 100 42,9866 0,717 27 7,17

22,24 7 100 42,9866 0,717 27 4,82

641,61 7 100 42,9866 0,717 27 139,12

120,39 7 100 42,9866 0,717 27 26,10

2367,98 7 100 42,9866 0,717 27 513,46

32,95 7 100 42,9866 0,717 27 7,14

11,62 7 100 42,9866 0,717 27 2,52

4,54 7 100 42,9866 0,717 27 0,98

3,2 7 100 42,9866 0,717 27 0,69

3,81 7 100 42,9866 0,717 27 0,83

56,65 7 100 42,9866 0,717 27 12,28

13,08 7 100 42,9866 0,717 27 2,84

18,23 7 100 42,9866 0,717 27 3,95

2035,48 7 100 42,9866 0,717 27 441,36

36,5 7 100 42,9866 0,717 27 7,91

52,91 7 100 42,9866 0,717 27 11,47

1092,64 7 100 42,9866 0,717 27 236,92

20,37 7 100 42,9866 0,717 27 4,42

10,33 7 100 42,9866 0,717 27 2,24

6309,64 7 100 42,9866 0,717 27 1368,15

9350,11 7 100 42,9866 0,717 27 2027,43

233,4 7 100 42,9866 0,717 27 50,61

4943,93 7 100 42,9866 0,717 27 1072,02

4811,49 7 100 42,9866 0,717 27 1043,30

5557,86 7 100 42,9866 0,717 27 1205,14

3739,75 7 100 42,9866 0,717 27 810,91

3778,75 7 100 42,9866 0,717 27 819,36

4167,21 7 100 42,9866 0,717 27 903,60

3863,2 7 100 42,9866 0,717 27 837,68

4141,7 7 100 42,9866 0,717 27 898,07

3518,49 7 100 42,9866 0,717 27 762,93

4975,56 7 100 42,9866 0,717 27 1078,88

5903,6 7 100 42,9866 0,717 27 1280,11

6450,81 7 100 42,9866 0,717 27 1398,76

629,3 7 100 42,9866 0,717 27 136,45

6051,57 7 100 42,9866 0,717 27 1312,19

2848,17 7 100 42,9866 0,717 27 617,58

4928,87 7 100 42,9866 0,717 27 1068,75

4885,56 7 100 42,9866 0,717 27 1059,36

63

4638,03 7 100 42,9866 0,717 27 1005,69

4964,88 7 100 42,9866 0,717 27 1076,56

4910,45 7 100 42,9866 0,717 27 1064,76

5134,75 7 100 42,9866 0,717 27 1113,40

2744,34 7 100 42,9866 0,717 27 595,07

1472,69 7 100 42,9866 0,717 27 319,33

1994,45 7 100 42,9866 0,717 27 432,47

4608,03 7 100 42,9866 0,717 27 999,18

1490,86 7 100 42,9866 0,717 27 323,27

174,74 7 100 42,9866 0,717 27 37,89

2783,86 7 100 42,9866 0,717 27 603,64

933,68 7 100 42,9866 0,717 27 202,45

1578,53 7 100 42,9866 0,717 27 342,28

3220,19 7 100 42,9866 0,717 27 698,25

1662,41 7 100 42,9866 0,717 27 360,47

2061,68 7 100 42,9866 0,717 27 447,04

Perhitungan emisi gas CH4

E CH4 = ΔC

Δtx

V

Ax 𝜌 x [

273

273+𝑇]

E CH4 = 119,59

7x

100

42,9866 x 0.717 x [

273

273+27]

= 17,084 x 2,326 x 0,717 x 0,91

= 25,93 ppm/cm2/hari

Lampiran 14. Korelasi antara CH4 dan VFA

y = 61,13x + 351,3R² = 0,0572

0

200

400

600

800

1000

1200

0 1 2 3 4 5 6

CH

4

VFA

Korelasi antara CH4 dan VFA

64

Lampiran 15. Korelasi antara CH4 dan Rasio asam asetat:asam propionat

Lampiran 16. Korelasi antara CH4 dan Rasio C/N

y = 34,85x + 295,74R² = 0,0213

0

200

400

600

800

1000

1200

0 2 4 6 8 10

CH

4

Rasio Asetat:Propionat

Korelasi antara CH4 dan Rasio Asetat:Propionat

y = -25,378x + 1235,7R² = 0,1885

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

CH

4

Rasio C/N

Korelasi antara CH4 dan Rasio C/N

65

Lampiran 17. Korelasi antara CH4 dan pH

Lampiran 18. Korelasi antara CH4 dan ammonia

y = -3618,1x + 25421R² = 0,2127

0

200

400

600

800

1000

1200

6,8 6,82 6,84 6,86 6,88 6,9 6,92 6,94 6,96 6,98

CH

4

pH

Korelasi antara CH4 dan pH

y = 1584,6x + 256,79R² = 0,5311

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

CH

4

NH3

Korelasi antara CH4 dan NH3

66

Lampiran 19. Kondisi Penelitian Emisi Gas CH4 Sedimen Situ Gintung

Lokasi Pengambilan sampel

Pengukuran pH dan TDS air Situ

Gintung

Sampel diinkubasi

Preparasi pengambilan sampel gas

Pengambilan sampel gas

Gas dimasukkan ke dalam gasbag

67

Sampel setelah pengambilan gas

Pengukuran pH sedimen

Pengambilan sampel sedimen untuk

uji parameter

Pengukuran amonia metode

mikrodifusi Conway

Pengeringan sampel untuk

perhitungan rasio C/N

Sampel setelah dicentrifugasi untuk

pengukuran VFA