1. Tahap Hidrolisis

Dimana pada tahap ini bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid, dan protein

didegradasi oleh mikroorganisme hidrolitik menjadi senyawa terlarut seperti asam

karboksilat, asam keto, asam hidroksi, keton, alkohol, gula sederhana, asam-asam amino, H2

dan CO2.

Lipida dirubah menjadi Asam lemak rantai panjang dan Gliserin

Lipida

Protein dirubah menjadi Asam amino

Protein Asam amino

Asam nukleat dirubah menjadi Purin dan Pirimidin

Asam nukleat

Pirimidin Purin Asam phospat

Pada Asam nukleat terdapat Asam Posfat sebagai pembentuk, asam Pospat akan

terionisasi secara sendirinya saat reaksi terjadi hal disebabkan gugus Posfat memiliki sifat

dapat larut didalam air. Sehingga pada Purin dan Pirimidin tidak lagi terdapat asam Posfat

yang berasal dari asam nukleat.

• Polisakarida dirubah menjadi monosakarida.

Polisakarida terbagi atas : - Pati

- Glikogen

- Selulosa

Pati (amilum) merupakan polisakarida yang mengandung 75-80% amilopektin dan amilosa

20-25% yang mana terdiri atas D-Glukopinarosa yang berikatan α(1-4) glikosidik. Ikatan D-

glikopinarosa merupakan polimer dari Glukosa.

D-Glukopinarosa Glukosa

Glikogen merupakan polisakarida yang memiliki rantai yang panjang. Sama halnya dengan

pati. Glikogen memiliki gugus rantai lurus α(1-4) dan gugus rantai bercabang α(1-6)

glikosidik, sehingga Glikogen memiliki ikatan yang lebih panjang dari pada pati.

α(1-4) Glikogen Glukosa

Selulosa merupakann polisakarida. Pati, glikogen, dan selulosa merupakan polisakarida

yang terdapat pada tumbuh-tumbuhan yang berupa kayu. Oleh sebab itu pati, glikogen, selulosa

memiliki cabang atau ikatan polimer yang panjang. Selulosa memiliki gugus rantai lurus.

2. Tahap Asidogenesis Tahap asidogenesis merupakan tahap penguraian monomer-monomer dari Asam lemak rantai panjang, Gliserin, Asam amino, Glukosa, Purin dan Pyrimidin. Monomer tersebut diuraikan hingga menjadi Asam lemak volatil, alkohol, H

2S, CO

2, N

2, H

2.

• Asam lemak rantai panjang diuraikan menjadi Asam lemak volatil.

Asam lemak rantai panjang terdiri atas : - Asam lemak stearat - Asam lemak palmitat - Asam lemak oleat

Asam lemak stearat Asam butirat Metana

Asam lemak palmitat Asam propionat Hidrogen

Gliserin dirubah menjadi Asam propionat

Gliserin Asam propionat Hidrogen

• Asam amino diurai menjadi asam akrilat

Asam amino Asam akrilat Nitrogen Hidrogen

Glukosa diurai menjadi akohol (etanol) Glukosa Etanol • Purin diurai menjadi asam propionat

3CH3-CH2-COOH + H2 + 2H3PO4

Purin Asam propionate phospat Universitas Sumatera Utara

• Pirimidim diurai menjadi asam butirat

CH3CH2CH2COOH + ½N2 + H2

Pirimidin Asam butirat 1.Reaksi pada asam lemak rantai panjang + gliserin Asam lemak stearat Asam butirat Asam lemak palmitat Asam propionat

Gliserin Asam propionat + 5OH-C-C3H7 + 9CH3-CH2-COOH + CH3-CHOH-COOH + 7CO2 + 10H2 + 4CH4

Asam butirat asam propionate asam laktat Universitas Sumatera Utara

2. Reaksi pada Asam nukleat Asam nukleat Pirimidin purin 3CH3-CH2-COOH + H2 + 2H3PO4

Purin Asam propionate phospat + CH3CH2CH2COOH + ½N2 + H2

Pirimidin Asam butirat CH3CH2CH2COOH + 3CH3CH2COOH + Asam propionate Asam butirat ½N2 + 2H2 + 2H3PO4

Asam nukleat Universitas Sumatera Utara

3. Reaksi pada keseluruhan Asam lemak rantai panjang + gliserin, Asam amino, Asam nukleat. 5OH-C-C

3H

7 + 9CH

3-CH

2-COOH + CH

3-CHOH-COOH + 7CO

2 + 10H

2 + 4CH

4

Asam butirat asam propionate asam laktat CH3CH2CH2COOH + 3CH3CH2COOH + Asam propionate Asam butirat ½N2 + 2H2 + 2H3PO4

Asam nukleat Asam amino Asam akrilat + + Universitas Sumatera Utara

Asam amino Asam nukleat 6CH

3CH

2COOH + 12CH

3CH

2CH

2COOH + CH

3-CHOH-COOH + CH

2 =CH-

Asam butirat Asam propionat Asam laktat Asam akrilat COOH + 7COH

2+

2 + 4CH

4 + N

2 + H

3PO

4 227

3. Asetogenesis Hasil asidogenesis dikonversi menjadi hasil akhir bagi produksi metana berupa asetat,

hidrogen, dan karbondioksida. Sekitar 70% dari COD semula diubah menjadi asam asetat. Pembentukan asam asetat kadang-kadang disertai dengan pembentukan karbondioksida atau hidrogen, tergantung kondisi oksidasi dari bahan organik aslinya.

Etanol, asam propionat, dan asam butirat dirubah menjadi asam asetat oleh bakteri asetogenik dengan reaksi seperti berikut (Said, 2006) :

CH3CH

2OH + CO

2 CH

3COOH + 2H

2………( pers 1)

Etanol Asam Asetat CH

3CH

2COOH + 2H

2O CH

3COOH + 2H

2…………..(pers.2)

Asam Propionat Asam Asetat CH

3CH

2CH

2COOH + 2H

2O 2CH

3COOH + 2H

2…………..(pers.3)

Asam Butirat Asam Asetat 4. Metanogenesis

Pada tahap metanogenesis, terbentuk metana dan karbondioksida. Metana dihasilkan dari asetat atau dari reduksi karbondioksida oleh bakteri asetotropik dan hidrogenotropik dengan menggunakan hidrogen. Tiga tahap pertama di atas disebut sebagai fermentasi asam sedangkan tahap keempat disebut fermentasi metanogenik (Lettinga, et all, 1994). Tahap asetogenesis terkadang ditulis sebagai bagian dari tahap asidogenesis.

Berbagai studi tentang digesti anerobik pada berbagai ekosistem menunjukkan bahwa 70 % atau lebih metana yang terbentuk diperoleh dari asetat (pers.1. Jadi asetat Universitas Sumatera Utara

merupakan intermediet kunci pada seluruh fermentasi pada berbagai ekosistem tersebut (Main et al. 1977). Hanya sekitar 33% bahan organik yang dikonversi menjadi metana melalui jalur hidrogenotropik dari reduksi CO

Reaksi kimia pembentukan metan dari asam asetat dan reduksi CO 2

dapat dilihat pada

persamaan reaksi berikut : (pers.2) (Marchaim, 1992).. Asetotropik metanogenesis : CH

3COOH CH

4 + CO

2 ……………………. (pers.1)

Hidrogenotropik metanogenesis : CH2 + CO2 CH4 + H2O ……………………. (pers.2) 2 menggunakan H2