ISSN : 1693· 1750

OSIDI SEMINAR

TJIPTO UTOMQ~_ "'" "

.;VOLUME 7 TAHUN 2010

SUMBER DAYA ALAM INDONESIA: . PERANAN PENDlDlKAN DAN TEKNOLOGI KIMIA BAEAfI . . r·-'-_. '

PEMANFAATANNYASECARA BERKELAN.J.utAN . .

pl-Osidi"g$eJIIlnar.1Jipto Uiomo'20JO IDStitUi TemotoSi NasionaJ

KATAl?ENGANTAR

ISSN: 1693

Seminar Tjipto UtDmo 2010 merupakan seminar nasional ketujub yang diadakan

oleh Jurusan dan Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia Institut Teknologi Nasional

Bandung. Seminar ini diselenggarnkan sebagai forum interaksi dan diskusi iImiah antara

kalangan akademisi, peneliti, praktisi, dan pemerhati ilmu pengetahuan dan teknologi

kimia mengenai has ii-basil penelitian maupun pengalaman teknis lainnya yang telah

dicapai.

Secara khusus penyelenggaraan seminar ini ditujukan untuk memberikan

penghargaan dan penghonnatan kepada Prof. Ir. Tjipto Utomo yang telah berjasa dalam

mengabdikan ilmu dan ,hidup beliau dalam meningkatkan dan mengembangkan pendidikan

tinggi khususnya bidang Teknik Kimia.

Adapun tema seminar yang diambil tahun ini adaIah:

Sumber Daya A/am lridonesia: Peranan Pendidikan dan Telcnologi Kimia

dalam Pemanfaatannya secara BerJrelanjtan

Akhir kata P.anitia Seminar. Tjipto Utomo 2010 mengucapkan terima kasih kepada

~mua pihak yang bait secara langsung maupun tidak langsung tela.'t Illvombantu

erselenggaranya acaia seminar. dan pembuatan prosiding ini.

Semoga 'seminar ini dapat menembah khasanah dan wawasan ihnu pengetahuan dan

eknologi kimia di Indonesia sebingga dapat memacu perkemhangan industri kimia di

Ialam ne$eri. Kepada semua penyaji makalah dan pesena Seminar Tjipto Utomo 2010

llIDi mengucapkan selamat berseminar.

Bandung, 30 Agustus 2010

Panitia STU 201 0

Fclindung

SUSUNAN PANlTlA

SEMINAR TJlPTO UTOMO 2010

Rcktor: lnstitut Tcknologi Nasional

Prof. Dr. Harsono Taroepratjcka, MSIE

Tim Pcngarah dan Reviewer Makalah:

Prof. Dr. Harsono Tarocpratjcka, MSIE (Re~1or lTENAS)

Dr. lr. Danu Ariono (StafPengajc.r Jurusan Teknik IGmia 11'8)

ISSN, 1693

1:-. Maya Ramadianti Musadi , Ph.D (StafPcngajar Jumsan Tcl-nik KimiaITENAS)

Dyah Set yo Pertiwi, Ph.D (StafPcngajar Jurusan Teknik Kimia ITENAS)

Ir. Supar.nan JlJhanda. M.Eng (Staf Pcngajar Jurusan Tcknik Kim~a ITENAS)

Dicky Dcrmav"Ul, ST., MT. (StafPcngajar Jurusan Tcknik Kimia ITENAS)

Pcn"mggungJawab : Kctus Jurus!ln Tcku ik Kimia ITENAS Bandung

If. CarLina Noersalim, MT.

Ketua U:nwn : Ir. Suparman Juhanda, M.Eng.

Kcloa Pclak","" : Salafudin, ST., M.Sc.

Sckretaris dan Bendahara : Sirin Fairus, STP., MT.

Koordinator Acara : lr. Supannan Juhanda, M.Eng.

Koor. Dana dan Publikasi : Jono Suhartono, ST., MT.

Koor. Logistik dan Umum : Dicl"'Y Dcrmawan, ST., MT

Koor. Konsumsi : Netty Kamal, Dra., M.Si.

Koor. Makalah dan Dok. : Haryono, ST., MT.

dan HimpuDan Mahasi.!lwa Teknik Kirnia ITENAS

UeAPAN TERIMA KASIH

Panitia Seminar 1jiptG Utomo 2010 mengur..apkan tcrima kasih yang sebesar-besarnya

kepada:

L Rektor Institut Teknologi NasionaI (lTENAS) Bandung

2. Delain Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional

3. Sony Solistia Wrrawan (Kepala Balai Rekayasa Desain dan Sistem TelcrJologi

BPpn

4. Dr. Tatang Hemas Soerawidjaja (Institut Teknologi Bandung)

5. Dyah Setyo Pertiwi, Ph.D (lnstitut Teknologi Nasion31)

6. Prof. Dr. Harsono Taroepratjeka, MSIE

1. Dr. lr. Danu Anono (StafPengajar Jurusan Teknik K.imla ITB,

8. Ir. Carlina Noersalim; MT

9. Ir. Suparman Juhanda, M.Eng

10. Ir. Maya Ramadianti Mu~a(li, Ph.D

11. Dicky Dermawan, ST., Mf

dan semua pihak yang turut membantu dan berperan sebingga seminar ini dapat

terselengara dengan baik.

". -( ..... , .. ISSN :1693

~·~~FO'.iiding Seminar 1JiplO VIQIlIO 2010 r~r~i~t Tcknologi Nasion:!1 ..

A -I

A-4

A-5

p_-6"

A-7

A-8

A-9

A - I O

A-I I

8- I

3-2

D-3

8-4

D-5

8-6

IJ-7

B-8

B-9

B- IO

Makalah Seminar Tjipto Utomo 2010

Pcmctaan dan Prake!aya\..an Inc ustri Petrokimia Antara (Mapping And Prajea<;ibility /1Itermediate Pelroc/JemiccI1ndllslry)

Ekstraksi Tanin dari Pulrimalu scbagai PcwanHI A[ami

Tcknik Pclapisan Logam dan Non Logam dcngan Alat Sputtering ARC- 12M

Pcmlmatan Karbon Aktif dari Tongkol J:\gung Untuk Adsorpsi Cu, Pb dan Amoni ",

Pengaruh SurfakL1n dan Plastiz iscr tc rhadap kua litas acrated concretc

Perancangan dan Pembuatan Hcater untuk Sensor Gas ;>.j lu lan

Karaktcris.1si Kondisi Desti lasi Kul"us Bcrtekanan Minyak Ni lam Asa l Tana Tor:tia

Karnktcrisasi KClcbalan Pcndcpos isian Fi lm Tiris d<::ngan MClode Sputtcring

I)cngaruh Dioda Panas Terhudap Suhu Air

Pcag:mJh Laju Ca iran dan Ukm,lO Is i:m terhadap Dis.ribllsi Ukura n TelCs da: alll l<:olollJ f:;ian

Mold Relcase agcnt Da lam I3cntu k Emulsi Minyak Air unwk CClnkan GClltcng Bctol;

In vcntarisas i Bcb:!n Pcnccmar BOD Air Sunga; C itarum di Wilayah Kabt.patcn !:landung

Ana/ isis Kclaydrnn Usaha Fcngo/ah.:m Satilpah Kola

Pcnyisihan Fenol pada Air Limbah Proses Pcncuc ian dan Pcndin ginan Gas Hasi! Gas ifikas i Sckam radi dcngan Cam Adsorpsi Karbon Aktjf

Pcmbuatan Bioetanol dari Bahan Bcrbasis se lulo!'.1

Pengaruh Campuran Sampah tcrhada p Pl!llI uuatan Brikct Limbah Jarak P&gar (Jatropha Cureas Linn)

Karakteri slik Pertumbuhan Mikroalga dalam Med ia Limbnlt Cair Agroindustri

Potcnsi Limbah Biomassa Pertanian Sebnga i Dahan Baku Produksi Diocnergi (Biogas) Pcmbualan papan partikcl dari sckam padi dan scrabut kc lapa dcngan semen putih scbagai binder

Pcrbaiknn Proses Pengolahan Limbah lat Wama di Industri Tekstil

Pcrbnndingan Unjuk Kcrja Proses FcmlClIl. :;i Anacrobik Singlc Stagc dcngan DOtiblc Stagc scbagai Altcmatif Pcngo lahall' Sampah Kota Skala:

ISSN : ) 693 - 1750

Pilot Plant

c-J OptiCa18Si Perancangan Reaktor Fixed &d de!1gan Simulasi Koroputer (Studi Kasus CS2 da.; Metana dan Sulfur)

C-2 Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Sebagai Katnlis Heterogen Dalam Pembuatan Biodiesel Dari Bahan Baku Minyak Goreng Bekas (Waste Cooking Oil)

C-3 Pengaruh Variabel Operasi Reaktor Venturi Bersirkulasi terhadap Kalsium Karbonat Presipitat yang Dihasi1kan

C-4 Penelitian Teknik Pembuata., Hidrogen Deng-Wl Elektrolisa Larutan Air­Methanol Dan Energi Surya

0-1 Kinelja Biodegradasi Zat Wama AzJJ Meoggunakan Bioreaktor Membrammoksik­Oksik Kont:nu Pada Umur Lumpur yang Berbeda

D-2 . Penambahan Natrium Beozoat dalam Pembuatan saus nanas

D-3 Usaha Pemanfaatan Ragi dalam Percobaan Pembuatan Sari Btw.h (Clear Juice) dari Buah plsang matang ( mU3& parad!&£ca I)

D-4 Penganlh Penambahan Karagenan Tmtad3p beberapa icarakteib1ik yoghurt beang hijau .

)-5 Penambahan Teptmg Agar dan Wortel untuk Memperkaya Serat pada Beras Jagung Instan

Penganth Suhu Penyimpanan terbadap Perubahan Kimia Yogurt Kaea:lg Hijau (phaeseolus radi~s, lfnn)

),,7 Pembuatan Konsentrat Pakan Sapi Berprotein Tinggi cbn Ekonomis dari Limbah Agroind~ ~~~ ~~~

.. Prosiding Seminar Tjipto Utomo 2010 Institut Teknologi Nasional ISSN : ] 693 - 1750

POTENSI LIMBAH BIOMASSA PERTANIAN .. SEBAGAI BAHAN BAKU PRODUKSI BIOENERGI

(BIOGAS)

Muhammad Rom1~ Suprihalin, Nastiti Siswi Indrasti, Angga Yuhistira Aryanto Bsgian Teknik dan Manajemen Lingkungan, Dep81-temen Telaiologi Industri Pertanian,

Fakultas Telmologi PertaruaL, Institut Pertanian Bogor ~p~ IPa D~a, ll9. Bo~ 220, T~lplFax: 0251-8621974, Em~l :

mromli@hotmail.com

Abstract It is e.uimated that an appI'oximore oj J 45 M tonnes of agricultural biomass is produced yearly in Indonesia. Thp. orgar.ic biomass contains a large amount 0/ organics ::md' nutr.ients that are essential for plants. but its utilization is nClt yet optimum. The management of the agri.:ultural 'U:a..~/es needs 10 be integrated with the rer.ycling C?f organic mailers to generate renewable energy (biogas) and to recover nuJrienls for (lgricullw«i pwpQSes, This ~ /Je reali?ed U$ing a SQlkI su/Jstrafe «fl{Iero/Jic biQre~fQr system to convert organic substances to biogas and in the same time to recover th'! nutrients contained in biomass. This paper presents the potential use of agricultural ~l~~s . ~ a rtlW material in biogas production with respects to qllantity, biodegradability charCiCteristics, and production rale. The preliminary results oj the experimental wor,u using rice straw and organic fraction qf commercial solid wastes

-s/fow t/l(Jt the materIals can be converted direct~v to biogas. This organic and nuJrient recycling can prcwide multiplier effects, namely 4'Jroducing bioenergy (biogas), reducing the inorganic fertilizer C3nsumplion, mceasing ,r.e crop producJivity as result nf irnproV¢ s,ojls s~~ture (physicalt chemicalr and microbiological) as well as reducing the environmental load. Such a practice will contribute to the development of sustainable agriculture; which is a ehallenge of modem agricultural practices.

Kejntlonls: agricUltural waste, biogas, nutrient recycling, sustainable agrictdture

AbstraJc Soot ini d{aerldraJ-.on 145 M ton biomasa pertanian diprodulrsi di Ir.donesia setiap toJnmnya dan pe11llJnjaatannya belum di/akukan secara optimum, padahal biomasa tersebut mengandung bahan-bahan orgalJl'K dan unsur hara yang berslfat esensiaJ bagi tanaman. Pengel'olaan dan peman/aatan limhah hiomas pertanian perlu diarah!ran agar lebih terintegrasi, yang diharapkan berkontribusi terhadap upaya MdT ulang bahan organik pada biomas un/uk pembangldtan energi alternatif (bioenergi) dan upaya pml,lehm kembali rm.fur hara rmtuk dikembalikml ke lamm. "«I in; d«P«l dil«kukan dengan suatu sislem bioreaktor anaerobik dengan media suhstral padat untuk mengkonversi bahan organik menjadi biogas dan semligus memperoleh lremba/i (reCQveryj unsur llara yang tertk;pat dalam hiomasa. Paper ini menyajikan jJO.tensi pe17l41l/aatan biomassa pertanian sebaga; bahan baku produksi bioenergi (metana), ditinjau dati kuantitaJ, 1rarakte~k biodegmdasi biomassa pertonian, dan lcuantitas PrP4Hl:sI. "mil ~1I11411 numggunqlcan sampel blomassa perlanlon berupaJeraml pad/, IWah sayur-sayuran dan huah-buahan (limbah pasar) menunjukkan bahwa biomassa pertanialr padat dapat langnmg dikonversi menjadi bioenergi. Daur-u/ang bahan prg~(t, n~;en' I mmera/ dari li",hah pertanion ini dapat memberilran eft! heruntun .'

87-1

Prosiding Seminar 1JipiO Ulomo 2010 Institut Teknologi Nasional ISSN: 1693 - 1750

(multiplier effects). yairu menghasilkan bioenergi (biogas). mengurangi penggunaall pupuk anorganik, meningkallcan produJctivilas akibat perbaikan karakterislik tanah (fisik, kimia dan mikrobiologis) dan sekaligus mengurangi beban pencemaran lingkungan. Praktek demilcian berkontribusi tt'.rhadap pengembangan pertanian yang berkelanjutan (slialainable agriculture). yang men .. pakan tuntutan bagi praktek pertaniD1l modem.

Sala kUllc;: timftah perlun;oll. iJiugas. dcur u/ar.g nutrient pertaniall b~rkeM(ljular.

1. PE~AHULUA1~

Saat ini diperkirakan sekitar 145 M ton hiomasa pertanian diprodu..lcsi di Indonesia setiap tahunny.:. Sebagai il~i, ~enurut ~~ B:p8 ~~ ~90(i, I~ sa~ di Indonesia adalah 11 ,9 ju~ ha berpotensi meoghasilkan jerami padi sekitar kurang 119 juta ton (potensi produksi jerami padi: 10-15 ton I bal. Jer.uni padi mengandung kurang lebih 39% selulosa dan 27,5% hemiselulosa. Kedua b~~~ plliisakmda :~i dapa.t ~~i~~91i~i~ ~e~j~~ ~y~w~ y~S I~~ih s~~~~. !Il\Sil t;i4rolisis tersebu: 3elanjutnyn dapat difermentasi menjadi etanol atau metana. Naman karena fennentasi biomru:a uotuk menghasilkan bioetanol relaill' lcbih kompleks dan belum ada o:e!ode pra-perJakuan yanlS efC?ktit; ma~ pc?nS1JUI'..&iIJl biom2Sll ~el?a.sai ~bC?r bi~~ (metana) m~I1JPakan pilihan yan~ lebih strategi~. Jerami selama ini helum dimanfaatkan secant optimum, dan berpotensi untuk dikonversi menjadi biogas.

Akan tetapi. untuk dapat memanfaatkan poteosi te .... sebut suatu peneJiti3Jl yang komprehensif dan si~ematik masih diperlukan' untuk mendapatlcan teknik peogeJolaan sumberdaya secara lebih terintegrasi der.gan fokus tidak bagya pada optimasi prose<; konversi menjadi biogas tet.api juga juga pada putensi peroleban kembaIi (recovery) unsur hara yang esensiaJ bagi pertumbuhan tanaman. P<.miliban metode da'Jt-ulang kompooen-komronen tersebut harus didasarkan paoa kelayakan teknis (efisiensi energi tinSb,j), kelayakan ekonomi (biaya rendah) dan pertimbangan lingkungan (beban polutao rendah). Untuk menjawah tujuan tersebut dipedukan suat.! metode yang sesuai untuk memanfaatka.'l biomassa pertanian secani efisien sebagai surnber energi ,jan swnber unsur hara yan3 berkesinsuubungan.

Impl~meotasi scatu pelidekatan yang sesWli uowk peogelohsan iimbah pertaniau lebih dikehendaki karc;na mampLi mencipt2kan win-win solution bagi pengelolaan pertanian dan Hngkungan yang la)'llk ~ ekonomis sekaligus teknis. Metode daur-ulang biom3Sa denlW1 fermentasi media padat berpotensi menjawab perSoaian tersebut, sebagaimana diilustrasikan pada Gambar 1 •

..... -----------" · . · . · . : 8krnaSI: ! TetpGIwI i

· ~

T==-~ ~ HL_---:F.:>"-~nIIIII-..... _ ..... --~1- aoGAS

!_ummu._uJ 7"'" R.FUICCNA

Gambar 1. Model daur-ulang baban organik dan uosur bam limbah pcrtmian

87-2

,lUI" 1&.

: Prosiding Seminar Tjipla Utama 2010 Institut Teknologi Nasional ISSN : 1693 - 1750

Pengomposan hahan organik memang dapat mereduksi emisi gas rumah kaca (metana) dan menghasilkan produk ~itai ekonomi berupa kompos dan pupuk cairo Akan tetapi sebagian besar bahan organik dikoriversi'inenjadi karbon diokasida dan air. Untuk memanfaatkan bahan organik dalam Iimbah pertanian, yang produksinya di Indonesia sangat melimpah, penelitian ini akan me~gembangkan suatu metode daur-ulang bahan organik melalui fennentasi media p&dat dengan kondisi yang terkenduli. Keunggula., r-tetode ini dibanctingkan dt:ngan fennentasi media cair d&l1 ilC=ngcmpoWl disaj!kan pada TabeJ !.

Pengomposan

Fennentasi media calr Fennentasi Media PaOOt

Anaerobik

Aerobik/~aerobik

Kompos (humus, bahan organik) Pupuk cair (nutrien, dan mineral Energi (biogas) Slud eu uk Energi (biogas) Kompos (humus) tupuk calr (nutrien, dan mineral

Oewasa ini ada ~ecenderungan yang menunjuJ.-.kan adanya pert.atian yang sem2k1n menlngkat pada penggunaan bahan organik untuk produksi biogas. Hasil dari berbagai peneJitian menunjukkan bahwa konversi bahan organik menjadi energi menempati hierarki tertinggi dalam manajemen dan penanganan limbah organik. Hal ini wena semaJcin langkanya bahan bakar fusil. peueUdan dan -praktek produbi biogas selama ini lebih banyak dilakukan dengan menggunakan bahan organik terlarut, misalnya dalam limbah cair industri minyak sawit, industri pati, atau industri peternakan. Pen~Utian ~an penerap~ teknologi konversi limbah organik padat pertanian masih tetbatas, meskipun telah ada indikasi potensi yang tinggi untuk mengkonversi bahan organik menjadi biogas dengan fennentasi media padat (dry fermentation) (Fisher dan Krieg. 2001; Macilts-Corral eI 01 •• 2008; Juanga e~ al. ~OO7; ~ Ara~1 20(9).

Paper ini menyajilcan hasH pellCliHan pc.ndahuluan untuk menghasilkan basis data bagi metode daur­~~~ ~~ ~p'i~ ~~ ~ ham, menc~p uji pendahuluan f~cn~ m~ia pa~~t \lntu~ klJnversi berbagai jenis limbah pertanian menjad! bioenergi (biogas) dan pupuk organik (digestatlkOJilllc?s dan lindilpupuk cair).

2. METODOLOGI

Dua jenis limbah pertanian dievaluas~ yaitu i) jerami padi, dan ii) Iimbah sintetik campuran berbagai jenis dauo, limbah sayuran dan buah~buahan (limbah pasar), yang diperoleb dari pasar Gunung Batu Bogor (sampah pasar-l), dan Pasar Laladon Bogor (sampah pasar-2). Limbah jerami dimaksdukan untuk merepresentasikan jenis Iimbab yang relatif sulit terdegras~ sedangkan campuran berbagai jenis daun, limbab ~ dan buah-:-buafum untuk me~ntlsikan limbah yang relltif mudah terdegradasi. Alat utama untuk penelitian adalah fennentor (bioreaktor) anaerobik yang dilengkapi dengan tanki penampung lind~ pompa untuk resirkulasi dan aI. ukur produksi biogas. Peralatan yang dl~ dalam penelltlan Ini yaltu digester anaeroblk skaln laboratorlum v()lume I,S liter berbahan polietilen (PE) dan peralatan untuk analisa parameter yang diuji sepecti COD analyzer, Kjeldahl apparatus, pH meter, spektrofotometer, pompa peristaltik, dan alat-alat gelas.

Bahan-bahan yang dipakai dalam penelitian ini meliputi limbah pertanian (jerami dan sampah pasar) yang diperoleh di wilayah Bogor. Bahan-bahan kimia untuk analisis COD, TKN, TS, VS dan lainnya. Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik dan Manajemen Lingkungan Industrl, Departemen

B7-3

We .. ' k:~!#i~g~~m.!,!?l[ 1J(Jt{t? ljlf!mo 20 I 0 I,t5ti~ rebatogl Naslonal ISSN: 1693 - 1750

~OO~P.f~~ ~~~:mvct~i mctpj~~i ~" ~i9~~~~ ~~n @If: Qm~~ mc:mimf!m~n ~!!h!ID ~rg@.i~ dalam Iimbah pertanian, yang produksinya di Indonesia sangat melimpah, penelitian ini akan mengembangkan s08tu metode daur-ulang bahan organik melalui fermentasi media padat dengan

Kgm~~~i ~g ~!t~~!: K~~g~!~ m~~QCJ~ !~! ~~!J~4.4!~ ~~~g~ f~!m~n~i m~<J!~ ~ ~ pengcmpcsan disajikan pada Tabel 1.

TOOI;;I I. i(eWtggu[an fermentasi moou;. pat.itt dibandiJ1gku dellgan pengcmposan ~entasi lD~ia cair Teknol~gi Kondisi Proses Substrat Produk Pengomposan Aerobi1~ Padat - Kompos (humus, bahan

organik) - Pupuk cair (nutrien, dan

minei8l) Fennentasi media Ailaerobik PadatiCair .. Energi (biogas) cair .(sus~nsi) - Sludge (pupUk) Fermentasi Media Aerobi!<lAnaerobik Padat - Euergi (biogas) Padat . - Kompos O'IUillUS)

- Pupuk ccir (nutrie~ dan mineraQ .-

~~ irn ;\~~ k~n4~fYngAA y@.g m~~""j~~ q~YI ~m~t~p.~ y~g ~rra~n g"!~nh~~~ p~~ pcnggunaan bahan organik uotuk produksi biogas. Hasil dari beibag&i penelitian menunjukkan b~wa konversi bahan organik menjadi energi menempati hierarki tertinggi dalam manajemen dan

IH?~~~~ Hml>~ 9r~~~ !"!~! in! ~~~ ~~n !~~~ ~~~ l>~ fQ~H~ P~!'!~~!n~ ~ praktek produksi biogas :;elama ini lebih banyak dilakukan dengan menggunakan' bahan organik tertarut, misatnya da1mn limhah cair industri minyak sawit, industri pati, atau indusbi petemakan. Pellelitian dan penerapa.'l teknologi konversi limbah organik padat pertanian masih terbata.o;, meskipun telah ada indikasi potensi yang tinggi untuk men~onversi bahan organik menjadi biogas dengan fermentasi media padat (dry fermentation) (Fisher dan Krieg, 2001; Macias-Conal et al., 2008; Juanga et al., 2007; dan Arati, 20(9).

Paper ini ·menyajikan hasil penelitian pendahuluan untuk menghasilkan basis data bagi metode daur­ulan$ bahan orwmik dan unsur ~ meocakup ujl pendahuluan fermentasi media padat u~~k konversi berhagai jenis limbah pertanian menjadi bioenergi (biogas) dan pupuk organik (digestat/kompos dan lindilpupuk cair).

Dua jenis limbab pertanian dievaluasi, yaitu i} jerami padi, dan ii) limbah sintetik campuran berbagai jenis daun, limbah sayuran dan buafa;.buahan (Iimbah pasar)~ yang diperoleh dati pasar Gunung Batu Boger (sampah pasar-l), dan PasarLaladon Bogor (sampah pasar-2). Limbah jerami dimaksd~ untuk merepreseDtasikan jenis llinbah yang relatif sulit terdegrasi, sedangkan campuran berbagai jenis daun, limbab sayuran dan bualFbuahan untuJc meaepresenmsikan limbah yang relatif mudah terde&radasi. Alat' utama untuk penelitian adalah fenuentor (bioreaktor) anaerobik yang dileogkapi dengan tanki penampung lindi, pompa untuk resirirulasi dan alat ukur produJcsi biogas. Peralatan yang di~ daJam penelitian ini )'8itu di~ester anaerobik skala Iaboratorium volume I ~ liter berbahan polietilen (PE) dan peralatan untuk analisa parameter yang diuji seperti COD annlyzer, Kjeldahl apparatus, pH meter, spektrofotometer, pompa peristaltik, dan alat-alat gelas.

Bab .... _kn. .... - .U.,.ah·:.I I' . Ii • •• r . r ...... . (j . d ...... :y •• : ••• 9.trH9H94J nog "'tnHlft' "ftdlm ~n~. tiM~. m~ .. p.yp. 'm~ ~mp.HOO ~rnm, .. oo Mmtm.!! ~J yang diperoJeb di wilayah Bogor. Bahan-bahan kimia untuk analisis COD, TKN. TS, VS dan lainny&. Penetitian dilakukan di Laboratorium. Teknik dan Manajemen Lingkungan Industri. Departemen

:1 "

Pr()~ idillg ~t;miflar 1]ipLO Uf()1II0 20 JU Insti tul Tcknologi Nasional ISSN: 1693 - 1750

T~tn9. !gg! !mh! ~.Hi r~ni\n iim. Ff!~\!!!ils T~~!!9 '9.g ! !)~f!mli;m W!~ , I\m~!i$i~ !rr~riH9rimn ~!!!;!!mknn sesuai dcngan mclodc APHA (2005). Pcne litian in i dibagi IIlcnj ad i bcl>crapa tahapan scbaga i bcrikut.

Karaktcrisasi Bahan Bak"U . Karaktcrisasi ~ila~u~?:!~ ~~~~~ f!1t? !m4?~~!H~ ! r.i!~ ! !'¥.~~·8~ ~;m Y?:f!~! kompos is i limbab biomasa,' m~iip~tj ' p~;;~~cic';'k~d~ air, padatall lotal, padt lan orpnik, dan padalan anorganik untuk masir.g·masing j cnis Ijml>a!~ ynng dilc liti.

Pcng\!.i ian Diokonversi . m~s~rifqg ll (!i!w-.Y~;l ll ldll tV.1\ f11'ii n g'iW~yi $~.hm!1 m!!fI? ?rul;!r, grg!\n~ ynflg dilcliti dapat mcngalami dcgrad:.si. Pada pcnclitian di lakukan fcrmcnlasi b .. han organ ik limbah pertan ian mcnggunakan botol p lastik dcngan volumc 1,5 liter, dcngan jumlah b..'1h a.!l yang d;guna~3n 500 gram per botoL Skcma pcnlatan pcnclitian yang d:gunaka..<J. pada penelitian ini dapat di lillal pada

Ga mbar 2.

Gambar 2. Rcaklor fcnnentasi volume 1,5 lil-:r

Knrnktcrisas i Bioga:;. Kompo:; dan Lindi (pllp~l k Cair). p;!c!<; jJ~q~li li;ln in i kllr;!k!erisasi bi og!ls y:\ng dihasi lkan baru tc rbatas pada voiumc dan laj u prvduksi, bc lum mCllc:lkup komposisi l· iogas (terut31l13 i<ndar mctana). Karaklcrisasi kOlllpos dar. pupuk cair yang d ih .. s ilkan dilal.."Ukan mc lain; anal isis

!~~~~Qct~m, fllc..;fl~YP p.?rnIT' C.? ~<.? r P~~~1 ~o~;\ 1 ~~l P?<1~~~fo 9fgl,l.n! k· K?f?~"1<.?!i~i [!n9i n~<.?!1<.??;kyp kadar padatan 10 t.,1, p.'1dalan c rganik, kadar :'a.h3n org:lII ik (COD/Chemical Oxygen Vellum.:!), pH dan fosfor (unsur harn penting bagi tanaman).

3.1. Kat"8ktcristi~BahHo Karakterisasi Cirobah pcrtan ian dila.lcuk..an untllk mell~ctahui · icomposisi baJum, meliputi parame ter kadar air, padalan total, dan padatan organ ii< untuk sctiap j enis b iomassa. Dari hasil karakterisasi d ipcrolch infomtasi bahwr.. j crami memil iki kadar air yang Icbih rendah dan Kadar abu yang Icbih tin~i diband in~ limbah pasar. Knrnktcri~tik limbah buah dnn sayuran di dominas; o leh kandunF air yang linggi. Karakteristik biomassa lim bah pcrtan.ian dis.ajikan pada Tabcl I . Sebagai pcmhanding, disajik..1.njuga basil penel:tian Biswas ttl oJ. (2007) .

lenis Biomassa

I Kulil Disano

Tobel J.

Kadar Abu (%)

,3 !7,61

. ,;. . ... Padatan lolal (%)

79,0 12,39 1,00

(% w.b) 60,7 1 1,49

,52

0,8' 12

(% d ,) 7( 8' ,6: 9:

~I K~l<.U~~ll:nenas~~~:::]=~ 0)~"661~ :,73 07

l! : ~~;.~OO71' 0..2!.'-"---JL-'" 89'~_.24-L--,-,,1 O~, 76-L._!L!91" 7~8---L-~Q01~89 Jl7-4

Prl?~jt!!ng Semjn~r Tjipll? l!lOmo 2010 Institut Teknologi Nasional ISSN: )693 - )750

K.nl~n@ YiYlg ~rtng ~~tw.n~ $~~g@~ ~~ ~m~ mc;nHi!i k~~~ihm ~mmlmkim Hm~AA pertanian secara anaerobik adalah produksi biogas, penurunan padatan organik (VS), dan produksi distilat. Hasil karakteristisasi menunjukkan bahwa bahan biomassa memiliki kandungan padatan

Qrg~!~ ~~ 7~ ~P~! ?~ ~~~~ ~~!~ ~~rmg: ~~Yng~ y~ m~H~j!!~ ~~~ Q~~ ~g berpotensi dapat dikonversi secara anaerobik menjadi biogas.

Dari Si3i kll3fl.titas, jer2ll1i padi merupaka.l saJah satu limbah penanian yang befum banyak dimanfaatkan di Indonesia. Jerami padi b3l'ganya sangat mwah dan memiliki kandungan sefulosa yang cukup tinggi yaitu mencapai 39%. Komposisi kimia lainnya yaitu hemiselulosa 27,5%, lignin 23,5% dan abu 10%. Potensi jerami kurang lebm 1,4 kali dari basil panen (Kim dan DaI, 2004). Rata­rata produktivitas p&di uasional adalah 48,95 kulha, sehingga jumJah jeremi yang dibasillcan'kurang lebih 68,53 kulha. Potensi jcrami yang sangat besaI ini sebagian besar masihdisia-siakan-oJeh j)et.a.ni.-.~­Se~an besar Jerami hanya dibakar menjadi ab~ ~an keell dfmanfaatkan untuk paIam temale. Jerami padi setelah panen memililci kadar air sekitar 400'{' (Lei et al., 2010). Komposisi kimiajerami padi sanga~ bervariasi bal ini dipengaruhi oleb varietas pam, rempat tumbuh, serta pupuk yang di~I.JDakan. H~iI peneHtia!l iu.i menun)u..'dan bahwa jerami padi t~diri atas 18,30% air~ bahan a!lorganik 2 j ,0%, dan ballan organik 60,7% (Gambar 3).

3.2. Produksi Gas

f~~ ~"~Hp';m h!i ~m~g fmmm~i ~iWiP.l prgooik IimJ?~~ ~rnmifJn m~nggyn~n. l>~t9.J p.t~~ dengan volume 1,5 liter. Subu reaktor dikontrol pada 32°C dengan menggunakan tennostal. Produksi gas kumulatif dari jerami disajikan pada Gambar 4. Laju produlcsi gas harlan untuk bahan jerami ~ngg ~ ~mm ~ - ~ ~~~~ p!~ ~~ ?: frQc!~i ~ ~1!!!nf ~ ~~ ~ disajikan pada Grunbar 6. Gas terbentuk dengan laju yang tioggi pzda awal proses fermentasi, kemudian semakin lama laju produksi gas semakin menun:n. Hal ini disebabkan karena pada awal fennent3$i tersedia lebib banyak baban organik yang mudah terdepadasi. Produksi gas jerami kering dan busuk menunjukkan basil yang berbeda. Hal ini disebabkan karena pada jerami busuk sebagian bahan organik telah terdegradasi sebelum proses fermentasi. Pada jerami kering produksi gas mulai mengalami kondisi steady pada bari keo-21 denganjumfah sekitar 8S0 m4 sedang padajerami busulc teljadi pada hari ke-41 dengan jumlah produlcsi gas sekitar 800 mL.

Hesil peneUtian menunJukkan bahwa produlcsl $.3S speslfik darl Jlmbah pertanJan berldsar antara 1.500 sampai 4.500 ml per kilogram biomassa. Produlcsi gas spesifik yang terbanyak adaJah biomassa dari sarnpah pasar-l. Sampah pasar ini terdiri atas daun pisang 7,5%, kulitjaguog 24,2%, pare 14,8%, kol 19?90A? 805in 6~A! kan~~ 1?90A? sawi 8?O~ wOlteI dan fain-Jain 11~%. Produbi p.s spesifik yang terendah adaIah limbah kol. Produksi gas spesifik biomassa dapat dilihat pada Tabel 2. Secara umum, produksi biogas spesifik sebagaimana ditunjukkanpada Tabcl 2 masib sangat bell dibandingkan dengan produksi biogas spesifik yang secara toritis dapat dicapai. Secara toritis; tingkat perolebaii (yield) -biogas da~t niencapal 180-940 L per kg baIian ,tmng (TS) tergantung jenIs

!l7-~

';.,,:

~.

~.:~. ~ .~.~.: .. ;!..!·t~":·":!~~'" •

ISSN : 1 ~93 :~1i".1:S6h.t\ksI·\ . '~)~;:~J ~.

; .... pr~ft!~~g ~'!"!!~~ 1Jip~t? ~~t?mo 2qJO ;iristitut Teknologi Nasional

;.'," l!"b~1Pyft (Anm, ~QQ~)! QI~h ~Il i~ m~i4 ~n~rl~ ~hB~"~OOft Yn~ m~nip.tM.n :; perolehan, misaInya melalui perbaikan komposisi bahan umpan. pra-perlakukan umpan, dan perbaikan ikondisi proses.

.500

j 1000 .... .. :;

~ ~

i

200

1110

160

,140

. 120

i 100

I 80

6Q

40

20

~

0

500

400

t300 .... ! 1 200

! 100

o o

5 W n ~ ~ ~ ~ ~ a

OJ~~

.Jaaribud

Gatrb~r 4 Laju Produks: Gas Kumulatif dilli Jerami

.Jenllni Kering

5 10 1:5 ~ 2S 30 35

WUiu(buiJ

Sampab Pasar- J

46 45

....... ~, .. ~ ......... . S 10 IS 20 2S

WaJau (blri)

87-6

30 35 40 4S

Prl?~!4!l!g $f!~!no/ Tjip~l? l.jtl?ml? 2010 Institut Teknologi Nasional ISSN: J 693 - 17S(r

Tabe12 Produks· Gas S ·fik B· 1 ;PCSI lomassa

2500

2000

i 11500

~ :a o 1000

i >

500

Bahan Biomassa

Jerami Segar Jenmtl Bust!k Kulit pis2ng Kol .Sampah Pasar-] Sampah Pasar-2 KuIitnenas

PrO<!uksi (}as Spesifik (mllkg Biom~L-

1.800 1.56(j 2.480 1.520 4.500 2.320 1.720

Aklhpiwlg

OKol

.~"'..sar-I

Ciamiw 6. Laju ProdWtsi Gas KumuJatif dari Berbagai Jenis Bahan Penyusun Sarnpah Pasar

3.3. Karaktr.ristik Digestat

Selain dihasilkim biogas dari proses fermentasi biomassa, dihasilkan pula digestat (dapat dijadilwl Jrompos) dM lindi (m..pRt dijadikan pupGk cair). Karalcteristik digestat disajikan pada Tabe13~ Setelah proses fermen.asi selima 45 had aJicstat biomassa memiliki 'kar.dung:m. kad8r air heJidsar' 79,20 sampai 94,53 perseo, yang terendah diperoleb oJeh jerami sedangkan yang tertinggi didapatkan dan limbah kot Dari analisis VS basis kering diperoleb hasil antara 76,9 sampai 93,8 persen, hal ini menunjdkkan bahwa bamplr semus biomassa maslh mengandung baban organik yang tinggi, sehlogga dapat dijadikan kompos. .

Tabel3 Karaberistik D· . 1 estat

Padatan Padatan organilc (%)

Kadar air (%) Kadar

total Basis Basis AAt4 (Yt!) (%) basah Kering

(w.b) (d.h)

lm.mi 7~J:Q 4.3Q ZQ.3 16.QQ 76,9 Kuiit pisang 92,32 1,00 7,68 6,68 87,0 KoJ 94,53 0,38 5,47 5,08 93,1

~pah }Wili'-l 89.,15. 1,fi9. IO.aS 9..16 84,4

B7-7

r Pr~i~{~g ~~~i~o/ 1JipllJ ~/omo 20 J 0 I InstilUt Teknologi Nasional ISSN: 1693 - 1750 i I ,

Sampab psar-2 92,95 1,01 7,05 6,04 8S,7 Kulit Nenas. 89,78 0,63 10,22 9,58 93,8

1.4. Karakteristlk Lindi

S~lama proses fenneotasi cioma..--s& juga dibasilkan Jino; (dapat dijf&dikan pupuk cair). Ka.ooakteristik lindi disajilatn pada Tabel 4. Hasil penelitian m~nunjukkan semua air lindi dan bio:nassa memiJiki nilai pH berkisir anwa 3,7 - 5,6. ltal ini menandakim bahwa kandungan asam relatif maslh tlnggi. Kegagalan p~ pencernaan anaerobik dalam digester biogas bisa disebabkan tidak seiUlbangnya populasi bakteri metanogenik terhadap bakteri asam yar.g menycbabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH ~g dati 7) yang selanjutnya mengilanlbat kelei1gsun~ bIdup ~erl metanogenik. Kondisi keasaman yang optunal padH pencemaan anaer"bik yaitu sekitar pH 6,8 sampai 8, laju pencemaan akaa menurun pada koodisi pH yang lebih iinggi atau rendah. .' ..,

. -------_ .. -.... _--_ ...... _-_._--

~=T:..-.. .. ._ ... _.u ..•.. ___ ._ ... ___ ..•.• .......... . ..... -_ .. -- -- '-'-"'~

i'adlltan organ:k (%) COD KadarP Jenis Biomassa Air (%) Ap~ (%.) Basis Basis pH

(mglJ) (mgll) I basah !cering .-

l'ab,"i4. K~m':<terist.ik Air. Lindi

Jerami 99,10 0,30 0,90 66,7 4,6 6.000 41,30

KuHt pisang 98,66 0,42 1,34 68,7 5,2 14.000 22,35

Kol 98,92 O,2() :,08 81,S 4,6 12.000 43,03 Sampah pasar-J 98,24 0,46 1,76 73,9 5.6 30.000 35,17 Sampah pasar-2 97,82 0,55 2,18 74,8 5,0 32.000 47,21 .-: KulitNenas 97,42 0,30 2,5f 88,4 3,7 44.000 23,75

PHP-Hn 9Mi ~~hmgJm fQ~9r l~rH~~l ~~w" ~rn .. ~ "i9m~~ m~lflmki ~~hm~n f~f9r m,& ~"ggi sekitar 22,35 sampai 47,27 mgIL. Fosfor tennasuk unsur.hara esensial bagi tanaman dengan fungsi sebagai pemindah energi yang tidak dapat diganti dengan haP.l lain. Ketidakcukupan pasokan P m~~lj~ ~ •. m!n g~ w.m~~ ~~~~im~~ ~~~ PQ~n~! t-Mi~~ p~ ~i!m~' ~y ~~ ~l?~ menyempumakan proses reprodulcsi ~ng normal. Peranan P daJam taoaman sebagai per:lyimpanan dan pemindahan energi yang berpengaruh terhadap berbag:li p~ lain dalam tauaman. Adan}1l P dibutubkan untule reaksi biokimiawi penting, ~.ti pemindahan ion, kerja osmotik,. reaksiibtosintesis dan glikolisis.

HasiJ peuelitiHll yang sudah diperoleh hingga saat ini masih terbatas pada karakteri.stik awal degradasi limbah biomasa pertanian. Penelitian yang saat ini sedang berlangsung meliputi evaluasi kioerja konversi biomasa pada digester skala 10 L dan 100 L dengan kondisi dan mode operasi batch dan sequencing batch denpn atau tanpa recycle digestatJllodi. Dari ke~atan peneUtlau ran. sedang beclangsung ini akan dihasilkan berbagai parameter kioelja digester yang dapat digunakan sebagai basis perancangan sistem dan proses kODversi bahan organik menjadi biogas skala operasiODa~ meliputi laju pembebanan orpnik (~VSlml.hari), produksi bio~ spesifik (m3 bio~J vs tersisihkan) dan komposisi biogas, produksi dan karakteristik digestat dan lindi, desain operasi digester, dan analisis biaya dan maufaat.

Limbah pertanian memiliki potensi yang besar untuk produksi bioenergi (biogas), karena terdiri seba$ian besar dari ba.han orpnilc.. tersedia dalam jumlah besar dan dapat diperbarui (renewahle~.

87-8

1]ipfO ljlOlnO 2010 ,knoJog; NasioJl:!1 ISSN: 1693 - 1750

l lilfiuni P. ilQi ~~ Iin19~h ~'y~r<!Jl S~ r1;'! ~l!;~ ll- bl!~han (frAks i Qrg~lI ik limbqh p.~snr) m~r~!p~~ 1l 1i b!o!Tl~ss;! pcrt31l ian yang dapal langsung <liko nvcrs i mcnj ad i b iocncrgi (biogas), lllcskipun hasil pcnclitian in i juga mellUl~ukkan lIl::J.Sih adanya kebuluilan untuk mcn ingkatk:m pero lcha n (yield) biogas. B asi l

gjgl??U!~ ~~!l w!Q! g~~! Qij~~~~~ ~9mP9? d~~ p~p~k ~~ir : '¥!g ~~~~f~~ ~~g! w.!f!~~~ Q!l~ perbaikan kamk.-tcristik tallah. Daur-ulang hahn .... orgt:l! ik, nutncrJrninerc.1 dap limbah pcrt:Jnian ini bcrpotensi d:,.p:'!! Tllcmbcri k:l.n d ek acnmlun (multiplier effect.~), Y:li tu Illcng has iJkan biocllergi, mcn g.~.m ... ngi pcn~ur.::ar: pupuk :Uicrg~ r: iJ:, mcr.in!,;!<a1kna pfO{tu ktivil c.s akio::ll pcrt:.a ;ka ~l knray.t~r ;s:.ik

t,mah ( fi s ik, kimia dan mikrob io lo gis) dan sek~l igus mcnguffing i !:>chan pcnccm:1I'nn lingkunga n. Praktck demikian berkontribusi temadap pengembang:ln pcrtan ia.n bcrkesinambungan (sustainable agrictllture). yang 1II·~rupakan tuntutan bagi praktek pcrtanian modern,

VCArAN ,[£RIMA KASfR

Tcrima kasih di2UlJ!aikau ju£<l pada Sdr. Az iz Wildan dan Febri Isni Prajayan:l alaS b:lntuan nya daJ.:un pcla'-s:maan J>C"erj aan laboralO;,iuUl . ls i paper in i sebag ian dari hasi! pcllcliti:m ini dibi:.ya i o lch Hibah Pcnditb.tl SIr.ltc,g is Unggulan (PSU) IIlB Tahn 20 10.

fi] AP I'IA., (200S). "Standard Methods for the Examination o f Wnter and Wastcwalcr".20 1l> cd. A merican Public Hea ti.l ~ Assoc iat io n, APIiA, New Yo rk .

[21 Arali. J.M., (2009). " EvlliL;aring the Eco:1omic Fcas ibiiit), of Anaerobic Digest io n or Kaw:lng\"arc M:ukct Waste·'. !JS Thesis. Kan~lS SI:llc University , Manlwuan, Kallsas.

I3J Biswas J., Cho wdh ur/, R., Dhallacharya, I")., (2007). "Mnt hcmal icnl !nodcl ing for Ihe predic;ion of bi()gas gcneration cl1arnctherist ic o f an anacrc..bic digestcr based o n foodlvegeltlble residues" . J. BiotrlrJSs alld Bwenei-gy, Vo l. 3 1, p. 80 - 86.

(41 Fischer, T. dan hrrc&. A .. (2001) . Zur TrockcnfcnnCll t:)tio u in c er L .. md winc.haft (About Dry Fennclltatioll in Agriculture). Biogas Jourl/ai Nr, I , Mai 200 I, p. J 2- 16 .

lSi Juanga J.P., Visvanathan, C. dan Josef Trankier, J ., (20Q7). "Optimization o f anaerobic digc~ticn of mu!licipal solid wastl;: in combined process and sequential s taging". Waste Afallage Res 25, p. 30-38

[6] I\im, S. dqn p, 0;1 1, Q.E" (2004). "G I99~ 1 l)ot~nti~ 1 Qioclhanol I)roduction from WqslJ;<! <;::r9Ps and Crop Residucs", J Biomass and Bioellergy. Vo lume 26, Issue 4. April 2004 , p. 36 1-375

(7] ~i, ~· J, ~~g, <;:,~. ~9 ~~g!~ N .. (~9!9), "f\.1C?$.~~c:: r!'9<JUc::t19!1 ft1?m Ri~C? $~w ~j¢. Acclimated Anaerobic Sludge : Effect of Phosphate Supplementation", J Bioresource Technology. Vol 10 I, p. 4343 - 4348

[8J M~~i~orr.! l, M" S'!JTI'"1i, Z. , I-IWlsoq, A·, ~1J\ ; th, 9" f~n!<. P., y~, 1'1., kongworth, i " GOO8). " Anacrobic di gcstion of municipal so lid waste and agri~ulturnl waste and the effcct o f co­d igestion with da iry cow manure", Bioresource Technology 99, p. 828&-8293

1l7-9

." .. '