METODE PENELITIAN. Limbah Tanaman Jagung, Bioetanol, Energi, dan Limbah KAJIAN. Penggunaan Bahan Baku, Energi, dan Analisis Dampak Lingkungan

Transkripsi

1 III. MEODE PENELIIAN ahapan penelitian yang dilakukan terdiri dari, studi pustaka, observasi lapangan, penyebaran kuesioner, wawancara, serta pengolahan data. Jenis data yang digunakan pada penelitian ini adalah data primer dan data sekunder yang bersifat kualitatif dan kuantitatif. Diagram alir pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 7. OBSERVASI Ladang Jagung SUDI PUSAKA Limbah anaman Jagung, Bioetanol, Energi, dan Limbah WAWANCARA Peneliti bioetanol limbah tanaman jagung KAJIAN Penggunaan Bahan Baku, Energi, dan Analisis Dampak Lingkungan PENILAIAN DAUR HIDUP (LIFE CYCLE ASSESSMEN) Gambar 7. Diagram alir metode penelitian penilaian daur hidup (Life Cycle Assessment bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung A. JENIS DAN SUMBER DAA Data primer merupakan data yang didapat dari hasil wawancara dan observasi lapangan ke beberapa ladang jagung di beberapa wilayah Jawa Barat dengan menyebarkan kuesioner. Sedangkan data sekunder berupa cara perhitungan energi manusia dan peralatan yang digunakan selama tahapan proses produksi, faktor emisi pada beberapa bahan bakar, serta deskripsi mengenai proses pembuatan bioetanol dan dampak lingkungan yang ditimbulkan didapatkan dari studi pustaka. B. MEODE PENGUMPULAN DAA 1. Studi Pustaka Studi pustaka dilakukan untuk mengumpulkan dan menganalisis data sekunder yang telah didapatkan dari pihak-pihak terkait, buku-buku acuan, jurnal dan literatur lainnya.

2 Selain itu, studi pustaka juga dilakukan untuk menunjang atau memenuhi data yang kurang dari observasi lapangan. Studi pustaka pada penelitian ini dilakukan untuk mengetahui permodelan LCA yang biasa dilakukan serta mengetahui dampak lingkungan yang dapat diakibatkan dengan adanya produk bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung. 2. Observasi Lapangan Observasi lapangan dilakukan untuk mengidentifikasi serta mempelajari ketersediaan bahan baku. Observasi lapangan disertai penyebaran kuesioner dengan responden petani jagung. Observasi lapangan dilakukan pada bulan April tahun 2010 dengan wilayah cakupan propinsi Jawa Barat. Ukuran sampel adalah 10%, dengan mengasumsikan cakupan wilayah propinsi Jawa Barat besar. Jumlah sampel wilayah yang harus dianalisis totalnya 14 wilayah sampel (desa) pada sampel (kabupaten) terpilih yaitu Garut, Subang, dan Cimahi, dengan masing-masing wilayah sampel satu kuesioner. 3. Kuesioner ujuan menyebar kuesioner adalah mendapatkan data atau informasi berupa data sekunder yang dibutuhkan dalam menganalisis kebutuhan bahan baku. Kuesioner yang dibuat pada penelitian ini berisi tentang informasi mengenai luas wilayah untuk masingmasing sampel serta kemampuan produktivitas dari masing-masing sampel. Kuesioner juga dapat memberikan informasi mengenai penanganan terhadap limbah tanaman jagung setelah pemanenan. Kuesioner yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran Wawancara Wawancara dilakukan kepada para tim peneliti yang melakukan tahapan proses dalam menghasilkan bioetanol skala laboratorium. Wawancara dilakukan dengan tujuan mendapatkan informasi terkait proses produksi bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung yang dilakukan. C. PENILAIAN DAUR HIDUP (LIFE CYCLE ASSESSMEN, LCA) Metode LCA yang digunakan mengikuti prosedur LCA yang terdiri dari empat fase (ISO 14040, 1997) yaitu penentuan tujuan dan ruang lingkup, analisis persediaan, analisis dampak, dan interpretasi. ujuan serta ruang lingkup yang telah ditetapkan dalam penelitian ini menjadi dasar dalam penggunaan LCA. Bagian-bagian yang dikaji dalam penelitian ini diantaranya adalah penggunaan bahan dan energi selama tahapan berlangsung, serta dampak lingkungan yang terjadi akibat proses produksi bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung. 20

3 1. Penggunaan Bahan Penggunaan bahan-bahan selama proses produksi akan dikaji menggunakan analisis inventori sesuai dengan metode LCA. Dampak yang ditimbulkan selama kegiatan berlangsung, baik dari segi kehidupan masyarakat maupun lingkungan, dianalisis menggunakan analisis dampak. 2. Penggunaan Energi Energi yang digunakan selama proses produksi berlangsung dibedakan ke dalam dua jenis energi, yaitu energi yang berasal dari tenaga mesin dan energi yang berasal dari tenaga manusia. Metode LCA yang digunakan untuk mengetahui seberapa besar energi yang dibutuhkan selama proses produksi adalah dengan menggunakan analisis inventori. Dampak yang ditimbulkan dari penggunaan energi selama berlangsungnya proses produksi kemudian dianalisis menggunakan analisis dampak. 3. Dampak Lingkungan Dampak yang dianalisis adalah dampak berupa limbah cair, limbah padat serta emisi yang dilepaskan selama proses produksi berlangsung. Dampak lingkungan yang ditimbulkan selama proses produksi secara kuantitas dianalisis menggunakan analisis inventori, sedangkan secara kualitas dianalisis menggunakan analisis dampak pada metode LCA. Diagram alir penggunaan LCA dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 8. Ladang Jagung LJ ransportasi Energi Pabrik Bioetanol Bioetanol Limbah Cair Limbah Padat Gambar 8. Diagram alir penggunaan LCA Limbah Gas, Kebisingan, dan Debu Analisis LCA dilakukan terhadap rancangan yang dibuat sesuai tahapan di laboratorium. Rancangan dibedakan menjadi delapan rancangan, didasari pada perbedaan dalam tahapan 21

4 penghilangan lignin (delignifikasi) dan fermentasi (sakarifikasi dan fermenntasi simultan, SSF). Delignifikasi dilakukan dengan dua cara berbeda yaitu secara kimiawi menggunakan Ca(OH) 2 dan biologis menggunakan jamur pelapuk putih. SSF dibedakan berdasarkan kombinasi starter yang digunakan, yaitu Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis serta Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis. Keterangan rancangan dapat dilihat pada abel 9. abel 9. Rancangan percobaan Jenis Rancangan Penggunaan Bahan Saat ahapan delignifikasi SSF R1 Ca(OH) 2 Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis R2 Ca(OH) 2 Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis R3 Jamur Pleurotus ostreatus Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis R4 Jamur Pleurotus ostreatus Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis R5 Jamur Phanerochaete chrysosporium Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis R6 Jamur Phanerochaete chrysosporium Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis R7 Jamur ratemetes vercolor Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis R8 Jamur ratemetes vercolor Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis Rancangan yang telah ditentukan kemudian diurutkan rankingnya berdasarkan penggunaan energi, bahan baku, emisi dan limbah yang dihasilkan menggunakan metode Bayes. Metode Bayes merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan untuk melakukan analisis dalam pengambilan keputusan terbaik dari sejumlah alternatif dengan tujuan menghasilkan perolehan yang optimal (Marimin, 2004). Ranking yang didapatkan tersebut untuk menentukan rancangan mana yang paling baik berdasarkan parameter-parameter penilaian yang dipilih yaitu jumlah penggunaan bahan baku dan energi, serta pembuangan emisi, limbah padat, dan limbah cair. Rancangan yang telah ditentukan kemudian dibuat kedalam rancangan aliran bahan untuk menjelaskan tahapan proses yang berlangsung serta aliran bahan yang terjadi dan alat yang digunakan dalam tahapan tersebut. Alat yang digunakan dalam mengalirkan bahan terdapat perbedaan, yaitu penggunaan pipa dan pompa pada beberapa tahapan. Aliran bahan pada rancangan R1 dan R2 dimulai dari tahap penerimaan bahan baku, kemudian dilanjutkan dengan tahapan penghancuran bahan. Bahan yang telah dihancurkan kemudian akan dibawa ke tangki delignifikasi (pemasakan), dari tangki delignifikasi bahan akan dialirkan ke tangki Hidrotermal menggunakan pipa dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Hasil hidrotermal II kemudian dialirkan ke tangki pre-hidrolisis dan SSF menggunakan pipa dengan bantuan pompa. ahapan terakhir adalah mengalirkan cairan hasil fermentasi ke tangki pemurnian menggunakan pompa. Aliran bahan pada rancangan R3 sampai R8 dimulai dari tahap penerimaan bahan baku, kemudian dilanjutkan dengan tahapan penghancuran bahan. Bahan yang telah dihancurkan kemudian akan dibawa ke tangki delignifikasi (pemasakan), dari tangki pemasakan bahan akan dialirkan ke tangki sterilisasi dan inkubasi menggunakan pipa dengan bantuan gaya gravitasi. Bahan hasil inkubasi akan dialirkan ke tangki Hidrotermal menggunakan pipa dengan bantuan pompa. Hasil hidrotermal II kemudian dialirkan ke tangki pre-hidrolisis dan SSF menggunakan 22

5 pipa dengan bantuan pompa. ahapan terakhir adalah mengalirkan cairan hasil fermentasi ke tangki pemurnian menggunakan pompa. Pengaliran bahan pada pembiakan jamur dilakukan menggunakan pipa dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Pipa digunakan untuk mengalirkan bahan dari pembiakan 1 liter ke 5 liter kemudian ke 20 liter, 200 liter, sedangkan dari pembiakan 200 liter ke kebutuhan jamur dialirkan menggunakan bantuan pompa. ahapan selanjutnya biakan jamur yang telah siap dialirkan menuju tangki inkubator dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Persiapan starter dari 1 liter kemudian 5 liter, 20 liter, dan 200 liter dialirkan menggunakan pompa untuk seluruh rancangan, sedangkan dari tangki 200 liter ke tangki kebutuhan starter akan dialirkan menggunakan pompa untuk seluruh rancangan. Gambar aliran bahan dibedakan menjadi R1 dan R2 serta R3 sampai R8, yang dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar

6 Penghancuran bahan Pipa hasil starter 200 liter Pipa hasil kebutuhan starter Pipa pengalir buffer Pipa refluks Pipa cairan fermentasi Boiler Pipa bioetanol hasil evaporasi ermometer Pipa hasil starter 1 liter angki biakan starter 1 liter ermometer ermometer Pipa hasil starter 5 liter ermometer ermometer ermometer angki delignifikasi ermometer angki biakan starter 5 liter Pipa hasil starter 20 liter angki biakan kebutuhan starter angki evaporasi angki destilasi Pipa bioetanol hasil distilasi Pipa hasil delignifikasi angki biakan starter 20 liter ermometer ermometer angki penampung hasil angki pre-hidrolisis dan SSCF angki biakan starter 200 liter ermometer angki hidrotermal I dan II angki buffer Bak penampung air pendingin Pipa hasil hidrotermal II Gambar 9. Rancangan aliran bahan R1 dan R2 24

7 Pipa hasil jamur 20 liter Penghancuran bahan Pipa hasil starter 20 liter Pipa buffer Pipa cairan fermentasi Pipa cairan fermentasi Refluks E-31 Pipa hasil starter 200 liter Pipa hasil kebutuhan starter ermometer Pipa hasil jamur 1 liter ermometer termometer ermometer angki jamur 1 liter angki delignifikasi (pemasakkan) angki starter 1 liter Pipa bioetanol hasil evaporasi ermometer ermometer angki jamur 5 liter Pipa hasil jamur 5 liter angki kebutuhan jamur Pipa kebutuhan jamur Pipa hasil pemasakkan I-2 E-2 I-1 angki Buffer angki destilasi ermometer E-1 angki kebutuhan starter ermometer angki evaporasi ermometer angki jamur 20 liter ermometer ermometer Pipa bioetanol hasil distilasi ermometer angki starter 20 liter angki pre-hidrolisis dan SSCF ermometer angki jamur 200 liter Pipa hasil jamur 200 liter angki sterilisasi dan inkubasi Pipa hasil sterilisasi ermometer ermometer angki hidrotermal I dan II Pipa hasil Hidrotermal II Bak penampung air pendingin angki penampung hasil angki starter 200 liter 25 Gambar 10. Rancangan aliran bahan R3 sampai R8