BIOGAS HASIL FERMENTASI HIDROLISAT BAGAS MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI TERMOFILIK KOTORAN SAPI IMAM SUCIPTO

Transkripsi

1 BIOGAS HASIL FERMENTASI HIDROLISAT BAGAS MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI TERMOFILIK KOTORAN SAPI IMAM SUCIPTO PROGRAM STUDI BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 ABSTRAK IMAM SUCIPTO. Biogas Hasil Fermentasi Hidrolisat Bagas menggunakan Konsorsium Bakteri Termofilik Kotoran Sapi. Dibimbing oleh EMAN KUSTAMAN dan DWI SUSILANINGSIH. Pertumbuhan penduduk dan perkembangan teknologi mengakibatkan dunia termasuk Indonesia membutuhkan energi yang sangat besar. Eksploitasi energi yang berlebihan dari sumber daya yang tak terbarukan menimbulkan kerusakan lingkungan dan krisis energi di seluruh dunia. Penelitian ini bertujuan menghasilkan biogas dengan menggunakan substrat bagas tebu dengan bantuan konsorsium bakteri termofilik kotoran sapi melalui fermentasi. Penelitian ini diawali dengan melakukan preparasi seed sludge dengan pemanasan 102 C. Sebanyak 75 ml media ditambahkan substrat glukosa dan hidrolisat bagas dengan konsentrasi glukosa yang berbeda, yaitu 0.5, 1.5, dan 2.5 g/l kemudian dishaker selama lima hari pada suhu kamar. Biogas yang dihasilkan dianalisis dengan kromatografi gas dengan temperatur injektor, detektor, dan kolom adalah 150, 250, dan 80 ºC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan pertumbuhan bakteri seiring dengan menurunnya kadar gula yang berarti bakteri mengkonsumsi gula untuk menghasilkan biogas. Jumlah biogas yang diperoleh pada fermentasi glukosa 0,5 g/l, 1,5 g/l, dan 2,5 g/l berturut-turut 2,5, 13, dan 38 ml sedangkan fermentasi bagas tebu 0,5 g/l, 1,5 g/l, dan 2,5 g/l berturut-turut 30, 13, dan 2 ml. Fermentasi glukosa menghasilkan hidrogen 0,6 % sedangkan fermentasi bagas tebu 0,9 %. Jadi bagas tebu dapat menghasilkan biogas sebagai sumber energi alternatif dengan menggunakan bakteri termofilik kotoran sapi.

3 ABSTRACT IMAM SUCIPTO. Biogas as Fermentation Product of Baggase Hydrolysate Using Consortium Thermopilic Bacteria of Manure. Under the direction of EMAN KUSTAMAN and DWI SUSILANINGSIH. Growth of society and development of technology cause the world especially Indonesia require energy very much. Over exploitation of energy from unrenewable resource cause environmental damage and crisis of energy in the world. The purpose of this research was to produce biogas using baggase as substrate by thermophilic bacteria consortium of manure with fermentation. This research was begun by seed sludge preparation with heating 102 C. A number of 75 ml of medium were mixed by substrate of glucose and baggase hydrolysate with different glucose concentration, that is 0.5, 1.5, and 2.5 g/l then were shaked for five days in normal temperature. The product of biogas was analyzed by gas chromatography with temperature of injector, detector, and column were 150, 250, dan 80 ºC. The result of this research shows the growing of bacteria was in accordance with decreasing of sugar concentration implying that the bacteria consume sugar to produce biogas. A mount of biogas produced in glucose fermentation 0.5 g/l, 1.5 g/l, and 2.5 g/l were 2.5, 13, and 38 ml respectively in the other hand baggase fermentation 0.5 g/l, 1.5 g/l, and 2.5 g/l were 0, 13, and 2 ml respectively. glucose fermentation produced hydrogen 0,6 % in the other hand baggase fermentation 0,9 %. So that baggase can produce biogas as alternative energy resource by using thermophilic bacteria of manure.

4 BIOGAS HASIL FERMENTASI HIDROLISAT BAGAS MENGGUNAKAN KONSORSIUM BAKTERI TERMOFILIK KOTORAN SAPI IMAM SUCIPTO Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Biokimia PROGRAM STUDI BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

5 Judul Skripsi Nama NIM : Biogas Hasil Fermentasi Hidrolisat Bagas Menggunakan Konsorsium Bakteri Termofilik Kotoran Sapi : Imam Sucipto : G Disetujui Komisi Pembimbing Ir. Eman Kustaman Ketua Dr. Dwi Susilaningsih, M. Pharm Anggota Diketahui Dr. drh. Hasim, DEA Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor Tanggal Lulus :

6 PRAKATA Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang Maha Tinggi lagi Maha Agung, yang Maha Pandai dan menguasai segala macam ilmu, karena rahmat dan hidayah-nya penulis dapat menyelesaikan penelitian ini yang merupakan salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Biokimia. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret sampai bulan Agustus 2008 di Laboratorium Biorekayasa Lingkungan, Puslit Bioteknologi, LIPI. Terima kasih penulis sampaikan kepada Ir. Eman Kustaman selaku pembimbing utama, dan Dr. Dwi Susilaningsih, M. Pharm selaku pembimbing kedua, serta Mbak Umi sebagai asisten pembimbing atas semua arahan dan bimbingannya kepada penulis. Terima kasih penulis sampaikan pula kepada ayah dan ibu, adik, serta seluruh keluarga dan teman-teman yang senantiasa memberi dorongan, doa, dan kasih sayangnya. Akhirnya penulis berharap agar penelitian ini dapat bermanfaat untuk semua pihak. Amin. Bogor, Januari 2009 Imam Sucipto

7 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Sumenep pada tanggal 25 Desember 1984 dari ayah Moh. Salamet dan ibu Rachmani. Penulis merupakan anak pertama dari empat bersaudara. Anak kedua bernama Moh. Saiful Rahman, ketiga bernama Miftahul Arifin, dan yang keempat bernama Achmad Effendi. Tahun 2004 penulis lulus dari SMUN 1 Sumenep dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB pada Program Studi Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum biokimia 2007/2008, pengajar kimia Bimbingan Belajar BTA 8 Bogor selama dua tahun, dan mendapatkan beasiswa, diantaranya PPA, karya salemba empat, dan PPSDMS Nurul Fikri. Penulis juga aktif berorganisasi, sebagai Kepala Divisi Keilmuan CREBs dan Ketua Departemen Humas KAMMI Daerah Bogor. Prestasi penulis adalah juara 2 lomba penulisan artikel ilmiah popular tanaman obat asal hutan dalam rangkaian ITTO Project yang diadakan oleh PSB bekerjasama dengan Dept. Kehutanan.

8 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN ix PENDAHULUAN TINJAUAN PUSTAKA Biogas Biohidrogen Bakteri Termofilik Fermentasi Kromatografi Gas Limbah Bagas BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Metode HASIL DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan Bakteri Penurunan Kadar Gula Biogas Hasil Fermentasi Analisis Biogas dengan Kromatografi Gas SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

9 DAFTAR TABEL Halaman 1 Komposisi biogas hasil fermentasi kotoran sapi Komposisi kimia bagas (ampas tebu) Persentase komposisi karbon dioksida dan metana DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Fermentasi laktat oleh S. lactis Pertumbuhan bakteri pada fermentasi glukosa Pertumbuhan bakteri pada fermentasi bagas tebu Penurunan konsentrasi gula total pada fermentasi bagas tebu Penurunan konsentrasi gula total pada fermentasi glukosa Volume biogas yang dihasilkan pada fermentasi glukosa Volume biogas yang dihasilkan pada fermentasi bagas tebu Konsentrasi hidrogen (% v/v) hasil fermentasi anaerob DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Tahapan penelitian Optimasi seed sludge untuk penggunaan fermentasi anaerob Hasil pengamatan fermentasi glukosa Hasil pengamatan fermentasi bagas tebu Pengukuran gula total hasil fermentasi glukosa dan bagas tebu Pengukuran kadar glukosa fermentasi bagas tebu Hidrolisis bagas tebu

10 PENDAHULUAN Laju pertumbuhan penduduk, tingkat ekonomi yang semakin meningkat, serta perkembangan teknologi yang semakin pesat dari waktu ke waktu mengakibatkan dunia termasuk Indonesia membutuhkan energi yang sangat besar. Bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan batu bara merupakan sumber energi utama di Indonesia. Eksploitasi energi yang berlebihan dari sumber daya alam terutama minyak bumi selama ini menyebabkan menipisnya kandungan minyak bumi tersebut, menimbulkan kerusakan lingkungan, dan krisis energi di seluruh dunia. Minyak bumi adalah sumber energi yang tidak terbarukan, butuh ratusan bahkan jutaan tahun untuk mengkonversi biomassa menjadi minyak bumi. Di antara beberapa jenis BBM, premium cukup dominan penggunaannya sebagai bahan bakar transportasi nasional. Dari tahun ke tahun kebutuhan premium meningkat dan akan terus bertambah sejalan dengan perkembangan jumlah penduduk, wilayah permukiman, perkotaan, dan infrastruktur transportasi. Krisis energi dan kerusakan lingkungan ini memerlukan penanganan serius. Usaha mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan dan pengembangan sumber energi alternatif termasuk bioenergi terus diupayakan dan dilakukan. Bioenergi merupakan energi terbarukan yang berasal dari biomassa. Bioenergi ini adalah salah satu bentuk energi alternatif yang prospektif untuk dikembangkan. Pengembangan bioenergi ini tidak hanya dapat mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak yang harganya terus melambung, tetapi juga dapat meningkatkan keamanan pasokan energi nasional. Perhatian masyarakat dunia yang semakin meningkat pada penggunaan bahan bakar yang ramah lingkungan menjadikan pengembangan bioenergi sangat strategis dan menuntut untuk direalisasikan. Oleh karena itu, energi alternatif yang dapat diperbaharui (renewable energy) dan aman lingkungan (green energy) sangat dibutuhkan dan sangat penting untuk diupayakan serta dioptimalkan pengolahan dan penggunaannya. Biogas seperti metana dan biohidrogen merupakan energi terbarukan yang dihasilkan oleh bakteri dalam keadaan tanpa oksigen. Umumnya bakteri yang menghasilkan biogas adalah bakteri kotoran ternak termasuk kotoran sapi. Gas yang dominan adalah metana dan karbon dioksida disamping juga dihasilkan hidrogen. Hidrogen merupakan salah satu pilihan energi alternatif karena mudah dikonversi dan tidak merusak lingkungan baik dalam proses pembuatan maupun penggunaannya. Hidrogen adalah unsur paling ringan, sangat mudah terbakar, dan paling banyak terdapat di alam semesta. Unsur ini dikandung oleh air dan semua senyawa organik serta makhluk hidup (Mohsin 2007). Senyawa ini dapat dikembangkan di Indonesia karena bahan bakunya cukup tersedia. Biohidrogen diproduksi dengan memanfaatkan organisme bakteri melalui proses fermentasi atau fotoproduksi untuk merombak substrat organik (limbah atau nonlimbah) menjadi hidrogen (Sirait 2007). Krisis energi dan kerusakan lingkungan yang ditimbulkan oleh pertumbuhan jumlah penduduk, pembukaan lahan untuk wilayah pemukiman, dan bertambahnya sarana transportasi mengakibatkan keresahan masyarakat, bangsa, dan negara. Sementara itu sumber energi yang tersedia cukup menipis dan hanya mengandalkan sumber daya yang tak dapat diperbarui. Oleh sebab itu, energi alternatif yang dapat diperbarui dan ramah lingkungan perlu dikembangkan. Salah satu sumber energi alternatif adalah biohidrogen. Penelitian tentang biohidrogen masih jarang padahal substrat untuk menghasilkan itu melimpah di Indonesia. Penelitian ini bertujuan menghasilkan biogas dengan menggunakan substrat limbah tebu (bagas) dengan bantuan konsorsium bakteri termofilik kotoran sapi melalui teknik fermentasi. Bakteri kotoran sapi dapat menghasilkan biogas sebagai energi alternatif seperti gas metana dan H 2. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah bahwa bioenergi dapat dihasilkan dari limbah tebu dengan bantuan konversi konsorsium bakteri kotoran sapi. TINJAUAN PUSTAKA Biogas Kotoran sapi adalah limbah peternakan yang merupakan buangan dari usaha peternakan sapi yang bersifat padat dan dalam proses pembuangannya sering bercampur dengan urine dan gas seperti metana dan amoniak. Kandungan unsur hara dalam kotoran sapi bervariasi tergantung pada keadaan tingkat produksinya, macam, jumlah makanan yang dimakannya, serta individu ternak sendiri (Abdulgani 1988). Kandungan unsur hara dalam kotoran sapi antara lain