PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN (BIOGAS) ISNA APRIANI

Transkripsi

1 PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN (BIOGAS) ISNA APRIANI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

2 i PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Sebagai Energi Alternatif Terbarukan (Biogas) adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Agustus 2009 Isna Apriani NRP P

3 ii ABSTRACT ISNA APRIANI. Utilization of industry liquid waste of palm oil as the renewable alternative energy (Biogas). Supervised by HARIYADI and SISWANTO. Palm oil is one of commodity with rapid growth in Indonesia. In 2005 the oil palm plantation area of about 5,453,817 ha, with oil produced approximately 11,861,615 tons, and estimated the oil palm plantation area will increase in 2009 an area of 7,125,331 ha. Rapid growth of palm oil industry produce a lot of liquid waste and polluting soil, water and air, with a potential methane emissions. Pottention of biogas production needs more research to development a new source of renewable energy to support government programs related to energy supply security and clean technologies for industry. The aim of this research were to find the best combination mixture of liquid waste palm oil mill and active mud for an optimal methane gas production, to assess the decreased o fwastewater pollutant load of palm oil mill (COD, BOD, TSS), to assess the acceptance public response for biogas production which produce from palm oil waste water. The results shown that the characteristics of palm oil mill effluent PT. Perkebunan Nusantara VIII with acid ph from 4.5 to 7.5, COD mg / l; BOD mg / l, TSS mg / l, had potential as pollutant and renewable energy sources. A3 threatment produced the highest biogas volume with 20,8 L and A1threatment gives the highest composition of biogas with 17,82 % shown low methane caused of not complete metanogenesis procees. Reduction efficiency of organic materials from each treatment shown that A1 decreased 50.65%, 86.52%, and 41.7% ; A2 decreased 48,82%, 84,87% and 42,05% ; A3 decreased 71,7%, 86,04% and 67,42% and control decreased 80,56, 88,24 and 59,18% for COD, BOD and TSS. Environmental parameter shown the decrease but still above the limit of standard due to Men KLH(1995). All thereatment produce biogas and able to use as renewable energy. Environmental parameters examined clearly decreased, but still above the threshold specified standard KLH Men (1995). All treatments can produce biogas, and liquid waste palm oil mill can be used as a source of renewable energy. Social research with 30 PTPN VIII employees respondents and 30 communities respondents around the activity shown that almost all respondents want the biogas application in their area. Keywords : palm oil mill effluent, biogas,, methan

4 iii RINGKASAN ISNA APRIANI. Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Sebagai Energi Alternatif Terbarukan. Dibimbing oleh HARIYADI. sebagai ketua dan SISWANTO sebagai anggota. Timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh ketidakstabilan harga minyak dunia, maka pemerintah mengajak masyarakat untuk mengatasi masalah energi ini secara bersama-sama. Hal ini telah memunculkan kesadaran bahwa selama ini bangsa Indonesia sangat tergantung pada sumber energi tak-terbarukan. Cepat atau lambat sumber energi tersebut akan habis. Salah satu solusi mengatasi permasalahan ini adalah dengan mengoptimalkan potensi energi terbarukan yang dimiliki bangsa ini. Indonesia memiliki potensi besar untuk memanfaatkan produk samping sawit sebagai sumber energi terbarukan. Kelapa sawit Indonesia merupakan salah satu komoditi yang mengalami pertumbuhan sangat pesat. Pada tahun 2005 luas perkebunan kelapa sawit sekitar Ha, dengan minyak yang dihasilkan sekitar ton, dan diperkirakan luas perkebunan kelapa sawit akan meningkat pada tahun 2009 seluas Ha. Pertumbuhan industri kelapa sawit yang cukup pesat menghasilkan limbah cair yang sangat melimpah dan berdampak mencemari lingkungan tanah, air dan udara, dengan emisi metana yang potensial. Dengan demikian di satu sisi potensi produksi biogas yang sangat menjanjikan perlu dilakukan penelitian dan pengembangan sebagai sebagai sumber energi terbarukan dan upaya mendukung program pemerintah berkaitan keamanan pasokan energi serta teknologi bersih bagi industri. Tujuan Penelitian 1) mengkaji kombinasi yang terbaik campuran antara limbah cair pabrik kelapa sawit dan lumpur aktif untuk menghasilkan gas metan yang optimal, 2) mengkaji seberapa besar penurunan beban pencemar limbah cair pabrik kelapa sawit (COD, BOD, TSS), 3) memperoleh respon penerimaan masyarakat terhadap rencana biogas yang dihasilkan dari limbah cair kelapa sawit. Penelitian skala laboratorium dilakukan di laboratorium limbah fakultas peternakan menggunakan jerigen sebagai digester dengan volume 20 liter skala curah (batch) menggunakan limbah cair pabrik kelapa sawit, waktu fermentasi 30 hari. Faktor yang diuji adalah perbedaan perlakuan A1 dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif 75:25, A2 dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif 50:50, A3 dengan perbandingan dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif 25:75 dan kontrol dengan 100% limbah cair. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa karakteristik limbah cair pabrik kelapa sawit PT. Perkebunan Nusantara VIII dengan ph asam berkisar antara 4,5 7,5, bahan organik tinggi (COD mg/l; BOD mg/l, TSS mg/l), berpotensi sebagai sumber pencemar dan sumber energi terbarukan. Total volume biogas tertinggi dihasilkan pada perlakuan A3 dengan total volume mencapai 20,8 L, dan komposisi gas metan yang dihasilkan tertinggi pada perlakuan A1 sebesar 17,82 %, komposisi gas metan ini cenderung rendah, hal ini dikarenakan proses metanogenesis yang terjadi tidak sempurna. Efisiensi pengurangan bahan organik substrat masing-masing perlakuan, A1

5 terjadi penurunan 50,65%, 86,52%, dan 41,7%, A2 terjadi penurunan 48,82%, 84,87% dan 42,05%, A3 terjadi penurunan 71,7%, 86,04%, dan 67,42%, kontrol terjadi penurunan 80,56%, 88,24% dan 59,18% untuk COD, BOD dan TSS. Parameter lingkungan yang diteliti mengalami penurunan, walaupun masih berada di atas ambang baku yang telah ditentukan Men KLH (1995). Semua perlakuan dapat menghasilkan biogas, sehingga limbah cair pabrik kelapa sawit dapat digunakan sebagai sumber energi terbarukan. Penelitian sosial dilakukan terhadap 30 responden karyawan PTPN VIII dan 30 responden masyarakat yang dilakukan menghasilkan bahwa hampir seluruh responden menginginkan segera diaplikasikan biogas di daerah mereka. iv

6 v Hak Cipta Milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

7 vi PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN (BIOGAS) ISNA APRIANI Tesis Sebagai salah satu syarat untukmemperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

8 Judul Tesis Nama Mahasiswa NRP Program Studi : Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit Sebagai Energi Alternatif Terbaharukan (Biogas) : Isna Apriani : P : PengelolaanSumber Daya Alam dan Lingkungan

9 vii Judul Tesis Nama Mahasiswa NRP Program Studi : Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit Sebagai Energi Alternatif Terbarukan (Biogas) : Isna Apriani : P : PengelolaanSumber Daya Alam dan Lingkungan Disetujui : Komisi Pembimbing Dr. Ir. Hariyadi. MS Ketua Dr. Ir. Siswanto, DEA.,APU Anggota Diketahui Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Dekan Sekolah Pascasarjana Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS. Tanggal Ujian : Tanggal Lulus :

10 viii PRAKATA Alhamdulillah, puji syukur ke-hadirat Allah SWT atas segala karunia rahmat, nikmat dan hidayah-nya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Tesis tentang pemanfaatan biomasa limbah industri perkebunan dengan judul PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN (BIOGAS). Dalam kesempatan ini disampaikan penghargaan yang tinggi dan ucapan terima kasih kepada yang terhormat : 1. Dr. Ir. Hariyadi, MS yang bertindak sebagai ketua komisi pembimbing, Dr. Ir. Siswanto, DEA, APU, sebagai anggota komisi pembimbing, atas segala bantuan moril dari mulai saran rencana penelitian hingga penyelesaian penulisan, tidak terhingga pengetahuanyang diberikan, kebijaksanaan, serta kesabaran sejalan dengan proses penyelesaian studi. 2. Direktur Utama PT. Perkebunan Nusantara VIII yang telah memberikan ijin pengambilan sampel limbah cair pada pabrik Kertajaya PTPN VIII Banten. 3. Bapak Dr. Salundik selaku Kepala Laboratorium Limbah Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor,yang dengan kesabaran dan sukarela meminjamkan berbagai fasilitas yang ada. 4. Pimpinan Pabrik kelapa sawit Kertajaya PTPN VIII Banten beserta jajarannya yang telah memberikan bantuan tenaga, dan sarana dalam tahap pengambilan sampel. 5. Staf pengajar dan tenaga kependidikan lainnya di lingkup Program Studi PSL, sekolah pascasarjana Institut Pertanian Bogor umumnya, atas bantuan pendidikan, layanan administrasi yang sangat berguna. 6. Ayahanda Budjang H. Itin Almarhum dan Ibunda Maryani yang tercinta, serta suami dan ananda tercinta M. Irfan Aqli Ismatuddzakwan, dengan penuh keikhlasan berkorban, pengertian, dorongan, dan semangat untuk terus maju serta doa yang diberikan, sehingga penulisan tesis dapat diselesaikan 7. Saudariku Nurlindawati, Rika Kastiani, dan Liska Asliana sekeluarga yang tercinta yang telah banyak memberikan bantuan materi dan dorongan serta do a yang tiada henti.

11 ix 8. Bapak/Ibu, saudara sekaligus sahabat terbaik yang pernah saya miliki untuk berbagi cerita suka dan duka, yang menginspirasi, memotivasi dan menggugah dalam banyak hal baik selama penelitian hingga penulisan tesis ini. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi pihak yang memerlukan, dan semoga semua kebaikan menjadi nilai ibadah disisi Allah SWT. Bogor, Agustus 2009 Isna Apriani

12 x RIWAYAT HIDUP Isna Apriani, Putri kedua dari empat bersaudara, ayah Budjang H. Itin dan Ibu Maryani, dilahirkan di Pontianak pada tanggal 15 April Penulis menyelesaikan pendidikan dasar, menengah pertama dan menengah atas di Pontianak yaitu di SD negeri 44 tahun 1989, SMP Negeri 18 tahun 1992 dan SMA Negeri 2 tahun Penulis melanjutkan ke Sekolah Tinggi Teknik Lingkungan YLH Yogyakarta pada tahun 1995, gelar Sarjana Teknik diperoleh pada tahun Sejak tahun 2004 menjadi staf pengajar di Universitas Tanjungpura hingga sekarang. Pada tahun 2007 melanjutkan studi pada jenjang Magister pada program studi PSL Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor di Bogor. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Dirjen DIKTI melalui BPPS.

13 xi DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL xiii DAFTAR GAMBAR xiv DAFTAR LAMPIRAN xv BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Kerangka Pemikiran Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Hipotesis 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bioenergi Limbah Pabrik Kelapa Sawit Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kalapa Sawit Pengolahan Limbah Cair dengan Proses Anaerobik Faktor-faktor yang mempengaruhi Proses Anaerobik Proses Fermentasi dengan Perbedaan Substrat Pengolahan Lumpur Pengertian Biogas 21 BAB III METODE PENELITIAN Lokasi dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Penelitian Rancangan Penelitian Rancangan Percobaan Variabel Penelitian Analisis Data Metode Analisis Penelitian Aspek Sosial terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit sebagai Energi Alternatif (Biogas) 32 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Perlakuan Aerob pada Pembuatan Lumpur Aktif Pencampuran Limbah Cair dengan Lumpur Aktif 36 selanjutnya di proses secara Anaerob 4.4. Persepsi Masyarakat terhadap Biogas 50 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 56

14 DAFTAR PUSTAKA 58 LAMPIRAN 62 xii

15 xiii DAFTAR TABEL Halaman 1 Karakteristik Limbah Cair Industri Pengolahan Kelapa Sawit 13 2 Senyawa Organik dan Enzim Pengurai 14 3 Pengaruh Temperatur terhadap Daya Tahan Hidup Bakteri 16 4 Beberapa Senyawa Organik Terlarut yang dapat Menghambat 17 Pertumbuhan Mikroorganisme 5 Beberapa Zat Anorganik yang dapat Menghambat Pertumbuhan 18 Mikroorganisme 6 Ringkasan dari beberapa Penelitian sebelumnya 19 7 Variasi Perlakuan yang dilakukan dalam Penelitian 28 8 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Kertajaya PTPN 34 VIII Banten dari kolam I effluen 9 Total produksi biogas pada masing-masing perlakuan Peningkatan VFA Penurunan COD Penurunan BOD Penurunan TSS Distribusi Responden (Karyawan Pabrik Kertajaya PTPN VIII) 52 tentang pendapatnya terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit jika Diaplikasikan sebagai Energi Alternatif (Biogas) 15 Distribusi Responden (Anggota Masyarakat) tentang pendapatnya terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit jika Diaplikasikan sebagai Energi Alternatif (Biogas) 55

16 xiv DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Diagram alir kerangka pemikiran 5 2 Rangkaian bioreaktor anaerob sistem batch yang digunakan 26 untuk produksi biogas 3 Produksi biogas perlakuan A1 dengan 75% limbah cair dan 25% 37 lumpur aktif 4 Produksi biogas perlakuan A2 dengan 50% lumpur aktif dan 37 50% limbah cair 5 Produksi biogas perlakuan A3 dengan 25% limbah cair dan 75% 38 lumpur aktif 6 Produksi biogas perlakuan Kontrol dengan 100% limbah cair 39 7 Produksi biogas harian 40 8 Akumulasi produksi biogas 40 9 Peningkatan VFA dalam produksi biogas Penurunan COD dalam produksi biogas Penurunan BOD dalam produksi biogas Penurunan TSS dalam produksi biogas Letak geografis pabrik Kertajaya PTPN VIII Banten 51

17 xv DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Tabel Hasil Pengamatan Produksi Biogas 61 2 Tabel Hasil Pengamatan ph 63 3 Tabel Hasil Pengamatan Suhu 65 4 Perhitungan Rancangan Acak Lengkap 67

18 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh ketidakstabilan harga minyak dunia, maka pemerintah mengajak masyarakat untuk mengatasi masalah energi ini secara bersama-sama. Hal ini telah memunculkan kesadaran bahwa selama ini bangsa Indonesia sangat tergantung pada sumber energi tak-terbarukan. Cepat atau lambat sumber energi tersebut akan habis. Salah satu solusi mengatasi permasalahan ini adalah dengan mengoptimalkan potensi energi terbarukan yang dimiliki bangsa ini. Indonesia memiliki potensi energi terbarukan sebesar MW, namun kurang lebih hanya 22% yang dimanfaatkan. Masyarakat Indonesia terlena dengan harga BBM yang murah, sehingga lupa untuk memanfaatkan dan mengembangkan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui. Sumber energi terbarukan yang tersedia antara lain bersumber dari tenaga air ( hydro ), panas bumi, energi cahaya, energi angin, dan biomassa. (Ditjen Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2001; ZREU, 2000) Potensi energi tarbarukan yang besar dan belum banyak dimanfaatkan adalah energi dari biomassa. Potensi energi biomassa sebesar MW hanya 320 MW yang sudah dimanfaatkan atau hanya 0.64% dari seluruh potensi yang ada. Potensi biomassa di Indonesia bersumber dari produk samping sawit, penggilingan padi, kayu, polywood, pabrik gula, kakao, dan limbah industri pertanian lainnya. (Ditjen Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2001; ZREU, 2000) Indonesia memiliki potensi besar untuk memanfaatkan produk samping sawit sebagai sumber energi terbarukan. Kelapa sawit Indonesia merupakan salah satu komoditi yang mengalami pertumbuhan sangat pesat. Pada tahun 2005 luas perkebunan kelapa sawit sekitar , dengan minyak yang dihasilkan sekitar ton, dan diperkirakan luas perkebunan kelapa sawit akan meningkat pada tahun 2009 seluas ( Direktorat Jenderal Perkebunan, 2008).

19 2 Biomassa dari produk samping sawit dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan. Salah satunya adalah POME untuk menghasilkan biogas. Potensi produksi biogas dari seluruh limbah cair tersebut kurang lebih adalah sebesar 1075 juta m 3. Nilai kalor ( heating value ) biogas rata-rata berkisar antara kkal/m 3 (20 24 MJ/m 3 ). Dengan nilai kalor tersebut 1075 juta m 3 biogas akan setara dengan ton gas LPG, 559 juta liter solar, 666,5 juta liter minyak tanah, dan 5052,5 MWh listrik. (Mahajoeno. 2008) Limbah Pabrik Kelapa Sawit terdiri dari limbah padat dan limbah cair. Limbah padat berupa Cangkang dan serat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan energi dalam Pabrik Kelapa Sawit. Cangkang, batang, pelepah serat dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) digunakan sebagai bahan bakar boiler untuk memenuhi kebutuhan steam (uap panas) dan listrik. Sementara Abu Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) hanya di tumpuk dan ditaburkan di sekeliling tanaman sawit dengan menjadikannya sebagai pupuk. Produksi Minyak Kelapa Sawit membutuhkan air dalam jumlah besar, dan satu ton minyak kelapa sawit menghasilkan 2,5 ton limbah cair, yaitu berupa limbah organik yang berasal dari input air pada proses fisika, perebusan, pembantingan, penghancuran, pengempasan dan klarifikasi. Produksi Minyak Kelapa Sawit berkapasitas 60 ton tandan buah segar (TBS)/jam menghasilkan limbah cair sebanyak 42 m 3 (Yuliasari et al. 2001). Hasil samping proses produksi tersebut berasal dari air kondensat rebusan 36% ( kg/ton TBS), air drab klarifikasi 60% ( kg/ton TBS) dan air hidroksiklon 4% ( kg/ton TBS) (Loebis dan Tobing 1992, Ahuat 2005) dalam Mahajoeno (2008). Setiap Ton tandan buah segar (TBS) kelapa sawit diperkirakan menghasilkan Limbah Cair berkisar antara 0,5-0,7 ton (Hasan et al. 2004). Yacob et al.(2005) dalam Mahajoeno (2008) menyatakan pada tahun 2005 Laju Pertumbuhan produksi CPO di Malaysia sebesar 16,5 juta ton, menghasilkan produk samping Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit lebih dari 40 juta ton/tahun Emisi metana kolam anaerob antara 35-79%, dan kisaran laju alir biogas antara 0,5-2,45 L/menit/m 2. Potensi emisi biogas demikian besar sebagai gas efek rumah kaca yang berdampak nyata terhadap pemanasan global, sehingga upaya mitigasi GRK menjadi prioritas utama dan mendesak dilakukan. Kondisi yang

20 3 sama telah berlaku pula di Indonesia,terutama pada kolam pengelolaan Limbah cair minyak kelapa sawit secara konvensional yang umumnya diterapkan (Yuliasari et al. 2001). Perkembangan pesat industri minyak kelapa sawit dalam dekade terakhir berakibat semakin besar buangan limbah berbahan baku lignoselulosa. Air buangan pabrik kelapa sawit dengan nilai BOD, COD, padatan tersuspensi dan kandungan total padatan tinggi merupakan sumber pencemar yang sangat potensial. Pembuangan limbah cair ke dalam perairan umum tanpa pengolahan terlebih dahulu mengandung BOD setara dengan BOD buangan populasi 10 juta manusia. Limbah cair pabrik minyak kelapa sawit berpotensi mencemari air baku, mengurangi kadar oksigen terlarut,menurunkan kesehatan ikan dan udang dalam badan air sekitarnya atau biota perairan (Qu dan Bathhacharya, 1997) dalam Mahajoeno (2008). Pengembangan produk samping sawit sebagai sumber energi alternatif memiliki beberapa kelebihan. Pertama, sumber energi tersebut merupakan sumber energi yang bersifat renewable sehingga bisa menjamin kesinambungan produksi. Kedua, Indonesia merupakan produsen utama minyak sawit sehingga ketersediaan bahan baku akan terjamin dan industri ini berbasis produksi dalam negeri. Ketiga, pengembangan alternatif tersebut merupakan proses produksi yang ramah lingkungan. Keempat, upaya tersebut juga merupakan salah satu bentuk optimasi pemanfaatan sumber daya untuk meningkatkan nilai tambah. Pertumbuhan industri kelapa sawit yang cukup pesat menghasilkan limbah cair yang sangat melimpah dan berdampak mencemari lingkungan tanah, air dan udara, dengan emisi metana yang potensial. Dengan demikian di satu sisi potensi produksi biogas yang sangat menjanjikan perlu dilakukan penelitian dan pengembangan sebagai sebagai sumber energi terbarukan dan upaya mendukung program pemerintah berkaitan keamanan pasokan energi serta teknologi bersih bagi industri. Kelayakan tekno ekonomi yang dihitung berdasarkan banyaknya produksi gas yang dihasilkan sebanyak 4500 m 3 memerlukan biaya investasi sebesar Rp ,-, hasil pengukuran tekno-ekonomi yang diperoleh menunjukkan bahwa NPV sebesar Rp /bulan (Rp /tahun) dengan

21 4 asumsi alat yang digunakan berumur 1 tahun, dengan bunga bank 20%/tahun, IRR di atas 35%, Net B/C sebesar 121,40, dan perhitungan pengembalian dana investasi dapat di tempuh dalam waktu sangat singkat yaitu hari dari pertama kali biogas dihasilkan. Dari hasil perhitungan yang dilakukan oleh Mahajoeno (2008) menunjukkan bahwa teknologi anaerob tertutup dengan bahan baku limbah cair pabrik minyak kelapa sawit sangat layak untuk dikembangkan dan dioperasikan Kerangka Pemikiran Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan rekayasa sistem produksi bioenergi yang memunculkan ide untuk mengasilkan sumber energi baru yaitu biogas dari biomassa salah satunya adalah limbah cair pabrik minyak kelapa sawit, yang melalui proses fermentasi/perombakan anaerob menjadi biogas. Di satu sisi sebagai kebutuhan energi Indonesia terutama dikarenakan konsumsi bahan bakar minyak semakin bertambah dan harga perolehannya yang semakin mahal, meskipun pemakaian energi tidak terbarukan berpotensi tinggi menyebabkan pencemaran dan keberadaannya semakin terbatas. Limbah cair pabrik kelapa sawit merupakan bahan baku yang potensial untuk diolah menjadi salah satu bentuk bioenergi yaitu biogas melalui pemanfaatan teknologi anaerobik. Teknologi biogas merupakan teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi yang dilakukan dalam kondisi tanpa oksigen (anaerob), dan di bantu oleh bakteri dalam proses penguraian yang akan menghasilkan biogas. Prinsip pembentukan biogas merupakan proses biologis dengan bahan dasar berupa bahan organik yang berfungsi sebagai sumber karbon dan menjadi sumber aktivitas dan pertumbuhan bakteri. Bahan organik dalam digester akan dirombak oleh bakteri dan menghasilkan campuran gas metan (CH 4 ) dan karbondioksida (CO 2 ) dan beberapa gas lainnya (Sahidu, 1983). Teknologi Bioenergi merupakan teknologi tepat guna untuk pengelolaan limbah cair yang memiliki nilai BOD dan COD tinggi, berurut-turut lebih dari dan mg/l. Disebut Digester anaerob karena proses terjadi perombakan limbah cair anaerob yang dilakukan pada tangki tertutup tanpa oksigen bebas. Pengelolaan dengan teknologi digester anaerob ini selain akan

22 5 menghasilkan biogas, juga memperoleh hasil samping berupa lumpur pekat yang bisa digunakan sebagai pupuk organik yang dapat dimanfaatkan untuk pemupukan sekitar pabrik dan gas yang dihasilkan dapat digunakan antara lain untuk energi listrik alternatif dan keperluan pabrik lainnya, yang secara keseluruhan dapat di lihat pada Gambar 1. Cadangan energi yang berbahan bakar fosil yang persediaannya semakin menipis dan ketidakstabilan harga minyak dunia Pemerintah menghimbau untuk penghematan BBM Mengoptimalkan Potensi Energi Terbarukan (Alternatif) Pengembangan energi alternatif terbarukan Large Hydro Geothermal Biomassa Mini/mikro hydro Industri Kelapa Sawit CPO Energi Cahaya (Solar) Energi Angin Limbah Cair Limbah Padat Aspek sosial Lumpur aktif + Limbah cair Anaerobic Sludge Digestion Fiber Cangkang Serat Termanfaatkan Pembangkit Pupuk Batas Penelitian Biogas/ Sludge digested Gambar 1 Diagram alir kerangka pemikiran

23 Perumusan Masalah Pabrik Minyak Kelapa Sawit merupakan salah satu jenis agroindustri yang menghasilkan limbah cair dengan volume yang cukup besar, limbah yang dihasilkan memiliki kandungan organik tinggi dengan kadar COD dan BOD yang juga tinggi. Limbah cair yang dihasilkan apabila langsung di buang ke lingkungan akan sangat berpotensi mencemari lingkungan baik tanah, air dan udara. Thani et.al.(1999) dalam Jini.A.G.M.(2006) menyatakan bahwa limbah cair dari buangan pabrik kelapa sawit yang berkapasitas 30 ton TBS per jam, mengandung polutan yang sama dengan buangan domestik sebanding dengan orang. Selain itu buangan ini tinggi kandungan chemical oksigen demand (COD), mg/l, biological oksigen demand (BOD), mg/l, minyak dan lemak, 6000 mg/l, suspended solid, 59,350 dan 750 mg/l total nitrogen (Ahmad A.L et al., 2005) dan berdampak mencemari lingkungan tanah, air dan udara, dengan emisi metana yang potensial. Dengan demikian di satu sisi potensi produksi biogas yang sangat menjanjikan perlu dilakukan penelitian dan pengembangan sebagai sebagai sumber energi terbarukan dan upaya mendukung program pemerintah berkaitan keamanan pasokan energi serta teknologi bersih bagi industri. Untuk mengetahui potensi limbah pabrik kelapa sawit menjadi biogas dengan menggunakan campuran lumpur aktif, maka perlu di identifikasi permasalahan di dalam penelitian ini, yaitu : 1. Berapa komposisi campuran antara lumpur aktif dan limbah cair minyak kelapa sawit yang dapat menghasilkan gas metan terbanyak? 2. Berapa besar penurunan beban pencemar limbah cair pabrik minyak kelapa sawit (COD, BOD, TSS) dari proses tersebut? 3. Bagaimana respon penerimaan masyarakat terhadap penggunaan biogas yang dihasilkan dari limbah cair kelapa sawit?

24 Tujuan Penelitian 1. Mengetahui kombinasi yang terbaik campuran antara limbah cair pabrik kelapa sawit dan lumpur aktif untuk menghasilkan gas metan terbanyak. 2. Mengetahui seberapa besar penurunan beban pencemar limbah cair pabrik kelapa sawit (COD, BOD, TSS) 3. Memperoleh respon penerimaan masyarakat terhadap rencana biogas yang dihasilkan dari limbah cair kelapa sawit 1.5. Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang: 1. Teknologi pembuatan biogas dari limbah pabrik minyak kelapa sawit 2. Penelitian ini dapat meminimalisasi pencemaran yang diakibatkan oleh limbah yang dihasilkan pabrik kelapa sawit 3. Biogas yang dihasilkan nantinya dapat digunakan untuk beberapa keperluan diantaranya untuk energi listrik dan keperluan pabrik serta masyarakat sekitar. 4. Mengurangi gas metan dan CO 2 yang lepas ke udara terbuka akibat pengolahan IPAL konvensional dengan kolam terbuka yang merupakan penyumbang gas rumah kaca Hipotesis a. Lumpur aktif dan limbah cair pabrik kelapa sawit diduga dapat digunakan sebagai bahan untuk menghasilkan biogas dengan sistem pengolahan proses anaerob b. Pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit secara proses anaerob dapat menurunkan variable beban pencemar tertentu.

25 8 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bioenergi Bioenergi adalah bahan bakar alternatif terbarukan yang prospektif untuk dikembangkan, tidak hanya karena harga minyak dunia yang tidak stabil seperti sekarang ini, tetapi juga karena terbatasnya produksi minyak bumi Indonesia. Terlebih lagi dengan kondisi perenergian Indonesia kini, pengembangan bioenergi semakin memaksa untuk segera dilaksanakan. Ketersediaan energi fosil yang diramalkan tidak akan berlangsung lama lagi memerlukan pemecahan yang tepat yaitu dengan mencari sumber energi alternatif. Sekarang ini tersedia beberapa jenis energi pengganti minyak bumi yang ditawarkan antara lain tenaga baterai (fuel cells), panas bumi (geo-thermal), tenaga laut (ocean power), tenaga matahari (solar power), tenaga angin (wind power), batu bara, nuklir, gas, fusi dan biofuel. Diantara jenis-jenis energi alternatif tersebut, bioenergi dirasa cocok untuk mengatasi masalah energi karena beberapa kelebihannya. (Hambali et al. 2007) Kelebihan dari bioenergi adalah selain bisa diperbaharui, energi ini juga bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek rumah kaca, kontinuitas bahan bakunya terjamin dan bioenergi dapat diperoleh dengan cara yang cukup sederhana. Bioenergi merupakan energi yang dapat diperbaharui yang diturunkan dari biomassa yaitu material yang dihasilkan dari mahluk hidup (tanaman, hewan, dan mikroorganisme). Bioenergi yang dikenal sekarang mempunyai dua bentuk, yaitu bentuk tradisional yang sering kita temui yaitu kayu bakar dan bentuk yang modern diantaranya yaitu bioetanol, biodiesel, PPO atau SVO, Bio Briket, Bio Oil dan biogas. (Hambali et al. 2007) Bioetanol merupakan etanol yang di buat dari biomassa yang mengandung komponen pati atau selulosa seperti singkong, nipah, ubi jalar, sagu, jagung, tetes tebu. Penggunaan bioetanol sebagai pensubstitusi sekarang ini pada umumnya masih dalambentuk campuran dengan bensin sehingga masih ada ketergantungan dengan bahan bakar fosil. (Hambali et al. 2007) Biodiesel adalah bioenergi yang berbahanbakar nabati yang di buat dari minyak nabati yang baru maupun dari minyak nabati bekas penggorengan melalui

26 9 proses trasesterifikasi, esterifikasi maupun proses esterifikasi-transesterifikasi. Bahan baku biodiesel diantaranya adalah jagung, biji kapas, jerami, kacang kedelai, wijen, biji matahari, kacang tanah, biji opium, rapeseed. Olive, ricinus, jojoba, jatropha, kacang brazil, kelapa, sawit (Aun, 2006). Pembuatan biodiesel dari minyak nabati ini sekarang mewakili biofuel, karena lebih mudah dan sederhana dibandingkan jika membuat biofuel dari sampah organik. Kesederhanaan dan kemudahan proses ini dapat ditinjau dari rangkaian alat yang digunakan, waktu pengerjaannya, dan juga hasil rendemen bahan bakar yang dihasilkan, serta biaya operasionalnya. Selain memiliki keunggulan, biodiesel juga masih memiliki kelemahan-kelemahan yang menghambat taraf penerapannya. Antara lain terjadinya pembekuan biodiesel pada suhu rendah (terutama di sekitar 10 o C atau di bawahnya), nilai energi yang dihasilkan lebih rendah, dan dapat rusak jika disimpan dalam jangka waktu lama. Apalagi penggunaan minyak nabati langsung jelas akan menimbulkan masalah permesinan seperti kekentalan yang tidak sesuai, dan reaksi lain selama pembakaran. (Hambali et al. 2007) Pure Plant Oil (PPO) didefinisikan sebagai minyak yang di dapat secara langsung dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak, minyak yang telah dimurnikan ataupun minyak kasar tanpa melibatkan modifikasi secara kimia. Bahan baku PPO diantaranya CPO (crude palm oil atau minyak sawit mentah), jarak pagar, singkong, sagu, tebu, sampai buah nyamplung (kosambi). Pada aplikasinya PPO tidak dapat digunakan secara langsung di dalam mesin diesel. Penggunaan secara langsung PPO ke dalam mesin diesel umumnya memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin. Hal ini dikarenakan tingginya viskositas yang dimiliki oleh PPO. (Hambali et al. 2007) Bio briket didefinisikan sebagai bahan bakar yang berwujud padat dan berasal dari sisa-sisa bahan organik yang telah mengalami proses pemampatan dengan daya tekan tertentu. Bahan baku Bio briket adalah tempurung kelapa, tempurung kelapa sawit, arang sekam dan bungkil jarak pagar. Bio briket merupakan bahan bakar yang potensial dan dapat dihandalkan untuk rumah tangga yang dapat menggantikan penggunaan kayu bakar yang sangat meningkat konsumsinya dan berpotensi merusak ekologi hutan. Tetapi di sisi lain Emisi CO

27 10 dari bio briket terjadi terutama pada tahap pembakaran volatil (tahap devolatilisasi). Emisi CO dari bio briket lebih besar dari 50 ppm, melebihi ambang batas yang diijinkan yang akan menyebabkan pencemaran udara. (Hambali et al. 2007) Bio oil adalah bahan bakar cair dari biomassa seperti kayu, kulit kayu, kertas atau biomassa lainnya,yang diproduksi melalui pyrolisis (pirolisa) atau fast pyrolisis (pirolisa cepat), berwarna gelap dan memiliki aroma seperti asap. Senyawa ini bersifat water soluble dan merupakan oxygenated molucle. Bahan baku Biooil adalah bagas tebu, limbah pertanian jagung, limbah industri pulp dan kertas, serbuk kayu gergaji dan tandan kosong kelapa sawit. Bio oil dimanfaatkan sebagai pengganti bahan bakar hidrokarbon pada industry seperti sebagai mesin pembakaran, boiler, kelebihan yang lain bahwa bio oil sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan, dari kelebihan yang dimiliki bio oil juga memiliki kelemahan, kelemahan utama dari minyak ini sebagai pengganti bahan bakar fosil adalah sifat fisik yang masih rendah dan lebih sulit untuk dinyalakan (dibakar) dibandingkan dengan bahan bakar minyak konvensional. (Hambali et al. 2007) Bioenergi yang terakhir adalah biogas. Biogas didefinisikan sebagai gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik seperti kotoran ternak, kotoran manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daun hasil sortiran sayur difermentasi atau mengalami proses methanisasi. Bahan baku biogas diantaranya adalah kotoran hewan dan manusia, sampah organik padat, dan limbah organik cair. Biogas digunakan sebagai gas alternatif untuk memanaskan dan menghasilkan energi listrik. Sebagai energi alternatif, biogas bersifat ramah lingkungan dan dapat mengurangi gas efek rumah kaca. Pemanfaatan biogas sebagai energi alternatif akan mengurangi penggunaan kayu bakar sebagai bahan bakar sehingga akan mengurangi usaha penebangan pohon di hutan. Dengan demikian akan menjaga ekosistem hutan dan peran hutan sebagai penyerap CO 2,gas yang menjadi penyebab efek rumah kaca. (Hambali et al. 2007) Biogas sebagai energi alternatif memiliki kelebihan dibandingkan minyak tanah maupun kayu bakar. Biogas dapat menghasilkan api biru yang bersih, tidak menghasilkan asap sehingga dapat menjaga kebersihan rumah. (Hambali et al. 2007)

28 Limbah Pabrik Kelapa Sawit Industri pengolahan kelapa sawit menghasilkan limbah padat dan limbah cair. Limbah padat terutama dalam bentuk tandan kosong kelapa sawit, cangkang, serat yang sebagian besar telah dimanfaatkan sebagai sumber energi yang di bakar langsung dan ampas dari dari tandan kosong kelapa sawit yang belum dimanfaatkan (Loebis, 1992) dalam Mahajoeno (2008). Limbah cair pabrik kelapa sawit merupakan limbah terbesar yang dihasilkan dari proses ekstraksi minyak kelapa sawit. Hasan et al. (2004) menyatakan bahwa limbah dengan nilai rerata BOD 25 g/l dan COD 50 g/l mencemari lingkungan, Quah dan Gillies (1984) menyatakan bahwa produk akhir perombakan anaerob limbah cair pabrik kelapa sawit terutama gas metan dan CO 2 dalam perbandingan 65:35 dikenal dengan Gas Rumah Kaca, dan perkiraan emisi gas metan sebesar 28 m 3 setiap ton limbah cairnya. Pabrik minyak kelapa sawit (PMKS) rerata mengolah setiap ton tandan buah segar kelapa sawit menghasilkan kg minyak mentah, kg tandan kosong kelapa sawit (TKKS), kg serat/fiber, kg cangkang dan kg kernel dan air limbah 0,7 m 3. Industri minyak kelapa sawit banyak menggunakan proses basah, selain lebih mudah proses ekstraksi minyak juga diperoleh produk samping limbah cair. Air limbah yang dihasilkan sterilisasian dan ruang separasi minyak secara keseluruhan berupa campuran buangan cair yang mengandung bahan organik tinggi sebagai pencemar potensial bagi lingkungan. Pengelolaan limbah cair umumnya diterapkan secara biologis, dialirkan ke kolam-kolam sebelum akhirnya memasuki badan perairan umum (Kittikun et al. 2000, Yuliasari et al. 2001) Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Limbah utama dari industri pengolahan kelapa sawit adalah limbah padat dan limbah cair. Limbah padat terdiri dari janjangan, serat-serat dan cangkang. Limbah padat yang berupa janjangan dibakar dan abu hasil pembakaran janjangan dapat dimanfaatkan sebagai pupuk tanaman. Serat-serat dan sebagian kulit juga dibakar dan panas yang dihasilkan dari pembakaran tersebut dapat

29 12 digunakan sebagai sumber energi untuk menghasilkan uap yang banyak diperlukan selama berlangsung. Sisa cangkang dapat digunakan sebagai bahan baku industri yang aktif maupun industri hard board. Limbah cair industri pengolahan kelapa sawit yang akan ditinjau lebih lanjut mempunyai potensi untuk mencemarkan lingkungan karena mengandung parameter bermakna yang cukup tinggi. Eckenfelder (1980) menyatakan bahwa golongan parameter yang dapat digunakan sebagai tolok ukur penilaian kualitas air adalah sebagai berikut : 1. BOD (Biochemical Oxygen Demand) yang merupakan kadar senyawa organik yang dapat dibiodegradasi dalam limbah cair. 2. COD (Chemical Oxygen Demand) yang merupakan ukuran untuk senyawa organik yang dapat dibiodegradasi atau tidak. 3. TOC (Total Organic Carbon) dan TOD (Total Oxygen Demand) yang merupakan ukuran untuk kandungan senyawa organik keseluruhan. 4. Padatan tersuspensi dan teruapkan (suspended dan volatile solids). 5. Kandungan padatan keseluruhan. 6. ph alkalinitas dan keasaman. 7. Kandungan nitrogen dan postor. 8. Kandungan logam berat. Dari hasil penelitian komposisi limbah menunjukkan bahwa 76 persen BOD berasal dari padatan tersuspensi dan hanya 22.4 persen dari padatan terlarut. Maka banyak tidaknya padatan yang terdapat terdapat dalam limbah terutama padatan tersuspensi mempengaruhi tinggi rendahnya BOD. Karakteristik dari limbah cair industri pengolahan kelapa sawit dipaparkan pada Table 1.

30 13 Tabel 1 Karakteristik Limbah Cair Industri Pengolahan Kelapa Sawit Parameter Satuan Rentang Rata - rata ph Suhu, Total Solid Volatile Solid Suspended Solid Minyak BOD COD Nitrogen Fosfat Kalsium Magnesium Kalium Besi o C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 4,0 4, , (Sumber : RISPA, 1990 dalam Manurung, 2004) 2.4. Pengolahan Limbah Cair dengan Proses Anaerobik Manurung (2004) menyatakan bahwa proses pengolahan anaerobik adalah proses pengolahan senyawa senyawa organik yang terkandung dalam limbah menjadi gas metana dan karbon dioksida tanpa memerlukan oksigen. Penguraian senyawa organik seperti karbohidrat, lemak dan protein yang terdapat dalam limbah cair dengan proses anaerobik akan menghasilkan biogas yang mengandung metana (50-70%), CO 2 (25-45%) dan sejumlah kecil nitrogen, hidrogen dan hidrogen sulfida. Reaksi sederhana penguraian senyawa organik secara aerob : anaerob Bahan organik CH 4 + CO 2 + H 2 + N 2 + H 2 O mikroorganisme Sebenarnya penguraian bahan organik dengan proses anaerobik mempunyai reaksi yang begitu kompleks dan mungkin terdiri dari ratusan reaksi yang masing- masing mempunyai mikroorganisme dan enzim aktif yang berbeda. Penguraian dengan proses anaerobik secara umum dapat disederhanakan menjadi 2 tahap: Tahap pembentukan asam Tahap pembentukan gas metana

31 14 Langkah pertama dari tahap pembentukan asam adalah hidrolisa senyawa organik baik yang terlarut maupun yang tersuspensi dari berat molekul besar (polimer) menjadi senyawa organik sederhana (monomer) yang dilakukan oleh enzim-enzim ekstraseluler. Beberapa senyawa organik dan enzim pengurainya dapat dilihat pada Tabel 2. Esterase : Lipase Phospatase : Lecithinase Pektin esterase Tabel 2 Senyawa Organik dan Enzim Pengurai Enzym Substrat Produk Cerohydrase Farctosidase Maltase Cellobiose Lactase Amilase Cellulase Cytase Poligalakturonase Nitrogen-Carrying Compound Proteanase Polipoptidase Deaminase : Urease Asparaginase (Sumber : Bailey, 1987) Gliserida (fat) Lecitin Pektin metal Ester Sukrosa Maltosa Cellobioso Laktosa Strarch Sellulosa - Asam Poligalakturonast Protein Protein Urea Asparagin Gliserol (asam lemak) Cholin + H3PO4 + fat methanol + asam poligalakturonat Frukosa + Glukosa Glukosa Glukosa Galaktosa + Glukosa Maltosa/Glukosa + maltooligo saccarida Sellobiosa Gula sederhana Asam Galakturonat Polipeptida Asam amino CO 2 + NH 3 Asam aspartat + NH 3 Pembentukan asam dari senyawa-senyawa organik sederhana (monomer) dilakukan oleh bakteri-bakteri penghasil asam yang terdiri dari sub divisi acids/farming bacteria dan acetogenic bacteria. Asam propionat dan butirat diuraikan oleh bakteri acetogenic menjadi asam asetat. Pembentukan metana dilakukan oleh bakteri penghasil metana yang terdiri dari sub divisi acetocalstic methane bacteria yang menguraikan asam asetat menjadi metana dan karbon dioksida. Karbondioksida dan hidrogen yang

32 15 terbentuk dari reaksi penguraian di atas, disintesa oleh bakteri pembentuk metana menjadi metana dan air. Proses pembentukan asam dan gas metana dari suatu senyawa organik sederhana melibatkan banyak reaksi percabangan. Mosey (1983) yang menggunakan glukosa sebagai sampel untuk menjelaskan bagaimana peranan keempat kelompok bekteri tersebut menguraikan senyawa ini menjadi gas metana dan karbon trioksida sebagai berikut : 1. Acid forming bacteria menguraikan senyawa glukosa menjadi : a. C 6 H 12 O 6 + 2H 2 O 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 4H 2 (as. asetat) b. C 6 H 12 O 6 CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 2CO 2 + 2H 2 (as. butirat) c. C 6 H 12 O 6 + 2H 2 2CH 3 CH 2 COOH + 2H 2 O (as. propionat) 2. Acetogenic bacteria menguraikan asam propionat dan asam butirat menjadi : d. CH 3 CH 2 COOH CH 3 COOH + CO 2 + 3H 2 (as. asetat) e. CH 3 CH 2 CH 2 COOH 2CH 3 COOH + 2H 2 (as. asetat) 3. Acetoclastic methane menguraikan asam asetat menjadi : f. CH 3 COOH CH 4 + CO 2 (metana) 4. Methane bacteria mensintesa hidrogen dan karbondioksida menjadi : g. 2H 2 + CO 2 CH 4 + 2H 2 O (metana) 2.5. Faktor-faktor yang mempengaruhi Proses Anaerobik Manurung (2004) menyatakan bahwa lingkungan besar pengaruhnya pada laju pertumbuhan mikroorganisme baik pada proses aerobik maupun anaerobik. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses anaerobik antara lain: temperatur, ph, konsentrasi substrat dan zat beracun.

33 16 1. Temperatur Gas dapat dihasilkan jika suhu antara 4 o C - 60 C dan suhu dijaga konstan. Bakteri akan menghasilkan enzim yang lebih banyak pada temperatur optimum. Semakin tinggi temperatur akanmempercepat reaksi perombakan terhadap bahan organik, tetapi jumlah bakteri akan semakin berkurang. Beberapa jenis bakteri dapat bertahan pada rentang temperatur tertentu dapat dillihat pada Tabel 3. Tabel 3 Pengaruh Temperatur terhadap Daya Tahan Hidup Bakteri Jenis Bakteri a. Phsycrophilic b. Mesophilic c. Thermophilic Rentang Temperatur o C Temperatur Optimum o C Proses pembentukan metana bekerja pada rentang temperatur C, tapi dapat juga terjadi pada temperatur rendah 4 C. Laju produksi gas akan naik % untuk setiap kenaikan temperatur 12 C pada rentang temperatur 4 o C - 65 C. Mikroorganisme yang berjenis thermophilic lebih sensitif terhadap perubahan temperatur dari pada jenis mesophilic. Pada temperatur 38 C, jenis mesophilic dapat bertahan pada perubahan temperatur ± 2,8 C. Untuk jenis thermophilic pada suhu 49 C, perubahan suhu yang dizinkan ± 0,8 C dan pada temperatur 52 C perubahan temperatur yang dizinkan ± O,3 C. 2. ph (keasaman) Bakteri penghasil metana sangat sensitif terhadap perubahan ph. Rentang ph optimum untuk jenis bakteri penghasil metana antara 6,4-7,4. Bakteri yang tidak menghasilkan metana tidak begitu sensitif terhadap perubahan ph, dan dapat bekerja pada ph antara 5 hingga 8,5. Karena proses anaerobik terdiri dari dua tahap yaitu tahap pambentukan asam dan tahap pembentukan metana, maka pengaturan ph awal proses sangat penting. Tahap pembentukan asam akan menurunkan ph awal. Jika penurunan ini cukup besar akan dapat menghambat aktivitas mikroorganisme penghasil metana. Untuk meningkatkan ph dapat dilakukan dengan penambahan kapur.

34 17 3. Konsentrasi Substrat Sel mikroorganisme mengandung Carbon, Nitrogen, Posfor dan Sulfur dengan perbandingan 100 : 10 : 1 : 1. Untuk pertumbuhan mikroorganisme, unsurunsur di atas harus ada pada sumber makanannya (substart). Konsentrasi substrat dapat mempengaruhi proses kerja mikroorganisme. Kondisi yang optimum dicapai jika jumlah mikroorganisme sebanding dengan konsentrasi substrat. Kandungan air dalam substart dan homogenitas sistem juga mempengaruhi proses kerja mikroorganisme. Karena kandungan air yang tinggi akan memudahkan proses penguraian, sedangkan homogenitas sistem membuat kontak antar mikroorganisme dengan substrat menjadi lebih intim. 4. Zat Beracun Zat organik maupun anorganik, baik yang terlarut maupun tersuspensi dapat menjadi penghambat ataupun racun bagi pertumbuhan mikroorganisme jika terdapat pada konsentrasi yang tinggi, untuk lebih jelasnya dapat di lihat pada Tabel 4. Untuk logam pada umumnya sifat racun akan semakin bertambah dengan tingginya valensi dan berat atomnya. Bakteri penghasil metana lebih sensitif terhadap racun dari pada bakteri penghasil asam. Tabel 4 Beberapa Senyawa Organik Terlarut yang dapat Menghambat Pertumbuhan Mikroorganisme Senyawa Konsentrat (mg/l) 1. Formaldehid Chloroform 0,5 3. Ethyl benzene Etylene 5 5. Kerosene Detergen 1% dari berat kering (Sumber: Parkin and Owen, 1986) Tabel 5 ini akan menunjukkan batas konsentrasi beberapa logam sebagai penghambat dan sebagai racun bagi pertumbuhan mikroorganisme.

35 18 Tabel 5 Beberapa Zat Anorganik yang dapat Menghambat Pertumbuhan Mikroorganisme Konsentrasi Komponen Sedang (mg/l) Kuat (mg/l) 1. Na K Ca Mg NH S2-7. Cu 8. Cr (VI) 9. Cr (III) 10. Ni 11. Zn (Sumber: Parkin and Owen, 1986) (larut) (total) 3,0 (larut) (total) 2 (larut) 30 (total) 1 (larut) 2.6. Proses Fermentasi dengan Perbedaan Substrat Proses anaerobik digester yang secara bersama-sama dari perbedaan substrat dengan substrat yang besar, yang keberadaannya memiliki porsi yang lebih tinggi atau digester yang inovatif atau biasanya dengan istilah Co-digester. Proses fermentasi dengan perbedaan substrat ini dapat diaplikasikan pada pertanian, untuk menguraikan perbedaan substrat menjadi pupuk dan sisa hasil panen untuk menghasilkan biogas. Juga memperlihatkan potensi yang besar untuk menguraikan beberapa limbah organik padat dan limbah cair. Disisi lain, digester limbah cair pada sistem pengolahan limbah cair memiliki frekuensi % lebih longgar. Pencampuran dari lumpur aktif dengan limbah organik tidak hanya dapat menggunakan semua ruang yang tersedia, tetapi juga menghasilkan alternatif pendekatan untuk mengolah limbah organik. Beberapa penelitian yang dapat menunjukkan proses pencampuran substrat ini dapat di lihat pada Table 6.

36 19 Tabel 6. Ringkasan dari beberapa Penelitian sebelumnya Jenis Umpan 100% lumpur alga 50% lumpur alga+50% limbah kertas (berdasarkan volatile solid) 100% limbah lumpur (campuran lumpur utama dan lumpur aktif) 75% limbah lumpur + 25% limbah padat 100% lumbah lumpur (campuran lumpur utama dan lumpur aktif) 66,6% limbah lumpur+ 33,33% jerami 50% sampah makanan+50%lumpu r aktif Limbah padat kota +limbah rumah tangga. 75% lumpur aktif+ 25% limbah sayur dan buah Temperatur Organic Loading Rate (ORL)(gVS/lhari) Hydraulic Retention Time(hari) 35 o C o C 36 o C 55 o C 36 o C 55 o C 0,392 1,512 1,44 1,80 2,14 2, Hasil Biogas (l/g/vs S) 0,143 0,293 0,580 0,427 0,253 0,226 0,311 0, o C 2, , o C 2,9 25 0,36 30 o C 5,7 13 0,37 Referensi Yen et al Sosnowsk i et al Komatsu et al Heo et al Elango et al Dinsdale et al Meningkatkan produksi biogas dengan penambahan limbah organik ke limbah cair/limbah lumpur aktif menghasilkan keseimbangan rasio C/N dan mikronutrien. Ketidakseimbangan rasio C/N pada limbah cair/lumpur aktif dapat menghalangi efisiensi proses anaerobic digester yang akan membentuk ammonia nitrogen (TAN) volatile fatty acid (VFA), jika diakumulasi terlalu banyak dalam digester, akan menghambat aktivitas methanogen. Pada umumnya rasio C/N dari limbah cair antara 6/1 dan 16/1 sementara limbah organik mengandung organik karbon yang lebih tinggi, dengan rasio C/N sekitar 30/1 atau lebih tinggi. Rasio optimal C/N untuk anaerobic digester seharusnya antara 20 30; oleh karena itu, kombinasi kedua limbah ini, akan menghasilkan keseimbangan C/N yang lebih baik, sebagai bahan makan dan akhirnya dapat mendorong peningkatan produksi biogas (Yen et al.2007, Stroot et al. 2001, Komatsu et al.2007).

37 20 Menurut Saeni (1989) dalam Priyono (2002), proses perombakan bahan organik oleh bakteri dalam proses pembentukan biogas dapat digambarkan dengan reaksi seperti di bawah ini : a. Perombakan pada suasana aerob : (C 6 H 12 O 6 )n bakteri pengguna selulosa n(c 6 H 12 O 6 ) selulosa glukosa n(c 6 H 12 O 6 ) + 6 n(o 2 ) 6 n(co 2 ) + 6 (H 2 O) + n kalori glukosa oksigen Karbondioksida air b. Perombakan pada suasana anaerob (C 6 H 12 O 6 )n n(c 6 H 12 O 6 ) selulosa glukosa n(c 6 H 12 O 6 ) 2 n(ch 3 CH 2 OH + 2 n(co 2 ) + N kalori glukosa etanol bakteri metana 2 n(ch 3 CH 2 OH + 2 n(co 2 ) 2 n(ch 3 COOH) + n(ch 4 ) asam asetat metana 2 n(ch 3 COOH) bakteri metana 2 n(ch 4 ) + 2 n(co 2 ) asam asetat metana 2.7. Pengolahan Lumpur Lumpur adalah campuran zat padat (solid) dengan cairan (air) dengan kadar solid yang rendah (antara 0,25% sampai 6%). Pada kadar solid yang rendah ini maka sifat fisik lumpur sama dengan sifat cairannya, yaitu mudah mengalir dan berat jenis mendekati satu (Tjokrokusumo, 1998). Zat padat yang terdapat dalam lumpur sebagian mudah terurai secara biologis (biodegradable) yang disebut volatile solid, sebagian bersifat tetap (fixed solid). Pengolahan lumpur antara lain adalah dengan anaerobic sludge digestion yang dilanjutkan dengan sludge drying bed. Dalam proses ini, bagian padatan yang mudah menguap (volatile) diuraikan dalam keadaan anaerobik menjadi gas bio (Tjokrokusumo, 1998). Semakin tinggi suhu semakin singkat waktu digestion yang diperlukan dan sebaliknya. Ada dua macam proses pengeraman (digestion) berdasarkan suhu

38 21 operasional yaitu pertama thermophile antara 49 o C dan kedua adalah messophile antara 20 o C sampai 37 o C (Tjokrokusumo, 1998). Sifat lumpur hasil olahan disamping lebih stabil volumenya juga lebih sedikit dan kadar air dalam lumpur sekitar 90%. Jumlah volatile solid terurai menjadi gas bio maksimum 70% (Tjokrokusumo, 1998) Pengertian Biogas Menurut Hambali et al (2007), Biogas didefinisikan sebagai gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik seperti kotoran ternak, kotoran manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daun hasil sortiran sayur difermentasi atau mengalami proses methanisasi. Biogas terdiri dari campuran metana (50-75%), CO 2 (25-45%) dan sejumlah kecil H 2, N 2 dan H 2 S. Biogas diproduksi di bawah kondisi dekomposisi anaerob melalui tiga tahap yakni hidrolisis, pembentukan asam dan pembentukan metana (Veziroglu. 1991). Waktu tinggal untuk perombakan mesofil berkisar hari, sedang dekomposisi anaerob dapat terjadi pada tiga kisaran suhu psikhrofil (<30 o C), mesofil (30 o C-40 o C) dan termofil (50 o C-60 o C) (Warner et al.1989). Pada aplikasinya, biogas digunakan sebagai gas alternative untuk memanaskan dan menghasilkan energi listrik. Kemampuan biogas sebagai sumber energy sangat tergantung dari jumlah gas metana. Setiap satu m 3 metana setara dengan 10 kwh. Nilai ini setara dengan 0,61 fuel oil, sebagai pembangkit tanaga listrik, energi yang dihasilkan oleh biogas setara dengan watt lampu selama penerangan 6 jam (Hambali et al. 2007). Biogas memiliki nilai panas 21,48 MJ/m 3 (diasumsikan terdiri dari 60% CH 4 ditambah 38% CO 2 dan 2% kandungan gas yang lain), yang lebih rendah dari gas alam (36,14 MJ/m 3 ). Bagaimanapun kandungan gas dari biogas cukup bersih hampir sama dengan karakteristik gas alam (Wikipedia 2008, Kolumbus 2008, IEA 2008). Biogas dipertimbangkan sebagai pengganti gas alam untuk panas dan power generation. Dilihat dari sudut lingkungan, aplikasi biogas sebagai sumber energy tidak hanya dapat mengurangi krisis energy yang disebabkan oleh habisnya bahan bakar fosil, tetapi juga sebagai penyumbang gas rumah kaca

39 22 dengan memproduksi karbondioksida. Dari segi sosial, pemanfaatan biogas juga dapat membawa manfaat ekonomi (GTZ 2008, Hamelinck et al,2006) Prinsip Pembuatan Biogas Menurut Ginting (2007), prinsip pembuatan biogas adalah adanya bahan organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas yang sebagian besar berupa metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbondiokasida. Gas yang terbentuk disebut gas rawa atau biogas. Produksi dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu yang baik untuk proses fermentasi adalah 30 o C-55 o C. Pada suhu tersebut mikroorganisme dapat bekerja secara optimal merombak bahan-bahan organik. (Ginting, 2007) Faktor yang Mempengaruhi Produksi Biogas Menurut Ginting (2007), factor-faktor yang mempengaruhi produksi biogas diantaranya adalah : 1. Kondisi Anaerob 2. Bahan baku (substrat) Bahan baku isian antara lain feses, urin, sisa makanan. Bahan isian harus mengandung bahan kering sekitar 7-9%. Keadaan ini dapat di capai dengan melakukan pengenceran menggunakan air yang perbandingannya 1: Imbangan C/N Imbangan carbon dan Nitrogen dalam bahan baku sangat menentukan kehidupan mikroorganisme. Imbangan C/N yang optimum adalah Feses dan urin sapi perah mempunyai kandungan C/N 18, karena itu perlu ditambah dengan limbah pertanian yang mempunyai imbangan C/N yang tinggi (lebih dari 30). 4. Derajat keasaman (ph) PH sangat mempengaruhi kehidupan mikroorganisme, ph optimum adalah 6,8-7,8. Pada tahap awal fermentasi akan terbentuk asam sehingga ph turun. 5. Temperatur

40 23 Produksi biogas akan menurun secara cepat akibat perubahan temperatur yang mendadak di dalam reaktor. Upaya praktis untuk menstabilkan temperatur adalah dengan menempatkan reaktor di dalam tanah 6. Starter diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organik menjadi biogas bisa digunakan lumpur aktif organik atau cairan isi rumen Keuntungan Produksi Biogas Menurut Wellinger (1999), keuntungan Produksi Biogas dari pengolahan anaerob antara lain : 1. Dapat mengubah limbah organik menjadi pupuk yang bernilai tambah (listrik, panas dan pupuk) 2. Bisa memanfaatkan energi dalam bahan organik menjadi listrik dan panas 3. Menghasilkan lumpur yang stabil, mineralisasi nutrient, menghilangkan benih gulma dan pathogen, serta mengurangi bau secara nyata. 4. Membantu mengurangi CO 2 dan karenanya mencapai tujuan Protokol Kyoto.

41 24 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian Penelitian Laboratorium dilakukan di Laboratorium Pengolahan Limbah Fakultas Peternakan Institut Pertanian Bogor, pada bulan Februari - Juni 2009, untuk sampel limbah cair kelapa sawit diperoleh dari Pabrik kelapa sawit Kertajaya PTPN VIII Propinsi Banten Bahan dan Alat Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah, lumpur dari limbah cair industri minyak kelapa sawit dan limbah cair industri minyak kelapa sawit yang diambil langsung dari PTPN VIII Jawa Barat. Bahan kimia yang digunakan adalah NaOH, Fe 2 SO 4, Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ), K 2 Cr 2 O 7, H 2 SO 4, HCl indikator feroin, diphenilamin, indicator phenolphthalein, buffer carbonat, aquades, vaselin. Alat utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah tangki digester dengan volume 20 L, selang plastik diameter 0,5 cm, kawat, kerangka besi berlubang, botol air volume 1,5 L, thermometer, ph meter, DO meter, aerator, oven atau tanur, timbangan analitik, dan alat-alat yang diperlukan untuk analisis kadar TSS, COD, BOD dan VFA yaitu buret, desikator, labu takar, pipet, Erlenmeyer, cawan porselen, dan lain sebagainya Rancangan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan melakukan percobaan skala laboratorium berbahan baku limbah cair pabrik minyak kelapa sawit dengan tujuan untuk membuat biogas dari campuran limbah cair minyak kelapa sawit dengan dengan lumpur aktif limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Penelitian ini dilaksanakan dalam dua tahap, yakni fase I dan fase II. Tahapan awal dilakukan analisa bahan baku yang digunakan dalam penelitian. Masing-masing tahapan rancangan untuk mencapai tujuan yang diharapkan.

42 Analisa Bahan Baku Metode Pengumpulan Data Tahap ini bertujuan untuk mengetahui sifat awal bahan baku, yakni karakteristik limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Analisa Bahan baku yang digunakan berupa limbah cair pabrik minyak kelapa sawit yang diambil dari PTPN VIII untuk percobaan skala laboratorium. Limbah cair pabrik kelapa sawit yang masih segar diambil dari buangan yang pertama, selanjutnya dianalisa karakteristik kimia tertentunya, selanjutnya limbah siap digunakan sebagai substrat Variabel Penelitian Variabel penelitian yang diamati dari proses analisia bahan baku ini meliputi kandungan ph, temperatur, chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total suspended solid (TSS) Membuat Campuran Limbah Cair dan Lumpur Aktif Untuk membuat campuran limbah cair pabrik kelapa sawit dan lumpur aktif ini melalui dua fase, yaitu : Percobaan Fase I Tahap ini bertujuan untuk mendapatkan lumpur aktif yang sudah mengandung mikroorganisme, sehingga dapat mempersingkat proses anaerob. Hal ini juga dapat mempercepat substrat dalam memproduksi biogas. Proses yang digunakan adalah proses aerobik lumpur aktif. Lumpur yang digunakan diperoleh dengan memodifikasi proses lumpur aktif, yaitu pertama-tama limbah cair pabrik kelapa sawit ditampung dalam blong plastik 100 liter (digester A) selanjutnya ditambahkan 1 liter lumpur dan diaduk, kemudian dilakukan aerasi dengan aerator (± 5 jam), hingga kadar DO jenuh, dan yang terakhir diendapkan selama 2 hari. ( Priyono, 2002) Penambahan oksigen ini diperlukan untuk pertumbuhan mikroba, lumpur aktif yang dihasilkan mejadi umpan untuk dikontakkan dengan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit ke dalam digester B.

43 Percobaan Fase II Metode Pengumpulan Data Tahap ini bertujuan untuk mengoptimalkan produksi biogas. Metode yang digunakan adalah fermentasi anaerob. Lumpur yang dihasilkan dari digester A dimasukkan ke digester B dan dicampur dengan limbah cair pabrik kelapa sawit, selanjutnya difermentasi secara Anaerob dengan lama waktu fermentasi 30 hari Variabel Penelitian Analisa yang dilakukan meliputi analisa, chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), total solid (TSS), ph, temperatur, produksi biogas serta komposisi gas metan. Gambar 2 merupakan rangkaian biorektor yang digunakan, dengan volume digester sebanyak 20 liter, ph dan suhu diukur dari dalam digester melalui saluran pengukur ph dan suhu, biogas yang dihasilkan di dalam digester akan naik dan melewati selang untuk mengalirkan biogas ke wadah pengumpul gas, selanjutnya biogas akan menekan permukaan air sehingga permukaan air di dalam wadah penampung gas akan turun, menurunnya permukaan air ini yang mengindikasikan volume biogas yang dihasilkan dari proses. Selanjutnya biogas yang dihasilkan diambil melalui saluran pengambilan gas, untuk di ukur kadar metannya. Gambar 2 Rangkaian bioreaktor anaerob sistem batch yang digunakan untuk produksi biogas

44 27 Pengamatan 1. Pengukuran kadar COD dan BOD Pengukuran kadar COD dan BOD dilakukan pada saat awal karakterisasi limbah cair. Kemudian pengkuran selanjutnya dilakukan pada buangan outlet atau effluent yang keluar pada saat proses anaerobik berlangsung. Pengukuran ini dimaksudkan untuk mengetahui penurunan kadar COD dan BOD dalam substrat yang dilakukan di awal dan akhir proses anaerob. 2. Pengukuran suhu Pengukuran suhu dilaksanakan setiap hari. Sebelum dilakukan pengamatan, terlebih dahulu dilakukan pengadukan substrat agar merata, setelah itu dilakukan pengukuran suhu. 3. Pengukuran ph Sebelum dilakukan pengukuran ph, terlebih dahulu dilakukan pengadukan, karena setiap lapisan yang terbentuk pada saat proses anaerobik berlangsung memiliki ph yang berbeda. 4. Pengukuran volume gas Pengukuran volume gas atau jumlah gas yang dihasilkan dilakukan dengan menggunakan gasflowmeter. 5. Analisa gas metan Analisa komposisi gas metan yang dihasilkan dilakukan dengan menggunakan gas kromatografi Rancangan Percobaan Percobaan yang akan dilakukan dalam penelitian ini digunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga kali ulangan. Variasi perlakuan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan bahan baku campuran limbah cair pabrik minyak kelapa sawit (LC) dan limbah lumpur aktif (LA) yang ditunjukkan dalam Table 7.

45 28 Tabel 7 Variasi Perlakuan yang dilakukan dalam Penelitian Perlakuan A1 A2 A3 Kontrol Perbandingan bahan (%) (LC) (LA) Setiap perlakuan memiliki perbandingan campuran yang berbeda dari setiap bahan baku dan dilakukan dengan tiga kali ulangan. Kemudian campuran dimasukkan ke dalam bioreaktor atau tangki digester berukuran 20 liter. Dalam penelitian ini, digunakan tangki digester dari jerigen plastik dengan tipe batch reactor. Kossmann dan Ponitz (tanpa tahun) menyatakan bioreaktor tipe batch merupakan bioreaktor yang tidak bersifat kontinyu, sehingga hanya dipergunakan untuk skala laboratorium. Setelah itu dilakukan proses inkubasi anaerob selama 30 hari. Model yang digunakan dalam percobaan ini (Ludwig and Reynold, 1988) adalah : Yij = µ + Ti + Eij Dimana : Yij = Produksi biogas pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j µ = Nilai tengah umum Ti = Pengaruh perlakuan ke-i Eij = Pengaruh galat perlakuan ke-i dan ulangan ke-j 3.5. Variabel Penelitian Selama proses fermentasi anaerob berlangsung, maka dilakukan serangkaian pengamatan yang menjadi variabel dalam bagian ini, yaitu : 1. Selama proses anaerobik berlangsung dilakukan pemantauan atau pengukuran yang dilakukan setiap harinya terhadap : a. Suhu dalam digester b. ph 2. Waktu digestion 3. Pengukuran kadar TSS, VFA, COD dan BOD. Pengukurannya dilakukan sebanyak 2 (dua) kali sebelum dan sesudah proses.

46 29 4. Pengukuran jumlah biogas yang dilakukan setiap hari mulai dari awal pemasukan bahan baku hingga berakhir masa fermentasi, sehingga dapat diketahui pada hari keberapa produksi biogas tertinggi terjadi. 5. Analisa terhadap komposisi gas metan yang terdapat dalam biogas yang dihasilkan Analisis Data Uji statistik yang digunakan adalah Analisis Ragam (ANOVA) kemudian dilakukan interpretasi terhadap hasil percobaan yang dilakukan untuk mengetahui kemampuan sistem tersebut dalam mengolah limbah cair dalam menghasilkan biogas, kemudian dilanjutkan dengan uji t berpasangan. Apabila terdapat perbedaan yang nyata antar perlakuan maka dilakukan Uji Perbandingan Berganda Duncan 3.7. Metode Analisis Penelitian Pada saat penelitian, dilakukan analisa untuk mengetahui kandungan masing-masing parameter tersebut di atas. Dengan mengacu pada metode APHA (1998), analisa tersebut meliputi : Pengukuran ph Sampel limbah cair pabrik minyak kelapa sawit ditentukan nilai ph dengan menggunakan ph meter Pengukuran Suhu Sampel limbah cair pabrik minyak kelapa sawit di ukur suhu nya dengan menggunakan thermometer Volatile Fatty Acid (VFA) Bahan-bahan : Larutan H 2 SO 4 15 %, larutan NaOH 0,1 N dan Indikator PP (0,1 dalam etanol 70%).

47 30 Alat-alat yang digunakan : Alat destilasi yang dilengkapi dengan kondensor, buret, centrifuge dan Erlenmeyer. Prosedur kerja : Sampel diambil sebanyak 5 ml kemudian ditambahkan 1 ml larutan H 2 SO 4 15% lalu disentrifuse selama 10 menit. Sebanyak 2 ml supernatan dimasukkan ke dalam tabung destilasi, kemudian dilakukan destilasi, hasil destilasi ditampung di Erlenmeyer hingga mencapai volume 100 ml. Lalu ditambahkan indikator PP (phenolphthalein) beberapa tetes, kemudian titrasi dengan menggunakan larutan NaOH 0,1 N sampai terjadi perubahan warna. Perhitungan VFA (mg/l) = ml NaOH x Nx 6/2 x 100/ Chemical Oxygen Demand (COD) Bahan-bahan : Amonium ferro sulfat 0,1 N, Amonium Ferro II Sulfat 0,25N, K2Cr2O7 0,25N, asam sulfat, dan indicator ferroin. Alat-alat yang digunakan : Alat destilasi, kondensor dan Erlenmeyer. Prosedur kerja : Sampel diambil sebanyak 20 ml dimasukkan ke dalam labu didih 300 ml, ditambahkan 10 ml K 2 Cr 2 O 7 0,25 N; 0,4 gr H 2 SO 4 ; 40 ml asam sulfat yang mengandung silver sulfat dan batu didih. Selanjutnya dipanaskan dan dididihkan selama 10 menit dengan menggunakan deflux menggunakan kondensor. Kemudian didinginkan dan dicuci dengan menggunakan 50 ml air suling. Dinginkan, kemudian ditambahkan 2 tetes indikator ferroin dan dititrasi dengan ammonium ferro sulfat 0,25 N sehingga terjadi perubahan warna dari biru kehijauan menjadi merah kecoklatan. Kemudian dicatat volume yang digunakan. Indikasikan sebagai B. Dengan melakukan prosedur yang sama, titrasi dilakukan juga terhadap blanko air suling sebanyak 20 ml dengan menggunakan 0,25 amonium ferro sulfat. Indikasikan sebagai A. Perhitungan :

48 31 Dimana: A = ml titrasi blanko B= ml titrasi sampel M= molaritas (0,25) 8000 = milliequivalent berat oksigen x 1000 ml/l Biologycal Oxygen Demand (BOD) Bahan-bahan : Buffer fosfat, MgSO 4, CaCl 2, dan fecl 3. Alat-alat yang digunakan : Botol BOD dan incubator Prosedur kerja : Sampel diambil sebanyak 1 atau 2 liter, apabila sampel terlalu tinggi tingkat kepadatannya, maka dilakukan pengenceran dengan menggunakan aquades. Kemudian ditingkatkan kadar air sampel dengan aerasi menggunakan oksigen baterai selama 5 menit. Setelah itu sampel dipindahkan ke botol BOD gelap dan terang sampai penuh. Sampel pada botol terang dianalisa kadar oksigen terlarut nya. Indikasikan sebagai (DO 2 ). Sedangkan botol BOD gelap yang berisi sampel kemudian didalamnya ditambahkan masing-masing 3 tetes buffer fosfat, Mg 2 O 4, CaCl 2 dan FeCl 3 kemudian diinkubasi pada suhu 20 o C selama 5 hari. Setelah 5 hari dilakukan pengukuran kadar oksigen terlarutnya. Diindikasikan sebagai (DO 5 ) Perhitungan: Total Suspended Solid (TSS) Alat-alat yang digunakan : Desikator yang berisi silika gel; oven, untuk pengoperasian pada suhu 103ºC sampai dengan 105ºC; timbangan analitik dengan ketelitian 0,1 mg; pengaduk magnetik; pipet; gelas ukur; cawan aluminium; cawan porselen/cawan Gooch; penjepit; kaca arloji; dan pompa vacum.

49 32 Prosedur kerja : Penyaringan diakukan dengan peralatan vakum. Saringan dibasahi dengan sedikit air suling. Aduk contoh uji dengan pengaduk magnetik untuk memperoleh contoh uji yang lebih homogen. Pipet contoh uji dengan volume tertentu, pada waktu contoh diaduk dengan pengaduk magnetik Cuci kertas saring atau saringan dengan 3 x 10 ml air suling, dibiarkan kering sempurna, dan dilanjutkan penyaringan dengan vakum selama 3 menit agar diperoleh penyaringan sempurna. Kemudian contoh uji dengan padatan terlarut yang tinggi memerlukan pencucian tambahan. Kertas saring dipindahkan secara hati-hati dari peralatan penyaring dan dipindahkan ke wadah timbang aluminium sebagai penyangga. Jika digunakan cawan Gooch cawan dipindahkan dari rangkaian alatnya. Kemudian dikeringkan dalam oven setidaknya selama 1 jam pada suhu 103ºC sampai dengan 105ºC, didinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu dan timbang. Tahapan pengeringan diulang, pendinginan dalam desikator, dan lakukan penimbangan sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan berat lebih kecil dari 4% terhadap penimbangan sebelumnya atau lebih kecil dari 0,5 mg. Perhitungan : Dimana A = berat sampel setelah di timbang + berat cawan (mg) B = berat cawan tanpa sampel (mg) 3.8. Aspek Sosial terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa sawit sebagai Energi Alternatif (Biogas) Data Sosial berupa persepsi masyarakat terhadap pemanfaatan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit menjadi energi alternatif (biogas) Metode Pengumpulan Data Untuk melakukan kajian sosial terhadap pemanfaatan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit sebagai energi alternatif (biogas) adalah dengan menggali informasi responden tentang pengolahan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit Kertajaya PTPN VIII, Banten, artinya data yang digunakan adalah data primer

50 33 dengan responden 30 orang karyawan dan 30 orang responden masyarakat yang berada di sekitar pabrik Variabel Penelitian Persepsi dimaksudkan sebagai ungkapan perasaan terhadap suatu obyek termasuk pengolahan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Informasi yang digali menyangkut : (1) Pemanfaatan Limbah Cair, yaitu seberapa besar responden mengetahui adanya pemanfaatan kembali limbah cair pabrik minyak kelapa sawit dan dimanfaatkan sebagai apa oleh PTPN VIII, (2) Biogas, yaitu seberapa banyak responden yang telah mengetahui istilah Biogas, (3) Manfaat Biogas, yaitu pengetahuan responden mengenai kegunaan dari biogas, baik untuk pabrik maupun masyarakat yang berada di sekitar pabrik, (4) Jika diaplikasi, yaitu pendapat responden apabila biogas nantinya diaplikasikan di lingkungan pabrik sehingga dapat dirasakan oleh kawasan pabrik itu sendiri maupun masyarakat yang berada di sekitar kawasan pabrik Kertajaya PTPN VIII Analisis Data Data tersebut dianalisis secara deskriptif kualitatif dan kuantitatif dengan membuat tabel distribusi frekuensi mengenai persepsi tersebut.

51 34 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam penelitian skala laboratorium disajikan beberapa hasil diantaranya, karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Kertajaya PTPN VIII Banten, total produksi biogas dari masing-masing perlakuan dan persentase efisiensi pengurangan bahan pencemar limbah cair pabrik minyak kelapa sawit sistem batch skala laboratorium Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Hasil analisis karakteristik kimia limbah cair pabrik minyak kelapa sawit PTPN VIII seperti yang dipaparkan pada Table 8 menunjukkan bahwa limbah bersifat koloid, kental, coklat, atau keabu-abuan dan mempunyai rata-rata kandungan COD mg/l; BOD mg/l, TSS mg/l. Keseluruhan parameter di atas ambang baku mutu nilai peruntukan yang telah ditetapkan oleh MenKLH (1995), sehingga limbah cair pabrik minyak kelapa sawit berpotensi sebagai pencemar lingkungan. Apabila tidak ada upaya untuk mencegah atau mengelola secara lebih efektif, akan menimbulkan dampak negatif yang terhadap lingkungan, misalkan akan menimbulkan bau, pencemaran air dan perairan umum di sekitar pabrik dangas rumah kaca yang akan berdampak terhadap pemanasan global (Achmad et al. 2003). Tabel 8 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Kertajaya PTPN VIII BANTEN dari kolam I Effluen Parameter Satuan Nilai Kisaran Rata-rata Baku mutu PH Temperatur BOD COD TSS ( o C) mg/l mg/l mg/l 4,5-4, , , , Hasil pengukuran penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa COD limbah cair pabrik minyak kelapa sawit sebesar mg/l dan mg/l untuk BOD (Yeoh 2004, Norliza et al. 2004). Hasil pengukuran lain diperoleh

52 35 COD sebesar mg/l dan mg/l untuk BOD (Mahajoeno. 2008), serta Sim (2005) nilai COD dan BOD yang dihasilkan Hasil penelitian yang diperoleh relatif lebih rendah bila dibandingkan hasil penelitian sebelumnya, akan tetapi nilainya masih jauh di atas baku mutu, sehingga limbah cair pabrik minyak kelapa sawit ini berpotensi menjadi bahan pencemar lingkungan. Produksi minyak kelapa sawit, menghasilkan hasil samping berupa limbah dalam jumlah yang besar yang dikenal dengan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Pada umumnya, 1 ton minyak sawit yang yang dihasilkan memerlukan ton air; lebih dari 50% nya sebagai limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Lebih dari itu, pabrik minyak kelapa sawit ini memiliki kandungan bahan organik yang tinggi (COD g/l, BOD ) dan berisi sejumlah unsur hara (Borja et al., 1996; Singh et al., 1999; Ahmad et al., 2005; dalam Ronnachai et al.(2006)). Jika diabaikan, POME yang tidak diolah dapat menyebabkan pencemaran lingkungan yang harus dipertimbangkan. Dengan meningkatnya kebutuhan akan energi dan penghematan biaya untuk perlindungan lingkungan, bioteknologi anaerob digestion sudah menjadi fokus perhatian di seluruh dunia (Singh et al. (1999) dalam Ronnachai et al.(2006)). Selebihnya menawarkan suatu dampak lingkungan yang positif karena itu kombinasi stabilisasi limbah dengan produksi bersih bahan bakar dan diikuti pemakaian limbah cair sebagai pupuk. Limbah cair pabrik minyak kelapa sawit terdiri dari berbagai komponen terlarut. Kandungan nutrisi limbah cair pabrik minyak kelapa sawit terlalu rendah karena proses perlakuan aerob, tetapi cukup seimbang apabila diproses dengan pengolahan anaerobik (Dagu et al. (1996) dalam Ronnachai et al.(2006)) Perlakuan Aerob pada Pembuatan Lumpur Aktif Sebelum substrat dimasukkan ke dalam digester untuk dilakukan proses utama, bahan ini terlebih dahulu dilakukan perlakuan pendahuluan yaitu pendegradasian bahan dengan perlakuan aerob. Tujuan utama dari perlakuan ini adalah agar terbentuk lumpur aktif dengan cepat dari limbah cair, sebagai inokulum. Hal ini juga dapat mempercepat substrat dalam memproduksi biogas.

53 36 Proses terjadinya pendegradasian bahan pada tahap aerobik dapat di lihat dari parameter-parameter seperti Total Suspended Solid (TSS), Volatile Vatty Acid (VFA), Chemical Oxygen Demand (COD), Biological Oxygen Demand (BOD) dan derajat keasaman (ph) Pencampuran Limbah Cair dan Lumpur Aktif selanjutnya diproses secara Anaerob Menurut Gijzen (1987) dalam Priyono (2002), dekomposisi anaerob pada biopolymer organik kompleks menjadi gas metana dilakukan oleh aksi kombinasi berbagai jenis mikroba. Reaksi dekomposisi ini memiliki jalur metabolik yang cukup kompleks, terutama pada tahap asedogenesis. Secara umum pendekomposisian bahan secara anaerobik ini meliputi beberapa tahapan, yaitu tahapan hidrolisis, asedogenesis, asetogenesis dan metanogenesis. Substrat yang digunakan pada tahap anaerob adalah substrat yang sudah melalui pra perlakukan, sehingga substrat tersebut sudah mengandung sejumlah asam yang dapat langsung digunakan oleh bakteri. Substrat tersebut sudah mengalami proses hidrolisis dan asedogenesis sehingga pada perlakuan utama (anaerob) langsung masuk ke tahapan asetogenesis atau bahkan langsung masuk ke tahapan metanogenesis. Pada tahapan fermentasi anaerob ini dilakukan penambahan lumpur aktif yang digunakan sebagai sumber inokulum bagi bakteri metanogen yang akan merombak asam asetat, CO 2 dan H 2 menjadi gas metan. Dalam hal ini, pada proses anaerob di beri variasi perlakuan perbandingan lumpur aktif dan limbah cair yaitu 25:75, 50:50, 75:25 dan kontrol tanpa perlakuan lumpur aktif Volume Biogas Berdasarkan hasil penelitian perbandingan limbah cair dengan lumpur aktif 75:25 pada perlakuan A1 menghasilkan biogas sebanyak 16,1L selama 30 hari masa fermentasi dengan rata-rata produksi 1,1 L/hari dan kandungan gas metan yang tertinggi sebesar 17,82%, pada suhu berkisar antara 26 o C 29,33 o C, seperti yang terlihat pada Gambar 3.

54 37 Gambar 3 Produksi biogas perlakuan A1 dengan 75% limbah cair dan 25% lumpur aktif Gambar 3 menunjukkan pada hari pertama fermentasi suhu berada pada 28,33 o C dengan ph sebesar 4,67, kemudian ph naik menjadi 5 pada hari ke-3 diiringi dengan kenaikan suhu 29,33 o C menghasilkan produksi biogas puncak mencapai 2,7 l/hari. PH netral terjadi pada hari ke-11 pada suhu 26,83 o C dengan produksi gas sebesar 1,43 l/hari. Selanjutnya perlakuan A2 dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif 50:50 menghasilkan produksi biogas yang tidak berbeda secara signifikan dengan perlakuan A1 dengan total produksi biogas mencapai 17,5 l/hari dengan rata-rata produksi 0,97 l/hari, dan kandungan metan sebesar 10,68% dapat dilihat pada Gambar 4. Gambar 4 Produksi biogas perlakuan A2 dengan 50% lumpur aktif dan 50% limbah cair Pada perlakuan A2 memperlihatkan kondisi ph awal 4,67 dengan suhu 29,33 o C dengan produksi biogas sebesar 1,95 l/hari kemudian mengalami

55 38 kenaikan ph pada hari ke-3 sebesar 5,33 dengan suhu mencapai 29,67 o C diiringi dengan peningkatan volume biogas sebesar 3 l/hari dan merupakan puncak produksi biogas. PH 7 terjadi pada hari ke-10 dengan suhu 28,67 o C dan produksi biogas mencapai 0,88 l/hari. PH kemudian menurun pada hari ke-14 menjadi 6, dengan suhu 26,67 o C, dan diikuti oleh penurunan biogas sebesar 0,12 l/hari. Selanjutnya perlakuan A3 dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif yaitu 25:75 mampu menghasilkan produksi biogas tertinggi dengan jumlah produksi selama 30 hari masa fermentasi sebanyak 20,84 L dengan rata-rata produksi 0,99 l/hari dan konsentrasi metan sebesar 8,51 % pada suhu antara 26 29,5 o C, seperti pada gambar 5. Suhu dan ph juga memiliki peranan penting dalam proses produksi biogas. Pada hari pertama fermentasi sudah menghasilkan biogas sebanyak 4 l/hari dan merupakan produksi puncak, ph berada pada 4,33 dengan suhu 29,33 o C, kemudian ph naik pada hari ke-2 menjadi 5,33 dengan suhu yang menurun menjadi 29,00 o C, dengan produksi biogas sebanyak 3 l/hari. Hingga hari ke-11 ph meningkat menjadi 7, dengan suhu 26 o C dan produksi biogas yang dihasilkan sebanyak 0,87 l/hari. Gambar 5 Produksi biogas perlakuan A3 dengan 25% limbah cair dan 75% lumpur aktif Pada kontrol dengan perlakuan 100% limbah cair menghasilkan produksi biogas sebanyak 13,7 l/hari selama 30 hari masa fermentasi dengan rata-rata produksi 0,5 l/hari dan kandungan metan yang dihasilkan sebesar 16,81%, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 6. Pada hari pertama fermentasi ph 5 dengan suhu didalam digester mencapai 28,33 o C sementara volume gas yang dihasilkan sebesar 1,7 l/hari dan merupakan produksi puncak, pada hari ke-2 ph

56 39 turun mencapai 4,67 dengan suhu sama dengan hari pertama dan volume gas yang dihasilkan menurun menjadi 1,37 l/hari. Pada hari ke-4 suhu meningkat menjadi 29,67 o C dengan ph seperti hari ke-2, peningkatan suhu ini diiringi dengan peningkatan volume biogas mencapai 1,63 l/hari. PH meningkat menjadi 7 terjadi pada hari ke-11 dengan suhu digester 26,67 o C sementara volume biogas yang dihasilkan mencapai 0,58 l/hari, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar 6 Produksi biogas perlakuan Kontrol dengan 100% limbah cair Dari keempat perlakuan ternyata yang menghasilkan biogas tertinggi terjadi pada perlakuan A3 dengan perbandingan 75% lumpur aktif dan 25% limbah cair. Hal ini terjadi karena pada perlakuan A3 terdapat banyak mikroorganisme yang bersumber dari 75% lumpur aktif yang dapat merombak bahan organik yang terdapat di dalam limbah cair, untuk lebih jelasnya produksi harian biogas yang dihasilkan oleh setiap perlakuan dapat di lihat pada Gambar 7 dan pada Table Lampiran I, dan akumulasi dari semua perlakuan dapat dilihat pada Gambar 8 dan Tabel 9.

57 40 Gambar 7 Produksi biogas harian Tabel 9 Total produksi biogas pada masing-masing perlakuan Perlakuan Kontrol Volume Campuran Bahan (Liter) 20 Waktu (hari) 30 Total Produksi Biogas (l/hari) I II III Ratarata A A A Gambar 8 Akumulasi produksi biogas Hasil percobaan sistem batch skala laboratorium volume 20 L, menghasilkan biogas yang tertinggi sebesar 20,84%, maka per liter limbah cair dapat menghasilkan 1,042 biogas. Untuk 1 ton TBS menghasilkan limbah cair sebanyak 700 l, dengan kapasitas pabrik 30 TBS ton/hari akan menghasilkan biogas sebanyak 525,17 m 3 /hari biogas. Volume biogas yang dihasilkan pada

58 41 penelitian ini lebih sedikit dari penelitian oleh Mahajoeno (2008), dengan biogas yang dihasilkan sebesar m 3 /hari, hal ini dikarenakan pada penelitian ini menggunakan lumpur aktif yang dibuat sendiri yang buat dengan waktu yang relative singkat sehingga mikroorganisme yang diharapkan bisa merombak bahan organik tidak tumbuh dengan maksimal, sementara penelitian oleh Mahajoeno (2008) menggunakan lumpur aktif yang ada di dasar kolam sehingga mikroorganisme yang terdapat di dalam lumpur sudah beradaptasi dengan kondisi lingkungan. Selain itu dari semua perlakuan diperoleh gambaran bahwa biogas yang terbentuk berada pada kondisi ph antara , Rentang ph optimum untuk jenis bakteri penghasil metana antara Bakteri yang tidak menghasilkan metana tidak begitu sensitif terhadap perubahan ph, dan dapat bekerja pada ph antara 5 hingga 8.5 sebagaimana yang dinyatakan oleh Renita (2004), karena ph yang terjadi di dalam reaktor cukup rendah, sehingga apabila ph rendah didalam reaktor maka proses methanogenesis kemungkinan besar tidak berlangsung lama, hanya proses asidogenesis yang terjadi, ini dikarenakan beban organik dari bahan baku limbah cair pabrik minyak kelapa sawit yang cukup tinggi. Dari hasil pengamatan suhu yang terjadi pada semua perlakuan berkisar antara 26 o C hingga 29,67 o C, sehingga bisa dikatakan bahwa bakteri berkembang pada suhu mesofilik yaitu suhu yang berkisar antara o C. Menurut Renita (2004) Proses pembentukan metana bekerja pada rentang temperatur C, sehingga dari kesemua perlakuan di atas suhu ambient tidak optimal di dalam proses metanogenesia dalam pembentukan biogas. Perombakan senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana memudahkan bakteri matanogenik membentuk biogas (Metcalf dan Eddy 2003, NAS 1981, Bitton 1999 dan Wellinger 1999). Produksi gas metan dalam penelitian ini berkisar antara 0,0049 hingga 0,01 L/g COD yang disisihkan. Kandungan gas metan ini lebih tinggi dari penelitian yang dilakukan oleh Mindriany (2003) dengan kandungan metan yang berkisar antara 0,0017 hingga 0,0023 L/g COD. Secara stokiometri jumlah gas yang dihasilkan setiap penyisihan 1 gram COD seharusnya adalah 0,34 L ( Leslie

59 42 G and H.C. Lim, 1991). Jumlah gas metan yang dihasilkan dalam pengolahan ini masih dibawah jumlah yang seharusnya diproduksi. Setelah dilakuan uji statistik untuk produksi biogas dengan selang kepercayaan 95% menggunakan RAL faktorial, diperoleh bahwa perlakuan dengan komposisi limbah cair dan lumpur aktif yang berbeda tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap produksi biogas yang dihasilkan, dengan nilai P sebesar 0,0684. Sedangkan untuk uji statistik untuk suhu menunjukkan bahwa suhu memberikan pengaruh yang berbeda nyata dengan nilai P 0,0443, sementara pada hasil uji statistik yang dilakukan terhadap ph menunjukkan bahwa ph memiliki pengaruh yang berbeda nyata terhadap volume biogas, ini ditandai dengan nilai P sebesar 0, VFA VFA (Volatile Fatty Acid) juga merupakan parameter untuk membuktikan terjadinya perombakan selama proses pembentukan biogas. Analisis ini dilakukan pada awal dan akhir fermentasi agar dapat mengetahui nilai kenaikan atau perurunan yang terjadi selama proses. Nilai VFA cenderung mengalami kenaikan karena pada proses anaerobik masih terjadinya tahap asetogenesis, yaitu terjadinya proses perombakan senyawa organik menjadi asam lemak menguap selama proses. Selama fermentasi anaerobik terjadi pembentukan asam lemak menguap (VFA), asam asetat, etanol, dan senyawa lainnya dari monomer hasil fermentasi polimer organik. Nilai VFA pada setiap perlakuan baik awal dan akhir proses anaerobic disajikan pada Gambar 9.

60 43 Gambar 9 Peningkatan VFA dalam produksi biogas Keterangan : Kontrol = Limbah cair tanpa penambahan lumpur aktif (100% LC) A1 = Limbah cair dan lumpur aktif (75% : 25%) A2 = Limbah cair dan lumpur aktif (50% : 50%) A3 = Limbah cair dan lumpur aktif (25% : 75%) Proses aerobik merupakan proses hidrolisis dimana zat organik yang digunakan dalam bentuk padat. Renita (2004) menyatakan bahwa untuk dapat digunakan oleh bakteri, senyawa tersebut harus dipecah oleh enzim eksternal yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dan dilarutkan dalam air yang terdapat disekelilingnya. Tahap ini sulit diamati dan dikenal sebagai tahap pembentukan asam karena sejumlah molekul akan diserap tanpa pemecahan lebih lanjut dan dapat didegradasi secara internal. Pada tahap ini, proses hidrolisis dan asedogenesis telah terjadi dan menghasilkan sejumlah asam, sehingga VFA akan mengalami kenaikan setiap harinya. Asam-asam ini antara lain asam laktat, asam asetat, asam propionate, asam butirat. Asetat yang terbentuk didegradasi lebih lanjut untuk melepas energi yang lebih besar dan menghasilkan karbondioksida. Asam-asam yang dihasilkan dari proses perombakan akan dimanfaatkan oleh bakteri anaerobik untuk memproduksi biogas. Selain menghasilkan sejumlah asam, dalam proses fermentasi ini juga

61 44 akan menghasilkan energi yang akan digunakan pula oleh bakteri anaerobik untuk memproduksi biogas. Keuntungan dari proses anaerobik ini yaitu bahwa substrat yang akan digunakan pada proses anaerobik telah mengandung asam asetat dan energi sehingga bakteri tidak memerlukan waktu lama lagi merombak substrat untuk memproduksi biogas. Nilai VFA ditentukan sebagai parameter untuk mengetahui sejauh mana tahapan asidogenesis dan asetogenesis terjadi. Asam organik yang mungkin terbentuk selama reaksi asidogenesis adalah asam asetat, propionat, butirat, valerat bahkan isovalerat dan isobutirat, sedangkan pada tahap asetogenesis produk utama yang dihasilkan adalah asam lemak volatil. Tabel 10 Peningkatan VFA Perlakuan Awal (mg/l) Akhir (mg/l) Selisih (mg/l) A A A Kontrol % Dari data yang diperoleh diketahui bahwa kenaikan VFA terbesar terdapat pada perlakuan A1 yaitu dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif 75:25 dengan peningkatan VFA sebesar 81,25%, dan kenaikanvfa terkecil terdapat pada perlakuan A2 yaitu dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif 50:50, peningkatan VFA sebesar 68,46%. Hal ini berarti bahwa pada perlakuan A1 dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif 75:25 telah terjadi perombakan yang lebih besar bila dibandingkan dengan variasi perlakuan yang lainnya. Konversi bahan organik menjadi bentuk yang lebih sederhana dapat di lihat pada pembentukan VFA, untuk lebih jelas peningkatan VFA dapat di lihat pada Tabel10. Hasil pengamatan menunjukkan adanya peningkatan yang menunjukkan berlangsungnya proses asetogenesis yang menghasilkan asam-asam lemak. Masih adanya nilai VFA pada effluent yang diperoleh ini menunjukkan bahwa didalam reaktor memiliki keterbatasan dalam menjalankan proses methanogenesis, sehingga VFA sebagian besar tidak merubah produk metabolisme proses

62 45 asidogenesis menjadi gas metan, seperti yang diungkapkan oleh Mindriany et al. (2003), kondisi ini mengakibatkan kondisi di dalam digester menjadi asam dan akan menghambat aktivitas methanogen. Menurut Mindriany et al. (2003) bahwa produksi gas metan memiliki kaitan dengan proses pembentukan asam volatile. Makin banyak asam volatile yang terbentuk, diperlukan waktu tinggal sel bakteri metan yang lebih lama untuk mengkonsumsi seluruh asam tersebut COD Selama proses fermentasi, substrat akan mengalami penurunan jumlah bahan organik yang dikandungnya, sehingga nilai COD juga akan mengalami penurunan. Besarnya nilai penurunan COD tergantung pada banyaknya bahan organik yang terdekomposisi menjadi biogas. Hasil ini menunjukkan bahwa semakin besar penurunan nilai COD maka dapat menjadi indikator besarnya volume biogas yang dihasilkan. Besarnya penurunan nilai COD pada setiap perlakuan dapat terlihat pada Gambar 10. Gambar 10 Penurunan COD dalam produksi biogas Keterangan : Kontrol = Limbah cair tanpa penambahan lumpur aktif (100% LC) A1 = Limbah cair dan lumpur aktif (75% : 25%) A2 = Limbah cair dan lumpur aktif (50% : 50%) A3 = Limbah cair dan lumpur aktif (25% : 75%)

63 46 Hasil penelitian menunjukkan bahwa penurunan COD dari semua perlakuan hampir sama, dan yang terjadi penurunan COD paling besar adalah pada kontrol dan A1 yaitu sebesar 86,52% menghasilkan total volume biogas sebesar 13,77 l/hari dan 16,08 l/hari, dan kandungan gas metan sebesar 16,81% dan 17,82%, dengan kata lain pada kontrol terjadi penurunan COD sebesar 17,43 l/kg COD, dan pada A1 sebesar 20,35 l/kg COD, penurunan COD ini lebih rendah bila dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh Alwi et al (2009) dengan penurunan COD lebih dari 95%, yang diikuti dengan perlakuan A2 dengan penurunan kadar COD sebesar 86,09% atau setara dengan 22,35 l/kg COD, dengan total volume biogas yang dihasilkan sebesar 17,47 L dan kandungan gas metan sebesar 10,68%, sedangkan penurunan terkecil terjadi pada perlakuan A3 yaitu sebesar 84,83%, atau setara dengan 28,16 l/kg COD, dengan total volume biogas yang dihasilkan sebesar 20,84 L dan kandungan gas metan sebesar 8,51%, nilai penurunan COD ini lebih tinggi dari penelitian sebelumnya (Hong et al, 2009) dengan penurunan COD sebesar 12,5%, untuk lebih jelasnya penurunan COD ini dapat di lihat pada Tabel 11. Tabel 11 Penurunan COD Perlakuan Awal Akhir Selisih (mg/l) mg/l) (mg/l) % A A A Kontrol COD (Chemical Oxygen Demand) adalah banyaknya oksigen dalam ppm atau milligram per liter yang dibutuhkan dalam kondisi khusus untuk mengoksidasi bahan organik dalam air. Selama proses pendegradasian, substrat akan mengalami penurunan jumlah bahan organik dalam air. Selama proses pendegradasian, substrat akan mengalami penurunan jumlah bahan organik yang dikandungnya. Hal ini terjadi karena bakteri memanfaatkan oksigen dalam merombak substrat. Besarnya nilai penurunan COD tergantung pada besarnya bahan organik yang telah didekomposisi.

64 47 Disamping mikroba, oksigen merupakan faktor penting dalam pengomposan aerobik. Di bawah ini merupakan reaksi keseluruhan dari proses dekomposisi bahan organik pada kondisi aerob : bahan organik + O 2 aktivitas mikrobial CO 2 + H 2 O + unsur hara + humus + Energi Menurut Gaur (1981), dalam kondisi aerob, mikroba memanfaatkan oksigen bebas untuk mendekomposisikan bahan organik dan mengasimilasi sebagian unsur karbon, nitrogen, fosfor, belerang serta unsur lain yang diperlukan untuk mensintesis protoplasma sel mikroba tersebut. Sehubungan bakteri memanfaatkan oksigen dalam proses penguraian senyawa-senyawa organik, maka nilai COD akan mengalami penurunan setiap harinya. Terjadinya penurunan nilai COD dikarenakan adanya laju pembentukan asam lemak menguap (VFA), asam laktat, etanol dan senyawa sederhana lainnya dari monomer hasil dekomposisi polimer organik dan laju konsumsi asam-asam serta senyawa tersebut yang bervariasi. Dalam tahap hidrolisis terjadi perombakan bahan organik yang mudah terdekomposisi seperti karbohidrat, lemak dan protein yang dilanjutkan dengan perombakan bahan organik sederhana hasil dekomposisi bahan-bahan di atas seperti gula, asam lemak dan asam amino yang terdapat pada substrat BOD Pengaruh perlakuan yang diterapkan pada penelitian ini terhadap efisiensi pengurangan bahan organik dengan parameter BOD dapat di lihat pada Gambar 11.

65 48. Gambar 11 Penurunan BOD dalam produksi biogas Keterangan : Kontrol = Limbah cair tanpa penambahan lumpur aktif (100% LC) A1 = Limbah cair dan lumpur aktif (75% : 25%) A2 = Limbah cair dan lumpur aktif (50% : 50%) A3 = Limbah cair dan lumpur aktif (25% : 75%) Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa penurunan BOD dari semua perlakuan hampir sama, dan yang terjadi penurunan BOD paling besar adalah pada kontrol yaitu sebesar 80,56%, sedangkan penurunan terkecil terjadi pada perlakuan A2 yaitu sebesar 48,82%. BOD merupakan salah satu parameter terjadinya pendegradasian selama proses aerob. Mikroorganisme mengurangi BOD dan mengkonsumsi oksigen untuk pertumbuhan mikroorganisme itu sendiri, yang selanjutnya menghasilkan lebih banyak biomassa. Biomassa yang baru ini selanjutnya disebut lumpur aktif yang digunakan sebagai inokulum, untuk proses anaerob. Untuk kontrol dengan penurunan BOD yang tertinggi yaitu sebesar 80,56 hasil ini lebih tinggi dari penelitian Norli et al (2006) dengan penurunan BOD sebesar 68,12%, untuk lebih jelasnya penurunan BOD dapat di lihat pada Tabel 12.

66 49 Tabel 12 Penurunan BOD Perlakuan Awal Akhir (mg/l) ((mg/l) Selisih(mg/l) % A A A Kontrol Dari hasil analisis diatas diindikasikan bahwa mikroorganisme dapat bekerja secara optimum dengan perbandingan limbah cair tanpa penambahan lumpur aktif, hal ini dikarenakan terbentuknya biomassa yang ada di dalam lumpur aktif belum optimal, sehingga tidak bisa bekerja secara maksimal untuk mendegradasi bahan organik yang terdapat di dalam limbah cair TSS Total Suspended Solid adalah jumlah berat dalam mg/liter lumpur yang ada dalam limbah (Sugiharto, 1987). Penentuan zat padat tersuspensi (TSS) berguna untuk mengetahui kekuatan pencemaran air limbah domestik, dan juga berguna untuk penentuan efisiensi unit pengolahan air (BAPPEDA, 1997). Total Suspended Solid merupakan salah satu faktor yang dapat menunjukkan telah terjadinya proses pendegradasian karena padatan ini akan di rombak pada saat terjadinya pendekomposisian bahan. Gambar 12 Penurunan TSS dalam produksi biogas

67 50 Keterangan : Kontrol = Limbah cair tanpa penambahan lumpur aktif (100% LC) A1 = Limbah cair dan lumpur aktif (75% : 25%) A2 = Limbah cair dan lumpur aktif (50% : 50%) A3 = Limbah cair dan lumpur aktif (25% : 75%) Hasil pengamatan menunjukkan bahwa nilai TSS (Gambar 12) cenderung menurun. Penurunan TSS terbesar terjadi pada perlakuan A3 dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif sebanyak 25:75 yakni dengan terjadinya penurunan sebesar 67.42%, sedangkan penurunan kecil terjadi pada perlakuan A1 dengan perbandingan limbah cair dan lumpur aktif sebanyak 75:25 penurunan yang terjadi sebesar 41.70%, untuk lebih jelasnya penurunan TSS dapat di lihat pada table 13. Tabel 13 Penurunan TSS Perlakuan Awal Akhir Selisih (mg/l) (mg/l) (mg/l) % A A A Kontrol Hal ini terjadi karena bahan-bahan organik mengalami degradasi pada saat reaksi hidrolisis yang akan berubah menjadi senyawa yang larut dalam air. Pada saat reaksi hidrolisis masih berlangsung, zat terlarut tersebut digunakan untuk reaksi selanjutnya yaitu asidogenesis, sehingga total padatan terlarut turun kembali. Selama proses hidrolisis, padatan tersuspensi berkurang karena telah berubah menjadi terlarut Persepsi Masyarakat terhadap Biogas Persepsi dimaksudkan sebagai ungkapan perasaan terhadap suatu obyek termasuk pemanfaatan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit menjadi sumber energi alternatif (biogas). Persepsi manajemen pabrik dan masyarakat di sekitar kawasan pabrik PTPN VIII diperoleh dengan menggali informasi responden

68 51 tentang pemanfaatan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit yang dilakukan oleh PTPN VIII. Informasi yang di gali menyangkut : (1) Pemanfaatan Limbah Cair, yaitu seberapa besar responden mengetahui adanya pemanfaatan kembali limbah cair pabrik minyak kelapa sawit dan dimanfaatkan sebagai apa oleh PTPN VIII, (2) Biogas, yaitu seberapa banyak responden yang telah mengetahui istilah Biogas, (3) Manfaat Biogas, yaitu pengetahuan responden mengenai kegunaan dari biogas, baik untuk pabrik maupun masyarakat yang berada di sekitar pabrik, (4) Jika diaplikasi, yaitu pendapat responden apabila biogas nantinya diaplikasikan di lingkungan pabrik sehingga dapat dirasakan oleh kawasan pabrik itu sendiri maupun masyarakat yang berada di sekitar kawasan pabrik Kertajaya PTPN VIII Persepsi Karyawan Pabrik terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit menjadi Energi Alternatif (Biogas) PT. Perkebunan Nusantara VIII Kertajaya berada di Provinsi Banten, tepatnya di Jl. Saketi-Malimping Kec. Banjarsari Kab. Lebak Provinsi Banten, dengan status Badan Usaha Milik Negara. Untuk lebih jelasnya letak PT. Perkebunan Nusantara VIII Kertajaya dapat di lihat pada Gambar 13. Gambar 13 Letak geografis pabrik Kertajaya PTPN VIII Banten