SKRIPSI PERFORMANSI DIGESTER BIOGAS BERBAHAN BAKU LIMBAH KELAPA MUDA DENGAN VARIASI SELANG WAKTU PENGADUKAN SUBSTRAT Oleh : I MADE ARMIKA 0819351004 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM NON REGULER UNIVERSITAS UDAYANA 2015 iii
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK PROGRAM NON REGULER JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Denpasar Telp/Faks: 0361-246163, Email; Mesin@me.unud.ac.id LEMBAR PENGESAHAN PERFORMANSI DIGESTER BIOGAS BERBAHAN BAKU LIMBAH KELAPA MUDA DENGAN VARIASI SELANG WAKTU PENGADUKAN SUBSTRAT Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Program Non- Reguler Universitas Udayana Nama Oleh : : I Made Armika NIM : 081935 1004 Telah Diuji Dalam Ujian Skripsi Konsentrasi Hari/Tanggal : Konversi : Jumat, Energi 14 Agustus 2015 Telah Disahkan Oleh: iv
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK PROGRAM NON REGULER JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Denpasar Telp/Faks: 0361-246163, Email; Mesin@me.unud.ac.id LEMBAR PERSETUJUAN PERFORMANSI DIGESTER BIOGAS BERBAHAN BAKU LIMBAH KELAPA MUDA DENGAN VARIASI SELANG WAKTU PENGADUKAN SUBSTRAT Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Program Non- Reguler Universitas Udayana Oleh : Nama : I Made Armika NIM : 081935 1004 Konsentrasi : Konversi Energi Telah Disetujui Dan Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Jumat, 14 Agustus 2015 v
PERNYATAAN Dengan ini, saya nyatakan bahwa pada skripsi ini, tidak terdapat karya yang pernah diajukan, untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis yang telah diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. vi
PERFORMANSI DIGESTER BIOGAS BERBAHAN BAKU LIMBAH KELAPA MUDA DENGAN VARIASI SELANG WAKTU PENGADUKAN SUBSTRAT Oleh Dosen Pembimbing : I Made Armika : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, PhD. : A. A. I. A. Sri Komaladewi, ST., MT. ABSTRAK Pada saat ini, pemanfaatan biogas yang berasal dari kotoran hewan, salah satunya limbah kotoran sapi masih dalam batas skala kecil, dan pemanfaatan limbah organik seperti limbah kelapa muda yang mencemari lingkungan masih belum optimal dikembangkan khususnya di daerah Bali. Pada penelitian ini akanditunjukkan mengenai performansi digester biogas berbahan baku limbah kelapa muda dengan variasi selang waktu pengadukan substrat, yang memanfaatkan limbah kotoran sapi dan kelapa muda sebagai bahan baku penghasil biogas. Bahan baku limbah kelapa muda sebelumnya akan mendapat perlakuan awal, untuk mengetahui total solid dan volatil solid dari bahan baku tersebut. Terdapat 4 pengaturan variasi selang waktu pengadukan substrat pada tiap digester, yaitu : pengaturan pengadukan selang waktu 3 jam untuk digester I, pengaturan pengadukan selang waktu 4 jam, untuk digester II, pengaturan pengadukan selang waktu 6 jam, untuk digester III dan tanpa melakukan pengadukan, untuk digester IV. Penelititian ini dilakukan selama 47 hari dengan mencatat parameter tekanan dari masing-masing digester. Hasil penelitian yang paling baik ditunjukkan pada pengaturan pengadukan dengan selang waktu 3 jam, 8 kali pengadukan selama 1 menit/hari pada digester I dengan tekanan akumulasi sebesar 2,635 bar, volume spesifik akumulasi sebesar 86,827 L/kgTS, persentase kadarch 4 sebesar 57,980 % danco 2 sebesar 40,020%. Kata Kunci :Biogas, Sistem Pengadukan, Kelapa Muda, Total Solid. vii
THE PERFORMANCE OF THE BIOGAS DIGESTER MADE FROM WASTE YOUNG COCONUT WITH AN INTERVAL OF VARIATION STIRRING THE SUBSTRAT By Supervisor : I Made Armika : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, PhD. : A. A. I. A. Sri Komaladewi, ST., MT. ABSTRACT The current utilization of biogas derived which one from animal manure, waste is still in limited small scale. And utilization of organic wastes such as young coconut waste that pollutes the environment is still not optimal, especially developed areas of Bali. This research demonstrated the performance of the biogasdigester made from waste young coconut with an interval of variation stirring substrate utilizing cow manure waste, and young coconut as raw material for making biogas. Young coconut raw material waste will be treated before beginning to know the total solid and volatile solid of the raw material, there are 4 performance digester biogas made from waste young coconut with a variation interval of stirring the substrate, which utilizes waste and cow manure young coconut as raw material producers biogas, 4 setting variation interval of stirring substrates each digester is stirring arrangement interval of 3 hours for the digester I, stirring arrangement interval of 4 hours for the digester II, setting an interval of 6 hours stirring for digester III and without stirring for digester IV. The research was conducted for 47 days to record pressure parameters of each digester. The results of research is best shown in the stirring arrangement with an interval of 3 hours, 8 times stirring for 1 minute at digester I. The accumulation pressure of 2,635 bar, specific volume accumulation of 86,827 L/kgTS, to the percentage levels of 57,980% CH 4 and CO 2 by 40,020%. Keywords :Biogas, Stirring System, Young Coconut, Total Solid. viii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul : PERFORMANSI DIGESTER BIOGAS BERBAHAN BAKU LIMBAH KELAPA MUDA DENGAN VARIASI SELANGWAKTU PENGADUKAN SUBSTRAT Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak yang telah membimbing dengan sebaik-baiknya, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc., Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 2. Bapak Prof. Dr. I Nyoman Gede Antara, M,Eng. selaku Dosen Pembimbing Akademik. 3. Bapak Prof. I Nyoman Suprapta Winaya ST., MASc., Ph.D, selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan proposal skripsi ini dan selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Ibu A. A. I. A. Sri Komaladewi, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan skripsi ini. 5. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 6. Rekan - rekan Jurusan Teknik Mesin, keluarga dan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaianskripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki.oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari berbagai pihak.sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila terdapat kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Denpasar, Agustus 2015 Penulis ix
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN... LEMBAR PERSETUJUAN... LEMBAR PERNYATAAN... ABSTRAK... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... i ii iii iv v vi vii xi xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 4 BAB II LANDASAN TEORI... 5 2.1 Sejarah Biogas... 5 2.2 Pengertian Biogas... 5 2.3 Proses Pembentukan Biogas... 6 2.4 Faktor-Faktor Pembentukan... 7 2.5 Kandungan Biogas... 9 2.6 Reaktor Biogas... 10 2.7 Tekanan Gas Biogas... 12 2.8 Inokulum... 13 2.9 Jenis-jenis Sampah... 13 2.10Karakteristik Limbah Kelapa Muda... 14 2.11 Volume Gas... 15 x
2.12 Total Solid(TS)... 15 2.13 Volatil Solid(VS)... 16 2.14 Volume Spesifik Biogas... 16 BAB III METODE PENELITIAN... 17 3.1 TempatPenelitian... 17 3.2 Pengambilan Sampel Awal... 17 3.2.1 Perlakuan Awal Sampel... 17 3.2.2 Pengujian Karakteristik... 17 3.2.3 Pengujian Sampel Bahan Baku... 17 3.3 Rancangan Penelitian... 20 3.3.1 Variabel Uji... 21 3.3.1.1 Variabel bebas... 21 3.3.1.2 Variabel Terikat... 22 3.4 Alat Dan Bahan Penelitian... 25 3.4.1 Alat penelitian... 25 3.4.2 Bahan Penelitian... 28 3.5 Deskripsi Alat Penelitian... 29 3.6 Proses Penelitian... 31 3.6.1 Diagram Alir Penelitian... 32 3.6.2 Parameter Pengamatan... 33 3.7 Metode Pencatatan Dan Pengolahan Data... 33 3.7.1 Pencatatan Data... 33 3.7.2 Pengolahan Data... 33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 34 4.1 Data Awal Penelitian... 34 4.1.1 Data Sampel Kandungan Bahan Kering (TS)... 34 4.1.2 Data Sampel Volatile Solids (VS)... 34 4.1.3 Data Jumlah Bahan Baku Pervariasi Biogas... 35 4.1.4 Data Hasil Penelitian... 35 xi
4.2 Pengolahan Data... 36 4.2.1 Tekanan Akumulasi Biogas... 37 4.2.2 Volume Akumulasi Biogas... 38 4.2.3 Volume Spesifik Biogas... 39 4.3 Pembahasan... 40 4.3.1 Tekanan Akumulasi Biogas Harian... 40 4.3.2 Volume Akumulasi Biogas Harian... 42 4.3.3 Volume Spesifik Akumulasi Biogas Harian... 43 4.3.4 Analisa Kandungan Gas (CH 4 dan CO 2 )... 44 BAB VKESIMPULAN DAN SARAN... 48 5.1 Kesimpulan... 48 5.2 Saran... 48 DAFTAR PUSTAKA... 49 LAMPIRAN... 51 xii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Kandungan Biogas... 9 Tabel 3.1 Rasio Campuran Pada Setiap Digester... 22 Tabel 3.2 Alat Penelitian... 25 Tabel 3.3 Bahan Penelitian... 28 Tabel 4.1 Data Total Solid (TS) Dan Volatil Solid (VS) Dari Sampel Kelapa Muda... 35 Tabel 4.2 Data Tekanan Biogas Harian... 36 Tabel 4.3 Data Tekanan Akumulasi Biogas Harian... 37 Tabel 4.4 Data Hasil Volume Akumulasi Biogas Harian... 39 Tabel 4.5 Data Hasil Volume Spesifik Akumulasi Biogas Harian... 40 Tabel 4.6 Data Hasil Dan Pada Digester Biogas... 45 xiii
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Skema Digester Biogas jenis Fixed Dome... 11 Gambar 2.2 Skema Digester Biogas jenis Floating Dome... 12 Gambar 2.3 Pressure Gauge Digital... 12 Gambar 3.1 Alat Uji Analisa Ultimat... 19 Gambar 3.2 Alat Uji Analisa Proksimat... 20 Gambar 3.3 Skematik Alat Pengaduk Dan Digester Biogas... 29 Gambar 3.4 Bagian-Bagian Alat Pengaduk Dan Digester Biogas... 30 Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian... 32 Gambar 4.1 Grafik Tekanan Akumulasi Biogas Harian... 41 Gambar 4.2 Grafik Volume Akumulasi Biogas Harian... 42 Gambar 4.3 Grafik Volume Spesifik Akumulasi Biogas Harian... 43 Gambar 4.4 Grafik Komposisi Kandungan Gas Pada Digester Biogas... 46 xiv