III. METODE PENELITIAN 3.1. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian dilakukan pada bulan Juni sampai bulan Agustus 2010. Tempat Penelitian di Rumah Sakit PMI Kota Bogor, Jawa Barat. 3.2. BAHAN DAN ALAT Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair dari instalasi gizi. Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah biodigester tipe PTP-ITB dengan volume total 240 liter. Adapun alat ukur dan alat lainnya yang digunakan di antaranya: a. Termometer alkohol 2 buah. b. Mistar. c. Korek api dan lilin. d. Pipa plastik (manometer pipa U). e. Indicator universal (pengukur ph). f. Jarum suntik ukuran 10 ml. g. Botol ukuran 100 ml 12 buah. 3.3. METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan melalui dua tahapan, yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama, penelitian pendahuluan meliputi identifikasi bahan isian serta pengujian bahan baku yang dapat menghasilkan biogas secara optimum, sedangkan penelitian utama menganalisis secara teknis limbah cair dalam memproduksi biogas dengan memperhatikan faktor-faktor yang mempengaruhi seperti suhu, ph, komposisi bahan, dan ratio C/N. Adapun tahapan-tahapan tersebut adalah sebagai berikut: 15
Mulai Pengumpulan data dan informasi penunjang Pendekatan Masalah Penelitian Pendahuluan Analisis C/N ratio Pengujian Kadar Air bahan padatan Pemilihan Bahan baku Penelitian Utama Pengamatan dan pengambilan data Analisis C/N ratio akhir proses anaerob Pengujian kadar Gas metan Pengolahan data dan analisis teknis Simpulan dan Saran Gambar 6. Diagram alir penelitian 3.3.1. Penelitian Pendahuluan 1. Identifikasi Potensi Bahan Isian dan Potensi Pemanfaatannya Identifikasi potensi bahan dilakukan untuk mengetahui potensi produksi gas optimum. Bahan isian yang akan diuji ada tiga buah sampel limbah dan memiliki komposisi yang berbeda yang berasal dari sumber limbah yang sama. Berikut ini merupakan hal-hal yang terkait dengan pemilihan bahan isian adalah sebagai berikut: 16
a. Mengidentifikasi Limbah yang Dihasilkan Identifikasi limbah yang dibutuhkan untuk mengetahui limbah yang dapat diolah secara anaerobik dan mengidentifikasi bahan-bahan yang tercampur dalam limbah. Limbah yang dapat diproses secara anaerobik adalah limbah organik. Rumah Sakit PMI menghasilkan dua macam limbah, yaitu limbah klinis dan limbah non klinis. Limbah yang cocok dan dapat diterapkan dalam teknologi biogas adalah limbah non klinis yang berasal dari instalasi gizi. Limbah yang dihasilkan berupa limbah cair dan limbah padat. Limbah padatan gizi terdiri atas sisa makanan dan sayuran yang telah menjadi sampah. b. Potensi Biogas Potensi biogas diperoleh dengan mengetahui limbah yang dihasilkan setiap harinya. Data yang diukur secara langsung adalah limbah yang dihasilkan per hari (liter/hari). Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui potensi biogas yang dihasilkan dari limbah instalasi gizi. Bahan yang diujikan yaitu 25 liter air limbah, 25 liter air limbah ditambah 2.5 kg padatan (padatan 8%), dan 25 liter air limbah ditambah 1.25 kg padatan (padatan 4%). Tabel 6. Jumlah limbah yang dihasilkan untuk mengetahui potensi biogas Data yang diperlukan(diukur langsung) Limbah Cair Jumlah limbah cair yang dihasilkan(m 3 /hari) Limbah Padatan Jumlah limbah padat yang dihasilkan (kg/hari) c. Kebutuhan Energi Kebutuhan energi berupa gas yang ingin dipenuhi adalah kebutuhan untuk memasak, pembakaran incinerator, dan pengeringan di bagian laundry. Data kebutuhan energi tersebut diperoleh dari data jumlah konsumsi gas LPG dan gas alam yang digunakan rumah sakit (m 3 /bulan). 2. Pengujian Bahan baku Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mendapatkan bahan yang optimum dalam memproduksi biogas. Bahan yang digunakan pada penelitian pendahuluan adalah limbah cair gizi dengan tiga komposisi yaitu limbah cair tanpa padatan, limbah cair dengan padatan 4%, dan limbah cair dengan padatan 8%. Ketiga bahan tersebut kemudian dimasukan ke dalam drigen yang bervolume 30 liter sebanyak 25 liter dengan pemasukan bahan tipe batch. Bahan yang dianalisis diproses dengan retention time selama 40 hari. Pengamatan dilakukan setiap hari. Pengamatan berupa pengukuran produksi gas dan uji bakar. Produksi biogas yang paling optimum digunakan dalam penelitian utama. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui potensi biogas yang dihasilkan. 17
Gambar 7. Penelitian pendahuluan dengan 3 macam sampel 3.3.2. Penelitian Utama Penelitian utama dilakukan setelah pemilihan komposisi bahan baku yang dilakukan pada penelitian pendahuluan. Bahan baku yag terpilih selanjutnya digunakan dalam penelitian utama. Adapun hal-hal yang terkait dengan penelitian utama yang dilakukan adalah sebagai berikut: 1. Penentuan Parameter dan Metode Pengambilan Data Parameter teknis yang diukur setiap hari, yaitu suhu larutan dalam biodigester, tekanan biogas, suhu lingkungan, pengukuran ph, dan volume biogas. Pengambilan data dilakukan setiap hari. Pengukuran suhu larutan dan suhu lingkungan dengan menggunakan termometer. Volume biogas diukur setiap hari dengan mengukur ketinggian tangki plastik pengumpul gas, selain itu dilakukan uji bakar biogas untuk melihat nyala api yang dihasilkan. 2. Pengujian a. Bahan isian Bahan isian merupakan bahan yang telah dipilih pada penelitian pendahuluan. Bahan isian yang terpilih diproses secara anaerobik sehingga diharapkan dapat menghasilkan biogas dengan optimum. b. Persiapan instalasi pembangkit biogas Mempersiapkan instalasi biogas yang akan digunakan, persiapan menjadi faktor yang sangat penting, karena peralatan yang bekerja dengan baik akan membantu proses pembentukan biogas dapat berjalan dengan lancar. Sebelum dioperasikan dilakukan uji kebocoran, sambungan antara pipa, pipa dengan selang, dan tempat penampung biogas. c. Pengoperasian instalasi biogas Digester diisi dengan bahan baku berupa limbah cair yang telah dipisahkan dengan padatan. Bahan isian sebanyak 50% dari volume digester. Bahan baku diisikan ke dalam biodigester secara kontinyu hingga retention time telah mencapai 40 hari. 18
d. Uji bakar biogas Uji bakar dilakukan mengamati warna nyala api dan mengukur lama proses pembakaran biogas. Pembakaran dilakukan setiap hari dengan menggunakan lilin dan selang plastik yang dilengkapi nozel. 3. Pengolahan Data Data yang telah diperoleh selanjutnya diolah untuk mendapatkan informasiinformasi yang dibutuhkan. Adapun pengolahan data yang telah diperoleh adalah sebagai berikut: a. Perhitungan jumlah gas yang terbentuk. Volume biogas yang dihitung berdasarkan dimensi tangki plastik penampung biogas. b. Pengukuran mol gas berdasarkan biogas yang terbentuk terukur pada suhu dan tekanan tertentu. Data yang diperoleh diolah dengan menggunakan persamaan: n = P.V R.T Dimana P = Tekanan Manometer, V = volume saat ketinggian y, y adalah kenaikan tong penampung gas, R merupakan konstanta gas yang besarnya 0.0821 l.atm/mol.k, T suhu dalam Kelvin dan n jumlah mol gasnnya. c. Analisa yang dilakukan 1) Kadar air bahan baku Bahan baku yang akan diukur kadar air ditimbang dengan timbangan digital sebanyak 5 gram kemudian dikeringkan dengan oven listrik pada suhu 105 o C hingga berat bahan yang diukur konstan dengan perhitugan sebagai berikut: Kadar air= ((A-B)/A) X 100% Dimana: A = Berat bahan sebelum dikeringkan (gram) 2) C/N Ratio Bahan Baku B = Berat bahan sesudah dikeringkan (gram) Pengukuran ratio C/N dilakukan untuk mengetahui potensi bahan yang akan diujikan dalam penelitian dan untuk mengetahui bahan baku telah terdegradasi atau tidak yang dilakukan pada akhir proses. Bahan baku yang diujikan adalah limbah cair dari instalasi gizi dengan dua jenis tipe komposisi, yaitu limbah cair dan limbah cair yang telah ditambahkan padatan. Pengujian C/N ratio dilakukan di tiga tempat yaitu Laboratorium Terpadu Institut Pertanian Bogor, Laboratorium Pengujian Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB, dan Laboratorium Ilmu Tanah IPB. 19
3) Kadar Metan dalam Biogas Analisis dilakukan pada biogas yang dihasilkan. Pengambilan sample dilakukan dengan menggunakan jarum suntik dan karet sebagai penutup lubang pada jarum suntik. Analisis dilakukan di Laboratorium Terpadu IPB. 4) Pengukuran Kandungan COD dan BOD 5 Pengukuran kandungan COD dan BOD 5 dilakukan pada limbah cair instalasi gizi yang terpilih menjadi bahan isian pada penelitian utama. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui tingkat pencemaran yang ditimbulkan oleh limbah cair tersebut. Analisis dilakukan di Laboratorium Pengujian Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB. 20