PENGOLAHAN SAMPAH ORGANIK (SAYUR SAYURAN) PASAR TUGU MENJADI BIOGAS DENGAN MENGGUNAKAN STARTER KOTORAN SAPI DAN PENGARUH PENAMBAHAN UREA SECARA ANAEROBIK PADA REAKTOR BATCH Maya Natalia 1), Panca Nugrahini 2) Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lampung Jl. Sumantri Brojonegoro No.1 Rajabasa, Bandar Lampung Email: chemeng06.unila@gmail.com Abstrak Salah satu penanggulangan banyaknya sampah pasar tradisional yaitu dengan mengolahnya menjadi biogas. Penelitian biogas ini di buat dari pencampuran antara sampah organik sayur-sayuran dengan kotoran sapi dan penambahan urea pada starter secara anaerobik pada reaktor batch. Variasi antara sampah organik dengan kotoran sapi 1:1, 1:2, 1:3 sedangkan variasi antara sampah organik dan kotoran sapi dengan penambahan urea sebanyak 30 gram, 40 gram, dan 50 gram. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahuai pengaruh starter yang digunakan terhadap kuantitas gas metana yang dihasilkan serta pengaruh penambahan urea dan mengetahui komposisi optimum antara biogas dengan starter. Hasil penelitian menunjukkan kandungan glukosa yang terdapat pada sampah organik sayur-sayuran sebesar 1,5317 % dan jumlah biogas terbaik dihasilkan oleh digester 1 sebesar 3,29 %. Kata kunci: Biogas, sampah organik, anaerobik, starter Pendahuluan Pertumbuhan penduduk menyebabkan pertambahan jumlah sampah. Semakin banyak jumlah penduduk dalam suatu kota, maka semakin kompleks pula kegiatan dan usahanya, sehingga akan semakin besar pula permasalahan sampah yang harus ditanggulangi (Iriani, 1994). Sumber sampah yang terbanyak dari pemukiman dan pasar tradisional. Sampah pasar seperti sayur mayur, buah-buahan, ikan, dan lain lain, sebagian besar (95%) berupa sampah organik sehingga lebih mudah untuk ditangani dan bisa diurai oleh mikroba. Sedangkan sampah yang berasal dari pemukiman umumnya sangat beragam, tetapi secara umum minimal 75% terdiri dari sampah organik dan sisanya anorganik (Sudradjat, 2006). Pada umumnya penanganan sampah di Indonesia saat ini cenderung menggunakan sistem dumping, yaitu suatu sistem pembuangan sampah dengan metode menumpuk sampah pada lahan terbuka. Sistem ini memerlukan lahan yang luas serta menimbulkan pencemaran lingkungan dan berkembangnya sumber penyakit. Bila ini dibiarkan maka bisa mengakibatkan pencemaran dan upaya untuk mengatasi hal ini salah satunya adalah dengan mengambil gas metana dari biogas dari hasil degradasi senyawa organik secara anaerobik yang dilakukan oleh mikroorganisme. Pengembangan bioenergi seperti biogas merupakan salah satu langkah untuk mengurangi ketergantungan masyarakat terhadap sumber-sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Biogas adalah salah satu energi yang dapat dikembangkan mengingat bahan bakunya cukup tersedia dan terbarukan, sehingga sangat mungkin untuk menggantikan LPG (Liquefied Petroleum Gas), premium, minyak tanah, minyak solar, minyak diesel yang harganya semakin mahal yang membebani masyarakat menengah kebawah. Studi Pustaka Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA01-1
dan karbon dioksida. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbondioksida yang lebih sedikit. Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan (Anonim, 2007). Sampah adalah bahan buangan padat atau semi padat yang dihasilkan dari aktifitas manusia atau hewan yang dibuang karena tidak diinginkan atau tidak digunakan lagi (tchobanoglous, dkk,1993). Menurut petunjuk Teknis Perencanaan Pembangunan dan Pengelolaan Bidang ke-plp-an perkotaan dan pedesaan, sampah adalah limbah yang bersifat padat terdiri dari sampah organik, sampah anorganik dan sampah B3 yang dianggap tidak berguna lagi dan harus dikelola agar tidak membahayakan lingkungan dan melindungi investasi pembangunan (dep.pu Ditjen Cipta Karya, 1999). Sementara itu, Hadiwiyoto (1983) mendefenisikan sampah adalah sisa-sisa bahan yang mengalami perlakuan-perlakuan, baik karena telah diambil bagian utamanya, atau karena pengelolaan, atau karena sudah tidak ada manfaatnya, yang ditinjau dari aspek pencemaran atau gangguan kelestarian lingkungan. Deskripsi Proses Metana Metana dihasilkan oleh beragam komunitas metabolisme bakteri dan archaea yang bertindak sebagai unit metabolik terintegrasi untuk menghasilkan metana dan karbon dioksida melalui rangkaian berurutan dan reaksi bersamaan. Produk akhir dari satu kelompok metabolisme digunakan sebagai substrat oleh kelompok berikutnya. Secara umum, produksi biologis metana dari senyawa organik kompleks yang terkandung dalam biomassa dan sumber limbah melibatkan empat fase utama: hidrolisis, fermentasi (asidogenesis), asetogenesis, dan metanogenesis. Faktor- faktor yang Berpengaruh terhadap Pembentukan Biogas Pembentukan biogas merupakan hasil kerja dari mikroorganisme, oleh karena itu kondisi bahan organik dan kondisi lingkungan besar sekali pengaruhnya terhadap pembentukan biogas. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan biogas adalah kadar karbon dan nitrogen dalam bahan, kandungan air, derajat keasaman, temperatur pencerna, pengadukan dan racun. Proses Anaerobik Salah satu contok proses anaerobik adalah proses pembuatan biogas dengan menggunakan biodigester pada prinsipnya adalah menciptakan suatu sistem kedap udara dengan bagian bagian pokok yang terdiri dari tangki pencerna (digester tank), lubang input bahan baku, lubang output lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan lubang penyaluran biogas yang terbentuk. Dalam digester terkandung bakteri metana yang akan mengolah limbah organik menjadi biogas. Starter Starter yang mengandung bakteri metana diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter antara lain: a) Starter alami yaitu lumpur aktif seperti lumpur kolam ikan, air comberan atau cairan septic-tank, cairan rumen sapi, timbunan kotoran dan timbunan sampah organik. b) Starter semi-buatan yaitu dari fasilitas biodigester dalam stadium aktif. c) Starter buatan, yaitu bakteri yang dibiakkan secara laboratorium dengan media buatan (Erawati, 2009). Dalam pembuatan biogas, komposisi bahan baku feses, air dan rumen (starter) harus seimbang agar menghasilkan biogas yang maksimal. Jika perbandingan tidak seimbang, misal rumen lebih banyak dari feses dan air, maka biogas yang dihasilkan sedikit, karena pada campuran bahan baku ini hanya ada sumber bakteri saja tanpa Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA01-2
adanya substrat, sehingga bakteri akan kekurangan makanan dan menjadi tidak produktif. Starter yang bisa digunakan antara lain lumpur aktif dan rumen sapi ( Saputro, 2004). Metodologi Penelitian Bahan Penelitian Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1. sampah organik (sayur kol dan sawi) yang di ambil dari Pasar Tugu Tanjung Karang; 2. kotoran sapi yang di ambil dari Jurusan Peternakan Fakultas Pertanian Universitas Lampung; 3. urea yang di dapat dari toko pupuk yang ada di Tanjung Karang. Prosedur Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pengelolaan Limbah Agroindustri, jurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas Lampung. Proses produksi biogas dilakukan dengan menggunakan sistem anaerob digester dengan proses batch. Penelitian ini dilakukan dengan variabel konsentrasi antara sampah organik dengan kotoran sapi 1:1, 1:2, 2:1 (kg/kg), variasi sampah organik dengan kotoran sapi dan penambahan urea pada starter sebanyak 30 gram, 40 gram, dan 50 gram. Alat Percobaan Gambar Rangkaian Alat Percobaan Rancangan percobaan Tidak dengan penambahan urea Sampah organik : a. 1 kg b. 2 kg Starter (kot.sapi : air = 1:1) : c. 1 kg d. 2 kg Dengan penambahan urea Urea : e. 30 gram f. 40 gram g. 50 gram run sampah (kg) starter (kg) 1 1 1 2 1 2 3 2 1 Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA01-3
run sampah (kg) starter (kg) urea (gram) 4 1 1 30 5 1 1 40 6 1 1 50 7 1 2 30 8 1 2 40 9 1 2 50 10 2 1 30 11 2 1 40 12 2 1 50 Penyiapan Bahan Baku 1. Potong potong sampah organik sekecil mungkin (± 1 mm); 2. Timbang sampah organik yang telah di potong sebanyak 1 kg; dan 3. Setelah itu masukkan ke dalam digester. Penyiapan Starter Langkah-langkah pembuatan starter adalah sebagai berikut: 1. timbang kotoran sapi sebanyak 1 kg; 2. masukkan air ke dalam ember sebanyak 1 L; 3. masukkan kotoran sapi yang telah di timbang ke dalam ember yang berisi air lalu di aduk; 4. setelah tercampur, masukkan starter ke dalam digester lalu di aduk lagi; 5. untuk digester 4 sampai 12 tambahkan urea sebanyak 30, 40, dan 50 gram; dan 6. tutup digester dan diamkan. Hasil dan Pembahasan Untuk mengetahui kandungan glukosa yang terdapat pada sampel sampah organik maka dilakukan analisis kandungan glukosa dengan metode Luff Schoorl di Laboratorium Teknologi Hasil Pertanian Politeknik Negeri Lampung. Hasil kandungan glukosa yang diperoleh sebesar 1,5317 %. Jumlah biogas ini ditunjukakan oleh kandungan metana yang terkandung dalam sampel gas dari digester dua (D1) dan digester tiga (D4) dengan alasan memliki nilai ph yang tidak terlalu tinggi sehingga akan memiliki jumlah gas metana yang cukup banyak. Analisis dilakukan di Laboratorium Teknologi Hasil Pangan Fakultas Pertanian Unila dengan menggunakan Gas ChromatograpHy (GC) Shimadzu GC 14B, Japan pada hari ke-21 digestion time, didapatkan komposisi biogas yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 1. Komposisi Biogas Sampel Kosentrasi Biogas (%) N 2 CH 4 CO 2 Digester 1 88,06 3,29 8,48 Digester 4 86,27 1,08 12,65 berikut adalah grafik kuantitas biogas dalam sampah organik pada sampel D1 dan D4: Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA01-4
Gambar 1. Grafik Komposisi Biogas Tanpa Penambahan Urea Gambar 2. Grafik Komposisi Biogas Dengan Penambahan Urea Pengambilan sampel untuk analisis biogas dilakukan pada hari ke-21 waktu fermentasi. Dari hasil analisis digester 1 memiliki kadar metana paling tinggi sebesar 3,29 %. Tingginya kadar N 2 pada tabel menyebabkan proses fermentasi kurang maksimal. Rendahnya produksi gas metana juga disebabkan karena jumlah glukosa pada sampel sedikit yaitu sebesar 1,5317 %. Tingginya kadar Nitrogen (N 2 ) yang terkandung di dalam sampah organik juga dikarenakan petani sewaktu menanam sayuran sudah menggunakan pupuk urea sehingga di dalam digester dihasilkan nitrogen (N 2 ) yang besar. Maka pada penelitian ini pengaruh penambahan urea tidak cukup baik bila dibandingan dengan yang tanpa penambahan urea terhadap kuantitas gas metana yang dihasilkan. Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Kandungan glukosa yang terdapat pada sampah organik pasar Tugu sebesar 1,5317% dalam 10639,5 mg sampel. 2. Produksi gas metana yang paling tinggi sebesar 3,29 % pada digester 1. Daftar Pustaka Buren, A.V., 1979. A Chinese Biogas Manual. Intermediate Technology Publications Ltd. Elizabeth, C. Price, Paul, N. 1981., Energy Technology series, Cheremisin Of Biogas Production & Utilization. Ann Arbor, Mich. : Ann Arbor Science Publishers. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA01-5
Anonim, 2007. Biogas Production, www.habmigern, 2003. Html Dep.PU Ditjen Cipta Karya, 1999. Petunjuk teknis perencanaan pembuangan dan pengelolaan bidang ke PLP an perkotaan dan pedesaan, tata cara pengolahan sampah 3 M, http://oc.its.ac.id/ambilfile.php?idp=1353 Hadiwiyoto, S., 1983. Penanganan dan Pemanfaatan Sampah. Yayasan Idayu. Jakarta. Erawati, T., 2009. Biogas Sebagai Sumbar Energi Alternatif, http://wartawarga.gunadarma.ac.id/2009/12/biogas-sebagai-sumber-energi-alternatif Saputro, R.R.,2004,Pembuatan Biogas Dari Limbah Peternakan,Undip Press : Semarang. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas Trisakti EA01-6