19 BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Perkebunan kelapa sawit telah menjadi salah satu kegiatan pertanian yang dominan di Indonesia sejak akhir tahun 1990-an. Indonsia memproduksi hampir 25 juta matrik ton minyak kelapa sawit pada tahun 2011/2012 [1]. Konsumsi minyak sawit di dunia dikendalikan oleh Indonesia dan Malaysia. Produksi global minyak sawit adalah 62,34 juta ton pada tahun 2014 dimana 85% produksi berasal dari dua negara yaitu Indonesia (30,5 juta ton) dan Malaysia (19,9 juta ton) [2]. Indonesia merupakan produsen Crude Palm Oil (CPO) terbesar di dunia. Dalam hal ini Indonesia memasok 47% kebutuhan CPO di dunia [3]. Pabrik minyak kelapa sawit dalam mengolah setiap ton tandan buah segar (TBS) akan menghasilkan rata-rata 120-200 kg minyak kelapa sawit mentah, 230-250 kg tandan kosong kelapa sawit, 130-150 kg serat/fiber, 60-65 kg cangkang, 55-60 kg kernel, dan 0,7 m 3 air limbah [4]. Sekitar 43-45% limbah pabrik dalam bentuk tandan kosong sawit, shell, serat dan Palm Oil Mill Effluent (POME) atau Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS). Residu ini diperkirakan akan terus menumpuk dengan peningkatan produksi [5]. Selama produksi kelapa sawit, besar volume air yang digunakan dalam kuantitas besar berakhir sebagai LCPKS. Dalam pengolahan satu ton TBS sekitar 5-7 ton air yang digunakan [6]. Dari jumlah air ini, sekitar 50-79% berakhir sebagai LCPKS [7]. Limbah cair pabrik kelapa sawit terdiri dari materi senyawa organik kompleks yang tebal, berwarna kecoklatan, berbentuk bubur koloid dari air, minyak dan padatan termasuk sekitar 2% padatan tersuspensi yang berasal terutama dari sisa-sisa komponen selulosa kelapa sawit [5]. Limbah cair kelapa sawit diolah dengan bantuan mikroorganisme dalam digestasi anaerobik dalam tahap proses hidrolisis, asetogenisis, asidogenisis dan metanogesis. Dimana mikroorganisme dapat menurunkan polimer kompleks limbah cair kelapa sawit untuk menghasilkan produk antara pada proses asigogenesis dan produk utama biogas yaitu metana dan karbon dioksida proses metanogenesis. 19
20 Konsentrasi dan jumlah produk yang dihasilkan tergantung pada sifat dari limbah cair kelapa sawit termasuk ph, ada tidaknya pengadukan, suhu operasi, nutrisi dan tingkat beban organik dan aktivitas mikroba [7]. Biogas adalah bahan bakar terbarukan, sehingga memenuhi syarat untuk energi alternatif di beberapa negara. Biogas mengandung sekitar 55-65% metana, 30-35% karbon dioksida, dan beberapa hidrogen, nitrogen dan senyawa lainnya [8]. Diperkirakan bahwa sekitar 28 m 3 biogas dihasilkan untuk setiap 1 m 3 limbah kelapa sawit dari pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit [1]. Pada kondisi anaerobik akan dihasilkan gas metana dan karbon dioksida sedangkan pada kondisi aerobik akan dihasilkan karbon dioksida dan air. Biogas dihasilkan dari LCPKS menggunakan dua cara yaitu : aerobik (sistem kolam terbuka) dan digester anaerobik (tertutup kolam/digester). Kondisi anaerobik menghasilkan biogas dengan konsentrasi lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi aerobik. Proses digestasi anaerobik telah banyak dikembangkan untuk menghasilkan gas metana dari limbah cair kelapa sawit [7]. Salah satu faktor yang mempengaruhi proses adalah pengadukan, pengadukan berfungsi agar tidak terbentuk kerak pada permukaan, agar tidak terjadi pengendapan dibawah permukaan, memastikan suhu yang homogen dalam digester dan distribusi merata pada penyebaran nutrisi [9]. Laju pertumbuhan dari bakteri selalu 10 hari atau lebih. Waktu tinggal yang rendah memberikan laju substrat yang baik, tetapi nilai (yield) gas yang rendah [29]. Oleh karena itu, perlu untuk menyesuaikan HRT untuk laju dekomposisi spesifik dari penggunaan substrat. Perlu diketahui target waktu tinggal dari umpan yang masuk setiap hari, laju dekomposisi substrat, itu mungkin untuk menghitung volume digester yang sesuai. 20
22 Adapun beberapa penelitian yang telah dilakukan untuk menghasilkan Volatile Fatty Acid (VFA) dapat dilihat pada tabel 1.1. Tabel 1.1 Berbagai Penelitian yang telah dilakukan untuk menghasilkan Volatile Fatty Acid (VFA) dari proses Asidogenesis Nama Peneliti (Tahun) Judul Hasil Penelitian Bambang Trisakti, et. al (2015) [37] Acidogenesis of Palm Oil Mill Effluent to Produce Biogas: Effect of Hydraulic Retention Time and ph Menggunakan reaktor CSTR dengan volume 2 liter dengan variasi HRT menggunakan laju pengadukan 50 rpm dan variasi ph menggukanan laju pengadukan 100-110 rpm. Hasil terbaik pada HRT 4 dengan konsentrasi VFA maksimum 5.662,72 mg/l dengan ph 6 Johan Lindmark, et. al (2014) [11] K. Komemoto, et. al (2009) [13] Yee-Shiang Wong, et. al (2013) [36] The Effect of Different Mixng Intensities During Anaerobic Digestion of The Organic Fraction of Municipal Solid Waste. Effect ot Temperature on VFA s and Biogas Production in Anaerobic Solubilization on Food Waste Anaerobic Acidogenesis Biodegradation of Palm Oil Mill Effluent Using Suspended Close Anaerobic Bioreactor (SCABR) et Mesophilic Temperature Proses digestasi anaerobik dengan CSTR Dengan variasi laju pengadukan minimally mixed, 25 dan 150 rpm. VFA yang dihasilkan (1,42; 1,34; 1,43) g asam asetat/l. Asam yang dihasilkan asam asetat. Jumlah VFA terbesar pada laju pengadukan 150 rpm. Sistem digestasi anaerobik dengan laju pengadukan 50 rpm, Variasi temperatur 15, 25, 35, 45, 55 dan 65 o C. Asam yang dihasilkan asam asetat, asam laktat, asam propionat dan asam n- butirak. VFA yang terbesar pada semua variasi temperatur diperoleh oleh asam laktak dan asam n-butirat. Produksi tertinggi pada 45 o C. Proses Asidogenesis pada suspended closed anaerobic bioreaktor dengan volume 4,5 L pada suhu mesofilik dengan ph 5,2 dan 5,26 dengan variasi HRT (12, 10, 8, 4, 2) hari. Diperoleh peningkatan VFA sesuai dengan penurunan HRT dan COD menurun sesuai dengan penurunan HRT. VFA terendah pada HRT 12 hari adalah 11.569,71 mg CH 3COOH/L dan VFA tertinggi pada HRT 2 yaitu 16.956 mg CH 3COOH/L 22
23 1.2 PERUMUSAN MASALAH Berdasarkan hasil penelitian terdahulu dapat dilihat bahwa proses konversi LCPKS menjadi VFA dipengaruhi oleh laju pengadukan, HRT dan temperatur. Dimana laju pengadukan yang digunakan yaitu 150 rpm [11] dengan HRT 4 [37] pada temperatur 45 o C [13]. Oleh karena itu perlu dikaji pengaruh variasi HRT terhadap konversi LCPKS menjadi VFA pada termperatur 45 o C dan pengaruh variasi laju pengadukan terhadap konversi LCPKS menjadi VFA pada termperatur 45 o C. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah : 1). Mendapatkan HRT terbaik pada proses konversi LCPKS menjadi VFA pada 2). Mendapatkan laju pengadukan terbaik pada proses konversi LCPKS menjadi VFA pada 1.4 MANFAAT PENELITIAN Adapun Manfaat dari penelitian yang akan dilakukan antara lain yaitu : 1). Mendapatkan HRT terbaik pada proses konversi LCPKS menjadi VFA pada 2). Mendapatkan laju pengaruh terbaik pada proses konversi LCPKS menjadi VFA pada 3). Memberikan informasi bagi peneliti yang ingin melakukan penelitian sejenis atau yang berhubungan. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium Ekologi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Univesitas Sumatera Utara, Medan. Penelitian dilakukan menggunakan proses asidogenesis digestasi anaerobik menggunakan digerter jenis Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) dengan volume 2 liter. Adapun variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 23
24 1). Variabel tetap : a. Starter yang digunakan berasal dari hasil olahan penelitian sebelumnya. b. Jenis bahan baku atau umpan yang digunakan adalah LCPKS dari PTPN IV Pabrik Kelapa Sawit Adolina. c. Temperatur fermentor 45 o C d. ph 6 e. HRT pada variasi laju pengadukan : HRT 4 hari f. Laju pengadukan pada variasi HRT : laju pengadukan 150 rpm 2). Variabel divariasikan : a. HRT 20, 15, 10 dan 4 hari b. Laju pengadukan 50, 100, 150 dan 200 rpm 3). Parameter analisa : Analisis yang akan dilakukan didalam penelitian ini meliputi analisis pada bahan baku yang digunakan yaitu LCPKS dengan influent limbah dan effluent limbah. Adapun analisis cairan ini terdiri dari: 1 Pengukuran ph 2 Analisis M-Alkalinity (Metode Titrasi) 3 Analisis Total Solids (TS) (Metode Analisa Proksimat) 4 Analisis Volatile Solids (VS) (Metode Analisa Proksimat) 5 Analisis Total Suspended Solids (TSS) (Metode Analisa Proksimat) 6 Analisis Volatile Suspended Solids (VSS) (Metode Analisa Proksimat) 7 Analisis Chemical Oxygen Demand (COD) (Metode Reflux Terbuka) 8 Analisis Volatile Fatty Acid (VFA) (Metode Kromatografi) Adapun analisis gas dilakukan jika pada penelitian ada terbentuk gas yaitu analisa gas CO 2 dan H 2S. Analisis ph, M-Alkalinity, TS, dan VS dilakukan setiap hari, sedangkan analisis TSS, VSS, COD dan VFA dilakukan tiga kali dalam 15 hari yaitu hari ke 10, 13 dan 15. 24