APLIKASI THERMAL PRE-TREATMENT LIMBAH TANAMAN JAGUNG (Zea mays) SEBAGAI CO-SUBSTRAT PADA PROSES ANAEROBIK DIGESTI UNTUK PRODUKSI BIOGAS Zea mays Darwin, Yusmanizar, Muhammad Ilham, Afrizal Fazil, Satria Purwanto, Sarbaini, Fatwa Dhiauddin Jl. Krueng Kalee, Darussalam, Banda Aceh, 23111 ABSTRAK Thermal pre-treatment thermal pre-treatment batch mesophilic o thermal pre-treatment lag-phase thermal pre-treatment thermal pretreatment thermal pre-treatment selama pre-treatment thermal pre-treatment diberikan thermal pre-treatment pre-treatment thermal pre-treatmentbiogas yield pre-treatment volatile solids untuk thermal pretreatment volatile solids untuk thermal pre-treatment volatile solids pre-treatment. Kata kunci: Thermal pre-treatment, limbah tanaman jagung, anaerobik digesi, biogas ABSTRACT o 79
Keywords PENDAHULUAN corn stover biomassa lignoselulosa, limbah tanaman jagung memiliki feedstock bahan baku limbah tanaman jagung lebih menguntungkan 2003). Proses anaerobik digesi dengan menggunakan limbah 2011). switchgrass methane yield dibagi dengan jumlah kandungan volatile solids digunakan, dimana methane yield manure udara dan menghasilkan gas sebagai hasil dari aktivitas bakteri methanogenic hydrolitic menghancurkan substrat dari biomassa lignoselulosa maka feedstock an digunakan. 80
sifat-sifat intrinsik dari biomassa itu sendiri, serta aktivitas pretreatment dilakukan sebelum bahan tersebut dimasukan ke dalam reaktor 2010). Dengan melakukan pre-treatment maka struktur dari ukuran dind mudah diakses oleh mikroorganisme. Thermal pre-treatment sangat menjanjikan dan memiliki berbagai keuntungan thermal pretreatment hydrothermal pre-treatment thermal pre-treatment thermal pre-treatment sebagai metode pre-treatment Thermal pre-treatment thermal pre-treatment Grethlein, 1985). Dengan demikian pre-treatment mengkonversikan selulosa dan hemiselulosa menjadi gula dan thermal pre-treatment limbah tanaman jagung dengan berbagai variasi waktu untuk METODE PENELITIAN Bahan dan Alat starter steady state mesophilic o bahan, furnace untuk mengukur volatile solids, hammer mill water displacement gasmeter dihasilkan, thermostatic waterbath funnel), anaerobik digester syringe Pengisian Bahan (Material Loading) ke dalam Reaktor hammer mill). Limbah jagung total solids dan volatile solids- volatile solids dari limbah thermal pre-treatment 81
o total solids dan volatile solids thermal pre-treatment, serta inokulum atau starter dari manure mesophilic atau di atas rata- o total solids. Persentase atau jumlah thermal pre-treatment pre-treatment) total solids volatile solids total solids volatile solids mesophilic atau di atas rata- o dan kemudian biogas tersebut dialirkan ke tabung gas meter. 2 2 2 2 S Pengamatan dan Analisis total solids volatile solids total dissolved solids ) ) dan volatile solids reduction, dan biogas yield. HASIL DAN PEMBAHASAN Proses Anaerobik Digesi manure pretreatment, serta inokulum dan thermal pretreatment diletakkan di dalam thermostatic waterbath Produksi Biogas Produksi biogas dari manure feedstock limbah tanaman jagung sangat sedikit dibandingkan manure manure dari manure pre-treatment ml. Limbah tanaman jagung dengan thermal pre-treatment 82
manure thermal pre-treatment thermal pre-treatment selama 15 dan 25 menit tidak jauh berbeda untuk biogas dari kedua variasi thermal pre-treatment menit thermal pre-treatment thermal pre-treatment). thermal pre-treatment pre-treatment dan manure manure pre-treatment dibutuhkan oleh mikroorganisme sulit untuk didegradasikan thermal pre-treatment, sehingga jumlah substrat tersebut dikonsumsi oleh mikroorganisme untuk thermal pre-treatment thermal pre-treatment pre-treatment memiliki waktu lag phase thermal pre-treatment Bougrier dkk. thermal pre-treatment t thermal pre-treatmentfeedstock Berdasarkan Gambar 2, substrat dari manure thermal pretreatment thermal pre-treatment thermal pre-treatment lebih diberikan thermal pre-treatment thermal treatment o diberikan thermal pre-treatment dibandingkan dengan pre-treatment, sehingga di awal thermal pre-treatment pretreatment thermal pretreatment pre-treatment thermal pre-treatment mikroorganisme anaerobik untuk menguraikan kandungan thermal pretreatment 83
anaerobik digesi, nutrisi di dalam reaktor berkurang sehingga thermal pre-treatment pre-treatment diberikan thermal pre-treatment tidak memerlukan waktu telah diberikan thermal pre-treatment thermal pre-treatment thermal pre-treatment volatile fatty acids, Parameter Anaerobik Digesi Tabel 1 dan Tabel 2 menunjukkan bahwa secara dari anaerobik co-digesi limbah tanaman jagung dan manure saat ditambahkan limbah organik ke dalam reaktor anaerobik di dalam digester. Peningkatan keasaman ini juga disebabkan volatile fatty acidsculture volatile fatty acids volatile fatty acids tersebut terurai menjadi asam asetat, hidrogen dan dari anaerobik co-digesi limbah tanaman jagung dan manure Substrat TDS Parameter 1 Manure 6,55 1050 1,13 ± 0,12 56,79 ± 0,79 155,06 2 Manure pre treatment 5,83 1680 78,79 ± 3,06 3 Manure jagung dengan thermal pre treatment 6,72 1380 2,81 ± 0,08 76,16 ± 0,33 386,87 15 menit Manure jagung dengan thermal pre treatment 25 menit 6,5 2,73 ± 0,13
Parameter Substrat TDS 1 Manure 6,95 ± 0.02 0,976 ± 0,02 30,879 ± 12,09 2 Manure pre treatment 3 Manure tanaman jagung dengan thermal 6,73 ± 0 1975 ± 35 1,118 ± 0,07 pre treatment 15 menit Manure tanaman jagung dengan thermal pre treatment 25 menit 6,85 ± 0,03 2020 ± 28 1,312 ± 0,26 manure manure total solids volatile solids manure sebesar anaerobik digesi manure tanaman jagung sebagai co-substrate memiliki kandungan total solids dan volatile solids lebih tinggi dari anaerobik manure total solids dan volatile solids dari anaerobik digesi manure manure telah diberikan thermal pre-treatment 15 menit, memiliki kandungan total solids dan volatile solids sebesar 2,81 ± 0,08 manure thermal pre-treatment 25 menit, memiliki kandungan total solids dan volatile solids Parameter Total Dissolved Solids ) dan setelah ). Peningkatan air. TDS dari anaerobik codigesi limbah tanaman jagung dan manure menggunakan manure dan Tabel 2). Untuk Total Kjedahl Nitrogen digesi manure manure menghasilkan biogas. Pada anaerobik co-digesi limbah tanaman jagung dan manure menggunakan limbah tanaman jagung sebagai co-substrat anaerobik digesi untuk mengurangi resiko kegagalan akibat akumulasi ammonia di dalam reaktor anaerobik sehingga thermal pre-treatment thermal pre-treatment 85
thermal pre-treatment juga diikuti dengan thermal pre-treatment. anaerobik co-digesi limbah tanaman jagung dan manure methanogen dalam menghasilkan biogas. Anaerobik digesi manure menjadi lebih stabil biomassa serta kandungan Biogas dan methane yield volatile solid organik menjadi Substrat reduction Biogas yield Manure 66,015 137,923 Manure + limbah tanaman jagung Manure + limbah tanaman jagung dengan thermal pre treatment 15 menit Manure + limbah tanaman jagung dengan thermal pre treatment 25 menit 58,812 670,39 volatile solids volatile solids reduction kandungan volatile solids volatile solids dari anaerobik digesi manure thermal pre-treatment 15 menit volatile solids thermal pre-treatment volatile solids pre-treatment volatile solids thermal pre-treatment, biogas yield thermal pre-treatment biogas yield pre-treatment volatile solids volatile fatty acids Biogas yield volatile solids untuk thermal pre-treatment volatile solids untuk thermal pre-treatment volatile solids diberikan pre-treatment. thermal pre-treatment pre-treatment KESIMPULAN Thermal pre-treatment lag-phase diberikan thermal pre-treatment thermal pre-treatment thermal pre-treatment, pretreatment thermal pre-treatment 25 menit, dengan thermal pre-treatment 86
pre-treatment thermal pre-treatment biogas yield pre-treatment volatile solids untuk thermal pre-treatment volatile solids untuk thermal pre-treatment volatile solids diberikan pre-treatment. SARAN volatile fatty acid thermal pretreatment culture UCAPAN TERIMA KASIH Pendidikan Tinggi dan Lembaga Penelitian Universitas telah memberikan saran dan bantuan administrasi dalam DAFTAR PUSTAKA Bioresource Technology 101 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater treatment of a ligno-cellulosic substrate offering little Water Science and Technology 38 anaerobic digestion. Chemical Engineering Journal 139 Biomass to Renewable Energy Anaerobic digestion of manure with various cosubstrates. Ontario Rural Waste Water Centre 4: 1-3. and digested swine manure with different total solid International Journal of Agricultural and Biological Engineering 7 digestion of the organic fraction of urban solid waste. Water Science Technology 48 Water Research 37 American Society of Agricultural and Biological Engineers Annual International Meeting, Dallas, Texas, USA. Hal. 1342-1347. substrates. Nature Biotechnology 3 sludge. Journal of Biomedicine and Biotechnology 2011: 1-5. Methane Generation from Livestock Wastes, Equipment 5: (2) Bioresource Technology 100: 10-18. countries. Proceedings of International Conference on Sustainable Solid Waste Management, Chennai, India. Hal. 363-369. Applied Math for Wastewater Plant Operators 87
Agricultural Wastes 17: 263-269. kinetics. Journal of Sustainable Bioenergy Systems 3 CanadianAgricultural Engineering 26 Bioresource technology 96 Industrial & Engineering Chemistry Research 31 literature. Water Environment Research 78 Studia Universitatis Vasile Goldis Seria Stiintele Vietii 21 Green Solution to Blackouts: Investigating The Use of Banana Waste for Biogas Production in India. Master of Science Thesis. School of Engineering ratio. International Journal of Hydrogen Energy 33 Corn Stover as an Emergency Feed Source and the Potential for a Supplemental PAN Allowance for Small Grain Sown After Stover Removal batch mode. Biochemical Engineering Journal 58-59: 162-167. Anaerobic Digestion Overview. Agricultural Engineering. Minnesota, USA. Corn Stover for Bioethanol-Your New Cash Crop Handbook on Biogas Utilization. Atlanta, bagasse and beech bark. Bioresource technology 39 173-177. Biogas Production from Energy Crops and Agriculturalresidues: A Review. of Denmark. Waste Management 29: 2830-2835 Bioresource Technology 68 digestion. Environ Technology 26 Generated by Anaerobic Digestion 88