TUGAS AKHIR RK-1583 PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH BERSERAT TINGGI MELALUI PROSES PRETREATMENT MENGGUNAKAN JAMUR Phanerochaete chrysosporium MOH. NUR TAUFIK NRP. 2305 100 096 JULYAFANNY ASNAWIYAH NRP. 2305 100 098 Dosen Pembimbing : Ir. NUNIEK HENDRIANIE, MT JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER S U R A B A Y A 2009
FINAL PROJECT RK-1583 BIOGAS PRODUCTION FROM LIGNOCELLULLOTIC MATERIAL THROUGH FUNGAL PRETREATMENT USING Phanerochaete chrysosporium MOH. NUR TAUFIK NRP. 2305 100 096 JULYAFANNY ASNAWIYAH NRP. 2305 100 098 Advisor Ir. NUNIEK HENDRIANIE, MT CHEMICAL ENGINEERING DEPARTMENT Faculty of Industrial Technology Sepuluh Nopember Institute Technology Surabaya 2009
Skripsi dengan judul : LEMBAR PERSETUJUAN PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH BERSERAT TINGGI MELALUI PROSES PRETREATMENT MENGGUNAKAN JAMUR Phanerochaete chrysosporium Telah diperiksa dan disetujui oleh dosen pembimbing: Dosen Pembimbing : Ir. Nuniek Hendrianie, MT NIP. 131 577 248 Mengetahui, Kepala Laboratorium Pengolahan Limbah Industri Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng NIP. 131 633 400 Penyusun, Moh. Nur Taufik Julyafanny Asnawiyah 2305 100 096 2305 100 098
PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH BERSERAT TINGGI MELALUI PROSES PRETREATMENT MENGGUNAKAN JAMUR Phanerochaete chrysosporium Nama : 1. Moh. Nur Taufik 2. Julyafanny Asnawiyah NRP : 1. 2305 100 096 2. 2305 100 098 Jurusan : Teknik Kimia FTI-ITS Dosen pembimbing : Ir. Nuniek Hendrianie, MT ABSTRAK Biogas merupakan salah satu energi alternatif untuk mengatasi krisis energi.. Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui kinerja fungi Phanerochaete chrysosporium terhadap pretreatment limbah bagasse dan tandan kosong kelapa sawit serta pengaruhnya terhadap kualitas dan kuantitas biogas. Metode penelitian menggunakan dua tahapan utama yaitu fungal pretreatment, dan pembuatan biogas. Masing-masing limbah digiling dan ditambah air dengan rasio 1: 8. P. chrysosporium dibiakkan dalam PDA selama 7 hari kemudian dimasukkan ke dalam media preparation (ph 4-5) dan dihomogenisasi sehingga ko nsentrasi fungi 5 x 10 6 spora/ml. Bubur limbah dan fungi dimasukkan ke dalam tangki pretreatment dengan aerasi dan pengadukan pada suhu 35-40 C, ph 4-4,5 selama 5 dan 7 hari. Selain menyiapkan fungal pretreatment, juga melakukan persiapan starter dengan perbandingan kotoran sapi dan air dengan perbandingan 1:2 kemudian difermentasi selama 5 hari. Limbah yang sudah melalui fungal pretreatment dicampur dengan starter dan air dengan perbandingan starter, lim bah, dan air 1:2:4 ke dalam reak tor yang dijaga suhunya pada 30 C. Fermentasi pada reak tor ini dilakukan selama 15 hari. Hasil penelitian terbaik diperoleh pada penambahan 20% fungi pada setiap variabel dan hasil penelitian yang sudah dilakukan menunjukkan peningkatan kadar glukosa serta penurunan kadar selulosa pada setiap variabel. Komposisi gas yang terbaik (CH 4 =75,82%; heating value 11248 kkal/kg) diperoleh dari feed yang menggunakan tandan kosong kelapa sawit dengan penambahan 20% fungi. Kata kunci : lignocellulose, fungal pretreatment, Phanerochaete chrysosporium, biogas i
BIOGAS PRODUCTION FROM LIGNOCELLULOSIC MATERIAL THROUGH FUNGAL PRETREATMENT USING Phanerochaete chrysosporium Names : 1. Moh. Nur Taufik 2. Julyafanny Asnawiyah NRP : 1. 2305 100 096 2. 2305 100 098 Department : Teknik Kimia FTI-ITS Advisor : Ir. Nuniek Hendrianie, MT ABSTRACT Biogas is the one of alternative energy to overcome energy crisis nowadays. The aims of this research are to know the effect of Phanerochaete chrysosporium in the pretreatment process of the bagasse and palm empty fruit bunch, and so the effect to the quality and quantity of biogas. This research is through two main processes. The first process is fungal pretreatment and biogas production. Each waste are cut and added with water with ratio 1:8. P. chrysosporium incubated in PDA medium in 7 days then homogenate in media preparation as the fungi concentration 5 x 10 6 spores/ml. the waste and fungi mixed in the aeration tank in temperature 35-40 C,pH 4-4,5 in 5 and 7 days pretreatment. The starter is prepared with the ratio cow dung and water is 1:2 then fermentated in 5 days. The waste that have through fungal pretreatment mixed in the reactor with starter and water with the ratio starter, waste, and water 1:2: 4 and maintain in the temperature 30 C. The biogas fermentation is done in 15 days. The best result of this experiment is reached in the 20% fungi adding in each variable. The best composition of gas ( CH 4 =75,82%; heating value 11248 kkal/kg) is reached from the oil palm empty fruit bunch with the adding of 20% fungi. Keywords : lignocelluloses, fungal pretreatment, Phanerochaete chrysosporium, biogas ii
KATA PENGANTAR Puji syukur kami ucapkan ke hadirat Allah SWT, karena hanya berkat rahmat dan berkat dari -Nya lah maka kami dapat menyelesaikan skripsi berjudul Pembuatan Biogas dari Limbah Berserat Tinggi Melalui Proses Pretreatment Menggunakan Jamur Phanerochaete chrysosporium. Kami mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Dr.Ir. Tri Widjaya, M.Eng se laku Ketua Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS. 2. Ibu Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng selaku Kepala Laboratorium Teknologi Pengolahan Limbah Industri. 3. Ibu Ir. Nuniek Hendrianie, MT selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan saran, bimbingan dan dorongan kepada kami. 4. Bapak Subchan selaku laboran Laboratorium Teknologi Pengolahan Biologis Limbah Cair Industri. 5. Bapak / Ibu Dosen Penguji. 6. Orang tua dan keluarga kami yang telah memberi kan dukungan moril dan materiil serta Semua pihak lain yang terlibat dalam penyusunan skripsi ini 7. Teman-teman Waste Water Treatment Laboratory dan seluruh elemen Teknik Kimia, khususnya K -45, atas segala bantuannya Kami menyadari bahwa penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu kami mohon masukan dan saran dari pembaca. Akhir kata, semoga ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Agustus 2009 Penyusun Surabaya, iii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR i DAFTAR ISI ii DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR TABEL x BAB I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah 1 I.2 Rumusan Masalah 3 I.3 Tujuan Penelitian 4 I.4 Manfaat Penelitian 4 I.5 Batasan Masalah 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA II.1 Bagasse 5 II.2 Tandan kosong Kelapa Sawit 6 II.3 Lignocellulosic Material 6 II.4 Pretreatment Lignocellulose 7 II.5 Phanerochaete chrysosporium 9 II.6 Gas Bio 10 II.6.1 Pengertian Gas Bio 10 II.6.2 Komposisi Gas Bio 10 II.6.3 Sifat fisik dan kimia Gas Bio 11 II.7. Anaerobic digestion 11 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN III.1 Variabel Penelitian 15 III.2 Besaran yang diukur 15 iv
III.3 Bahan yang digunakan 16 III.4 Peralatan yang digunakan 17 III.5 Prosedur Penelitian 17 III.5.1 Prosedur Pretreatment Bahan 17 III.5.2 Prosedur Operasi 20 III.6 Skema Peralatan 22 III.7 Diagram alir penelitian 24 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Fungal pretreatment 25 IV.2 Pembuatan Biogas 36 IV.2.1 Nilai COD dan MLVSS 36 IV.2.2 Kuantitas dan Kualitas Biogas BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Terbentuk 43 V.1. Kesimpulan 49 V.2. Saran 49 DAFTAR PUSTAKA 51 LAMPIRAN A 53 LAMPIRAN B 63 v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema Pretreatment Lignocelullose 7 Gambar 2.2 Phanerochaete chrysosoporium 9 Gambar 4.1 Hubungan antara waktu hidrolisa terhadap kenaikan kadar glukosa pada bagasse untuk variabel 5 hari pretreatment 26 Gambar 4.2 Hubungan antara waktu hidrolisa terhad ap penurunan kadar selulosa pada bagasse untuk variabel 5 hari pretreatment 27 Gambar 4.3 Hubungan antara waktu hidrolisa terhadap penurunan kadarselulosa pada bagasse untuk variabel 7 hari pretreatment 28 Gambar 4.4 Hubungan antara waktu hidrolisa dengan kenaikan glukosa pada pada bagasse untuk variabel 7 hari pretreatment 28 Gambar 4.5 Hubungan antara waktu hidrolisa dengan kenaikan glukosa pada pada tandan kosong kelapa sawit untuk variabel 7 hari pretreat ment 29 Gambar 4.6 Hubungan antara waktu hidrolisa terhadap penurunan kadar selulosa pada tandan kosong kelapa sawit untuk variabel 7 hari pretreatment 30 vi
Gambar 4.7 Perbandingan antara penambahan fungi dengan kenaikan kadar glukosa pada pretreatment selama 7 hari pada limbah 31 Gambar 4.8 Perbandingan antara penambahan fungi dengan penurunan kadar selulosa pada pretreatment selama 7 hari pada limbah 32 Gambar 4.9 Hubungan antara penambahan fu ngi dengan prosentase kenaikan glukosa untuk variabel 5 hari pretreatment 33 Gambar 4.10 Hubungan antara penambahan fungi dengan prosentase removal selulosa untuk variabel 5 hari pretreatment 33 Gambar 4.11 Hubungan antara penambahan fungi dengan prosentas kenaikan glukosa untuk variabel 7 hari pretreatment 34 Gambar 4.12 Hubungan antara penambahan fungi dengan prosentase removal selulosa untuk variabel 7 hari pretreatment 35 Gambar 4.13 Hubungan antara waktu fermentasi limbah bagasse dengan penurunan nilai COD untuk waktu pretreatment 5 hari 37 vii
Gambar 4.14 Hubungan antara waktu fermentasi limbah bagasse dengan kenaikan nilai MLVSS untuk waktu pretreatment 5 hari 37 Gambar 4.15 Hubungan antara waktu fermentasi limbah bagasse dengan penurunan nilai COD untuk waktu pretreatment 7 hari 39 Gambar 4.16 Hubungan antara waktu fermentasi limbah bagasse dengan kenaikan nilai MLVSS untuk waktu pretreatment 7 hari 39 Gambar 4.17 Hubungan antara waktu fermentasi limbah tandan kosong kelapa sawit dengan penurunan nilai CODuntuk waktu pretreatment 7 hari 41 Gambar 4.18 Hubungan antara waktu fermentasi limbah tandan kosong kelapa sawit dengan kenaikan nilai MLVSS untuk waktu pretreatment 7 hari 41 Gambar 4.19 Hubungan antara waktu fermentasi limbah bagasse dengan methane pada pretreatment bagasse selama 5 hari 43 Gambar 4.20 Hubungan prosentase penambahan fungi terhadap kadar biogas pada bagasse dan tandan kosong kelapa sawit 44 viii
Gambar 4.21 Hubungan antara waktu fermentasi limbah bagasse dengan heating value pada pretreatment bagasse selama 5 hari 45 Gambar 4.22 Hubungan antara waktu fermentasi limbah dengan heating value pada pretreatment selama 7 hari 46 ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kandungan selulosa, hemiselulosa, dan lignin dalam bahan lignoselulosa 5 Tabel 2.2 Kandungan selulosa, hemiselulosa dan lignin dal am tandan kosong kelapa sawit 6 Tabel 3.1 Komposisi Media Preparation untuk FungalPretreatment 18 x