PENGARUH PENAMBAHAN DARI 5AMPAH BUAH (5tudI Kasus dI Pasar Induk Buah "Gcmah RIpah", Kccamatan GampIng Kabupatcn 5!cman, Dacrah IstImcwa Yngyakarta)KnnscntrasI Tcknn!ngI Pcngc!n!aan dan Pcman PENGARUH PENAMBAHAN PADADARI 5AMPAH BUAH (5tudI Kasus dI Pasar Induk Buah "Gcmah RIpah", Kccamatan GampIng Kabupatcn 5!cman, Dacrah IstImcwa Yngyakarta)untuk mcmcnuhI scbagIan Prngram MagIstcr 5Istcm TcknIkKnnscntrasI Tcknn!ngI Pcngc!n!aan dan PcmanPROGRAM PA5CA 5ARJANAUNIVER5ITA5 GADJAH PENGARUH PENAMBAHAN PADA PEMBENTUKAN BIOGA5 DARI 5AMPAH BUAH (5tudI Kasus dI Pasar Induk Buah "Gcmah RIpah", Kccamatan GampIng Kabupatcn 5!cman, Dacrah IstImcwa Yngyakarta)untuk mcmcnuhI scbagIan mcncapaI dcrajat Prngram MagIstcr 5Istcm TcknIkKnnscntrasI Tcknn!ngI Pcngc!n!aan dan Pcmanfaatan 5ampah/LImbah PcrkntaanDIajukan O!chYULIA FITHRY08/2790PROGRAM PA5CA 5ARJANAUNIVER5ITA5 GADJAH YOGYAKARTAPENGARUH PENAMBAHAN CAIRANPEMBENTUKAN BIOGA5 DARI 5AMPAH BUAH MANGGA DAN 5EMANGKA (5tudI Kasus dI Pasar Induk Buah "Gcmah RIpah", Kccamatan GampIng Kabupatcn 5!cman, Dacrah IstImcwa TcsIs untuk mcmcnuhI scbagIan mcncapaI dcrajat 5arjana 5 Prngram MagIstcr 5Istcm TcknIkKnnscntrasI Tcknn!ngI Pcngc!n!aan dan Pcmanfaatan 5ampah/LImbah Pcrkntaan DIajukan O!chYULIA FITHRY08/279093/PTK/56 Kcpada PROGRAM PA5CA 5ARJANAUNIVER5ITA5 GADJAH YOGYAKARTA2010 CAIRAN PEMBENTUKAN BIOGA5 MANGGA DAN 5EMANGKA(5tudI Kasus dI Pasar Induk Buah "Gcmah RIpah"GampIng Kabupatcn 5!cman, Dacrah IstImcwa Yngyakarta)untuk mcmcnuhI scbagIan pcrsyaratan5arjana 5-2 Prngram MagIstcr 5Istcm TcknIkKnnscntrasI Tcknn!ngI Pcngc!n!aan dan Pcmanfaatan 5ampah/LImbah Pcrkntaan DIajukan O!ch YULIA FITHRY /PTK/5678 PROGRAM PA5CA 5ARJANAUNIVER5ITA5 GADJAH MADAYOGYAKARTA RUMEN 5API PEMBENTUKAN BIOGA5MANGGA DAN 5EMANGKABuah "Gcmah RIpah", Kccamatan GampIng Kabupatcn 5!cman, Dacrah IstImcwa Yngyakarta)pcrsyaratan Prngram MagIstcr 5Istcm TcknIk KnnscntrasI Tcknn!ngI Pcngc!n!aan dan Pcmanfaatan PROGRAM PA5CA 5ARJANA MADA RUMEN 5APIMANGGA DAN 5EMANGKA (5tudI Kasus dI Pasar Induk Buah "Gcmah RIpah", Kccamatan GampIng Kabupatcn 5!cman, Dacrah IstImcwa Yngyakarta) faatan iii HALAMAN PERNYATAAN Denganinisayamenyatakanbahwapadatesisinitidakterdapatkaryayang pernahdiajukanuntukmemperolehgelarkesarjanaandisuatuPerguruanTinggi, dansepanjangpengetahuansayajugatidakterdapatkaryaataupendapatyang pernahditulisatauditerbitkanolehoranglain,kecualiyangsecaratertulisdiacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daItar pustaka. Yogyakarta,Maret 2010 Yulia Fithry iv KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT. Atas rahmat, hidayah danpetunjuk-Nya,penelitianyangberjudul'PengaruhPenambahanCairan RumenSapipadaPembentukanBiogasdariSampahBuahManggadan Semangkainibisadiselesaikan.Penelitianinidisusunsebagaisalahsatu persyaratanuntukmencapaijenjangPascaSarjanaKonsentrasiTeknologi Pengelolaan dan PemanIaatan Sampah/Limbah Perkotaan Magister Sistem Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Penelitian ini merupakan bagian dari proyek kerjasama antara Universitas GadjahMadaYogyakarta,PemerintahDaerahKabupatenSlemandanSchooloI EngineeringoIUniversityCollegeoIBoras-Swedia,yangdiIokuskankepada pemanIaatandanpengolahansampahbuahdiPasarBuahGemahRipah, Gamping,Slemandenganpenambahancairanrumensapiuntukmempercepat pembentukanbiogastersebut.Kegiataninibertujuanuntukmengolahsampah menjadi energi terbarukan dan dinamakan 'Waste Refinerv Program. Dengan selesainya penelitian ini, penulismengucapkanterima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.Pemerintah Kota Payakumbuh, atas kesempatan tugas belajar. 2.Bapak Dr. Ir. Sarto, M.Sc, selaku pembimbing utama.3.Bapak Dr.Eng. Wahyu Wilopo, ST, M.Eng, selaku pembimbing pendamping 4.Ibu Ria Millati, ST, M.T, Ph.D, selaku penguji 5.Bapak Dr.-Ing,Ir.Agus Maryono,selaku ketuaProgramStudiMagisterSistem Teknik Universitas Gadjah Mada v 6.BapakIr.AgusPrasetya,M.Eng.Sc,Ph.D,selakuketuaKonsentrasiTeknologi Pengelolaan dan PemanIaatan Sampah/Limbah Perkotaan 7.Suamidananaktercinta,FeriAlIaziantodanNadivElOmariAlIaz.Untuk semua pengorbanan, ketulusan, pengertian dan kasih sayang. Terima kasih telah jadi semangat, inspirasi dan penawar lelahku. 8.Keduaorangtuadanadik-adikku.MamaPapa,semuainiuntukkalian,terima kasihtelahmengawaldanmembimbinglangkahkuselamaini,untukketulusan dankasihsayangtiadaakhir.Segalarindusaatinitertumpahuntukmu.Adik-adikku, bangga punya saudara seperti kalian, salam sayangku. 9.Semuateman-temandiMST,khususnyaTP2SLP-Aangkatan2008.Terima kasihuntukbantuan,kerjasamadankekompakannya.Kaliantakkan terlupakan. 10.Pengelola MST, atas semua bantuan yang pernah ada. 11.Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna.Untukitupenulismengharapkankritikdansaranyangbergunauntuk masa yang akan datang. Akhir kata, semoga tesis ini bermanIaat bagi kita semua. Yogyakarta, Maret 2010 Penulis vi DAFTAR ISI HALAMAN 1UDUL........................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................... iii KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi DAFTAR TABEL ............................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xi ABSTRACT ....................................................................................................... xii INTISARI .......................................................................................................... xiii BAB IPENDAHULUAN 1.1Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2Rumusan Masalah ...................................................................................... 5 1.3Tujuan Penelitian ....................................................................................... 5 1.4Keutamaan Rencana Penelitian .................................................................. 5 1.5Batasan Masalah ........................................................................................ 5 1.6Keaslian Penelitian ..................................................................................... 6 BAB IITIN1AUAN PUSTAKA 2.1Sampah... .................................................................................................... 7 vii 2.1.1 Umum ............................................................................................... 7 2.1.2 Jenis-jenis Sampah ........................................................................... 8 2.1.2.1 Jenis-jenis Sampah Berdasarkan Sumber.................................... 8 2.1.2.2 Jenis-jenis Sampah Berdasarkan SiIat ........................................ 9 2.2Biogas ......................................................................................................... 10 2.3Starter ......................................................................................................... 23 2.4Rumen ........................................................................................................ 25 2.5Landasan Teori ........................................................................................... 31 2.6Hipotesis ..................................................................................................... 32 BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN 3.1Bahan Penelitian......................................................................................... 33 3.2Alat Penelitian ............................................................................................ 33 3.3Waktu dan Tempat Penelitian .................................................................... 34 3.4Metode Penelitian ...................................................................................... 35 3.4.1 Urutan Kerja ..................................................................................... 35 3.4.2 Variabel Penelitian ........................................................................... 35 3.5Pengukuran Potensi Biogas dan Gas Metana ............................................. 36 3.5.1 Monitoring ........................................................................................ 37 3.5.2 Kalkulasi Produksi Biogas dan Gas Metana .................................... 38 BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1Komposisi Sampel dan Pengukuran pH Awal ........................................... 40 viii 4.2Biogas dari Cairan Rumen Sapi ................................................................. 41 4.2.1. Produksi Biogas Harian dari Cairan Rumen Sapi ............................ 41 4.2.2. Potensial Biogas dari Cairan Rumen Sapi ....................................... 44 4.3Biogas dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi ........ 45 4.3.1. Produksi Biogas Harian dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi .......................................................................... 45 4.3.2. Akumulasi Potensial Biogas dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi .......................................................................... 52 BAB VKESIMPULAN DAN SARAN 5.1Kesimpulan ................................................................................................ 57 5.2Saran ........................................................................................................... 58 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 59LAMPIRAN ix DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Komposisi Biogas .............................................................................. 11 Tabel 2.2. Karakteristik Sampah Buah di Pasar Gemah Ripah........................... 13 Tabel 2.3. Ambang batas dari Bermacam-Macam UnsurPenghalang (Inhibitor) ........................................................................ 15 Tabel 2.4. Kondisi Optimum Proses Pembentukan Biogas ................................ 21 Tabel 2.5. Jumlah timbulan sampah buah bulan SeptemberDesember 2008 dalam satuan ton/bulan ....................................................................... 23 Tabel 2.6. Variasi Jumlah Penambahan EM4 Terhadap Laju Pembentukan Biogas dan Konsentrasi CH4 Yang di Hasilkan ............................................. 24 Tabel 4.1. Komposisi Sampel Penelitian dan Pengukuran pH............................ 40 Tabel 4.2. Produksi dan Potensial Biogas dari Cairan Rumen Sapi ................... 42 Tabel 4.3. Produksi dan Potensial Biogas dari Sampah Buah ............................ 48 Tabel 4.4. Pengukuran pH Sampel Masing-masing Reaktor dan Pengukuran Gas Metana Selama Penelitian .................................................................. 50 x DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Proses dalam Pembentukan Biogas ................................................ 19 Gambar 2.2. Pencernaan Ternak Ruminansia.................................................... 27 Gambar 3.1. IlustrasiReaktor dan Sampel Gas................................................ 34 Gambar 4.1. GraIik Produksi Harian Biogas dari Cairan Rumen Sapi ............... 41 Gambar 4.2. GraIik Potensial Biogas dari Cairan Rumen Sapi .......................... 44 Gambar 4.3. GraIik Produksi Harian Biogas dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi dan Inokulum dari Sludge Biogas Manure ................................................................................................ 46 Gambar 4.4. Pengukuran Gas Metana Selama Percobaan Pada Biogas dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi .................... 51 Gambar 4.5. GraIik Akumulasi Potensial Biogas Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi dan Inokulum dari Sludge Biogas Manure ................................................................................................ 53 Gambar 4.6. GraIik Akumulasi PotensialBiogas Terhadap VolumePenambahan Cairan Rumen Sapi ....................................................... 55 xi DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1.Pengujian Volatile Solid Cairan Rumen SapiLampiran 2.Contoh Perhitungan Komposisi SampelLampiran 3.Perhitungan Alat : BIODIGESTERLampiran 4. Gambar BIODIGESTER Lampiran 5. Analisis EkonomiLampiran 6. Hasil Analisis Laboratorium xii INFLUENCE OF RUMEN FLUID ADDITIONIN BIOGA5 PRODUCTION FROM MANGO AND WATERMELON WA5TE ABSTRACT This research investigates the inIluence oI rumen Iluid addition in accelerating biogasIormingIromIruitwaste.TheresearchusedMangoandWatermelonwastes thattakenIrom'GemahRipahFruitsandVegetablesMarketinSlemanRegency and used rumen Iluid taken Irom slaughterhouse in Kolombo Market, Sleman. The equipment used was 600 ml laboratory scale anaerobic batch reactor with variation in rumen Iluid (C/N ratio 35.89; VS 3.28) adding5, 10, 15 and 20 volume into mixed Mango waste (C/N ratio 43; VS 8.51) and Watermelon waste(C/Nratio16;VS2.43).InordertoreachanoptimumvalueoI1.5 volatilesolid,therewaswateradditionintodigesteruntil480ml(80reactor volume). AIter50daysobservation,theresultshowsthatoptimumamountoIrumen Iluid must be added to slurry to accelerate biogas Iorming is 15 volume with 212.96 ml/gram VS biogas potential. Keywords : rumen Iluid, biogas, mango, watermelon, waste xiii PENGARUH PENAMBAHAN CAIRAN RUMEN 5APIPADA PEMBENTUKAN BIOGA5DARI 5AMPAH BUAH MANGGA DAN 5EMANGKA INTISARI Penelitianinidilakukanuntukmengetahuipengaruhpenambahancairan rumensapidalampembentukanbiogasdarisampahbuah.Dalampenelitianini digunakansampahbuahManggadanSemangkasertacairanrumensapi.Sampah buahdiambildariPasarIndukSayurdanBuah'GemahRipahKabupatenSleman. SedangkancairanrumensapidiambildarirumahpotonghewanPasarKolombo Kabupaten Sleman. Metodayangdigunakanadalahanaerobicbatchreactorskalalaboratorium 600 ml dengan melakukan variasi penambahan cairan rumen (C/N rasio 35,89; VS 3,28) sebesar 5, 10, 15 dan 20 volume ke dalam campuran sampah buah Mangga (C/N rasio 43; VS 8,51) dan sampah buah Semangka (C/N rasio 16; VS 2,43). Untuk mencapai volatile solid sebesar 1,5, dilakukan penambahan air ke dalam reaktor sehingga reaktor terisi 480 ml (80 volume). Setelahdilakukanpengamatanselama50hari,dapatdisimpulkanbahwa jumlahcairanrumensapiyangoptimumuntukmempercepatpembentukanbiogas darisampahbuahadalahsebesar15volume,denganpotensialbiogassebesar 212,96 ml/gr VS. Kata kunci : cairan rumen, biogas, sampah buah, mangga, semangka BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Salahsatupenyebabkerusakanalamdanlingkunganhidupdiwilayahperkotaan yangmenimbulkandampaknegatiIpadamasyarakatadalahmasalahsampah. Permasalahansampahdapatditimbulkanakibatadanyapertambahanjumlah penduduk,kurangnyasaranadanprasaranaumumuntukpenampungandan pengolahan sampah, pengembangan wilayah perkotaan, keterbatasan sumber daya manusiadanteknologi,sistemmanajemenpengelolaansampahyangstatis, keterbatasanlahan untukpembuangansampahdanbelumadanyapendidikan masalahsampahdimasyarakat.Hampirsemuaprodukindustriakanmenjadi sampahpadasuatuwaktu,denganjumlahsampahyangkira-kiramiripdengan jumlahkonsumsi.Lajupengurangansampahlebihkecildaripadalaju produksinya. Hal ini menyebabkan sampah semakin menumpuk di setiap penjuru kota. Besarnyatimbunansampahyangtidakdapatditanganitersebutakan menyebabkanberbagaipermasalahanbaiklangsungmaupuntidaklangsungbagi pendudukkotaapalagidaerahdisekitartempatpenumpukan.Dampaklangsung daripenanganansampahyangkurangbijaksanadiantaranyaadalahberbagai penyakitmenularmaupunpenyakitkulitsertagangguanpernaIasan,sedangkan dampak tidak langsungnya diantaranya adalah bahaya banjir yang disebabkan oleh terhambatnya arus air di sungai karena terhalang timbunan sampah yang dibuang ke sungai.Selain penumpukan di tempat pembuangan sementara (TPS), sampah pun akan semakin meningkat jumlahnya di tempat pembuangan akhir (TPA). Dengan semakin bertumpuknya sampah di TPA, akan menimbulkan bencana seperti yang terjadidisalahsatuTPAyangadadiBandungbeberapatahunlalu.Bencana longsor yang terjadi di TPA tersebut terjadi karena adanya akumulasi panas dalam tumpukansampahyangpadaakhirnyamenimbulkanledakanyangsangathebat. DarikejadiantersebutkitaharusberIikirkerasbagaimanaagarbencanaserupa tidak terjadi di TPA-TPA yang lainnya.Selaindampakyangtelahdisebutkantadi,secaratidaklangsungsampah yang menumpuk akan berpengaruh pada perubahan iklim akibat adanya kenaikan temperaturbumi(pemanasanglobal).Pemanasanglobalterjadiakibatadanya peningkatangas-gasrumahkacasepertiuapair,karbondioksida(CO2),metan (CH4),dandinitrooksida(N2O).Tumpukansampahiniakanmenghasilkangas karbondioksida(CO2)danmetan(CH4).Gasmetan(CH4)dapatdiubahmenjadi sumber energi yang akhirnya bisa bermanIaat bagi manusia. Di pasar tradisional, banyak sampah sayur-sayuran dan buah-buahan yang berton-ton jumlahnya. Sampah organik tersebut tidak banyak dimanIaatkan, tetapi langsungdibuangdandibiarkanmenumpukdanmembusuk,sehinggadapat mengganggupemandangandanmencemarilingkungan.Salahsatupenangan sampahorganikadalahmemproduksibiogas.Gasinidihasilkandariproses Iermentasibahan-bahanorganikolehbakterianaerob(bakteriyanghiduptanpa oksigen). Tetapi hanya metan yang dimanIaatkan sebagai bahan bakar. PasarIndukBuahdanSayurGamping,SlemanYogyakarta,padamusim panenmenghasilkanlimbahbuahyangadasebanyak34ton/hari,sedangkan padamusimtidakpanenjumlahlimbahbuahyangadasebanyak23ton/hari. (Koperasi Gemah Ripah, 2008). Sampai saat ini penanganan limbah buah tersebut belumbegitumaksimaldanhanyadibuangkeTempatPembuanganAkhir Sampah di Piyungan Yogyakarta, yang setiap harinya ikut mencemari lingkungan. Sebaliknyaapabilasampahinidikeloladenganbaikbisamenjadipotensiyang dapat dimanIaatkan untuk pengembangan biogas sebagai energi alternatiI. Banyak penelitian dilakukan untuk mengoptimalisasi pembentukan biogas dalamanaerobicdigester.Usahayangpernahdilakukanantaralaindengancara meningkatkankontakantarabakteridansubstratdengancarapengadukan, melekatkanbakterimenggunakanfixedfilmreactor,menggunakanAnaerobic Sequencing Batch Reactor (ASBR), meningkatkan komposisi substrat dengan co-digestiondengansubstratlaindanmengontrolammoniasebagaipenghalang dalam reaktor (Budiyono, 2009).Berbedadenganpenelitiansebelumnya,salahsatucarayangdilakukan untukmeningkatkanproduksimetanayangdihasilkanadalahdengan meningkatkanjumlahinokulumdidalambiodigester.Jumlahmetanayang dihasilkanterlihatpadabanyaknyakotoranternakyangdigunakansebagai inokulum (Luengo dan Alvarez dalam Budiyono, 2009). Limbahternakadalahsisabuangandarisuatukegiatanusahapeternakan sepertiusahapemeliharaanternak,rumahpotonghewan,pengolahanproduk ternak,danlain-lain.Limbahtersebutmeliputilimbahpadatdanlimbahcair sepertiIeses,urin,sisamakanan,embrio,kulittelur,lemak,darah,bulu,kuku, tulang,tanduk,cairanrumen,danlain-lain.Semakinberkembangnyausaha peternakan, limbah yang dihasilkan semakin meningkat. TernakruminansiamemanIaatkanmakananyangdikonsumsinyasetelah dilakukanprosesIermentasididalamrumendansaluranpecernaanlainnya. Rumenmerupakankantongyangberisibermiliaranmikrobayangterdiridari bakteri,protozoadanIungi.Rumenberisikanberbagaispesiesmikroba.Setiap gramcairanrumenmengandungsekitar1010bakteridengan200spesies,106 protozoa dengan 25 genus dan 106 Iungi dengan 5 genus (Mackie dkk. 1999). Dari miliaranmikrobatersebut,terdapatjumlahmikrobaanaerobyangsangatbanyak dalam rumen hewan memamah biak (Arora, 1983).Banyaknyajumlahlimbahpeternakankhususnyasampahisirumendari rumahpotonghewan,perludilakukanpenelitianuntukmemanIaatkanlimbah peternakantersebut.Selainitujugamakadiperlukanupayapenangananlimbah buahdansayuranyangtepat,terarahdanberkelanjutan.Salahsatumetodayang perludipelajariadalahpengaruhcairanrumenterhadapprosesanaerobic digestion sampah buah menjadi biogas. 1.2.Rumusan Masalah Berdasarkan uraian di atas, maka dapat dirumuskan permasalahan : Bagaimanapengaruhpenambahancairanrumensapiuntukmempercepat pembentukan biogas.

1.3.Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk: 1.Mengetahui seberapa besar terjadi percepatan pembentukan biogas dengan penambahan cairan rumen sapi. 2.Menganalisisjumlahcairanrumensapiyangoptimumuntukmembantu percepatan pembentukan biogas. 1.4.Keutamaan Rencana Penelitian 1.Menghasilkan biogas dengan memanIaatkan sampah buah-buahan. 2.PemanIaatan cairan rumen sapi untuk mempercepat pembentukan biogas. 1.5.Batasan Masalah Dalam penelitian ini, objek masalah dibatasi oleh : 1.Objekpenelitianterbataspadasampahbuahmangga,dengan menambahkan sampah buah semangka untuk mencapai nilai C/N ratio. 2.Menggunakancairanrumensapidarirumahpotonghewansebagai starter. 3.Penelitian dilakukan pada kondisi anaerob dengan suhu 30oC. 4.Penelitian dilakukan di Laboratorium Konservasi Energi dan Pencegahan PencemaranJurusanTeknikKimiaFakultasTeknikUniversitasGadjah Mada Yogyakarta. 1.6.Keaslian Penelitian Penelitian dengan judul : Pengaruh Penambahan Cairan Rumen Sapi Pada Pembentukan Biogas Dari Sampah Buah Mangga dan Semangka Sepengetahuanpenulisbelumpernahdilakukan,kecualiyangdiacudan dicantumkan dalam tulisan ini. 7 BAB II TIN1AUAN PUSTAKA 2.1.Sampah 2.1.1.Umum Sampahpadaumumnyabersumberdaripenggunaanlahanataukawasan. Meskipunbanyakjenispengelompokansumbersampah,secaraumumsampah bersumber dari : (1) pemukiman, (2) perdagangan, (3) perkantoran, (4) konstruksi dan pembongkaran, (5) pelayanan perkotaan, (6) tempat pengolahan, (7) industri, dan (8) pertanian (Tchobanoglous, 1990).Beberapa pengertian sampah antara lain : 1.Sampah adalah bahan yang tidak mempunyai nilai atau tidak berharga untuk maksudbiasaatauutamadalampembikinanataupemakaianbarangrusak ataubercacatdalampembikinanmanuIakturataumateriberkelebihanatau ditolak atau buangan (Kamus Istilah Lingkungan, 1994).2.Sampahadalahsuatubahanyangterbuangataudibuangdarisumberhasil aktivitas manusia maupun proses alam yang belum memiliki nilai ekonomis (Istilah Lingkungan untuk Manajemen, 1996).3.Sampahadalahsesuatuyangtidakbergunalagi,dibuangolehpemiliknya atau pemakai semula (Tandjung, 1982) 4.Sampah adalah sumberdaya yang tidak siap pakai (Radyastuti, 1996).5.Sampah adalah bagian dari sesuatu yang tidak dipakai, tidak disenangi atau sesuatuyangharusdibuang,yangumumnyaberasaldarikegiatanyang 8 dilakukanmanusia (termasuk kegiatan industri), tetapi bukan yang biologis (Hadiwoyoto, 1983). 2.1.2.Jenis-jenis Sampah 2.1.2.1.Jenis-jenis Sampah Berdasarkan Sumber Jenis-jenissampahberdasarkansumberdapatdikategorikandalambeberapa kelompok sebagai berikut (Tchobanoglous, 1990): 1.Sampah alam Sampahyangdiproduksidikehidupanliardiintegrasikanmelaluiproses daurulangalami,sepertihalnyadaun-daunkeringdihutanyangterurai menjaditanah.Diluarkehidupanliar,sampah-sampahinidapatmenjadi masalah, misalnya daun-daun kering di lingkungan pemukiman. 2.Sampah manusia Sampahmanusia(Inggris:humanwaste)adalahistilahyangbiasa digunakanterhadaphasil-hasilpencernaanmanusia,sepertiIesesdanurin. Sampahmanusiadapatmenjadibahayaseriusbagikesehatankarenadapat digunakan sebagai vektor (sarana perkembangan) penyakit yang disebabkan virusdanbakteri.Salahsatuperkembanganutamapadamanusiaadalah penguranganpenularanpenyakitmelaluisampahmanusiadengancara hidupyanghigienisdansanitasi.Termasukdidalamnyaadalah perkembanganteoripenyaluranpipa(plumbing).Sampahmanusiadapat dikurangi dan dipakai ulang misalnya melalui sistem urinoir tanpa air. 9 3.Sampah konsumsi Sampahkonsumsimerupakansampahyangdihasilkanoleh(manusia) pengguna barang, dengan kata lain adalah sampah-sampah yang dibuang ke tempatsampah.Iniadalahsampahyangumumdipikirkanmanusia. Meskipun demikian, jumlah sampah kategori ini pun masih jauh lebih kecil dibandingkansampah-sampahyangdihasilkandariprosespertambangan dan industri. 4.Sampah nuklir Sampah nuklir merupakan hasil dari Iusi nuklir yang menghasilkan uranium danthoriumyangsangatberbahayabagilingkunganhidupdanjuga manusia.Olehkarenaitusampahnuklirdisimpanditempat-tempatyang tidak berpotensi tinggi untuk melakukan aktivitas tempat-tempat yang dituju biasanya bekas tambang garam atau dasar laut (walau jarang namun kadang masih dilakukan). 2.1.2.2.Jenis-jenis Sampah Berdasarkan SiIat Jenis-jenissampahberdasarkansiIatdapatdikategorikandalambeberapa kelompok sebagai berikut (Tchobanoglous, 1990): 1.Sampah OrganikSampahorganikterdiridaribahan-bahanpenyusuntumbuhandanhewan yang diambil dari alam atau dihasilkan dari kegiatan pertanian, perikanan atau yang lain. Sampahinidenganmudah diuraikandalamproses alami. Sampah rumahtanggasebagianbesarmerupakanbahanorganik.Termasuksampah 10 organik,misalnyasampahdaridapur,sisatepung,sayuran,kulitbuah,dan daun. 2.Sampah AnorganikSampah anorganik berasal dari sumber daya alam tak terbarui seperti mineral danminyakbumi,ataudariprosesindustri.Beberapadaribahaninitidak terdapat di alam seperti plastik dan aluminium. Sebagian zat anorganik secara keseluruhantidakdapatdiuraikanolehalam,sedangsebagianlainnyahanya dapat diuraikan dalam waktu yang sangat lama. Sampah jenis ini pada tingkat rumah tangga, misalnya berupa botol, botol plastik, tas plastik, dan kaleng. 2.2.Biogas EnergiterbaruyangdapatdihasilkandenganteknologitepatgunayangrelatiI lebihsederhanadansesuaiuntukdaerahpedesaanadalahenergibiogasdengan memproseslimbahbioataubiomassadidalamalatkedapudarayangdisebut digester.Biomassaberupalimbahdapatberupakotoranternakbahkantinja manusia,sisa-sisapanenansepertijerami,sekamdandaun-daunansortiransayur dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran ternak. Biogas merupakan gas campuran metan (CH4), karbondioksida (CO2) dan gaslainnyayangdidapatdarihasilpenguraianbahanorganik(sepertikotoran hewan,kotoranmanusia,dantumbuhan)olehbakterimetanogen.Untuk menghasilkanbiogas,bahanorganikyangdibutuhkanditampungdalam biodigester.Prosespenguraianbahanorganikterjadisecaraanaerob(tanpa oksigen).11 Biogasterbentukdariprosesbiodegradasimaterialorganikpadakondisi anaerobik. Biogas terdiri dari campuran CH4 (metana) dan CO2 (karbondioksida) dansisanyaH2S,N,CO,danO.JumlahCH4danCO2merupakanIungsibahan teruraikandankondisiprosessepertisuhu,C/Nrasio,danlain-lain.(MitzlaII, 1988). Contoh komposisi biogas ditunjukkan pada Tabel 2.1. GasmetanaterbentukkarenaprosesIermentasisecaraanaerobik(tanpa oksigen)olehbakterimethanataudisebutjugabakterianaerobikdanbakteri biogasyangmengurangisampah-sampahyangbanyakmengandungbahan organik(biomassa)sehinggaterbentukgasmetana(CH4)yangapabiladibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadisecaraalamiahsebagaimanaperistiwaledakangasyangterbentukdi bawahtumpukansampahdiTempatPembuanganSampahAkhir(TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (Kompas, 17 Maret 2005).

Tabel 2.1. Komposisi biogas KomponenRumus kimiaPersentase ( ) MetanCH4 5070 KarbondioksidaCO2 3040 HidrogenH2 510 Nitrogen N2 12 Uap airH2O0,3 Hidrogen sulIideH2S sedikit Sumber : Yadav dan Hesse, 1981 ProsespembentukanbiogasdipengaruhiolehbeberapaIaktor,antaralain C/N rasio, toksisitas, kadar air, temperatur, bakteri penghasil metan, aerasi, waktu tinggal, dan derajat keasaman (pH). 12 1.Perbandingan kandungan karbon terhadap nitrogen (C/N rasio) Salahsatucarauntukmenentukanbahanorganikyangsesuaiuntuk digunakan sebagai bahan sistem biogas adalah dengan mengetahui rasio C/N. C/N rasiobahanorganikadalahperbandinganantarabanyaknyakandunganunsur karbon(C)terhadapbanyaknyakandunganunsurNitrogen(N)yangadapada suatubahanorganik.Didalambahanorganikbiasanyakandungankarbonlebih banyakdibandingkankandungannitrogennya.Bilasuatubahanmemilikiangka perbandingan20,iniberartibilaada20gramkarbonmakajumlahnitrogennya adalah1gram.Sedangkanbilarasionyarendah,halituberartijumlahkarbon tidakterpautjauhdarijumlahnitrogennya.Bilarasionyatinggi,haliniberarti jumlahkarbonlebihbanyakdaripadanitrogennya(KarkidanDixit,1984dalam Widodo, 2008).Agar proses anaerobic digestion dapat berlangsung secara optimum, maka C/Nrasiodiupayakantetapdipertahankanberkisarantara20-30.BilaC/Nrasio sangattinggi,nitrogenakandikonsumsisecaracepatolehbakterimethanogen untuk memenuhi kebutuhan proteinnya. Begitu nitrogen habis bakteri methanogen tidakbereaksilagidalammendegradasikankandungankarbondidalambahan organik.Akibatnyaproduksigasakanturun.Sebaliknya,bilaC/Nrasiosangat rendah,nitrogenakanterbebasdanterakumulasidalambentukammonia(NH3) dan berakibat meningkatnya nilai pH slurry di dalam digester. Bila pH di atas 8,5 akanmenunjukkkaneIekracun(toxic)padapopulasibakterimethanogen (Nijaguna, 2006). 13 BahandenganC/Nrasiotinggidapatdipadukandenganbahanyang memilikiC/Nrasiorendah,sehinggadiperolehrata-rataperbandinganC/Nrasio antara20-30.Sebagaicontoh,diCinauntukmemperolehkeseimbanganC/N rasio,biasanyapadadasardigesterdiisidenganjeramisebelumdialirkanlimbah latrin(kotoranbabi).DemikianhalnyadiNepal,inputdigesterdengan menggunakankotorangajahyangdipadukandengankotoranmanusiaagar diperolehkeseimbanganC/Nrasio(antara20-30)denganhasilbiogasyang memuaskan (Gautam dan Karki, 1996). Hal lain yang perlu diperhatikan yaitu rasio C/N terlalu tinggi atau terlalu rendahakanmempengaruhiprosesterbentuknyabiogas,karenainimerupakan prosesbiologisyangmemerlukanpersyaratanhiduptertentu,sepertijuga manusia.MenurutWahyudi(2009),persentaseC/Nrasiooptimumdicapaipada nilai C/N rasio 30. Nurrihadini(2008)melakukanstudikarakterisasisampahPasarBuahGemah Ripah Yogyakarta sebagai bahan baku biogas seperti pada Tabel 2.2 berikut.Tabel 2.2. Karakteristik Sampah Buah di Pasar Gemah Ripah No.BuahDM () ODM C/NVS () 1Alpukat14,1995,523013,55429 2Anggur1086,72208,672 3Apel1298,045511,7648 4Belimbing7,6590,89136,953085 5Jambu Air7,1793,96136,736932 6Jambu Biji9,4279,91427,527522 7Jeruk9,1298,14218,950368 8Kelengkeng16,8794,843915,99951 9Mangga9,0194,48438,512648 10Manggis11,9992,816711,12792 11Melon4,8791,66324,463842 12Nanas1098,41509,841 13Pepaya6,0885,79165,216032 14Rambutan15,9298,663515,70667 15Salak1278,48589,4176 16Semangka3,5768,14172,432598 14 2.ToksisitasIon-ionmineral,logamberat,dandetergen,adalahbeberapabahan beracunyangmenghalangipertumbuhannormalbakteripathogendidalam digester.Dalamjumlahyangsedikit,ion-ionmineralsepertisodium,potassium, calcium, magnesium, ammonium, dan belerang, merangsang pertumbuhan bakteri. Namun apabila konsentrasinya sangat tinggi justru akan menghasilkan eIek racun. Sebagaicontohnya,kehadiranNH4sebanyak50200mg/lakanmerangsang pertumbuhanmikroba,namunkonsentrasiNH4diatas1500mg/ljustruakan menghasilkan eIek racun (Nijaguna 2006).Logam berat seperti tembaga, nikel, chrom, seng, timbal, dan sebagainya, dalamjumlah sedikit sangat penting bagipertumbuhan bakteri,sedangkan dalam jumlahbesarakanmemberikaneIekracun.Detergentermasuksabun,antibiotik, larutanorganik,dansebagainya,akanmenghalangiaktivitasbakteripembentuk metan.Kehadiranunsur-unsurtersebutdidalamdigestersebaiknyadihindari. Adapununsuratausenyawapenghasilracunsertaambangbatasnyadiberikan pada Tabel 2.3. VS ODM (Organic Dry Matter) x DM (Dry Matter).....(1) 15 Tabel 2.3. Ambang batas dari Bermacam-Macam Unsur Penghalang (Inhibitor) No.Unsur PenghalangAmbang batas (mg/liter) 1SulIat (SO4)5.000 2Sodium Chlorida (NaCl)40.000 3Nitrat (terhitung sebagai N)0,05 10-3 4Tembaga (Cu)100 5Chrom (Cr)200 6Nikel (Ni)200500 7Sodium (Na)3.5005.500 8Potassium (K)2.5004.500 9Calcium (Ca)2.5004.500 10Magnesium (Mg)1.0001.500 11Mangan (Mn)Di atas 1.500 Sumber : Anonim, 1989 3.Kadar air Kadarairbahanyangterkandungdalambahanyangdigunakan,juga sepertirasioC/Nharustepat.Jikahasilbiogasdiharapkansesuaidengan persyaratanyangberlaku,makamisalnyalimbahternakruminansiayang digunakanberbentukkotorankambingkeringdicampurdengansisa-sisarumput bekasmakananataudenganbahanlainnyayangjugakering,makadiperlukan penambahan air. Tapi berbeda kalau bahan yang akan digunakan berbentuk lumpur selokan yangsudahmengandungbahanorganiktinggi,misalnyadaribekasdansisa pemotonganhewanataumanuredaripeternakan.Dalambahannyasudah terkandungair,sehinggapenambahanairtidakakansebanyakpadabahanyang kering. 4.Temperatur MenurutMohamedNajibSannaa(2008),dikatakanbahwatemperatur merupakanIaktorpentingyangmempengaruhiaktivitasmikroorganisme. 16 Temperaturoptimalpadaprosesanaerobicdigestionadalah30o40oC (mesoIilik) dan 50o60oC (termoIilik).Bakteri methanogen tidak akan aktiI apabila suhu di dalam digester terlalu tinggiataupunrendah.Temperaturdidalamdigesterberpengaruhbesarpada prosesproduksibiogas.MenurutMitaldalamYadvika(2004),adatigarentang suhuberbedayangdapatdigunakandalamIermentasianaerobikyaitu psvchrophilic(_30C),mesophilic(3040C),danthermophilic(5060C). NamundemikianbakterianaerobpalingaktiIketikaberadapadarentang temperatur mesophilic dan thermophilic (Mitaldalam Yadvika, 2004). Sedangkan yangperlumenjadicatatandisiniadalahpenggunaansuhupsvchrophilictidak dilakukankarenakurangmemberikanhasilbiogasyangdiharapkan(Kashyap dalam Yadvika, 2004). Prosesanaerobicdigestionsangatpekaterhadapperubahantemperatur. Temperaturoptimumyangdiperolehyaituantara52o58oC.PengaruhnegatiI dapatterjadipadatemperaturdiatas60oCkarenaproduksiammonia,akan meningkatdanmemberikaneIekracun.Bilakekentalanbahanyangdicerna (digested)tersebutrendahatauencerpadasuhutinggi,makaakanmemudahkan terjadinya diIusi. 5. Bakteri penghasil metana (metanogens) Kehadiran jasad pemroses, atau jasad yang mempunyai kemampuan untuk menguraikanbahan-bahanyangakhirnyamembentukCH4danCO2.Dalam limbahternakruminansiasemisalkotorankandang,limbahrumahpemotongan ataupunrumputdanjerami,sertabahan-bahanbuanganlainnya,banyakjasad 17 renik, baik bakteri ataupun jamur pengurai bahan-bahan tersebut didapatkan. Tapi yangmenjadimasalahadalahhasiluraiannyabelumtentumenjadiCH4yang diharapkan serta mempunyai kemampuan sebagai bahan bakar.Makauntukmenjaminagarkehadiranjasadrenikataumikrobapembuat biogas(umumnyadisebutbakterimetan),sebaiknyadigunakanstarter,yaitu bahanatausubstratyangdidalamnyasudahdapatdipastikanmengandung mikroba metan sesuai yang dibutuhkan. MenurutBayuFitria(2009),adatigakelompokdaribakteridan Arkhaebakteria yang berperan dalam proses pembentukan biogas, yaitu: a.KelompokbakteriIermentatiI:Steptococci,Bacteriodes,danbeberapa jenis Enterobactericeae b.Kelompok bakteri asetogenik: Desulfovibrio c.KelompokArkhaebakteriadanbakterimetanogen:Methanobacterium, Methanobacillus, Methanosarcina, dan Methanococcus MenurutGerardi(2003),berdasarkanbahanyangdigunakanuntuk membentuk gas metana, bakteri pembentuk metana dibagi menjadi 3 kelompok : a.Bakteri metanogen hidrogenotropik, yaitu menggunakan karbondioksidab.Bakteri metanogen asetotropik, yaitu menggunakan asam asetatc.Bakteri metanogen metilotropik, yaitu menggunakan metanol Degradasibahanorganikyangkomplekshinggamenjadimetanakantercapai setelah melalui 3 tahap, yaitu hidrolisis, acidiIikasi dan metanisasi. (Karki, 1996) : 18 a.Tahap hidrolisis Tahap pertama proses ini disebut dengan hidrolisis, dimana molekul organik yang kompleks dipecah menjadi bentuk sederhana seperti karbohidrat, asam aminodanasamlemak.Prosesdegradasiberlangsungdenganbantuan enzim ekstraselulosa yang dilepaskan oleh bakteri. b.Tahap acidiIikasi Padatahapini,monomersepertiglukosayangdihasilkanpadatahap sebelumnya,diIermentasikandalamkeadaananaerobikmenjadiasamyang bervariasidenganbantuanenzimyangdihasilkanolehbakteripembentuk asam. c.Tahap methanisasi Tahapmethanisasiterjadidimanabakterimethanogenmengubah bermacam-macam asam yang dihasilkan pada tahap acidiIikasi menjadi gas metanasertaproduksampinganberupaair,karbondioksidadansedikitgas lainnya. Didalamreaktorbiogas,terdapatduajenisbakteriyangsangatberperan, yakni bakteri asam dan bakteri methan. Kedua jenis bakteri ini perlu eksis dalam jumlahyangberimbang.Kegagalanreaktorbiogasbisadikarenakantidak seimbangnyapopulasibakterimethanterhadapbakteriasamyangmenyebabkan lingkunganmenjadisangatasam(pHkurangdari7)yangselanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri methan (Garcelon, 2000). Ketiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah. pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana pembuat.KeberadaanudaramenyebabkangasCHitu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. tbiogas berjalan sebagaimana mestinya.bagibanyaknya dapat diproses Ketiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah. 6. AerasiAerasiataukehadiranudara(oksigen)selamaproses.Dalamhal pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana pembuat.KeberadaanudaramenyebabkangasCHitu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.Masihadabeberapapersyaratanlainyangdiperlukanagarhasilbiogas sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. tetapi kelima syarat tersebut sudah merupbiogas berjalan sebagaimana mestinya. 7.Waktu tinggal (Waktutinggal( bagibanyaknya dapat diprosesKetiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah.Gambar 2.1. Aerasi Aerasiataukehadiranudara(oksigen)selamaproses.Dalamhal pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana pembuat.KeberadaanudaramenyebabkangasCHitu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.Masihadabeberapapersyaratanlainyangdiperlukanagarhasilbiogas sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. etapi kelima syarat tersebut sudah merupbiogas berjalan sebagaimana mestinya.Waktu tinggal (retention timeWaktutinggal( bagibanyaknyaslurrv dapat diproses oleh bakteri methanogen. UntukKetiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah.ar 2.1. Proses dalam Pembentukan BiogasAerasiataukehadiranudara(oksigen)selamaproses.Dalamhal pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana pembuat.KeberadaanudaramenyebabkangasCHitu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.Masihadabeberapapersyaratanlainyangdiperlukanagarhasilbiogas sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. etapi kelima syarat tersebut sudah merupbiogas berjalan sebagaimana mestinya.retention timeWaktutinggal(retentiontime sebagaiinputuntuktinggaldidalamdigestersehingga oleh bakteri methanogen. UntukKetiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah.Proses dalam Pembentukan BiogasAerasiataukehadiranudara(oksigen)selamaproses.Dalamhal pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana pembuat.KeberadaanudaramenyebabkangasCHitu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.Masihadabeberapapersyaratanlainyangdiperlukanagarhasilbiogas sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. etapi kelima syarat tersebut sudah merupakan syarat dasar agar proses pembuatan biogas berjalan sebagaimana mestinya. retention time) retentiontime)adalahperioderatasebagaiinputuntuktinggaldidalamdigestersehingga oleh bakteri methanogen. Untuk Ketiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah.Proses dalam Pembentukan BiogasAerasiataukehadiranudara(oksigen)selamaproses.Dalamhal pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana pembuat.KeberadaanudaramenyebabkangasCH4tidakakanterbentuk.Untuk itu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.Masihadabeberapapersyaratanlainyangdiperlukanagarhasilbiogas sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. akan syarat dasar agar proses pembuatan )adalahperioderatasebagaiinputuntuktinggaldidalamdigestersehingga pengolah kotoran ternak, Ketiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah.Proses dalam Pembentukan Biogas Aerasiataukehadiranudara(oksigen)selamaproses.Dalamhal pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana tidakakanterbentuk.Untuk itu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat. Masihadabeberapapersyaratanlainyangdiperlukanagarhasilbiogas sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. akan syarat dasar agar proses pembuatan )adalahperioderata-ratayangdiberikan sebagaiinputuntuktinggaldidalamdigestersehingga pengolah kotoran ternak, 19 Ketiga proses dalam reaktor biogas dapat dilihat pada Gambar di bawah. Aerasiataukehadiranudara(oksigen)selamaproses.Dalamhal pembuatanbiogasmakaudarasamasekalitidakdiperlukandalambejana tidakakanterbentuk.Untuk Masihadabeberapapersyaratanlainyangdiperlukanagarhasilbiogas sesuai dengan yang diharapkan semisal, pengadukan, pH dan tekanan udara. Akan akan syarat dasar agar proses pembuatan ratayangdiberikan sebagaiinputuntuktinggaldidalamdigestersehingga pengolah kotoran ternak, retention 20 timediperolehdengancaramembagivolumedigestertotaldenganpenambahan volume slurrv sebagai input untuk setiap harinya.Denganmempertimbangkaniklimsuatuwilayah,retentiontimeberbeda-beda.Sebagaigambaran,untukdiNepalretentiontimeyangdisarankanadalah 50-60 hari. Sehingga suatu digester akan memiliki volume 50-60 kali penambahan inputharian.Namundemikianuntukdigesterbiogaskotoranmanusia,agar bakteri pathogen yang ada di dalam kotoranmanusia dapatdimatikan diperlukan retentiontime/waktutinggalyanglebihlama(70-80hari).Retentiontimejuga bergantung pada suhu di dalam digester, pada suhu di atas 35C (mesoIilik), suhu thermoIilik (55C), atau pun suhu psycroIilik (Lagrange, 1979). 8.Derajat Keasaman (pH) Faktorlainyangperludiperhatikanadalahderajatkeasaman.pH merupakanparameterpentingyangmempengaruhipertumbuhanmikrobaselama prosesIermentasiberlangsung(Yadvika,2004).Selamaberlangsungnyaproses Iermentasi,asamlemakterbang(volatilefattvacid)yangdihasilkanolehbakteri pembentukasam(acidforming)akanmenyebabkanpHdidalamdigesterdapat turunhinggadibawah5.Asamtersebutakanmenghalangiataubahkan menghentikan proses degradasi atau proses Iermentasi. Oleh karena itu kecepatan produksiasamlemakterbangdidalamdigesterdiupayakanagarlebihrendah daripadakecepatanbakterimethanogenuntukmengubahasamlemakterbang menjadimetan.BakterimethanogensangatpekaterhadappHdantidakdapat tumbuh berkembang di bawah 6,5.Produksi metan akan stabil apabila pH dapat 21 dipertahankanantara7,2hinggga8,2(Nijaguna,2006).Kondisioptimumproses pembentukan biogas dapat dilihat pada Tabel 2.4. Tabel 2.4. Kondisi Optimum Proses Pembentukan Biogas No.ParameterKondisi Optimum 1.Temperatur35oC 2.Derajat Keasaman (pH)77,8 3.Nutrisi UtamaKarbon dan Nitrogen 3.C/N Rasio2030 4.Logam Berat Terlarut 1 mg/l 5.SulIida 200 mg/l 6.Natrium 5000 mg/l 7.Kalsium 2000 mg/l 8.Magnesium 1200 mg/l 9.Ammonia 1700 mg/l Sumber : Anonim, 2009 Sumber Bahan Baku Biogas Padaumumnya,semuajenisbahanorganikyangdiprosesuntuk menghasilkanbiogas,tetapihanyabahanorganikyangpadatdancairhomogen, sepertikotoranurinhewanternakyangcocokuntuksistembiogassederhana. DiperkirakanadatigajenisbahanbakuyangprospektiIuntukdikembangkan sebagai bahan baku biogas di Indonesia,antaralain kotoran hewan danmanusia, sampah organik, dan limbah cair (Herlanda, 2008). 1.Kotoran Hewan dan Kotoran Manusia Berdasarkanhasilestimasi,seekorsapidalamsatuharidapat menghasilkan kotoran sebanyak 1030 kg. Seekor ayam meghasilkan 25 g/hari, dan seekor babi dewasa dengan berat 4,55,3 kg/hari. Berdasarkan hasil riset yang pernah ada diketahui bahwa setiap 1 kg kotoran ternak sapi 22 berpotensimenghasilkan360literbiogasdan20kgkotoranbabidewasa bisa menghasilkan 1,379 liter biogas. 2.Sampah Padat Organik Pembuatanbiogasdarisampahorganikmenghasilkanbiogasdengan komposisimetan51,3358,58dangasCO241,8248,67. Percampuransampahorganiktersebutdengankotoranhewandapat meningkatkan komposisi metan dalam biogas. 3.Limbah Organik Cair Komponen utama limbah cair adalah air (90), sisanya yaitu bahan padat yangbergantungpadaasalbuangantersebut.Tidaksemualimbahcair dapat dimanIaatkan sebagai bahan baku penghasil biogas. Limbah tersebut antaralainurinhewanternak,limbahcairrumahtangga,danlimbahcair industrisepertiindustritahu,tempe,tapioka,brem,danrumahpotong hewan.Pengolahanlimbahcairuntukbiogasdilakukandengan mengumpulkanlimbahcairdalamdigesteranaerobyangdiisidengan mediapenyanggayangberIungsisebagaitempatmelekatnyabakteri anaerob. BerdasarkandatadarisurveykelapanganolehNurrihadini(2008),maka didapatkomposisilimbahbuahtiapbulandaribulanSeptembersampaibulan Desember 2008 di pasar induk buah dan sayuran Gamping, Sleman, Yogyakarta, diperoleh data sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2.6. 23 Tabel 2.5. Jumlah timbulan sampah buah bulan SeptemberDesember 2008 dalam satuan ton/bulan NoBuahSeptemberOktoberNovemberDesember 1.Jeruk233,40217,20278,40109,80 2.Mangga336,00376,20492,00112,20 3.Apel26,4022,8044,4031,80 4.Nanas4,659,607,200,40 5.Semangka10,507,358,556,15 6.Melon6,154,803,601,35 7.Anggur2,252,403,302,25 2.3.Starter Starteryangmengandungbakterimetandiperlukanuntukmempercepatproses Iermentasianaerob.BeberapajenisstarteryangdilaporkanFitria(2009)antara lain: 1.Starteralami,yaitulumpuraktiIsepertilumpurkolamikan,aircomberan atau cairan septi tank, timbunan kotoran, dan timbunan sampah 2.Starter semi buatan, yaitu dari Iasilitas biodigester dalam stadium aktiI 3.Starterbuatan,yaitubakteriyangdibiakkansecaralaboratoriumdengan media buatanStarter sebaiknya digunakan dalam waktu tidak lebih dari 48 jam. Turunnya temperaturhinggasuhuambientselamawaktupenyimpanan,mengharuskan inokulumdisimpandiatastitikbekunya.Agarinokulumdapatberadaptasi kembalipadasuhu55 C,sebaiknyadisimpandidalambotoldenganheadspace tanpaoksigen(keadaananaerobik)selama3haripadasuhu55 Cdidalam inkubator. Yang perlu diperhatikan di sini bahwa bahan organik degradable yang tersisadidalaminokulummasihakanmenghasilkanmetanselamaperiode penelitian (Hansen, 2003). 24 Padastarterterdapatsekelompokmikrobadalamjumlahdankondisi IisiologistertentuyangsiapdiinokulasipadamediaIermentasi.Penambahan starterkedalamdigesterdimaksudkanuntukmemperpendekwaktustartup, sehinggasuatuprosesdapatberlangsunglebihcepat.Secaraalami,mikroba pembentukbiogassudahadadidalamkotoranyangkeluardaritubuhhewan ternak. Namun jumlahnya sangat sedikit karena sebagian besar mikroba telah mati selamaperjalananmulaidarirumen-retikulum-omasum-abomasum.Sehingga tanpa penambahan apapun ke dalam digester, biogas baru akan terbentuk setelah 2 minggu sampai satu bulan (Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, 2009). MenurutPurnomo,dkk(2007)penambahanmikroba(EM4)yangdikemas dalamlarutanglukosasebagaiinokulum(starter)sebanyak0,2dapat meningkatkanproduksibiogassebanyak1,76.Hasilpenelitiandengan pemanIaatan EM4 sebagai biostarter dapat dilihat pada Tabel 2.6. Tabel 2.6. Variasi Jumlah Penambahan EM4 Terhadap Laju Pembentukan Biogas dan Konsentrasi CH4 Yang di Hasilkan No. Panjang Digester (m) EM4Laju Produksi Biogas Konsentrasi CH4 1.400,3840,5 2.40,11,2041,3 3.40,22,1441,2 Sumber : Purnomo, dkk, 2007 MenurutSusilowati(2009),perlakuandenganvariasipenambahanstarter yangberupacairanrumensapipadapembentukanbiogasdarikotoranternak (20,30,dan40),ternyatadapatmempercepatproduksibiogaspadaawal pengamatan,yaitumulaiharikeempat.Sedangkanperlakuantanpapenambahan starter(cairanrumen0),kecepatanproduksibiogasterjadimenjelangharike-25 30.SedangkanmenurutBudiyono(2009),inokulumyangberasaldaricairan rumenbisamempercepatpembentukanbiogasdarikotoranternakdaneIisiensi pembentukanmeningkat2sampai3kalidibandingkansubstratkotoranternak tanpa cairan rumen. 2.4.Rumen PencernaanadalahrangkaianprosesperubahanIisikdankimia yangdialamibahanmakananselamaberadadidalamalatpencernaan.Proses pencernaan makanan pada ternak ruminansia lebih kompleks dibandingkan proses pencernaan pada jenis ternak lainnya (Ilmupedia, 2009). Pola pencernaan pada hewan umumnya sama dengan manusia, yaitu terdiri atas mulut, Iaring, lambung, dan usus. Namun demikian, struktur alat pencernaan kadang-kadang berbeda antara hewan yang satu dengan hewan yang lain.Struktur khusus pencernaan hewan ruminansia : 1.Gigiseri(Insisivus)memilikibentukuntukmenjepitmakananberupa tetumbuhan seperli rumput.2.Geraham belakang (Molare) memiliki bentuk datar dan lobar.3.Rahang dapat bergerak menyamping untuk menggiling makanan.4.Strukturlambungmemilikiempatruangan,yaitu:Rumen,Retikulum, Omasum dan Abomasum.Perutternakruminansiadibagimenjadi4bagian,yaituretikulum(perut jala), rumen (perut beludru), omasum(perut buku), dan abomasum (perut sejati). DalamstudiIisiologiternakruminasia,rumendanretikulumseringdipandang 26 sebagaiorgantunggaldengansebutanretikulorumen.Omasumdisebutsebagai perutbukukarenatersusundarilipatansebanyaksekitar100lembar.Fungsi omasumbelumterungkapdenganjelas,tetapipadaorgantersebutterjadi penyerapan air, asam lemak terbang dan elektrolit. Pada organ ini dilaporkan juga menghasilkanamoniadanmungkinasamlemakterbang(FrancesdanSiddon, 1993).Termasukorganpencernaanbagianbelakanglambungadalahsekum, kolondanrektum.Kapasitasrumen80,retikulum5,omasum78,dan abomasum78.Pembagianiniterlihatdaribentukgentinganpadasaatotot spingterberkontraksi.Abomasummerupakanlambungyangsesungguhnyapada hewan ruminansia. Mikroba rumen dapat dibagi dalam tiga grup utama yaitu bakteri, protozoa danIungi(Czerkawski,1986).KehadiranIungididalamrumendiakuisangat bermanIaatbagipencernaanpakanserat,karenadiamembentukkoloni padajaringanselulosapakan.RizoidIungitumbuhjauhmenembusdindingsel tanaman sehingga pakan lebih terbuka untuk dicerna oleh enzim bakteri rumen. BakterirumendapatdiklasiIikasikanberdasarkansubstratutamayang digunakan,karenasulitmengklasiIikasikanberdasarkanmorIologinya. KebalikannyaprotozoadiklasiIikasikanberdasarkanmorIologinyasebabmudah dilihatberdasarkanpenyebaransilianya.Beberapajenisbakteriyangdilaporkan oleh Hungate (1966) adalah :(a)bakteripencernaselulosa(Bakteroidessuccinogenes,Ruminococcus flavafaciens, Ruminococcus albus, Butvrifibriofibrisolvens) 27 (b)bakteripencernahemiselulosa(Butvrivibriofibrisolvens,Bakteroides ruminocola, Ruminococcus sp) (c)bakteripencernapati(Bakteroidesammvlophilus,Streptococcusbovis, Succinnimonas amvlolvtica) (d)bakteri pencerna gula (Triponema brvantii, Lactobasilus ruminus) (e)bakteri pencerna protein (Clostridium sporogenus, Bacillus licheniformis).Adanya bakteri selulotik pada lambung hewan memamah biak merupakan bentuksimbiosismutualismeyangdapatmenghasilkanvitaminBsertaasam amino.Disampingitu,bakteriinidapat,menghasilkangasmetana(CH4), sehinggadapatdipakaidalampembuatanbiogassebagaisumberenergialtematiI (Tillman,1984).PadapencernaanbagianbelakangterjadiaktivitasIermentasi. Namun belum banyak inIormasi yang terungkap tentang peranan Iermentasi pada organ tersebut, yang terletak setelahorganpenyerapan utama. Prosespencernaan padaternakruminansiadapatterjadisecaramekanisdimulut,IermentatiIoleh mikrobarumendansecarahidrolisolehenzim-enzimpencernaan.Struktur pencernaan ternak ruminansia ditunjukkan pada Gambar 2.2 berikut. Gambar 2.2. Pencernaan Ternak Ruminansia 28 Pencernaan Karbohidrat Pencernaankarbohidratdimulaidimulut,dimanabahanmakanan bercampur dengan ptialin, yaitu enzim yang dihasilkan oleh kelenjar saliva (saliva hewanruminansiasamasekalitidakmengandungptyalin).Ptialinmencernapati menjadi maltosa dan dekstrin. Pencernaan tersebut sebagian besar terjadi di mulut danlambung.Mucindalamsalivatidakmencernapati,tetapimelumasibahan makanan sehingga dengan demikian bahan makanan mudah untuk ditelan. Mikroorganismedalamrumenmerombakselulosauntukmembentuk asam-asamlemakterbang.Mikroorganismetersebutmencernapulapati,gula, lemak,proteindannitrogenbukanproteinuntukmembentukproteinmikrobial danvitaminB.Tidakadaenzimdarisekresilambungruminansiatersangkut dalam sintesis mikrobial. Amylasedaripankreasdikeluarkankedalambagianpertamausushalus (duodenum)yangkemudianterusmencernapatidandekstrinmenjadidekstrin sederhanadanmaltosa.Enzim-enzimlaindalamusushalusyangberasaldari getah usus mencerna pula karbohidrat. Enzim-enzim tersebut adalah 1.Sukrase (invertase) yang merombak sukrosa menjadi glukosa dan Iruktosa. 2.Maltase yang merombak maltosa menjadi glukosa 3.Laktase yang merombak laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Mikroorganisme dalam caecum dan colon mencerna pula selulosa menjadi asam-asam lemak terbang. Enzim yang dikeluarkan oleh tractus digestivus hewan 29 tidak turut campur dalam pencernaan selulosa tersebut di atas yang dilakukan oleh mikroorganisme caecum dan colon (Tillman, 1984). Pencernaan Mikrobial Terhadap Karbohidrat Enzim yang dihasilkan tractus digestivus tidak sanggup mencerna selulosa dan pentosan, zat-zatmembentuk dinding seltumbuhan danmerupakan sebagian besarbahanpadajerami.Akantetapizat-zattersebutdicernaolehbakteridalam tiga bagian pertama dari lambung hewan ruminansia, di dalam caecum dan colon kuda dan sejumlah kecil di dalam usu besar hewan lain. Jumlah bakteri dalam isi rumen adalah banyak sekali. Bakteri tersebut merombak selulosa dan pentosan ke dalam asam-asam organik (terutama asetat) dan kemungkinan dalam jumlah kecil kedalamgulasederhana.Dalamprosestersebutterbentukterbentuklahgas (karbondioksida dan metana) dan panas. Asam-asam organik merupakan makanan bagi hewan, sama halnya seperti gula,akantetapigasyangterbentuktidakadanilainya.Panasyangditimbulkan tidakdigunakan,kecualibilahewanmemerlukanpanastersebutuntukmenjaga suhu normal tubuhnya. Hasil penelitian terakhir menunjukkan bahwa penyerapan zat-zatmakananyanglarutsepertiasam-asamorganikdapatberlangsungdari lambunghewanruminansia,akantetapisebagianbesardaripenyerapanterjadi dari usus halus. Kesanggupanhewanternakuntukmenggunakanseratkasardanpentosan dalammakanantergantungpadakecernaanbakteri.Halinimerupakansuatu kejadianyangpentingdalammakanansapidandombadanmerupakanalasan 30 utamamengapahewantersebutdapathidupterutamadarijerami.Dindingsel yangberserattidakhanyadigunakanuntukmakanan,tetapidenganpencernaan tadizatmakananyangterdapatdidalammenjadibebas,dengandemikianakan menjadi lebih mudah dicerna oleh getah pencernaan di dalam lambung dan dalam usus. lignin dalam makanan hanya dicerna dalam jumlah sedikit. Zat-zatasamdangasyangterbentukakibatbekerjanyamikroorgaisme dalam rumen merupakan hasil akhir berbagai reaksi antara. Selulosa, pentosan dan patidihidrolisismenjadimonosakaridakemudiandiIermentasi.Banyaknyaasam yangterbentukbervariasitergantungmacamransumyangdiberikan,adanya organismedanIaktoryanglainnya.Asamasetatmerupakan2/3sampai/atau lebih darijumlah seluruhnya. Menyusul berturut-turutasam propionate dan asam butirat.Asamvolatileyangadadalamrumentidaksemuanyaberasaldari Iermentasikarbohidrat,Karenasebagianberasaldarihasilkerjamikroorganisme terhadapproteinatauikatanlainnyayangmengandungnitrogen.Asam-asam tersebutmasukdalamabomasumsmengalamipencernaandanmasukkedalam ususkemudiandiserapmasukperedarandarah.Setelahdiserapakandiubah menjadi energi, lemak, karbohidrat dan hasil lainnya yang dibutuhkan tubuh. Daribagian-bagianberseratpadabahanmakananligninlahyangpaling tahan terhadap serangan mikroorganisme sehingga hanya sedikit sekali yang dapat dicerna.Selulosalebihbanyakdapatdirombakdanhemiselulosayangpaling dapat dicerna. Pati dan gula siap diubah menjadi asam dan gas (Tillman, 1984). 31 2.5.Landasan Teori Sampah organik sayur-sayuran dan buah-buahan seperti layaknya kotoran ternakadalahsubstratterbaikuntukmenghasilkanbiogas.Sampahorganikyang tidak dikelola dengan baik akan menghasilkan metana yang merupakan gas rumah kaca dan menyebabkan pemanasan global. Potensi sampah buah yang cukup besar dapat dijadikan sebagai bahan pembuat biogas.Metana sebagai hasil penguraian sampahorganiksecaraanaerobmerupakangasyangmudahterbakardalam biogas.Produksibiogassaatinibelumoptimal,baikproduksimaupunwaktu pembentukannya.Banyakpenelitiandilakukanuntukmengoptimalisasi pembentukanbiogasdalamanaerobicdigester.Salahsatucarayangdilakukan untukmeningkatkanproduksimetanayangdihasilkanadalahdengan meningkatkan jumlah inokulum di dalam biodigester (Luengo dan Alvarez dalam Budiyono,2009).Salahsatucontohinokulumyangmengandungbakteriadalah cairanrumen.Cairanrumensapimengandungmikrobadanunsur-unsurmineral (sebagai zat aditiI) yang dibutuhkan oleh mikroba untuk berkembang biak. Rumen dari hewan memamah biak berisi sangat banyak bakteri anaerob yang didominasi olehbakteripencernaselulosa(Arora,1983).Bakteridalamrumenakan mempercepat proses degradasi sampah organik untuk menghasilkan biogas. 32 2.6.Hipotesis Dari permasalahan yang ada, maka dapat disusun hipotesis sebagai berikut : 1.Penambahancairanrumensapiakanmeningkatkanlajupembentukan biogas (mempercepat waktu produksi biogas dari sampah buah-buahan). 2.Terdapatjumlahpenambahancairanrumensapiyangoptimumdalam produksi biogas dari sampah buah-buahan. 33 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1.Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1.Sampah buah mangga dan semangka Diambil dari Pasar Buah dan Sayur 'Pasar Gamping Kabupaten Sleman. Sampah buah ini dihaluskan dengan dicacah dan diblender. 2.Cairan rumen sapi CairanrumensapidiambildariRumahPotongHewan(RPH)Pasar Kolombo Kabupaten Sleman yang terdiri dari isi perut sapi (cairan rumen). Cairan rumen diperoleh dengan memeras cairan rumen segar. Karakteristik yang akan diamati adalah pH, temperatur dan C/N rasio. 3.AirAir yang digunakan adalah air sumur. 3.2.Alat Penelitian Alatyangdipakaidalampenelitianinimenggunakananaerobicreactorskala laboratorium. Ilustrasi alat seperti pada Gambar 3.1. 1)Untuk persiapan sampel isi reaktor Persiapan sampel isi reaktor menggunakan sendok kecil/spatula, serological pipette 25ml, pipette5ml, Ilask/botolreaktor kapasitas600ml,electronik balance, dan water bath dengan suhu 30oC34 2)Untuk pengukuran hasil biogasPengukuran hasil biogas menggunakan alat tutup Ilask kecil dengan septum karet,syringeplastic3ml,12mldan25mldenganjarumnya,dan termometer ruang. 3)Untuk pengukuran alkalinity Pengukuran alkalinity menggunakan kertas pH. Gambar 3.1. IlustrasiReaktor dan Sampel Gas 3.3.Waktu dan Tempat Penelitian PenelitiandilaksanakandiLaboratoriumKonservasiEnergidan PencegahanPencemaranJurusanTeknikKimiaFakultasTeknik UniversitasGadjahMadaYogyakartadaritanggal2November20098 Februari 2010. IIask 6OO nI Headspace 12O nI Aii + Sulsial + caiian iunen 48O nI 35 3.4.Metode Penelitian 3.4.1.Urutan Kerja Penelitian dilakukan melalui tiga tahap, yaitu : 1.Tahappersiapanawalyangmeliputipersiapanalatdanbahanserta pengujian alat dan bahan. 2.Percobaan pendahuluan Padatahapini,dilakukanpengujianterhadapnilaiC/Nrasiodannilai volatilesolidrumen.PadapercobaaninidigunakannilaiC/Nrasio30 dan nilai Jolatile solid 1,5. 3.Pengambilandatadanpengolahandata(hasilpenelitian)serta pembuatan laporan. Pengambilandatadilakukanmelaluipenelitianpembentukanbiogas denganpenambahancairanrumensapi,diamatipercepatannyadan dianalisis hasilnya. 3.4.2.Variabel Penelitian Variabel yang akan diukur dalam penelitian ini antara lain : 1.Variabel terikat Pada variabel terikat ini akan dihitung produksi biogas yang dihasilkan darisampahbuah,denganmemperhatikansyarat-syaratpembentukan biogas, seperti pH, suhu, C/N rasio, dll. 2.Variabel bebas Padavariabelinidiperbandingkanbiogasygdihasilkanbeberapa sampel, yaitu : 36 -Sampah buah saja, tanpa penambahan apapun -Sampahbuahdenganpenambahancairanrumen5,10,15, 20volumedan30inokulumdarisludgebiogasmanure sebagai pembanding serta 100 cairan rumen sapi. 3.5.Pengukuran Potensi Biogas dan Gas Metana Sistem batch adalah metode sederhana yang digunakan untuk menentukan potensialbiogas/metanadarisuatulimbah.Caratersebutdilakukandengan menggunaansedikitlimbahyangditambahkanpadainokulumdariinstalasi biogassecaraanaerobikdenganvolumetertentu.Prosedurpengukuran biogas/metanuntuksampellimbahpadatyangdigagasolehAngelidakidan Ahring(1997),bertujuanuntukmengetahuikarakterdanmenentukanpotensial metana dari sampel limbah padat, dan dilakukan dengan cara mengamati potensial metanamelaluiprosesanaerobicdigestion.Penentuanpotensialmetana dimaksudkanuntukmemperolehhasildalamsatuanmlCH4/gVS,sertaagar diperolehhargayangmantap(reliable)selamaperiodeinkubasi.metanayang dihasilkanadalahIungsiwaktu,atauuntukmengidentiIikasiadanyapenghalang. Prosedurtersebutdilakukandengancaralimbahpadatdilumattanpaairagar diperolehsubstrateyangrelatiIhomogenuntukdijadikansebagaisampel. Kemudiandenganmenggunakanvariasipersentasevolatilesolidtertentu, subsatratemasukkankedalaminokulumdandiinkubasikanpadasuhu55 C selama50hari,sertadilakukanpengukuransecaralangsungterhadapproduksi CH4-nya dengan menggunakan Gas Chromatograph (Hansen, 2003). 37 3.5.1.Monitoring Gas metana yang terbentuk di bagian atas reaktor (headspace) secara rutin diukur(1520kali)dalam30hingga50hari.Padaminggupertama, pengukurandilakukansetiaphari,kemudianuntukmingguselanjutnya cukup1kaliseminggu.Sampelgassebanyak250ldiambildarireaktor melaluiseptum(sekatkaret)denganmenggunakansvringedengan penguncitekanan.Penguncitekananharusditutupsetelahjarumsyringe menembus septum dan berada di dalam reaktor. Lakukan sedemikian rupa agardiperolehvolumegasyangtepatpadatekananaktualdidalam reaktor.Svringedicabutdariraktordalamkeadaanterkuncidansegera diinjeksikan langsung ke dalam Gas Chromatograph.Daripengambilansampelgas,metanasertakandungannyadi dalamheadspacedapatdihitungtanpamengukurtekananaktualdidalam ruangreaktor.Banyaknyagasyanghilangkarenapengukuransecara relatiIkecildanhasilnyatidaksigniIikandipengaruhiolehperubahan tekananaktualpadaheadspace.Biogasyangterbentukharusdihilangkan daridalamreaktoruntukmenghindariterjadinyatekananyang menyebabkankebocorangaspadareaktor.Tekanandipertahankandi bawah2bar.TerbentuknyatekananyangsigniIikandenganmudahdapat diketahuimelaluipengamatanpadabentukseptumsebagaitutupreaktor.Tekanan dihilangkan dengan jalan menyuntikkan jarum ke dalam septum.38 Pengukurankandunganmetanadapatdilakukansebelumdan sesudahgasdihilangkan.Pengambilangasdilakukanselamaperiode Iermentasimulaihariketigadanseterusnya.Selamaperiodetersebut pengukurandilakukansebanyak15hingga20kali.Selamaminggu pertama,gasdihilangkansebanyak3-4kali.Halitudisebabkangasyang dihasilkantinggisekali.Selanjutnyagasdihilangkanhanyasesekalisaja. Tipikalmetanayangdihasilkanpada810haripertamamengandung80-90metan.Tetapi,karenabahanorganikyangterdegradasiberlangsung secaralambat,makapengukuransebaiknyatetapdilaksanakanselama50 hariuntukmencapaimaksimalmetanayangdihasilkan.Bilapotensial metanasecarateoritistercapaidalamwaktuyangpendek,haltersebut dapatdipertimbangkanuntukmemperpendekwaktupercobaan(Hansen, 2003). 3.5.2.Kalkulasi Produksi Biogas dan Gas MetanaUntukmenentukanbanyaknyametanayangdihasilkan,dapatdihitung berdasarkan volume gas headspace pada reaktor serta kandungan CH4-tiap 250lyangdiukurpadaGasChromatograph.Hasilpengukuran dipindahkankedalamakumulasiCH4sebagaiIungsidarimasainkubasi. Produksimetanayangdihasilkanolehsetiapsampelharusdikurangkan denganmetanayangdihasilkanolehinokulum.Satuanyangumum digunakanuntukmenampilkanpoduksimetanaadalahdalamml/gVS. Produksibiogasinimerupakannilaiaktualdaripengukuranpotensial 39 biogasdarisampel,dimanapotensialbiogasdideIinisikansebagai produksimaksimumbiogasselamaeksperimenberlangsung,sementara potensialbiogasjugadapatmenyimpangkarenaadasesuatuyang menghalangi(Hansen, 2003).Untukmengubahsatuanproduksigasyang dihasilkanmasing-masingsampel dari ml ke dalamsatuanml/gJS,dapat digunakan rumus sebagai berikut: smpIsmpI+Inoc InocsIurryuscd BPsmpl: produksi biogas sampel asli (ml/gVS) BP smpl inoc: produksi biogas dari reaktor (ml) BPinoc : Produksi biogas dari sampel kontrol (ml) Vslurry : volume slurry dalam reaktor dianggap memiliki massajenis 1 (gram) VS used :persentase VS yang digunakan dalam reaktor Pengukuran produksi biogas pada masing-masing reaktor dilakukan dengan menggunakansvringeplastik25ml.Sedangkanuntukpengukuranarea metanadilakukandenganmenggunakanGasChromatograph.Volume metanahasilpengukuranmasing-masingsampeldapatdihitungdengan persamaan: mctan .....(5) ..(6) BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1.Komposisi Sampel dan Pengukuran pH Awal Sampelyangakandiujikanberupasampahbuahmanggadansemangka denganpenambahancairanrumensapi.Sampahbuahmanggamempunyainilai C/Nrasio43dansemangka16,sedangkancairanrumensapimempunyaiC/N rasio sebesar 35,89. Sampah kedua buah ini dicampur dengan penambahan rumen sehinggatercapainilaiC/Nrasiosebesar30,kemudiandiencerkansehingga diperolehvolatilesolidcampuransebesar1,5.Denganasumsimassajenis sampahbuahdanrumensebesar1mg/liter,didapatkomposisisampelpenelitian seperti yang terdapat pada Tabel 4.1: Tabel 4.1. Komposisi Sampel Penelitian dan Pengukuran pH AwalReaktor Komposisi rumen () Massa rumen (gram) Massa mangga (gram) Massa semangka (gram) Volume air (ml) pH A0-66,8462,07351,097 B56,6664,1862,40346,767 C1013,7961,3362,75342,137 D1521,4358,2863,13337,167 E2029,6355,0063,54331,837 F 30 (inokulum dari sludge biogas manure) 49,5559,9455,66314,857 G100219,41--260,597 4.2.Biogas dari Cairan Rumen Sapi 4.2.1.Produksi Biogas Harian dari Cairan Rumen Sapi Produksiharianbiogascairanrumensapidengannilaivolatilesolid sebesar 1,5 dapat ditunjukkan dalam Gambar 4.1: Gambar 4.1. GraIik Produksi Harian Biogas dari Cairan Rumen Sapi Dari Gambar 4.1 dapat dilihat bahwa pada hari-hari awal penelitian, cairan rumen sapisangatlambatmemproduksi biogas. Kenaikan yang sangat signiIikan terhadapproduksibiogasiniterjadisetelahharike-10denganpuncakproduksi pada hari ke-16 sebesar 239,30 ml. Hal ini terjadi karena proses degradasi selulosa danpolisakaridakompleksyangmasihterkandungdalamcairanrumen berlangsunglambat(Gerardi,2003).Didalamrumenhewanmemamahbiak, sebagianfattvacidyangdihasilkandiubaholehbakteripembentukmetana menjadi gasmetana (Toerien, 1967). Tetapiprosespencernaan hewanmemamah 0501001502002503000 10 20 30 40 50Produksi Biogas Harian (ml)Hari ke- biakmasihbelumsempurnakarenamaterialorganikjugadiprosesdibagian lambunglainnyayaituabomasums.Abomasumsmerupakanlambungyang sesungguhnya pada hewan ruminansia dan di sinilah hasil proses pencernaan dari rumendiuraimenjadisenyawayanglebihsederhanasepertiglukosa, monosakarida dan asam (Tillman, 1984).Produksidanpotensialbiogasdaricairanrumensapidapatdilihatpada Tabel 4.2 : Tabel 4.2. Produksi dan Potensial Biogas dari Cairan Rumen Sapi Hari ke- Produksi Biogas Harian (ml) Akumulasi Produksi Biogas (ml) Akumulasi Potensial Biogas (ml/gr VS)

Hari ke- Produksi Biogas Harian (ml) Akumulasi Produksi Biogas (ml) Akumulasi Potensial Biogas (ml/gr VS) 0000 26822220,65308,42 1000 27114,22334,85324,28 222,822,83,17 28104,72439,55338,83 333,2567,78 2975,12514,65349,26 4338912,36 30812595,65360,51 534,9123,917,21 3178,22673,85371,37 616,5140,419,5 3292,32766,15384,19 728168,423,39 3371,62837,75394,13 816,7185,125,71 3463,92901,65403,01 935,8220,930,68 3574,32975,95413,33 1036,9257,835,81 3660,83036,75421,77 1171328,845,67 37653101,75430,8 12103,243260 38623163,75439,41 13160,8592,882,33 3972,13235,85449,42 14199,4792,2110,03 4061,53297,35457,97 15210,41002,6139,25 4178,43375,75468,85 16239,31241,9172,49 4262,83438,55477,58 17214,71456,6202,31 4372,23510,75487,6 18113,851570,45218,12 44743584,75497,88 1976,11646,55228,69 4573,53658,25508,09 2086,61733,15240,72 4675,23733,45518,53 21811814,15251,97 4776,23809,65529,12 22134,31948,45270,62 48753884,65539,53 23321980,45275,06 4975,23959,85549,98 2488,22068,65287,31 50604019,85558,31 25702138,65297,03 Selamapenelitianberlangsung,dilakukanpengukuranpHdankadargas metana pada hari-hari tertentu. Pelaksanaan pengukuran didasarkan pada produksi gas yang dihasilkan. Apabila terjadi kenaikan produksi gas, dilakukan pengukuran kadargasmetana.pHawalreaktoradalah7.SelamadilakukanpengukuranpH, pH slurry netralsebesar 7 dan penurunan pH hanya terjadipada hari ke-22 yaitu 6,5.Pengukurangasmetanadilakukansebanyak3kaliyaitupadaharike-16 (kadar gas metana 22,27), hari ke-22 (kadar gasmetana 11,8) dan hari ke-31 (kadargasmetana28,3).Selainujilaboratorium,pengukurankeberadaangas metanadalambiogasjugadilakukandenganpengujiannyala.Padaharike-31, dengan kadar gas metana 28,3, gas dapat terbakar. DariTabel4.2dapatdilihatbahwapadaIaseawalpembentukanbiogas daricairanrumenini,senyawaorganikpartikulatsepertiselulosadansenyawa organikkoloidsepertiproteindiubahmenjadisenyawasederhanaterlarutyang dapatdicernaolehbakteri.Termasukpadaprosesinipolisakaridakompleks diubahmenjadisenyawayanglebihsederhana,yaitumonosakarida.Selanjutnya terjaditahapasidiIikasi,dimanapadatahapinimolekulsederhanadariproses sebelumnyadiubahmenjadikarbondioksida,hidrogendanterutamaasamasetat. HaliniditandaidengansedikitpenurunanpHpadaharike-22hingga6,5dan kadar gas metana yang dihasilkan juga sedikit. pHyangsedikitmenuruninitidakmempengaruhiprosesmetanogenesis selanjutnya.HaliniterbuktipadapHyangnaiklagipadaharike-31dan menghasilkan gas metana yang cukup tinggi dan bisa terbakar. 4.2.2.Potensial Biogas dari Cairan Rumen Sapi Akumulasiproduksidanpotensialbiogascairanrumensapidengannilai volatile solid sebesar 1,5 dapat ditunjukkan dalam Gambar 4.2 : Gambar 4.2. GraIik Potensial Biogas dari Cairan Rumen Sapi Setelahdilakukanpengamatanselama50hariterhadapproduksidan potensialbiogasdaricairanrumensapi,Gambar4.2.menunjukkanpotensial biogassampaiharike-50adalahsebesar558,31ml/gramVS.Sampelcairan rumensapibelummemproduksibiogaspadaharipertama,padaharikeduadan selanjutnyabarumulaiproduksibiogas.Prosesdegradasibahanorganikberupa selulosa dan polisakarida kompleks yang terdapat pada cairan rumen berlangsung setelahharipertamamenjadisenyawayanglebihsederhana.Haliniditandai denganproduksigasyangbaruterbentukpadaharikedua.Selanjutnyasenyawa terlarutinimembentukvolatilefattvaciddenganbantuanenzimyangdihasilkan bakteripembentukasamdimanapadatahapiniterjadipenurunanpHdangas metanayangdihasilkanjugaberkurang.PuncaktahapasidiIikasiiniterjadipada

01002003004005006000 10 20 30 40 50Potensial Biogas (ml/gr VS)Hari ke- harike-22yangditandaidenganmenurunnyaproduksigasmetanadengan produksi biogas sebesar 134,30 ml. Asam-asam yang dihasilkan pada tahap asidiIikasi ini diubah oleh bakteri methanogenmenjadigasmetanayangditandaidenganterjadinyakenaikan produksi gas metana, khususnya setelah hari ke-30. 4.3.Biogas dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi 4.3.1.ProduksiBiogasHariandariSampahBuahdenganPenambahan Cairan Rumen Sapi Produksiharianbiogasdarisampahbuahdenganpenambahancairan rumen sapi dan penambahan sludge biogas manure dapat dilihat pada Gambar 4.3: 46 Gambar 4.3. GraIik Produksi Harian Biogas dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi dan Inokulum dari Sludge Biogas Manure 010020030040050060005101520253035404550P r o d u k s i B i o g a s H a r i a n ( m l )Hari ke-0510152030 sludge biogas manure47 Gambar4.3menunjukkanbahwaproduksibiogastertinggiterjadipada hari-hariawal,bahkanyangpalingtinggiterjadipada10haripertama.Produksi biogasyangcukuptinggiinidisebabkanolehsubstratdarisampahbuahbusuk yangmengandungkarbohidratsederhana,sehinggaprosespembentukanasam lebihcepatdibandingkanpenguraiankarbohidratkompleks.Padahari-hariawal, biogas tertinggidiproduksi oleh sampah buah dengan penambahan cairan rumen 0, 5 dan 15. Pada sampel 0 dan 5, karbohidrat dari sampah buah dengan sedikitbakteridaricairanrumendipecahlebihcepatmelaluiproseshidrolisis sehinggaprosespembentukanasamdanmetanajugaberlangsunglebihcepat. Padapenambahan10,prosesperombakankarbohidratterhambatkarenaada sejumlahselulosayangditambahkandaricairanrumendanjumlahbakteripada cairanrumentersebuttidakmampumerombakselulosalebihcepatsehinggagas yang dihasilkan cenderung lebih sedikit. Dengan penambahancairan rumen 15, proses perombakan selulosa dari cairanrumenditambahdengankarbohidratsederhanadarisampahbuah,dibantu bakteriyangterdapatdalamcairanrumenmampumenguraikarbohidrattersebut lebihcepatkarenajumlahsubstratsebandingdenganjumlahbakteriyangada. Sedangkan pada penambahan cairan rumen 20, jumlah substrat tidak sebanding denganbanyaknyabakteriyangditambahkandaricairanrumensehinggabakteri kekurangansubstratdanprosespemecahankarbohidrat berlangsung lebih lambat yang mengakibatkan gas yang dihasilkan cenderung lebih sedikit. Pengukuranproduksiharianbiogas,akumulasiproduksi,danpotensial biogasdarisampahbuahdenganpenambahancairanrumensapisertadengan penambahaninokulumdarisludgebiogasmanuredapatdilihatpadaTabel4.3:48 Tabel 4.3. Produksi dan Potensial Biogas dari Sampah Buah Hari ke- Persentase Penambahan Cairan Rumen Inokulum dari sludge biogas manure KP4 0 5 10 15 20 Prod.Biogas Harian (ml) Akum. Prod. Biogas (ml) Akum. Potensial Biogas (ml/gr VS) Prod.Biogas Harian (ml) Akum. Prod. Biogas (ml) Akum. Potensial Biogas (ml/gr VS) Prod.Biogas Harian (ml) Akum. Prod. Biogas (ml) Akum. Potensial Biogas (ml/gr VS) Prod.Biogas Harian (ml) Akum. Prod. Biogas (ml) Akum. Potensial Biogas (ml/gr VS) Prod.Biogas Harian (ml) Akum. Prod. Biogas (ml) Akum. Potensial Biogas (ml/gr VS) Prod.Biogas Harian (ml) Akum. Prod. Biogas (ml) Akum. Potensial Biogas (ml/gr VS) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1 495,30 495,30 68,79 486,90 486,90 67,63 338,30 338,30 46,99 470,40 470,40 65,33 365,10 365,10 50,71 291,50 291,50 40,49 2 76,10 571,40 79,36 149,25 636,15 88,35 207,10 545,40 75,75 372,50 842,90 117,07 357,70 722,80 100,39 161,00 452,50 62,85 3 46,00 617,40 85,75 69,40 705,55 97,99 110,35 655,75 91,08 130,60 973,50 135,21 159,10 881,90 122,49 35,90 488,40 67,83 4 24,60 642,00 89,17 43,70 749,25 104,06 67,40 723,15 100,44 153,90 1127,40 156,58 148,80 1030,70 143,15 13,70 502,10 69,74 5 15,30 657,30 91,29 22,60 771,85 107,20 39,60 762,75 105,94 99,85 1227,25 170,45 139,00 1169,70 162,46 12,00 514,10 71,40 6 4,30 661,60 91,89 6,40 778,25 108,09 9,80 772,55 107,30 37,00 1264,25 175,59 34,60 1204,30 167,26 23,00 537,10 74,60 7 8,10 669,70 93,01 13,50 791,75 109,97 21,40 793,95 110,27 46,30 1310,55 182,02 51,90 1256,20 174,47 20,70 557,80 77,47 8 4,20 673,90 93,60 8,80 800,55 111,19 7,70 801,65 111,34 19,00 1329,55 184,66 18,30 1274,50 177,01 12,50 570,30 79,21 9 16,00 689,90 95,82 6,80 807,35 112,13 8,00 809,65 112,45 23,40 1352,95 187,91 24,20 1298,70 180,38 54,00 624,30 86,71 10 12,80 702,70 97,60 0,90 808,25 112,26 1,30 810,95 112,63 12,85 1365,80 189,69 6,60 1305,30 181,29 45,60 669,90 93,04 11 16,50 719,20 99,89 1,70 809,95 112,49 2,00 812,95 112,91 6,00 1371,80 190,53 13,30 1318,60 183,14 36,90 706,80 98,17 12 22,40 741,60 103,00 4,00 813,95 113,05 5,90 818,85 113,73 19,20 1391,00 193,19 14,20 1332,80 185,11 55,65 762,45 105,90 13 30,20 771,80 107,19 3,60 817,55 113,55 7,30 826,15 114,74 5,60 1396,60 193,97 17,30 1350,10 187,51 51,70 814,15 113,08 14 43,60 815,40 113,25 6,80 824,35 114,49 8,80 834,95 115,97 11,10 1407,70 195,51 8,60 1358,70 188,71 49,70 863,85 119,98 15 36,80 852,20 118,36 18,60 842,95 117,08 13,40 848,35 117,83 8,90 1416,60 196,75 5,40 1364,10 189,46 46,00 909,85 126,37 16 54,20 906,40 125,89 20,80 863,75 119,97 25,30 873,65 121,34 11,90 1428,50 198,40 4,20 1368,30 190,04 32,10 941,95 130,83 17 43,30 949,70 131,90 16,10 879,85 122,20 13,00 886,65 123,15 5,50 1434,00 199,17 5,40 1373,70 190,79 42,00 983,95 136,66 18 15,30 965,00 134,03 11,40 891,25 123,78 13,50 900,15 125,02 0,60 1434,60 199,25 0,00 1373,70 190,79 21,00 1004,95 139,58 19 33,90 998,90 138,74 14,90 906,15 125,85 17,80 917,95 127,49 0,00 1434,60 199,25 0,00 1373,70 190,79 21,00 1025,95 142,49 20 31,90 1030,80 143,17 26,00 932,15 129,47 19,35 937,30 130,18 0,00 1434,60 199,25 0,00 1373,70 190,79 17,00 1042,95 144,85 21 32,70 1063,50 147,71 31,60 963,75 133,85 30,70 968,00 134,44 0,00 1434,60 199,25 0,00 1373,70 190,79 10,80 1053,75 146,35 22 28,30 1091,80 151,64 34,70 998,45 138,67 38,50 1006,50 139,79 0,90 1435,50 199,38 0,60 1374,30 190,88 15,70 1069,45 148,53 23 26,50 1118,30 155,32 32,60 1031,05 143,20 38,00 1044,50 145,07 6,40 1441,90 200,26 8,60 1382,90 192,07 9,30 1078,75 149,83 24 23,70 1142,00 158,61 36,90 1067,95 148,33 34,00 1078,50 149,79 8,70 1450,60 201,47 5,30 1388,20 192,81 15,40 1094,15 151,97 49 Lanjutan Tabel 4.3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 25 23,20 1165,20 161,83 37,90 1105,85 153,59 34,50 1113,00 154,58 7,50 1458,10 202,51 5,60 1393,80 193,58 18,00 1112,15 154,47 26 25,80 1191,00 165,42 36,20 1142,05 158,62 30,00 1143,00 158,75 0,70 1458,80 202,61 0,00 1393,80 193,58 15,90 1128,05 156,67 27 24,40 1215,40 168,81 30,50 1172,55 162,85 37,20 1180,20 163,92 6,50 1465,30 203,51 6,30 1400,10 194,46 8,40 1136,45 157,84 28 25,90 1241,30 172,40 23,50 1196,05 166,12 28,70 1208,90 167,90 7,00 1472,30 204,49 0,00 1400,10 194,46 9,30 1145,75 159,13 29 20,60 1261,90 175,26 26,50 1222,55 169,80 19,20 1228,10 170,57 0,00 1472,30 204,49 3,30 1403,40 194,92 14,10 1159,85 161,09 30 13,40 1275,30 177,13 19,10 1241,65 172,45 21,60 1249,70 173,57 0,70 1473,00 204,58 0,80 1404,20 195,03 8,60 1168,45 162,28 31 24,60 1299,90 180,54 23,00 1264,65 175,65 29,80 1279,50 177,71 7,00 1480,00 205,56 4,00 1408,20 195,58 5,30 1173,75 163,02 32 18,00 1317,90 183,04 22,80 1287,45 178,81 28,70 1308,20 181,69 0,00 1480,00 205,56 1,00 1409,20 195,72 5,20 1178,95 163,74 33 10,50 1328,40 184,50 27,70 1315,15 182,66 26,00 1334,20 185,31 2,00 1482,00 205,83 2,50 1411,70 196,07 5,00 1183,95 164,44 34 13,70 1342,10 186,40 11,90 1327,05 184,31 36,60 1370,80 190,39 2,60 1484,60 206,19 1,20 1412,90 196,24 1,60 1185,55 164,66 35 39,30 1381,40 191,86 16,20 1343,25 186,56 28,50 1399,30 194,35 4,00 1488,60 206,75 3,50 1416,40 196,72 7,20 1192,75 165,66 36 15,40 1396,80 194,00 25,00 1368,25 190,03 35,00 1434,30 199,21 4,00 1492,60 207,31 1,70 1418,10 196,96 6,00 1198,75 166,49 37 12,20 1409,00 195,69 20,60 1388,85 192,90 45,60 1479,90 205,54 1,40 1494,00 207,50 1,10 1419,20 197,11 3,40 1202,15 166,97 38 8,00 1417,00 196,81 31,60 1420,45 197,28 19,90 1499,80 208,31 1,20 1495,20 207,67 0,80 1420,00 197,22 3,00 1205,15 167,38 39 13,70 1430,70 198,71 39,50 1459,95 202,77 9,80 1509,60 209,67 1,30 1496,50 207,85 4,00 1424,00 197,78 1,20 1206,35 167,55 40 30,00 1460,70 202,88 34,80 1494,75 207,60 10,00 1519,60 211,06 5,60 1502,10 208,63 3,10 1427,10 198,21 4,10 1210,45 168,12 41 33,40 1494,10 207,51 39,90 1534,65 213,15 7,70 1527,30 212,13 3,40 1505,50 209,10 1,30 1428,40 198,39 4,00 1214,45 168,67 42 29,90 1524,00 211,67 27,80 1562,45 217,01 4,30 1531,60 212,72 5,00 1510,50 209,79 5,00 1433,40 199,08 7,10 1221,55 169,66 43 29,00 1553,00 215,69 31,80 1594,25 221,42 5,20 1536,80 213,44 3,00 1513,50 210,21 1,30 1434,70 199,26 7,10 1228,65 170,65 44 18,60 1571,60 218,28 25,50 1619,75 224,97 6,70 1543,50 214,38 2,40 1515,90 210,54 0,00 1434,70 199,26 6,10 1234,75 171,49 45 12,50 1584,10 220,01 24,60 1644,35 228,38 9,80 1553,30 215,74 0,00 1515,90 210,54 1,40 1436,10 199,46 5,50 1240,25 172,26 46 7,20 1591,30 221,01 19,00 1663,35 231,02 10,00 1563,30 217,13 1,30 1517,20 210,72 1,00 1437,10 199,60 14,50 1254,75 174,27 47 6,60 1597,90 221,93 19,40 1682,75 233,72 8,40 1571,70 218,29 2,60 1519,80 211,08 1,20 1438,30 199,76 11,90 1266,65 175,92 48 7,90 1605,80 223,03 18,00 1700,75 236,22 9,50 1581,20 219,61 3,00 1522,80 211,50 2,30 1440,60 200,08 11,50 1278,15 177,52 49 4,60 1610,40 223,67 18,10 1718,85 238,73 11,90 1593,10 221,26 3,10 1525,90 211,93 2,60 1443,20 200,44 12,70 1290,85 179,28 50 3,80 1614,20 224,19 20,40 1739,25 241,56 4,50 1597,60 221,89 7,40 1533,30 212,96 1,00 1444,20 200,58 11,00 1301,85 180,81 50 PengukuranpHsampeldanpengujiangasmetanaselamapenelitianini dapat dilihat pada Tabel 4.4 : Tabel 4.4. Pengukuran pH Sampel Masing-masing Reaktordan Pengukuran Gas Metana Selama Penelitian Hari ke- Penambahan cairan rumen 05101520 30 sludge biogas manure pH KM () pH KM () pH KM () pH KM () pH KM () pH KM () 77-7-7-71,1147-7- 1650,01950,01350,0353,64552,89650,002 2840,014-40,0044,50,1264-4- 3140,0934-40,00644,7664-40,594 4240,0224-4-58,10943,4544- 464-40,0064-5-4-4- 504-4-4-57,8124-4- -: Tidak dilakukan pengukuran KM : Kadar Gas Metana DariTabel4.4diatasdapatdilihatbahwapadakondisikeasamandi bawah6,5masihdihasilkangasmetana.PadapH4,bakterimethanogentidak mampu bertahan untuk menghasilkan gas metana karena kondisi keasaman substat yangbisamembunuhbakteritersebut.DenganpH4,5gasmetanamasih dihasilkanwalaupunsangatsedikit.Padaharike-31danke-43denganpH5, produksigasmetanadenganpenambahancairanrumensebesar15mengalami kenaikan.Halinidisebabkanadanyasebagianbakteripembentukmetanyang berhasilbertahanpadakondisiasamdanmembentukgasmetana.pHoptimum untukberkembangnyabakterimetanadalah6,77,5.Namunbakteri MethanosarcinabisabertahandengankondisipH6,5dansedikitdibawahnya (Deublin dan Steinhauser, 2008).51 Penelitiantentangkeberadaanbakterimetanadidalamrumenpernah dilakukandanbakteriMethanosarcinaspsebagaiIermenterasetatbisadiisolasi atau dibiakkan secara murni dari isi rumen (Toerien dan Hattingh, 1969). Hal ini menunjukkanbahwadidalamslurryterdapatbakteriMethanosarcinayangbisa bertahanpadapH5sehinggagasmetanabisadihasilkanpadakondisipH5 tetapi tidak untuk pH 5. Hasilpengukurangasmetanapadabeberapatitikpercobaandapatdilihat pada Gambar 4.4: Gambar 4.4. Pengukuran Gas Metana Selama Percobaan Pada Biogas dari Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi 1)02)5 3)104)15 5)206)30 sludge KP4 Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa kadar gas metana tertinggi dihasilkan oleh biogasdari sampah buah dengan penambahancairan rumen 15, baik pada haripengukuranke-16,ke-28,ke-31,maupunke-42.Produksigasmetanayang dihasilkan campuran buah dan cairan rumen ini lebih rendah dibandingkan dengan 01234567890 1 2 3 4 5 6 7Kadar Gas Metana ()Penambahan Cairan RumenHari ke-7Hari ke-16Hari ke-28Hari ke-31Hari ke-42Hari ke-46Hari ke-5052 produksigasmetanadaricairanrumensaja.Walaupunpadaawalreaksitelah dilakukanpenetralanpH,akantetapiderajatkeasamantersebutdengancepat turun sehingga produksi gas metana yang dihasilkan tidak optimal.Kadar gas metana yang dihasilkan dengan penambahan cairan rumen sapi sebesar 15 lebih besar 193 kali pada hari ke-16, 13 kali pada hari ke-28, 51 kali padaharike-31dan370kalipadaharike-42dibandingkandenganpersentase metan yangdihasilkandarisampahbuahtanpainokulum.Gasmetanajugalebih besar1519kalipadaharike-16dan8kalipadaharike-31biladibandingkan denganpenambahansludgebiogasmanuresebagaiinokulumpadaproduksi biogas dari sampah buah. 4.3.2.AkumulasiPotensialBiogasdariSampahBuahdenganPenambahan Cairan Rumen Sapi Hasilakumulasiproduksibiogasdarisampahbuahdenganpenambahan cairan rumen sapi dengan persentase penambahan 5, 10, 15, dan 20, serta penambahan inokulum dari sludge biogas manure KP4 sebagai pembanding dapat digambarkan dalam Gambar 4.5: 53 Gambar 4.5. GraIik Akumulasi Potensial Biogas Sampah Buah dengan Penambahan Cairan Rumen Sapi dan Inokulum dari Sludge Biogas Manure 05010015020025030005101520253035404550P o t e n s i a l B i o g a s ( m l / g r V S )Hari ke-0510152030 sludge biogas manure54 Gambar4.5menunjukkanbahwasampelsampahbuahdenganvolatile solid 1,5 dan C/N ratio 30 telah memproduksi biogas sejak hari pertama. Hal ini terjadikarenapenggunaansisa-sisazattepungdanzatgulayangberasal dari buah-buahanbusukdanbiji-bijiansebagaisubstratuntukpenghasilbiogas membutuhkanjumlahbahanyangrelatiIsedikitdanwaktureaksiyangsingkat (Asih, 2009).Pada penambahan cairan rumen sebanyak 15 dan 20 volume, kenaikan sangattinggiterjadidihari-hariawalsampaiharike-10.Setelahharike-10, akumulasipotensialbiogasnyacenderungdatar.Potensialbiogasterbesar diproduksisampeldenganpenambahancairanrumensapisebesar5(241,56 ml/gr VS) dan yang terkecil adalah dengan penambahan cairan rumen sapi sebesar 20(200,58ml/grVS).Sedangkanpotensialbiogasdengansludgebiogas manure sebagai starter lebih kecil dari pada potensial biogas dengan penambahan rumen terkecil, yaitu sebesar 180,81 ml/gram VS. Selainitujugaterlihatpercepatanproduksibiogasdarisampahbuah denganpenambahancairanrumensebesar15dan20volumedibandingkan dengan penambahan cairan rumen 5 dan 10 serta inokulum dari sludge biogas manuremaupunsampahbuahtanpapenambahanapapun.Haliniterlihatpada graIik yang meningkat tajam pada hari pertama sampai hari ke-10 dan cenderung datarpadahari-hariberikutnya.Sedangkanpadapenambahancairanrumen5 dan 10terus bertambah pada hari ke-50. Akumulasipotensialbiogaspadamasing-masingvariasipenambahan cairan rumen dapat dilihat pada Gambar 4.6:sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak 20volume,yaitusebesar cairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses degrumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan jumlahcairanrumensehinggapembentukan bakteripembentukmetantidauntuk yang dihasilkan tidak optimal.Gambar 4. Gambar4.6menunjukkanbahwapotensialbiogasterbesardihasilkan sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak 20volume,yaitusebesar cairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses degradasi material organik dalam reaktor (Lopes, 2004). Pada penambahan cairan rumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan jumlahcairanrumensehinggapembentukan bakteripembentukmetantidauntuk menjadiyang dihasilkan tidak optimal.50100150200250300Potensial biogas (ml/gr VS)Gambar 4.6. GraIik Gambar4.6menunjukkanbahwapotensialbiogasterbesardihasilkan sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak 20volume,yaitusebesar cairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses adasi material organik dalam reaktor (Lopes, 2004). Pada penambahan cairan rumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan jumlahcairanrumensehinggapembentukan bakteripembentukmetantidamenjadi gas metanayang dihasilkan tidak optimal.224,190501001502002503000GraIik Akumulasi PotensialBiogas Terhadap Volume Penambahan Cairan Rumen SapiGambar4.6menunjukkanbahwapotensialbiogasterbesardihasilkan sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak 20volume,yaitusebesar200,58 cairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses adasi material organik dalam reaktor (Lopes, 2004). Pada penambahan cairan rumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan jumlahcairanrumensehinggapembentukan bakteripembentukmetantidakbisamenyeimbangipembentukanasamtersebut gas metana. Hal ini menyebabkan produksi biogas dan yang dihasilkan tidak optimal. 241,565Volume Cairan Rumen Akumulasi PotensialBiogas Terhadap Volume Penambahan Cairan Rumen SapiGambar4.6menunjukkanbahwapotensialbiogasterbesardihasilkan sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak ml/grVS.Bakterimetancairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses adasi material organik dalam reaktor (Lopes, 2004). Pada penambahan cairan rumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan jumlahcairanrumensehinggapembentukanvolatilefattvacidkbisamenyeimbangipembentukanasamtersebut . Hal ini menyebabkan produksi biogas dan 221,89212,9610Volume Cairan RumenAkumulasi PotensialBiogas Terhadap Volume Penambahan Cairan Rumen Sapi Gambar4.6menunjukkanbahwapotensialbiogasterbesardihasilkan sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak Bakterimetancairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses adasi material organik dalam reaktor (Lopes, 2004). Pada penambahan cairan rumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan volatilefattvacidkbisamenyeimbangipembentukanasamtersebut . Hal ini menyebabkan produksi biogas dan 212,96200,5815 20Volume Cairan RumenAkumulasi PotensialBiogas Terhadap Volume Gambar4.6menunjukkanbahwapotensialbiogasterbesardihasilkan sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak Bakterimetanayangterdapatpada cairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses adasi material organik dalam reaktor (Lopes, 2004). Pada penambahan cairan rumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan volatilefattvacidsangattinggidan kbisamenyeimbangipembentukanasamtersebut . Hal ini menyebabkan produksi biogas dan gas metana200,5820Potensial Biogas55 Akumulasi PotensialBiogas Terhadap VolumeGambar4.6menunjukkanbahwapotensialbiogasterbesardihasilkan sampahbuahdenganpenambahancairanrumensapi5volumeyaitu241,56 ml/grVSdanyangterkecildihasilkanolehpenambahancairanrumensebanyak yangterdapatpada cairanrumenbisamembantumempercepatproduksibiogasdarisampahbuah. Hasilmaksimaldariproduksibiogasmelaluiprosesanaerobberhubunganerat denganjumlahmikroorganismeanaerobrumenyangberperanpadaproses adasi material organik dalam reaktor (Lopes, 2004). Pada penambahan cairan rumen5dan10,jumlahsampahbuahpadasubstrattidaksebandingdengan sangattinggidan kbisamenyeimbangipembentukanasamtersebut gas metana Potensial Biogas 56 Begitujugahalnyadenganpenambahancairanrumen20,bakteri pembentukasamtidaksebandingdenganbanyaknyabakteripembentukmetan sehinggasubstratyangdibutuhkanolehbakteriuntukmenghasilkangastidak mencukupiyangmengakibatkanpembentukanbiogastidakoptimum,walaupun persentase ini cukup berpotensi mempercepat pembentukan bi