MENINGKATKAN KUALITAS BIOGAS DARI LIMBAH
TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PENAMBAHAN GULA
(
Proposal Penelitian )
Oleh
CHANDRA
AFRIAN
1214071022
FAKULTAS
PERTANIAN
UNIVERSITAS
LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2014
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Penelitian : MENINGKATKAN
KUALITAS BIOGAS DARI LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PENAMBAHAN GULA
Identitas
Pengusul :
Ø Nama : Chandra
Afrian
Ø NPM :
1214071022
Ø Jurusan : Teknik Pertanian
Ø Fakultas : Pertanian
Mengetahui,
Dosen
Pembimbing Pengusul
Dr.
Ir. Agus Haryanto, M.P. Chandra
AFrian
NIP 19650527 1993 1 002 NPM 1214071022
DAFTAR
ISI
Halaman
I.PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peningkatan
populasi manusia seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan energi. Bila energi
yang dibutuhkan lebih sedikit dari pada populasi manusia maka akan terjadi
kelangkaan energi di masa depan. Peningkatan permintaan energi, menipisnya
sumber cadangan minyak dunia, permasalahan emisi, serta peningkatan harga
minyak dunia hingga mencapai 100 $ per barel, menjadi masalah yang serius yang
menimpa banyak negara di dunia (Sarjono dan Ridho, 2013). Banyaknya penggunaan
energi yang berbahan dasar dari fosil, menyebabakan terjadinya kelangkaan
energi karena sumber energi yaitu fosil tidak dapat diperbaharui. Krisis (kelangkaan) energi yang kini
sedang terjadi, menimbulkan dampak (akibat) yang demikian serius pada kehidupan
rakyat. Dampat tersebut antara lain semakin mahalnya harga BBM, minyak tanah,
solar dan gas (ade,2014). Hal ini yang menyebabkan tekanan kepada
seluruh masyarakat di dunia untuk mencari sumber energi baru atau alternatif (sumber energi yang dapat diperbaharui). Biogas
merupakan salah satu sumber energi alternatif yang dapat dikembangkan sebagai pengganti energi
yang berbahan bakar fosil. Bahan baku yang umum digunakan dalam pembuatan
biogas adalah bahan yang mudah terurai (biodegradable) seperti limbah-limbah
pertanian dan bahan-bahan organik lainnya.
Menurut Suriawiria, 2002, sisa atau buangan senyawa
organik secara alami akan berurai, baik akibat pengaruh lingkungan fisik
(seperti panas matahari), lingkungan kimia (seperti dengan adanya senyawa lain)
atau yang paling umum dengan adanya jasad renik yang disebut mikroba, baik
bakteri ataupun jamur.Akibat penguraian bahan organik yang dilakukan jasad
renik tersebut, maka akan terbentuk zat atau senyawa lain yang lebih sederhana
(kecil), serta salah satu di antaranya terbentuk CH4 atau gas metan. Gas metan
yang bergabung dengan CO2 atau gas karbondioksida yang kemudian disebut biogas.Biogas
dihasilkan melalui proses fermentasi limbah organik seperti sampah, sisa-sisa
makanan, kotoran hewan dan limbah industri makanan.
TKKS
(Tandan Kosong Kelapa Sawit) adalah salah satu produk samping pabrik kelapa
sawit yang jumlahnya sangat melimpah. Dalam satu hari pengolahan bisa
dihasilkan ratusan ton TKKS. Diperkirakan saat ini limbah TKKS di Indonesia
mencapai 20 juta ton. TKKS tersebut memiliki potensi untuk diolah menjadi
berbagai macam produk. Beberapa potensi pemanfaatan TKKS antara lain untuk
kompos, pulp,biogas, bioetanol, dan serat .Namun, sebelumnya TKKS
perlu diolah terlebih dahulu (Isroi,2008).
1.2 Tujuan
Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan
kualitas biogas yang dihasilkan dari tandan kosong kelapa sawit dengan gula.
1.3 Manfaat
Penelitian
Penelitian ini diharapkan bermanfaat
sebagai Informasi
untuk meningkatkan kualitas biogas dari tandan kosong kelapa sawit dengan gula.
1.4 Hipotesis
Pemberian
gula diduga dapat meningkatkan kualitas biogas dari tandan kosong kelapa sawit.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kelapa Sawit
Kelapa
sawit termasuk tumbuhan pohon. Tingginya dapat mencapai 24 m. Bunga dan buahnya
berupa tandan, bercabang banyak. Buahnya kecil, bila masak berwarna merah
kehitaman. Isi buahnya padat. Isi dan kulit buahnya mengandung minyak.
Minyaknya itu digunakan sebagai bahan minyak goreng, sabun, dan lilin.
Hampasnya dimanfaatkan untuk makanan ternak. Hampas yang disebut bungkil itu
digunakan sebagai salah satu bahan pembuatan makanan ayam. Tempurungnya
digunakan sebagai bahan bakar dan arang. Kelapa sawit berkembang biak dengan
biji, tumbuh di daerah tropika, pada ketinggian 0 - 500 m di atas permukaan
laut. Kelapa sawit menyukai tanah yang subur, di tempat terbuka dengan kelembaban
tinggi. Kelembapan tinggi itu antara lain ditentukan oleh adanya curah hujan
yang tinggi, sekitar 2000-2500 mm setahun (Suhaimi,2011).
2.2 Tandan Kosong
Kelapa Sawit
Tandan kosong kelapa
sawit (TKKS) adalah salah satu produk sampingan (by-product) berupa padatan
dari industri pengelolahan kelapa sawit. Ketersediaan tandan kosong kelapa
sawit cukup signifikan bila ditinjau berdasarkan rerata nisbah produksi tandan
kosong kelapa sawit terhadap total jumlah tandan buah segar (TBS) yang
diproses. Rerata produksi tandan kosong kelapa sawit adalah berkisar 22% hingga
24% dari total berat tandan buah segar yang diproses di pabrik pengelolahan
kelapa sawit. Secara fisik tandan kosong kelapa sawit terdiri dari berbagai
macam serat dengan komposisi antara lain sellulosa 41,3-46,5% , hemiselulosa
25,3-33,8% dan lignin 27,6-32,5 % (Sudiyani dkk,2010). Pemanfaatan tandan
kosong kelapa sawit sejauh ini antara lain dimanfaatkan sebagai bahan pupuk
kompos, bahan pembuatan bioetanol dan bahan penyerapan air pada daerah dengan
tekstur berpasir dan curah hujan yang rendah. Jika dilihat dari komposisi
kandungan limbah tandan kosong kelapa sawit maka limbah tandan kosong kelapa
sawit juga berpotensi sebagai bahan baku pembuatan biogas (Arif,2012).
2.3 Biogas
Biogas merupakan gas campuran metana (CH4),
karbondioksida (CO2) dan gas
lainnya yang didapat dari hasil penguraian bahan organik (seperti kotoran
hewan, kotoran manusia, dan tumbuhan) oleh bakteri metanogen. Untuk
menghasilkan biogas, bahan organik yang dibutuhkan, ditampung dalam biodigester.
Proses penguraian bahan organik terjadi secara anaerob (tanpa oksigen).
Biogas terbentuk pada hari ke 4-5 sesudah biodigester terisi penuh dan
mencapai puncak pada hari ke 20-25. Biogas yang dihasilkan sebagian besar
terdiri dari 50-70% metana (CH4),
30-40% karbondioksida (CO2)
dan gas lainnya dalam jumlah kecil (Fitria, B., 2009).
Biogas dihasilkan apabila bahan-bahan organik
terurai menjadi senyawa-senyawa pembentuknya dalam keadaan tanpa oksigen (anaerob).
Fermentasi anaerobik ini biasa terjadi secara alami di tanah yang basah,
seperti dasar danau dan di dalam tanah pada kedalaman tertentu. Proses
fermentasi adalah penguraian bahan-bahan organik dengan bantuan mikroorganisme.
Fermentasi anaerob dapat menghasilkan gas yang mengandung sedikitnya 50%
metana. Gas inilah yang biasa disebut dengan biogas. Biogas dapat dihasilkan
dari fermentasi sampah organik seperti sampah pasar, daun daunan, dan kotoran
hewan yang berasal dari sapi, babi, kambing, kuda, atau yang lainnya, bahkan
kotoran manusia sekalipun. Gas yang dihasilkan memiliki komposisi yang berbeda
tergantung dari jenis hewan yang menghasilkannya (Firdaus, 2009).
Biogas dapat dijadikan sebagai bahan bakar karena
mengandung gas metana (CH4)
dalam prosentase yang cukup tinggi. Komponen biogas selengkapnya adalah sebagai
berikut:
|
Jenis Gas
|
Jumlah (%)
|
|
|
|
|
|
|
Metana (CH4)
|
50-70
|
|
|
Nitrogen (N2)
|
0 - 0,3
|
|
|
Karbondioksida (CO2)
|
25
|
- 45
|
|
Hidrogen (H2)
|
1
|
- 5
|
|
Oksigen (O2)
|
0,1 – 0,5
|
|
|
Hidrogen Sulfida (H2S)
|
0
|
- 3
|
|
|
|
|
Sumber : Juangga, 2007
Tabel II.1Komponen Penyusun Biogas
2.4. Faktor Laju
Proses Fermentasi
Laju
proses fermentasi anaerob sangat ditentukan oleh faktor-faktor yang
mempengaruhi mikroorganisme, faktor-faktor tersebut diantaranya adalah (Amaru,
2004) :
2.4.1. Temperatur
Bakteri metana pada umumnya
adalah bakteri golongan mesofil yaitu bakteri yang hidupnya dapat subur hanya
pada temperatur disekitar temperatur kamar. Oleh karena itu, pembentukan biogas
harus disesuaikan dengan temperatur kehidupan bakteri metana. Temperatur
pembentukan biogas antara 20-40oC. Dengan temperatur optimum yaitu 27oC- 30oC.
2.4.2. Derajat
Keasaman (pH)
Pada dekomposisi anaerob faktor
pH sangat berperan, karena pada rentang pH yang tidak sesuai, mikroba tidak
dapat tumbuh dengan maksimal dan bahkan dapat menyebabkan kematian yang
menghambat perolehan gas metana. Nilai pH yang dibutuhkan untuk digester adalah
antara 6,2 – 8.
2.4.3. Kandungan Air
Bentuk bubur hanya dapat
diperoleh apabila bahan yang dihancurkan mempunyai kandungan air yang tinggi.
Apabila sampah tersebut memiliki kandungan air yang sedikit maka bisa
ditambahkan air supaya pembentukan biogas bisa optimal.
2.4.4. Bahan Baku
Isian
Bakteri anaerob membutuhkan
nutrisi sebagai sumber energi. Level nutrisi harus lebih dari konsentrasi
optimal yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi
kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan
nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa, buangan industri, dan sisa
tanaman diberikan dengan tujuan untuk menambah pertumbuhan di dalam digester.
Unsur nitrogen adalah unsur yang paling penting, disamping adanya selulosa
sebagai sumber karbon. Bakteri penghasil metana menggunakan karbon 30 kali lebih
cepat daripada nitrogen. Pada bahan yang memiliki jumlah karbon 15 kali dari
jumlah nitrogen akan memiliki C/N ratio 15 berbanding 1, C/N ratio dengan nilai
30 (C/N = 30/1 atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan menciptakan
proses pencernaan pada tingkat yang optimal, bila kondisi yang lain juga
mendukung.
2.5 Gula
Salah satu upaya yang
dapat dilakukan untuk menghasilkan biogas secara optimal baik dari segi
kualitas maupun kuantitas dapat dilakukan dengan menambahkan gula (Glukosa)
pada campuran air dan kotoran sapi sebagai utama dalam produksi biogas Secara
kimiawi gula sama dengan karbohidrat. Pada umumnya gula mengandung unsur-unsur
seperti, karbon (48,2 %), hidrogen (6 %), dan oksigen (43,1 %), nitrogen dan
phosfor dalam jumlah yang kecil. Satu-satunya gula yang dihasilkan oleh hewan
adalah laktosa (C12H 22O11) (Triwikantoro,2010). Seluruh gula yang dicerna oleh hewan akan
diubah di dalam hati menjadi glukosa, oleh karena itu gula di dalam darah hewan
(dengan kata lain di dalam daging) adalah glukosa. Penggunaan gula oleh bakteri
dalam proses anaerob disebut fermentasi. Prinsip fermentasi adalah proses
pemecahan senyawa organik menjadi senyawa sederhana yang melibatkan
mikroorganisme. Nitrogen (N2) akan bersatu dengan mikroba selama proses
fermentasi, untuk hidup semua organisme membutuhkan sumber energi yang
diperoleh dari metabolisme bahan pangan, diantara bahan baku energi yang paling
banyak digunakan oleh mikroorganisme adalah glukosa. Oleh karena itu, sangat
dibutuhkan tambahan material yang mengandung komponen karbon dan nitrogen untuk
menambah kandungan unsur hara agar proses fermentasi berlangsung dengan
sempurna. Berdasarkan kenyataan, bahan-bahan yang mengandung gula merupakan
unsur hara yang sangat diperlukan oleh mikroba untuk meningkatkan kecepatan
proses fermentasi. Dengan adanya penambahan gula dan karbohidrat dalam proses
fermentasi tentunya dapat meningkatkan pertumbuhan bakteri (Yesung.dkk,2011)
2.6 Analisis
Kualitas Biogas
Untuk
menganalisis kualitas biogas yang dihasilkan, persamaan-persamaan yang
digunakan adalah persamaan yang biasa digunakan dalam menyelesaikan persamaan
kalor. Perubahan jumlah kalor pada suatu benda ditandai dengan kenaikan dan
penurunan suhu atau perubahan wujud benda tersebut. Jika benda menerima kalor
suhunya akan naik demikian juga sebaliknya. Banyak kalor yang akan diterima
atau dilepaskan suatu benda sebanding dengan besar kenaikan dan penurunan
suhunya.
Secara
matematis hubungan antara jumlah kalor dan kenaikan suhu dapat dituliskan
sebagai berikut (Purwanto, 2004. Dikutip dari Zulfikar
2009):
Q = m.c. ∆T
.................................... (1)
Dimana: Q = Kalor (J)
m = Massa Benda (kg)
∆T = Perubahan Suhu (oC)
c = Kalor Jenis (J/kg oC)
Kalor
jenis adalah kalor yang diperlukan oleh 1 kg zat untuk menaikkan suhunya
sebesar satu satuan suhu, dan kalor jenis air diambil 4.200 J/kg oC. Kemudian Q
merupakan hasil kali dari daya dan waktu, maka:
Q = P.t
....................................... (2)
Dimana : P = Daya (watt)
T
= Waktu ( sekon)
Banyaknya
kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap. Pernyataan ini pertama
kali dikemukakan oleh Black. Oleh karena itu, pernyataan tersebut sering
disebut sebagai azas Black, secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
Qterima = Q lepas ................................ (3)
m.c. ∆T = P.t ............................... (4)
P = m.c. ∆T / t (watt) ...................... (5)
Pengukuran Volume Biogas
Dalam penelitian ini volume
biogas di ukur dengan menggunakan pipa dengan diameter 3 inci (7,62 cm) dan
tinggi 194 cm.Pengukuran volume biogas dilakukan dengan cara memasukkan biogas
ke dalam pipa dan selanjutnya volume biogas yang mengisi pipa tersebut dapat
dihitung dengan menggunakan rumus volume silinder.
V = π r² h
........................................ (6)
Dimana : V = Volume biogas, (cm³)
π = 3,14
r = Jari – jari pipa dalam, (cm)
h=Tinggi pipa dalam di atas permukaan air, (cm)
III. METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Waktu dan
Tempat Penelitian
Penelitian
ini dilakukan pada bulan November 2014 -
Febuari 2015 di Laboratorium Daya dan Alat Mesin Pertanian Jurusan Teknik
Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung.
3.2 Bahan dan Alat
Bahan
yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah tandan kosong kelapa sawit,
kotoran sapi, air, gula pasir.
Dan
peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah drum plastik dengan kapasitas 30 liter yang
digunakan sebagai digester, penampung gas dari plastik, pompa air, kran air,
bak penampung bakteri, timbangan, selang gas, ember, sekop untuk mengaduk, pengukur
volume biogas, kompor gas, panci untuk memasak air,termometer,stopwatch dan
alat tulis.
3.3 Prosedur
Penelitian
Prosedur penelitian ini terdiri dari tiga tahapan
yaitu tahap persiapan,tahap
penelitian,
tahap pengujian atau tahap analisis. Pada tahap persiapan dilakukan persiapan
alat dan bahan-bahan yang diperlukan dalam penelitian ini. Pada tahap
penelitian dilakukan penambahan gula pada bahan campuran dengan
komposisi-komposisi sebagai berikut: 13 kg kotoran sapi dan tandan kosong
kelapa sawit, 13 liter air (Komposisi A), 13 kg kotoran sapi dan tandan kosong
kelapa sawit, 13 liter air dan 0,25 kg gula (Komposisi B), 13 kg kotoran sapi
dan tandan kosong kelapa sawit, 13 liter air dan 0,50 kg gula (Komposisi C).
Tiap komposisi diaduk secara manual, kemudian dimasukkan ke dalam digester
dengan masa kerja selama 4 bulan dan dengan pengamatan setiap minggu terhadap
volume biogas yang dihasilkan. Tahap selanjutnya adalah tahap pengujian yaitu
dilakukan pengujian untuk mengetahui kualitas biogas yang dihasilkan yang
dilakukan dengan cara memanfaatkan biogas sebagai bahan bakar untuk memanaskan
air sebanyak 1 liter dengan menggunakan kompor biogas dan alat lainnya. Pada pengujian ini dilakukan
perhitungan waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air sampai temperatur 100oC.
Tahap terakhir yaitu tahap analisa data. Data yang diperoleh dianalisa secara
deskriptif. Analisa ini akan menggambarkan kecendrungan yang terjadi pada
perlakuan yang diberikan yaitu konsentrasi gula yang ditambahkan.
Secara garis besar prosedur penelitian dapat dilihat
pada diagram alir berikut :
|
Persiapan bahan
dan peralatan
|
|
Pencampuran
kotoran sapi dan tandan kosong kelapa sawit
|
|
Pencampuran
dengan gula
|
|
Memasukan Bahan
yang telah tercampur ke dalam digester
|
|
Pengukuran
volume biogas
|
|
Pengujian Daya
tiap komposisi
|
|
Selesai
|
|
Mulai
|
3.4 Analisis Data
Dalam penelitian ini akan diambil data yang akan
dianalisa yaitu volume biogas dan kualitas biogas (Daya yang dihasilkan) dari
tiap komposisi.
DAFTAR
PUSTAKA
Amaru, Kharistia. 2004. Rancang Bangun
dan Uji Kinerja Biodigester
Plastik Polyethilene Skala Kecil.Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas
Pertanian.Universitas Padjajaran.
Arif,F.S. 2012. Tinjaun Fungsi Fisik
Aplikasi Tandan Kosong Kelapa Sawit. http://www.dedidoank.files.wordpress.com.
Akses: 21 0ktober 2014.
Juangga. 2007. Proses Anaerobic
Digetion. Usu Press.Medan.
Sarjono dan Ridho,M. 2013. Studi
Experimental Penggunaan Kotoran Sapi Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Majalah
Ilmiah STTR. Cepu.
Sudiyani,Y.K, c. Sombiring,H, Hendarsyah
dan Alawiyah,S. 2010. Pengelolahan Awal Dengan Basah NaOh dan Sakarifikasi
Enzimatis Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Untuk Produksi Etanol.Menara
Perkebunan.
Suhaimi,Mohammad. 2011. Kelapa Sawit. http://www.pembangunanladangblogspot.com.
Akses : 25 Oktober 2014.
Suriawiria,Unus, H., 2002, Menuai Biogas Dari
Limbah. http://www.pikiran-rakyat.com.
Akses : 24 Oktober 2014
Triwikantoro. 2010. Peranan Tetes Tebu
Dalam Pembuatan Biogas. Fakultas MIPA. Institut Teknologi Surabaya. Surabaya.
Yesung,A.P. 2011. Meningkatkan Kualitas
Biogas Dengan Penambahan Gula. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Mataram. Mataram.
Zulfikar,Wahyudi. 2009. Analisa
Perbandingan Komposisi Air dan Kotoran Kerbau (Faeces) pada Bahan Isian Biotank Proses (BTP) Terhadap Kuantitas
dan Kualitas Biogas yang Dihasilkan Jurusan Teknik Mesin Universitas Mataram. Mataram
No comments:
Post a Comment