BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Dalam
kehidupan sehari-hari, makhluk hidup di muka bumi ini dapat menghasilkan
limbah. Limbah sendiri dapat didefinisikan sebagai sisa-sisa dari hasil
produksi yang tidak digunakan lagi. Limbah berdasarkan sifat terurainya dapat
dibedakan menjadi dua, yaitu limbah organik dan limbah anorganik. Limbah
organik yaitu limbah yang berasal dari makhluk hidup yang sifatnya mudah
membusuk/terurai contohnya dari hasil kegiatan manusia berupa pertanian
(daun-daunan), perikanan, peternakan (kotoran ternak), rumah tangga, dan
industri (serbuk gergaji kayu). Sedangkan limbah anorganik yaitu limbah yang
tidak dapat atau sulit terurai/busuk contohnya, kaleng, botol, galon bekas,
plastik, dan lain-lain.
Limbah dapat kita temui dimana saja,
di rumah, sekolah, tempat produksi, lingkungan masyarakat dan lain sebagainya.
Di sini kami akan mengulas limbah yang ada di lingkungan sekolah SMK Negeri 5
Surabaya. Sekolah ini memiliki daerah yang sangat luas sehingga limbah yang
dihasilkan relatif banyak, karena memiliki tujuh program keahlian di saat
praktikum dapat menghasilkan limbah, diantaranya adalah program keahlian Gambar
Bangunan. Di ruang praktikum Gambar Bangunan ini banyak menghasilkan limbah
seperti serbuk gergaji kayu, batu-batuan, dan lain sebagainya.
Disisi yang lain kebutuhan akan bahan bakar minyak di
Indonesia semakin meningkat seiring dengan
perkembangan teknologi, dan jumlah penduduk yang bertambah. Pentingnya bahan
bakar minyak dalam kehidupan sehari-hari menjadikan ketergantungan masyarakat
akan bahan bakar minyak semakin tinggi. Bahan bakar minyak sering digunakan
untuk membantu manusia dalam melakukan aktifitas sehari-hari, seperti
menjalankan motor, menghidupkan kompor minyak, serta menjalankan mesin-mesin di
industri. Bahan bakar minyak berasal dari fosil yang dalam kurun waktu tertentu
akan habis, sehingga kelangkaan minyak saat ini menjadikan harga bahan bakar
minyak semakin bertambah mahal,
sehingga sangat menyusahkan bagi masyarakat, khususnya kalangan menengah ke
bawah yang penghasilannya serba terbatas.
Oleh karena itu, limbah serbuk
gergaji kayu yang mudah ditemukan, terutama di sekitar wilayah SMK Negeri 5
Surabaya khususnya program keahlian Gambar Bangunan,hingga saat ini limbah
serbuk gergaji tersebut hanya digunakan untuk media pembibitan jamur, bahkan
terbuang sia-sia, padahal limbah serbuk gergaji memiliki potensi kandungan
biomassa yang tinggi untuk dimanfaatkan sebagai energi alternatif, menjadi biogas.
I.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana membuat
limbah serbuk gergaji kayu menjadi sumber energi bahan bakar alternatif
2. Bagaimana pengolahan serbuk gergaji kayu
menjadi biogas
I.3. Tujuan Penelitian
Penulisan karya tulis ini
memiliki tujuan yang dicapai yaitu:
1.
Menghasilkan penelitian
yang menunjukan peningkatan cara pengolahan limbah serbuk kayu menjadi sumber
energi alternatif.
2.
Agar masyarakat dapat
mengetahui manfaat limbah serbuk kayu sebagai sumber bahan bakar alternatif.
3.
Masyarakat juga dapat
menerapkan energi alternatif dari limbah serbuk kayu dalam kehidupan
sehari-hari.
4.
Agar masyarakat tidak
tergantung pada bahan bakar minyak dari fosil yang tidak dapat diperbaharui.
I.4. Ruang Lingkup
Ruang lingkup penelitian ini terdiri dari
batasan-batasan dan asumsi-asumsi. Agar penelitian ini dapat terfokus dengan
baik sehingga tertuju pada inti permasalahan yang dibahas, maka diberi
batasan-batasan, yaitu :
1. Penelitian
hanya dilakukan sampai pengujian nyala api dari biogas yang dihasilkan dan cara
penyimpanan hasil biogas tersebut.
2. Data
yang digunakan dari hasil pelaksanaan percobaan dan pengujian di Laboratorium
Kimia Industri SMK Negeri 5 Surabaya.
Sedangkan
asumsi-asumsi yang digunakan untuk membantu dalam menyelesaikan masalah pada
penelitian ini adalah :
1. Data
yang diambil dari hasil percobaan dan pengujian dianggap valid.
2. Pembimbing
dan staf pendukung dianggap berpengalaman di bidangnya dalam memberikan saran
dan pendapat.
I.5. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat
memberikan manfaat sebagai berikut :
1. Sebagai
masukan dalam pengembangan serbuk gergaji (serbuk kayu) menjadi energi alternatif yang berupa biogas.
2. Membantu
terciptanya budaya Go Green dalam
menggunakan berbagai bahan energi yang ramah lingkungan.
3. Membantu
mengurangi limbah domestik daerah SMK Negeri 5 Surabaya.
BAB
II
LANDASAN TEORI
II.1. Pengertian Limbah
Gambar 1. Limbah
Lingkungan hidup adalah kesatuan
ruang dengan semua benda, keadaan, makhluk hidup, termasuk manusia. Dalam
menjalani kehidupannya, manusia melakukan berbagai jenis kegiatan yang secara
langsung atau tidak langsung dapat mempengaruhi lingkungan. Sebagian besar
kegiatan manusia memberikan pengaruh negatif terhadap lingkungan, antara lain
kegiatan industri, rumah tangga dan transportasi yang menghasilkan polusi dan
limbah. Setiap kegiatan tersebut memberikan dampak terhadap lingkungan, karena
kegiatan tersebut sebagian besar menghasilkan sisa-sisa atau sampah yang tidak
bermanfaat bagi lingkungan. Sisa-sisa atau sampah hasil industri dan rumah
tangga yang sudah berubah dari fungsi awalnya disebut dengan limbah. Berikut
ini beberapa pengertian tentang limbah:
1. Berdasarkan
keputusan Menperindag RI No.231/MPP/Kep/7/1997 Pasal I tentang prosedur impor limbah, menyatakan
bahwa limbah adalah bahan/barang sisa atau bekas dari suatu kegiatan atau
proses produksi yang fungsinya sudah berubah dari aslinya, kecuali yang dapat
dimakan oleh manusia dan hewan.
2. Berdasarkan
Peraturan Pemerintah No. 18/1999 Jo.PP 85/1999 limbah didefinisikan sebagai
sisa atau buangan dari suatu usaha dan/atau kegiatan manusia. Limbah adalah
bahan buangan tidak terrpakai yang berdampak negatif terhadap masyarakat jika
tidak dikelola dengan baik. Air limbah industri maupun rumah tangga (domestik)
apabila tidak dikelola dengan baik akan menimbulkan dampak negatif bagi
kesehatan.
3. Menurut
Yuliarini, 2009
Limbah adalah bahan, atau sisa pada
suatu kegiatan maupun proses produksi yang tidak lagi berguna atau bermanfaat
bagi pelaku proses.
II.2. Klasifikasi Limbah
Klasifikasi limbah di
bedakan menjadi 3, yaitu:
II.2.1. Pengelompokan Limbah Berdasarkan Senyawanya
1) Limbah
Organik
Merupakan limbah yang berasal dari
makhluk hidup (alami) dan sifatnya mudah memnbusuk/terurai. Contohnya bahan
sisa pertanian, bahan sisa dapur, bahan sisa makanan, bahan sisa pasar, dan
kayu.
2) Limbah
Anorganik
Merupakan
segala jenis limbah yang tidak dapat atau sulit terurai/busuk secara alami oleh
mikroorganisme pengurai. Contohnya plastik, kertas, karet, dan lain-lain.
3) Limbah
B3
Merupakan
kelompok limbah yang secara langsung maupun tidak langsung dapat mencemarkan
atau membahayakan lingkungan, kesehatan, dan kelangsungan hidup manusia dan
makhluk hidup lainnya. Contohnya Hg, Cr, Cd, Pb, Ni, dan lain-lain.
II.2.2. Pengelompokan Limbah Berdasarkan Wujudnya
1)
Limbah Cair
2)
Limbah Padat
3)
Limbah Gas
II.2.3. Pengelompokan
Limbah Berdasarkan Sumbernya
1) Limbah domestik, adalah limbah yang
berasal dari kegiatan pemukiman penduduk.
2) Limbah industri, merupakan buangan
hasil proses industri.
3) Limbah pertanian, berasal dari
daerah pertanian atau perkebunan
4) Limbah pertambangan, berasal dari
kegiatan pertambangan
II.2.3.1. Limbah Domestik
Limbah domestik adalah limbah
yang berasal dari kegiatan pemukiman penduduk (rumah tangga) dan kegiatan usaha
seperti pasar, restoran, dan gedung perkantoran. Limbah rumah tangga merupakan
limbah yang berasal dari dapur, kamar mandi, air cucian, dan kotoran manusia.
Limbah yang berasal dari rumah
tangga khususnya di kota-kota besar jumlahnya mencapai lebih dari 80%. Limbah
cair domestik terbagi menjadi dua yaitu:
1) Limbah
cair domestik yang berasal dari air cucian. Misalnya: sabun detergen, minyak,
dan pestisida.
2) Limbah
cair domestik yang berasal dari kakus. Misalnya: sabun, shampo, kotoran
manusia, dan air seni.
Tabel 1. Karakteristik
Fisik Air Limbah Domestik
|
Parameter
|
Deskripsi
|
|
Temperatur
|
Temperatur
limbah domestik biasanya lebih tinggi daripada air minum.
|
|
Bau
|
Limbah yang
baru dibuang baunya seperti sabun atau lemak. Jika sudah lama akan berbau
sulfur dan kurang sedap.
|
|
Warna
|
Limbah
domestik yang baru biasanya berwarna agak abu-abu. Jika sudah lama akan
berubah menjadi hitam.
|
|
Kekeruhan
|
Kekeruhan
limbah tergantung pada kandungan zat padat tersuspensi. Pada umumnya air
limbah yang kuat mempunyai kekeruhan yang tinggi.
|
(LPM ITB, 1994 dalam Kodoatie,
2005)
II.3. Biogas
Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik
dengan bantuan
bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut
anaerobik
digestion Gas yang dihasilkan
sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana.
Material organik yang terkumpul pada digester
(reaktor) akan diuraikan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri.
Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini
akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi.
Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau
senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asidifikasi yaitu pembentukan asam dari
senyawa sederhana.
Setelah
material organik berubah menjadi asam
asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan
gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk
metana seperti methanococus, methanosarcina,
methanobacterium. Perkembangan proses anaerobik
digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini memiliki
kemampuan untuk mengolah sampah/limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak
bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai.
Aplikasi anaerobik digestion
telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan
dan municipal solid waste (MSW). Pada prinsipnya, teknologi biogas
adalah teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi
(pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri metana
sehingga dihasilkan gas metana. Gas metana adalah gas yang mengandung satu atom
C dan 4 atom H yang memiliki sifat mudah terbakar. Gas metana yang dihasilkan kemudian dapat dibakar sehingga dihasilkan energi
panas. Bahan organik yang bisa digunakan sebagai bahan baku industri ini adalah
sampah organik, limbah yang sebagian besar terdiri dari kotoran, dan
potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami dan sebagainya, serta
air yang cukup banyak .
Biogas
sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2),dan beberapa kandungan lainnya yang jumlahnya
kecil diantaranya hidrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3)
serta hidrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil. Energi
yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4).
Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil
kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat
ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu: Menghilangkan
hidrogen sulfur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen sulfur mengandung racun dan zat yang menyebabkan
korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas
yang berbahaya sehingga konsentrasi yang diijinkan
maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen
sulfur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru
bersama-sama oksigen, yaitu sulfur dioksida/sulfur trioksida (SO2
/ SO3). Senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan
membentuk Sulfur acid (H2SO3)
suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan
untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan
bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan
biogas serta dapat menimbulkan korosif.
18Produksi biogas dipengaruhi
oleh beberapa faktor diantaranya adalah sebagai
berikut :
1. C/N rasio 20 – 30
2. pH – asam
(6-7)
3. Kadar air
dan suhu (25-35°C)
4. Kandungan
total padatan
5. Ukuran
reaktor biogas
Apabila
C/N terlalu tinggi, nitrogen akan dikonsumsi dengan cepat oleh bakteri metanogenik
untuk pertumbuhannya dan hanya
sedikit yang bereaksi
dengan karbon akibatnya gas yang
dihasilkan rendah. Sebaliknya jika C/N rendah, nitrogen akan dibebaskan dan berakumulasi dalam bentuk amoniak
(NH4) sehingga pH > 8,5 yang menyebabkan berkurangnya bakteri metanogenik Rasio Karbon dan Nitrogen
(C/N) dari beberapa bahan (Karti dan Dixit/1984)
Tabel 2. Jumlah
Rasio C/N dari Beberapa Bahan
|
No.
|
Kotoran dari
|
Rasio C/N
|
|
1.
|
Kotoran
bebek
|
8
|
|
2.
|
Kotoran
manusia
|
8
|
|
3.
|
Kotoran
ayam
|
10
|
|
4.
|
Kotoran
kambing
|
12
|
|
5.
|
Kotoran
babi
|
18
|
|
6.
|
Kotoran
domba
|
19
|
|
7.
|
Kotoran
sapi/kerbau
|
24
|
|
8.
|
Enceng
gondok
|
25
|
|
9.
|
Kotoran
gajah
|
43
|
|
10.
|
Batang
jagung
|
60
|
|
11.
|
Jerami
padi
|
70
|
|
12.
|
Jerami
gandum
|
90
|
|
13.
|
Serbuk
gergaji
|
> 200
|
Tabel 3. Tabel
Komposisi Biogas
|
Komposisi Biogas
|
%
|
|
Metana ( CH4 )
|
55-75%
|
|
Karbon dioksida (CO2)
|
25-45%
|
|
Nitrogen (N2)
|
1-5%
|
|
Hidrogen (H2)
|
0-3%
|
|
Hidrogen sulfida (H2S)
|
0,1-0,5%
|
|
Oksigen (O2)
|
sedikit
|
Sumber
: Karellas et.al (2010)
Pemanfatan gas metana sebagai sumber energi berperan
positif dalam upaya mengatasi masalah global (efek rumah kaca) yang berakibat
pada perubahan iklim global. Kesetaraan energi dan pemanfaatannya yang
dihasilkan oleh teknologi biogas dalam 1 m³ digambarkan oleh tabel 4 berikut:
Tabel 4. Kesetaraan
Biogas dengan Energi Lain
|
Bahan Bakar
|
Jumlah
|
|
Elpiji
|
0,46 kg
|
|
Minyak tanah
|
0,62 liter
|
|
Minyak solar
|
0,52 liter
|
|
Bensin
|
0,80 liter
|
|
Gas kota
|
1,50 m3
|
|
Kayu bakar
|
3,50 kg
|
Sumber : Wahyuni (2009)
Tabel 5. Aplikasi
Energi Biogas
|
Aplikasi
Biogas
|
1 m³
biogas setara dengan
|
|
Penerangan
|
60-100 watt lampu bohlam selama 6 jam
|
|
Memasak
|
Dapat memasak 3 jenis masakan untuk keluarga
(5-6 orang)
|
|
Pengganti bahan bakar
|
0,7 kg minyak tanah dapat menjalankan satu motor
tenaga kuda selama 2 jam
|
|
Pembangkit tenaga listrik
|
Dapat menghasilkan 1.25 kWh listrik
|
Sumber: Kristoferson dan Bakalders 1991
dalam Hambali (2007)
Peningkatan
kualitas biogas dapat dilakukan dengan beberapa parameter yaitu menghilangkan
hidrogen sulfur, kandungan air, dan karbon dioksida. Hidrogen sulfur mengandung
racun dan zat yang menyebabkan korosi. Apabila gas ini dibakar, maka akan
membentuk senyawa baru bersama oksigen yaitu sulfur dioksida (SO2) atau sulfur trioksida (SO3) dan pada saat yang sama akan
membentuk sulfur acid (H2SO3) yaitu senyawa yang
lebih korosif. Konsentrasi hidrogen sulfur yang masih ditoleransi yaitu 5 ppm.
Penghilangan karbondioksida bertujuan untuk meningkatkan kualitas biogas
sehingga gas tersebut dapat juga digunakan untuk bahan bakar kendaraan,
sedangkan kandungan air berpotensi pada menurunnya titik penyalaan biogas serta
dapat menimbulkan korosif (Switenia, dkk 2008).
II.3.1. Manfaat biogas
Energi biogas digunakan sebagai pengganti bahan bakar
khususnya minyak tanah, sebagai bahan pengganti bahan bakar minyak (bensin,
solar), dalam skala besar dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik.
II.3.2. Kelebihan dan Kekurangan Biogas
Selain bermanfaat sebagai pengganti
bahan bakar, ada sejumlah kelebihan yang dapat diperoleh dari biogas terhadap
lingkungan, antara lain:
1. Masyarakat tak perlu menebang pohon untuk
dijadikan kayu bakar.
2. Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat
karena tidak mengeluarkan asap.
3. Kandang
hewan menjadi semakin bersih karena limbah kotoran kandang langsung dapat diolah.
4. Sisa
limbah yang dikeluarkan dari biodigester
dapat dijadikan pupuk sehingga tidak mencemari lingkungan.
5. Dapat
berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca melalui pengurangan pemakaian
bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak.
6 . Relatif
lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran.
Adapun kekurangannya adalah :
1.
Memerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas.
2. Tenaga kerja
tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses produksi.
3.
Belum dikenal masyarakat.
4.
Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.
II.4. Serbuk Gergaji Kayu
Gambar
2. Serbuk gergaji
Serbuk
gergaji merupakan limbah dari industri penggergajian berupa butiran kayu,
sedetan dan potongan-potongan kayu yang dihasilkan dari proses mengeraji. Dari
hasil penelitian yang dilakukan oleh W.T Kartono, (1992) dalam Andrias, dan kawan-kawan
(1996) menyatakan bahwa rata-rata limbah yang dihasilkan oleh industri
penggergajian adalah 49,15 %, dengan perincian sebagai berikut :
1. Serbuk Gergaji 8,46%
2. Sedetan 24,41 %
3. Potongan-potongan kayu 16,28 %
II.4.1. Komponen dan sifat kimia serbuk gergaji
Kayu
sebagian besar tersusun atas tiga unsur yaitu unsur C, H dan O.Unsur-unsur
tersebut berasal dari udara berupa CO2 dan dari tanah berupa H2O. Namun, dalam kayu juga
terdapat unsur-unsur lain seperti N, P, K, Ca, Mg, Si, Al dan Na.
Kandungan
kimia kayu adalah selulosa ± 60%, lignin ± 28% dan zat lain (termasuk zat gula) ± 12%. Dinding sel tersusun
sebagaian besar oleh selulosa (C6H10O5).
Lignin adalah suatu campuran zat-zat
organik yang terdiri dari zat karbon (C), zat air (H2) dan oksigen
(O2). Serbuk gergaji kayu mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif kayu.
Komponen kimia
kayu:
1. Karbon terdiri dari selulosa dan hemiselulosa
2. Ion karbonhidrat terdiri dari lignin kayu
3. Unsur yang
diendapkan :
a.
Karbon : 50%
b. Hidrogen : 6%
c. Nitrogen : 0,04 - 0,10%
d. Abu : 0,20 – 0,50%
II.5. Kotoran
Ternak (kotoran sapi)
Gambar 3. Kotoran sapi
Persyaratan yang penting
diperhatikan dalam pembuatan biogas antara lain ketersediaan kotoran ternak.
Sumber : Setiawan (2008)
Kotoran ternak (feses), khususnya
ternak sapi banyak mengandung karbohidrat terutama jenis selulosa atau serat-seratan, di samping protein dan lemak senyawa
kimia tersebut sangat potensial untuk sumber karbon yang merupakan penyusunan
utama dari biogas. Komposisi kimia feses sapi adalah sebagai berikut:
Tabel 6. Komposisi
Kimia Kotoran Sapi
|
Unsur
|
Feses
Sapi
|
|
Bahan kering
|
21,24
|
|
Protein
|
6,74
|
|
Serat kasar
|
36,64
|
|
Lemak
|
2,45
|
|
Abu
|
22,11
|
|
Kalsium
|
0,43
|
|
Phospor
|
2,25
|
Dalam tabel di atas tampak bahwa protein, serat
kasar, dan lemak merupakan penyusun utama bahan organik baik dari feses sapi.
Bahan organik ini sangat potensial sebagai sumber karbon. Cara mendapatkan
sumber karbon dalam keadaan anaerobik
(tanpa udara) atau dikenal dengan pirolisis. Cara ini dimaksudkan untuk
meningkatkan nilai energi serta memperbaiki sifat pembakaran.
Sumber: Widarto
dan Suryanta (1995)
II.6. Fermentasi Anaerobik
Fermentasi anaerob berarti selama proses fermentasi tidak ada udara yang masuk
di dalam reaktor. Produk akhir dari proses fermentasi ini adalah gas metana (CH4). Beberapa alasan
yang dipakai untuk penggunaan proses anaerobik
dalam penanganan limbah antara lain tingginya laju reaksi dibandingkan
dengan proses aerobik, kegunaan dari produk akhirnya, stabilisasi dari komponen
organik dan memberikan karakteristik tertentu pada daya ikat air produk yang
menyebabkan produk dapat dikeringkan dengan mudah (Jenie 1993). Hal ini
diperkuat oleh pernyataan Metcalf dan Eddy (2003) mengenai keuntungan dan
kerugian fermentasi anaerob yaitu:
Tabel 7. Keuntungan Dan Kerugian Fermentasi Anaerob
|
Keuntungan
|
Kerugian
|
|
Energi yang dibutuhkan
sedikit
|
Membutuhkan
waktu pembiakan yang lama
|
|
Manfaat produk
yang dihasilkan
|
Membutuhkan penambahan
senyawa alkalimity
|
|
Nutrisi yang
dibutuhkan sedikit
|
Tidak
mendegradasi senyawa Nitrogen dan Fosfor
|
|
Dapat
menghasilkan senyawa metana sebagai sumber energi potensial
|
Sangat
sensitif terhadap efek perubahan temperatur
|
|
Hanya
membutuhkan reaktor dengan volume yang kecil
|
Menghasilkan
senyawa yang beracun seperti H2S
|
Berikut
ini adalah tahap-tahap dalam proses fermentasi anaerob:
1. Hidrolisis,
pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah larut dan pemecahan
bahan organik yang komplek menjadi sederhana dengan bantuan air (perubahan
struktur bentuk polimer menjadi bentuk monomer).
2. Pengasaman,
pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada
tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk
akhir dari perombakan gula-gula sederhana tadi yaitu asam asetat, propionat,
format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hidrogen dan
ammonia.
3. Metanogenik,
pada tahap metanogenik terjadi proses pembentukan gas metan. Bakteri pereduksi
sulfat juga terdapat dalam proses ini yang akan mereduksi sulfat dan komponen
sulfur lainnya menjadi hidrogen sulfida.
II.7. Bakteri Metanogen
Jenie (1993) mengatakan bahwa saat ini telah dikenal berbagai jenis
bakteri metana di alam yang disebut bakteri metanogen.
Bakteri metanogenik berkembang lambat
dan sensitif terhadap perubahan mendadak pada kondisi-kondisi fisik dan
kimiawi. Penurunan 2°C secara mendadak pada slurry mungkin secara
signifikan berpengaruh pada pertumbuhannya dan laju produksi gas. Tidak hanya
itu, tingginya materi pereduksi seperti nitrit atau nitrat dapat menghambat
pertumbuhan bakteri metanogen. Yani
dan Darwis (1990) menerangkan bahwa bakteri metanogen
sangat restriktif terhadap alkohol
dan asam organik, yang dijadikan sumber karbon. Oksidasi substrat secara tunggal
oleh salah satu spesies bakteri seringkali tidak sempurna, oleh karena itu
produk degradasi parsial dapat dijadikan
sumber substrat oleh spesies lainnya untuk pembentukan gas metana. Sejumlah spesies dan senyawa organik yang dapat berperan
sebagai substrat serta produk (senyawa-senyawa) yang dihasilkan terdapat pada
Tabel 8.
Tabel
8. Spesies Bakteri Metanogen
|
Bakteri
|
Substrat
|
Produk
|
|
Metanobacterium formicum
|
CO2
|
CH4
|
|
M. mobilis
|
Format
|
CH4
|
|
M. propionicum
|
H2O + CO2
|
CO2 + Asetat
|
|
M. sohngenii
|
Propionat
|
CH4
|
|
M. suboxydans
|
Kaproat, Butirat
|
CH4 + CO2
|
|
Metanococcus mazei
|
Asetat, Butirat
|
Asetat, Propionat
|
|
M. vanielii
|
H20 + CO2, Format
|
CH4 + CO2
|
|
Metanosarcina bakteri
|
H2O + CO2, Metanol, Asetat
|
CH4, CH4, CH4 + CO2
|
|
M. metanica
|
Butirat
|
CH4 + CO2
|
Sumber:
Price dan Cheremisinoff (1981) http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/53699/BAB%20II%20Tinjauan%20Pustaka.pdf?sequence=3
II.8. Penerapan 3R
Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktifitas
anaerobik atau fementasi dari bahan – bahan organik. Pembuatan biogas limbah
serbuk gergaji ini kami menerapkan system 3R , yaitu
1. Reduse
Artinya mengurangi atau mereduksi
sampah/limbah yang akan terbentuk, memakai barang-barang dengan efisien
sehingga mengurangi jumlah sampah yang dibuang. Salah satu contoh penerapan
konsep reduse yaitu hemat dalam penggunaan kayu dalam industri, sehingga limbah
yang dihasilkannya tidak banyak pula. Karena limbah tersebut dapat mencemari
lingkungan sekitar.
2. Reuse
Merupakan penggunaan kembali sampah-sampah
yang masih dan dapat dimanfaatkan tanpa dilakukan pengolahan khusus. Hail
akhirnya masih tetap barang yang sama dan memiliki fungsi yang sama atau
berbeda. Salah satunya yaitu memanfaatkan limbah kayu. Limbah potongan kayu
mirip buah diparut, rekatkan limbah kayu tersebut ke karton yang sudah dibentuk
menjadi bingkai menggunakan lem kayu, sehingga menjadi bingkai yang cantik.
Selain itu limbah gergajian kayu juga dapat digunakan sebagai bahan baku
pembuatan biogas dan pupuk kompos.
3. Recycle
Yaitu daur ulang/penggunaan kembali limbah yang masih dapat
domanfaatkan, tetapi harus diberikan pengolahan tertentu sehingga hasil
akhirnya menjadi barang yang berbeda dan fungsi yang sama atau berbeda.
.
BAB
III
METODE
PENELITIAN
III.1. Variabel
yang Digunakan
Variabel
Terikat :
1.
Limbah serbuk kayu
2.
Kotoran sapi milik
warga sekitar SMK Negeri 5 Surabaya
3.
Air kran
III.2. Alat
Alat yang diperlukan
untuk pembuatan biogas dari serbuk kayu :
1. Bak
dan ember untuk menampung bahan baku
2. Pipa
logam
3. Selang
aquarium
4. Galon
bekas
5. Perekat
6. Lem
tembak
7. Klep
8. Korek
api
9. Kantung
plastik
III.3. Bahan
Bahan yang diperlukan
untuk pembuatan biogas dari serbuk kayu, yaitu:
1. Limbah
serbuk kayu
2. Kotoran
sapi milik warga
3. Air
kran
4. Lem
tembak
III.4. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada
tanggal 2 Mei 2012 – 23 Mei 2012 dan bertempat di Laboratorium Kimia Industri
SMK Negeri 5 Surabaya. Jl. Mayjend Prof.Dr.Moestopo 167-169 Surabaya.
III.5. Prosedur Penelitian
Prosedur
untuk pembuatan biogas dari serbuk gergaji kayu dengan penambahan kotoran sapi,
yaitu :
1. Menyiapkan
alat dan bahan.
2. Memotong
pipa logam dengan panjang ± 10 cm.
3. Lubangi
tutup galon air mineral sedikit saja.
4. Lalu
masukkan pipa logam pada tutup tersebut.
5. Kemudian
sambungkan selang plastik ke pipa logam pada tutup galon tersebut.
6. Sambungkan
selang plastik ke dalam mulut plastik berukuran sedang lalu ikatlah ujung mulut
plastik hingga rapat supaya gas tidak mudah keluar.
7. Masukkan
serbuk gergaji kayu dan kotoran sapi ke dalam galon.
8. Tambahkan
air secukupnya di dalam galon tersebut.
9. Aduk
semua campuran bahan tadi di dalam galon hingga merata.
10. Lalu
tutup dengan tutup galon yang sudah dirangkai tadi.
11. Rekatkanlah
tutup galon tadi dengan mulut galon serapat mungkin dengan perekat, agar gas
yang dihasilkan tidak mudah keluar dan terbuang sia-sia.
12. Simpan
selama 7-21 hari.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN
PEMBAHASAN
Dari penelitian
ini diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 9. Hasil
Pengamatan
|
HARI
KE
|
BENTUK
/ TEKSTUR
|
BAU
|
KONDISI
KANTONG PLASTIK
|
UJI
NYALA
|
|
1
|
Padat, lembek, berwarna coklat dan tidak tampak
air.
|
Terdapat bau
( kotoran ternak ) yang tidak
sedap.
|
Kantong plastik belum mengembang sama sekali.
|
-
|
|
7
|
Padat, lembek, berwarna coklat dan tidak tampak
air.
|
Terdapat bau ( kotoran ternak ) yang tidak sedap.
|
Kantong plastik mulai mengembang.
|
Sudah dilakukan tetapi belum ada nyala api.
|
|
21
|
Padat, lembek, berwarna hitam dan air tidak ada.
|
Bau kotoran mulai menghilang.
|
Kantong plastik sudah mengembang lebih besar.
|
Terdapat nyala api (
berwarna biru ).
|
Limbah gergaji kayu bekas praktikum
siswa-siswi SMK Negeri 5 Surabaya khususnya program keahlian Gambar Bangunan
ini dapat didaur ulang kembali, contohnya digunakan sebagai bahan baku
pembuatan pupuk kompos dan biogas. Dalam pembuatan
biogas dari limbah serbuk gergaji kayu ini membutuhkan kotoran dan limbah
domestik. Kotoran yang diambil berasal dari ternak sapi dan limbah berasal dari
dalam SMKN 5 Surabaya berupa serbuk gergaji / kayu. Perlu diketahui bahwa
kotoran sapi dapat mengalami pembusukkan yang baik dibandingkan kotoran –
kotoran yang lain. Sedangkan serbuk kayu karena memiliki biomassa yang besar dan
dapat mengurangi limbah yang ada di SMKN 5 Surabaya. Pada awal pembuatan kita
memasukkan serbuk kayu dan kotoran sapi dengan perbandingan yang sama ke dalam
galon sebagai tempat sederhana pembuatan biogas. Lalu masukkan air secukupnya
untuk melarutkan bahan yang sudah dimasukkan ke dalam galon agar dapat
menimbulkan gas.
Sebagai penutupnya dapat memakai
tutup galon yang sudah dilubangi tengahnya. Lubang ini sebagai tempat pipa
logam yang nantinya akan dihubungkan dengan selang plastik / aquarium yang bertujuan
untuk mengalirkan udara dari dalam galon menuju kantong plastik / tempat
penampungan gas metana. Setelah semua
rangkain dipasang, disetiap sela – selanya kita beri lem agar gas tidak keluar
ke udara bebas. Penyimpanan biogas dilakukan sekurang – kurangnya selama 7 hari
sampai dengan 21 hari. Setelah kita amati hasilnya yaitu galon yang berisi
campuran bahan berwarna coklat dan bau yang tidak sedap. Terdapat gas gelembung
dalam cairan. Timbul uap ini yang dapat mengembangkan kantong plastik.
BAB
V
KESIMPULAN
DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil
pengamatan yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan :
1. Dengan
adanya global warming (pemanasan
global), berkurangnya sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui seperti BBM,
maka biogas dapat membantu menyelesaikan permasalahan yang muncul tentang itu.
Biogas merupakan sistem teknologi penghasil energi dengan menggunakan bahan
baku kotoran atau sampah organik. Bahan yang mudah didapatkan dan biaya yang
tidak mahal sangat membantu masyarakat dalam menyelesaikan permasalahan ekonomi
khususnya dengan naiknya harga BBM.
2. Bahwa
masih banyak kotoran ternak dan limbah serbuk gergaji/kayu yang berserakan di
lingkungan dan belum dimanfaatkan secara optimal.
3. Dengan
pembuatan biogas ini kita dapat menerapkan system 3R yaitu reduse, reuse, dan
recycle yang mana diterapkan untuk mengatasi pencemaran lingkungan.
4. Minimnya
pengetahuan masyarakat mengenai biogas masih menjadi penghambat dalam
penggunaan dan pemanfaatan limbah ternak menjadi biogas yang murah dan ramah
lingkungan.
V.2. Saran
Saran setelah dilakukan
pengamatan ini, yaitu:
1. Agar
masyarakat mampu dalam mengolah limbah agar tidak mencemari lingkungan.
2. Dan
semoga masyarakat luas dapat mempraktikan teknologi ini secara langsung.
3. Melakukan
pengkajian tentang teknologi lebih dalam agar dapat menarik masyarakat untuk
menggunakannya.
4. Adanya
sosialisasi dan penyuluhan dari para peneliti ilmuwan atau pemerintah dari
penelitian yang bias diterapkan dimasyarakat luas.
DAFTAR PUSTAKA
LPM
ITB, 1994 dalam Kodoatie, 2005
Kristoferson
dan Bakalders 1991 dalam Hambali (2007)
Setiawan,
Ade Iwan, Memanfaatkan Kotoran Ternak (Jakarta : Penebar Swadaya, 2008)
Diana,
dan kawan-kawan. Modul Ilmu Pengetahuan Alam untuk SMK Kelas XI Semester 1.
Widarto
dan Suryanta, Membuat Bioarang dari Kotoran Sapi (Yogyakarta : Kanisius, 1995)
berpa liter biogas (CH4) yang dihasilkan dari percobaan di atas?
BalasHapusberapa volume serbuk gergaji yg dibutuhkan?
perbandingan air:kotoran:serbuk gergaji berapa?
mohon infonya, trims:) mau saya coba buat pelajaran si kecil di rumah :)
serbuk gergaji di kalimantan sangat banyak
BalasHapus