LAPORAN PLT ALTERNATIF STUDI KOMPARASI EFEKTIVITAS LIMBAH NASI DAN LIMBAH BUAH MENGKUDU SEBAGAI SUBSTRAT DALAM PEMBUATAN BIOGAS DARI KOTORAN SAPI
Disusun oleh: Nama Kelompok
:
Mutiara Kusumawarni
(151724021)
Muzani Syukur
(151724022)
Nadia Dina Marlina
(151724023)
Nayip Nurfikri
(151724024)
Panji Joyonegoro Ramadhan (151724025) Dosen Pembimbing
: Dra. Tina Mulya Gantina, MT.
Kelas/ Program Studi : 3C / D-IV TPTL
JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2017
STUDI KOMPARASI EFEKTIVITAS LIMBAH NASI DAN LIMBAH BUAH MENGKUDU SEBAGAI SUBSTRAT DALAM PEMBUATAN BIOGAS DARI KOTORAN SAPI I. Tujuan Membandingkan Biogas yang terbentuk pada campuran kotoran sapi dan limbah nasi dengan campuran kotoran sapi dan limbah buah mengkudu. II. Dasar Teori Biogas Biogas didefinisikan sebagai gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik (seperti kotoran ternak, kotoran manusia, jerami, sekam dan daun-daun hasil sortir sayur) difermentasi atau mengalami proses metanisasi. Biogas terdiri dari campuran metana (50-75%), CO2 (25-45%), serta sejumlah kecil H2 , N2, dan H2 S . Dalam aplikasinya, biogas digunakan sebagai gas alternatif untuk memanaskan dan menghasilkan energi listrik. Kemampuan biogas sebagai sumber energi sangat tergantung dari jumlah gas metana. Setiap 1 𝑚3 metana setara dengan 10 kWh. Nilai ini setara dengan 0,6 l fuel oil. Sebagai pembangkit tenaga listrik, energi yang dihasilkan biogas setara dengan 60-100 watt lampu selama 6 jam penerangan. Di tabel 2.1 berikut ini, kita dapat menilai kesetaraan biogas dan energi yang dihasilkannya. Sebagai energi alternatif, biogas bersifat ramah lingkungan dan dapat mengurangi efek rumah kaca pemanfaatan biogas sebagai energi alternatif akan mengurangi penggunaan kayu bakar dengan demikian dapat mengurangi usaha penebangan pohon di hutan, sehingga ekositem hutan tetap terjaga.
Table 2.1. Nilai kesetaraan biogas dan energi yang dihasilkannya. 1 𝑚3 Biogas setara dengan
Aplikasi Penerangan
60-100watt lampu bohlam selama enam jam
Memasak
Dapat memasak tiga jenis makanan untuk keluarga (5-6 orang).
Pengganti bahan bakar
0,7 kg minyak tanah.
Tenaga
Dapat menjalankan motor satu tenaga kuda selama dua jam.
Pembangkit tenaga listrik
Dapat menghasilkan 1,25 kWh.
Sumber: Kristoferson dan Bokalders, 1991 Biogas memiliki kelebihan dibandingkan minyak tanah dan kayu bakar. Biogas dapat menghasilkan api biru yang lebih bersih dan tidak menghasilkan asap. Proses pembuatan biogas sangat sederhana dan mudah. Cara yang paling umum digunakan yaiut fermentasi terhadap bahan-bahan organik seperti sampah dan kotoran hewan secara anaerobik didalam digester. Dalam pembuatan biogas terdapat dua macam bakteri yang umum digunakan, yaitu bakteri pembentuk asam dan bakteri pembentuk gas metana.
Gambar 1. Proses Produksi Gas Metana (Wittmajer, 2005) Pembentukan asam antara lain pseudomonas, Escherichia, flavobacterium, dan alcaligenes. Bakteri-bakteri terebut akan mendegradasi bahan-bahan organik menjadi asam-asam lemah. Selanjutnya, asam-asam tersebut didegradasi menjadi metana oleh bakteri pembentuk gas metana seperti methanobacterium, methanosarcina, dan methanococcus. Penguraian bahan-bahan organik menjadi biogas melalui tiga proses utama, yaitu hidrolisis, asidifikasi, dan metanisasi/fermentasi. Pada tahap hidrolisis terjadi penguraian senyawa rantai ranjang (seperti lemak, protein, dan karbohidrat) menjadi senyawa-sneyawa yang lebih sederhana. Dalam tahap asidifikasi terjadi proses pembentuka asam-asam organic dan pertumbuhan atau perkembangan sel bakteri, sedangkan pada tahap metanisasi terjadi perkembangan
sel mikroorganisme yang menghasilkan gas metana sebagai komponen utama biogas. Secara umum kondisi operasi yang perlu diperhatikan dalam memproduksi biogas adalah temperature, PH, pengadukan, dan bahan-bahan penghambat. Perkembangan bakteri sangat dipengaruhi oleh temperature. Pencernaan anaerobic dapat berlangsung pada kisaran suhu 50 Csampai 550 C . Adapun temperatur optimum untuk menghasilkan biogas adalah 350 C . Pengadukan berfungsi untuk memecah lapisan kerak di permukaan cairan dalam system yang menggunakan bahan baku yang sukar dicerna (misalnya jerami yang mengandung senyawa lignin). Lapisan kerak tersebut perlu dipecah agar mengurangi hambatan terhadap laju biogas yang dihasilkan. Bahan penghambat adalah bahan-bahan yang dapat menghambat pertumbuhan.Mikroorganisme sehingga berpengaruh terhadap jumlah biogas
yang dihasilkan. Bahan
penghambat ini seperti logam berat (tembaga, cadmium, disinfektan, detergen, antibiotic, dan kromium). Oleh karena itu air yang digunakan untuk pembuatan biogas perlu diperhatikan. Pembuatan biogas dengan cara pertama (penghancuran dalam digester) memberikan beberapa keuntungan sebagai berikut. Dapat menghasilkan metana yang dapat digunakan sebagai bahan bakar. Sampah berubah menjadi slurry yang kaya nutrisi dan cocok digunakan sebagai pupuk. Selama proses penghancuran, bakteri-bakeri pathogen dalam kotoran, seperti E. Coli, terbunuh sehingga dapat menyehatkan lingkungan.
Pemrosesan kotoran-kotoran hewan dan sampah menjadi biogas dapat mengurangi produksi gas metan. Gas ini merupakan penyumbang terbesar pada efek rumah kaca, bahkan lebih besar dibandingkan CO2 . Sumber Bahan Baku Biogas Biogas adalah gas yang mudah terbakar(flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobic (bakteri yang hidup pada kondisi kedap udara). Pada umumnya, semua jenis bahan organic
dapat diproses untuk menghasilkan biogas, Tertapi hanya bahan organik (padat, cair) homogen, seperti kotoran dan urine.hewan ternak yang cocok untuk biogas sederhana. Berikut adalah bahan –bahan yang cocok untuk dijadikan biogas.
Kotoran Hewan dan Kotoran Manusia Pemanfaatan kotoran hewan ternak atau manusia sebagai bahan baku biogas akan mengatasi beberapa permasalahan yang ditimbulkan kotoran tersebut bila dibandingkan dengan limbah hanya dibiarkan menumpuk tanpa pengolahan. Kotoran hewan yang menumpuk akan mencemari lingkungan. Jika kotoran tersbut terbawa air lalu masuk ke tanah atau sungai akan mencemari air tanah dan air sungai. Selain itu, kotoran tersebut juga dapat membahayakan kesehatan manusia karena mengandung racun dan bakteri-bakteri pathogen seperti E.Coli. limbah yang menumpuk dapat menyebabkan polusi udara, berupa bau yang tidak sedap, menyebabkan penyakit pernapasan (ISPA), terganggunya kebersihan lingkungan, dan dapat menimbulkan efek rumah kaca yang ditimulkan oleh gas metana. Berdasarkan hasil estmasi, seekor dapi dalam satu hari dapat menghasilkan kotoran sebanyak 10-30 kg, seekor ayam menghasilkan kotoran 25g/hari, dan seekor babi dewasa menghasilkan kotoran 4,5-5,3 kg/hari. Berdasarkan hasil riset yang pernah ada diketahui bahwa setiap 10kg kotoran ternak sapi berpotensi menghasilkan 360 liter biogas dan 20kg kotoran babi dewasa bisa menghasilkan biogas 1,379 liter. Pembuatan biogas dari kotoran ternak dan kotoran manusia dapat
dilakukan
didalam
digester,
tanpa
penambahan
mikroorganisme
pendegradasi secara khusus. Umumnya didalam kotoran hewan sudah mengandung mikroorganisme yang dapat mengubah limbah organic menjadi biogas. Pengolahan kotoran menjadi biogas memberikan multiplier effect. Selain dihasilkannya biogas sebagai bahan bakar alternatif, dalam proses ini juga dihasilkan bahan sisa fermentasi yang dapat dijadikan pupuk tanaman. Pupuk hasil fermentasi memiliki kualitas yang baik dibandingkan dengan pupuk hasil
pengomposan biasa, karena bakteri pathogen dan biji tanaman gulma dalam kotoran mati selama proses fermentasi. Sampah Organik Padat Secara garis besar sampah dibedakan menjadi tiga jenis yaitu, anorganik, organik, dan khusus. Sampah organik berasal dari bahan-bahan penysun tumbuhan dan hewan yang diambil dari alam atau dihasilkan dari kegiatan pertanian, perikanan, kegiatan rumah tangga, industry, atau kegiatan lainnya (seperti sampah dapur, sisa sayuran, kulit buah, buah busuk, kertas, daun-daunan, jerami, dan sekam). Sampah organik ini dengan mudah dapat diuraikan dalam proses alami. Berdasarkan hasil penelitian, pembuatan biogas fari bahan organic padat menghasilkan biogas dengan komposisi metana 51,33-58,18% dan gas 𝐶𝑂2 41,82-28,67%.Pencampuran sampah organik tersebut dengan kotoran hewan dapat meningkatan komposisi metana dalam biogas. Limbah Organik Cair Limbah cair merupakan sisa pembuangan yang dihasilkan dari suatu proses yang sudah tidak dipergunakan lagi. Kegiatan-kegiatan yang berpotensi sebagai penghasil limbah cair antara lain kegiatan industri, rumah tangga, peternakan, dan pertanian. Saat ini, kegiatan rumah tangga mendominasi jumlah limbah cair dengan presentasi sekitar 40% dan diikuti oleh limbah industry (30%) dan sisanya limbah rumah sakit, pertanian, peternakan, atau limbah lainnya. Komponen utama limbah cair adalah air (99%), sisanya yaitu bahan padat yang bergantung pada asal buangan tersebut. Tidak semua limbah cair dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku penghasil biogas, hanya limbah cair organic yang bisa digunakan untuk pembuatan biogas. Limbah tersebut diantara lain limbah urine hewan ternak, limbah cair rumah tangga, limbah cait industry seperti industry tahu, tempe, tapioka, brem, dan rumah potong hewan. Pengolahan limbah cair untuk biogas dilakukan dengan mengumpulkan limbah cair dalam digester anaerob yang diisi dengan media penyangga yang berfungsi sebagai tempat melekatnya bakteri anaerob.
Nasi Putih Nasi putih adalah jenis makanan yang dikonsumsi oleh sebagian besar masyarakat Indonesia. Cara membuatnya pun bermacam-macam, baik secara tradisional maupun modern. Secara tradisional, nasi putih dibuat dengan cara merebus beras putih dengan air secukupnya di dalam panci sampai airnya habis kemudian mengukusnya di dalam dendeng selama ± 30 menit. Sedangkan secara modern, nasi putih dibuat dengan cara merebus beras dengan sejumlah air menggunakan alat elektronik pemasak nasi (rice cooker) atau yang sekarang banyak digunakan yaitu alat penanak sekaligus penghangat nasi (magic com). Perubahan beras menjadi nasi terjadi karena adanya gelatinasi pada granula pati yang terdapat dalam beras. Bila pati mentah dimasukkan ke air dingin, granula patinya akan menyerap air dan membengkak. Akan tetapi, jumlah air yang terserap sedikit yaitu sekitar 30% dan pembengkakkannya pun terbatas. Pembengkakkan ini terjadi karena energi kinetik air lebih kuat daripada gaya tarik-menarik antar molekul granula pati, sehingga air dapat masuk ke dalam butir-butir pati. Penyerapan air dan pembengkakkan granula pati dapat ditingkatkan dengan cara menaikkan suhu (Winarno, 1992). Godam (2012) melakukan penelitian terhadap 100 gram nasi, dengan jumlah yang dapat dimakan yaitu 100%. Kandungan gizi yang terdapat dalam nasi putih ditunjukkan pada tabel berikut ini. Tabel 2.3. Kandungan gizi dalam 100 gram nasi putih No Kandungan Gizi
Nilai
Satuan
1
Energi
178
Kkal
2
Protein
2,1
G
3
Karbohidrat
40,6
G
4
Lemak
0,1
G
5
Kalsium
5
mg
6
Fosfor
22
mg
7
Zat Besi
1
mg
8
Vitamin B1
0,02
mg
Sumber : Godam, 2012 Potensi terjadinya kontaminasi pada nasi pun tinggi sehingga nasi menjadi basi. Sedangkan alat penghangat nasi cocok digunakan jika nasi tidak langsung dikonsumsi. Akan tetapi penggunaan alat-alat ini dalam periode waktu tertentu dapat menurunkan kualitas nasi seperti nasi menjadi berbau tidak sedap, benyek, dan warnanya menjadi kekuningan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada pemanasan secara terus menerus dan dengan selang waktu 12 jam, kualitas nasi menjadi rusak setelah 36 jam, sedangkan pada pemanasan dengan selang waktu 6 jam kualitas nasi berubah menjadi rusak setelah 60 jam (Suprayogi,2008). Bakteri yang terdapat pada nasi adalah Bacillus cereus. Bakteri ini berasal dari beras dan dapat bertahan hidup selama proses pemasakan karena dapat membentuk spora. Ketika nasi mendingin secara perlahan, spora-spora tersebut akan berkecambah, tumbuh, dan memproduksi racun emesis yang dapat menyebabkan muntah-muntah. Memanaskan kembali nasi sebelum disajikan tidak akan menonaktifkan racun tersebut ataupun membunuh semua sel bakteri, sehingga nasi menjadi tidak aman untuk dikonsumsi. Adanya racun tersebut pada nasi tidak dapat diidentifikasi secara kasat mata karena nasi akan terlihat, tercium, dan terasa seperti nasi yang normal (Moir, 2009). B. subtilis, B. cereus dan B. megaterium mampu mengoksidasi senyawa hidrokarbon seperti minyak bumi dan fenol. B. megaterium merupakan produser utama untuk vitamin B12 dan penicillin. Selain itu, juga dapat memproduksi enzim yang berfungsi untuk sintetik steroid dan stabilitas yang baik dari plasmid rekombinan (J. Das, 2007). Fermentasi Dalam
arti
umum
fermentasi
dapat
didefinisikan
sebagai
prosesmetabolisme dimana akan terjadi perubahan-perubahan kimia dalam substrat organik, kegiatan atau aktivitas mikroba yang membusukkan bahanbahan yang difermentasi. Perubahan kimia tadi tergantung pada macam bahan,
macam mikroba, pH, suhu, adanya aerasi atau usaha lain yang berbeda dengan faktor-faktor diatas, misalnya penambahan-penambahan bahan tertentu untuk menggiatkan fermentasi. (Tarigan, 1988). Fermentasi mempunyai pengertian aplikasi metabolisme mikroba untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang bernilai lebih tinggi, seperti asamasam organik, protein sel tunggal, antibiotika, dan biopolimer. Fermentasi merupakan proses yang relatif murah yang pada hakekatnya telah lama dilakukan oleh nenek moyang kita secara tradisional dengan produk-produknya yang sudah biasa dimakan orang sampai sekarang seperti tape, oncom, kecap, yoghurt, danlain-lain. (Murtini, 1997). Buah Mengkudu Nunggu file dari Muti III. Metode Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian dilakukan di Perumahan Parigi Indah, Jalan Ciwaruga, Parongpong, Bandung Barat Alat Pengolahan Biogas Peralatan yang digunakan untuk memproduksi biogas cukup sederhana, berupa alat kedap udara yang terdiri dari bagian-bagian pokok seperti bagian perencana (digester), lubang pemasukan bahan baku, lubang lumpur sisa pencernaan (slurry) dan pipa penyalur biogas yang terbentuk. Secara komersial, saat ini terdapat dua tipe alat pembangkit biogas, yaitu tipe terapung (floating type), disebut tipe india dan tipe kubah tetap (fixed dome type), disebut tipe cina. Model terapung terdiri atas sumur pencernaan yang di atasnya diletakkan drum terapung yang berungsi untuk menampung gas yang dihasilkan. Sumur dibangun menggunakan bahan-bahan yang biasa digunakan untuk membuat fondasi rumah,
seperti pasir, batu bata, dan semen yang berbentuk seperti rongga kedap udara dan berstruktur seperti kubah. Bahan Pengolahan Biogas Bahan yang digunakan dalam pengolahan biogas yaitu, Kotoran sapi, limbah nasi dan limbah buah mengkudu. Kotoran sapi yang didapat berasal dari peternak sapi yang berada di sekitar Peternakan Sapi Lembang. Limbah nasi dan limbah buah mengkudu didapat dari limbah perumahan (makanan). IV. Prosedur Kerja Pembuatan Biogas Limbah
perumahan
(makanan)
yang
sudah
didapat
dipisahkan
menggunakan sendok kemudian ditampung oleh wadah. Menyiapkan alat yang akan digunakan untuk membuat biogas. Pembuatan Biogas Kotoran Sapi dengan substrat Limbah Nasi Masukan kotoran sapi yang akan digunakan ke dalam ember yang bersih, lalu masukan limbah nasi yang telah dipisahkan dari beberapa limbah yang tidak diperlukan. Selanjutnya, aduk kotoran sapi dengan campuran limbah nasi sampai tercampur
dengan
rata.
Pada
campuran
bahan
tersebut
menggunakan
perbandingan 2:1 yang dimana, 2 Kotoran sapi : 1 Limbah Nasi *2:1 teh maksudnya gimana? 2gelas? 2kg? Apa gimana? jelasin ya nayip Pembuatan Biogas Kotoran Sapi dengan substrat Limbah Buah Mengkudu Untuk campuran kedua, masukan kotoran sapi yang akan digunakan ke dalam ember yang bersih, lalu masukan limbah buah mengkudu yang telah dipisahkan dari beberapa limbah yang tidak diperlukan. Selanjutnya, aduk kotoran sapi dengan campuran limbah buah mengkudu sampai tercampur dengan rata. Pada campuran bahan tersebut menggunakan perbandingan 2:1 yang dimana, 2 Kotoran sapi : 1 Limbah Buah Mengkudu *2:1 teh maksudnya gimana? 2gelas? 2kg? Apa gimana? jelasin ya nayip
V. Pembahasan TAMBAHIN YA APA YANG MAU DIBAHAS SEKARANG
DAFTAR PUSTAKA *Tolong tambahin lagi di next page tar aku rapihin* Godam.
2012.
Isi
Kandungan
Gizi
Nasi.
http://keju.blogspot.com/1970/01/isikandungan-gizi-nasi-komposisi-nutrisibahan-makanan.html. [Diakses pada tanggal 15 September 2017] Das, J. Dan Dangae, T. K. 2007. Diversity of Bacillus thuringiensis in the Rice Fiel Soils of Different Ecologies in India. Indian J. Microbiol 47: 364-368 Moir, C.2009. Will cooked rice give you food poisoning if it's not stored in the fridge?.[Online] http://www.abc.net.au/health/talkinghealth/factbuster/stories /2009/01/27/ 2475255.htm. [Diakses pada tanggal 16 September 2017] Murini, J.T dan Ernik Yuliana. 1997. Pengaruh Penambahan Starter Bakteri Asam Laktat Pada Pembuatan Bekasam Ikan Sepat Terhadap Mutu Daya Awetnya. Vol. 1. No.1 Suprayogi, D. (2008). Pengaruh Lama Waktu Penggunaan Magic Jar Terhadap Perubahan Kualitas Nasi yang Meliputi Bau, Warna, Tekstur, dan Rasa. [Online]. Tersedia : http://adln.lib.unair.ac.id/go.php?id=gdlhub-gdl-s12008suprayogid9696&PHPSESSID=7ef6e323a54e817c51a603fa3c1031 95. [Diakses pada tanggal 16 September 2017] Tarigan, Jeneng. 1988. Pengantar Mikrobiologi. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jendral Perguruan Tinggi. Jakarta Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
