Transcription
TUGAS AKHIR TK 145501PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH CAIRINDUSTRI SAUS MENGGUNAKANBIOREAKTOR FIXED-DOMEFanina Aulia RachmaNRP. 2313 030 052Avidata Sarah AnggraeniNRP. 2313 030 056Dosen PembimbingProf. Dr. Ir. Soeprjanto, M.ScNIP. 19580708 198701 1 001PROGRAM STUDI DIII TEKNIK KIMIAFakultas Teknologi IndustriInstitut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya2016
FINAL PROJECT TK 145501PRODUCTION BIOGAS FROM LIQUID WASTEOF SAUCE INDUSTRY USING FIXED-DOMEBIOREACTORFanina Aulia RachmaNRP. 2313 030 052Avidata Sarah AnggraeniNRP. 2313 030 056LecturerProf. Dr. Ir. Soeprjanto, M.ScNIP. 19580708 198701 1 001DEPARTMENT DIPLOMA OF CHEMICAL ENGINEERINGFaculty of Industrial TechnologySepuluh Nopember Institute of TechnologySurabaya2016
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
KATA PENGANTARAlhamdulillah, Puji syukur penulis panjatkan kepadaAllah SWT yang telah memberikan rahmat, karunia dan ridho-Nyasehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul“PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH CAIR INDUSTRISAUS MENGGUNAKAN BIOREAKTOR FIXED-DOME”.Sholawat serta salam kepada junjungan Nabi Muhammad SAWbeserta keluarga dan sahabat.Tugas Akhir ini merupakan salah satu tugas yang harusdiselesaikan sebagai persyaratan kelulusan program studi DIIITeknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut TeknologiSepuluh Nopember Surabaya. Tujuan dari Tugas Akhir ini adalahmahasiswa dapat memahami dan mampu mengenal prosespembuatan produk pada industri terutama industri kimia yang telahdipelajari di bangku perkuliahan serta aplikasinya dalam sebuahpembuatan produk (Inovasi Produk)Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya atas selesainyaTugas Akhir ini, penulis ucapkan kepada berbagai pihak yang telahmembantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini, antara lain kepada :1. Kedua orang tua kami yang senantiasa mendoakan danmendukung setiap langkah kami serta jasa-jasa lain yangterlalu sulit diungkapkan.2. Bapak Prof. Dr. Ir. Soeprijanto, M.Sc selaku dosenpembimbing Tugas Akhir Program Studi DIII TeknikKimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut TeknologiSepuluh Nopember Surabaya.3. Bapak Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA selaku dosen pengujiTugas Akhir Program Studi DIII Teknik Kimia, FakultasTeknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya.4. Ibu Ir. Elly Agustiani M.Eng selaku dosen penguji TugasAkhir Program Studi DIII Teknik Kimia, FakultasTeknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya.i
5. Bapak Ir. Agung Subyakto, MS selaku Ketua ProgramStudi DIII Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri,Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.6. Ibu Warlinda Eka Triastuti, S.Si, MT selaku KoordinatorTugas Akhir Program Studi DIII Teknik Kimia, FakultasTeknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh NopemberSurabaya.7. Bapak Agus Surono, MT selaku Dosen Wali ProgramStudi DIII Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri,Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.8. Segenap dosen, staf dan karyawan Program Studi DIIITeknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, InstitutTeknologi Sepuluh Nopember Surabaya.9. Semua pihak yang tidak dapat kami sebutkan di sini yangtelah membantu terselesainya Tugas Akhir ini.Akhir kata penulis mengucapkan mohon maaf yang sebesarbesarnya kepada semua pihak jika dalam proses awal sampai akhirpenulisan Tugas Akhir ini ada kata-kata atau perilaku yang kurangberkenan. Terimakasih atas perhatiannya dan kerjasamanya.Surabaya, Juni 2016Penulisii
PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH CAIRINDUSTRI SAUS MENGGUNAKAN BIOREAKTORFIXED-DOMENama Mahasiswa: Fanina Aulia Rachma(2313030052)Avidata Sarah Anggraeni (2313030056)Jurusan: D3 Teknik Kimia FTI-ITSDosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Soeprijanto, M.ScABSTRAKBiogas merupakan sumber energi terbarukan yang dihasilkansecara anaerobic digestion atau fermentasi anaerob dari bahan organikseperti sampah, sisa-sisa makanan. Pemanfaatan limbah organik sebagaibahan baku biogas tentu akan memberikan efek ganda dalammenyediakan energi yang dapat diperbaharui. Tujuan dari penelitian iniadalah mengetahui pengaruh HRT pada 4,7,10 hari terhadap hasilbiogas secara kualitatif, mengetahui pengaruh penambahan prosespemurnian dan tanpa proses pemurnian terhadap hasil produksi biogassecara kualitatif dan kuantitatif.Adapun metode penelitian ini tahap persiapan bahan baku,tahap proses pembuatan produk antara lain tahapan pertama adalahlimbah cair di masukan ke dalam reaktor fixed dome hingga memenuhikapasitas, selanjutnya mengalirkan limbah cair ke dalam reaktor denganHRT 4,7,10 hari sesuai dengan debit masing-masing HRT selama 10 hari.Biogas yang dihasilkan ditampung dalam plastik berbentuk tabung, laluvolume biogas yang dihasilkan diukur dengan menggunakan gelas ukur.Penelitian ini menghasilkan volume biogas yang paling tinggipada HRT 10 hari dengan volume rata-rata sebesar 370,5 ml dan volumeakumulatif sebesar 19.775 ml. Persen COD removal yang paling tinggipada HRT 10 hari sebesar 88,67%. Persen komposisi biogas tanpapemurnian adalah 34,15% metana, 16,45% karbon dioksida dan 50,48%udara, sedangkan pada biogas dengan pemurnian sebesar 25,06%metana, 0,39% karbon dioksida dan 74,53% udara.Kata kunci : Biogas, HRT, Metana, Limbah Cair Industri Sausiii
PRODUCTION BIOGAS FROM LIQUID WASTE OFSAUCE INDUSTRY USING FIXED-DOMEBIOREACTORStudent NameDepartementLecture: Fanina Aulia Rachma(2313030052)Avidata Sarah Anggraeni (2313030056): D3 Teknik Kimia FTI-ITS: Prof. Dr. Ir. Soeprijanto, M.ScABSTRACTBiogas is a renewable energy source produced by anaerobicdigestion or anaerobic fermentation of organic material such as waste,leftovers. Utilization of organic waste as biogas feedstock will certainlyprovide a double effect in providing renewable energy. The purpose ofthis study was to determine the effect of HRT on days 4,7,10 the biogasyield qualitatively determine the effect of the purification process andwithout the purification process of the production of biogas qualitativelyand quantitatively.The method of this study raw material preparation stage, thestage of the product manufacturing process, among others, the first stageis the liquid waste input into the fixed dome reactor to meet the capacity,then drain the liquid waste into the reactor with HRT 4,7,10 days inaccordance with debit HRT for 10 days. The biogas produced is collectedin a plastic tubular, and the volume of biogas produced was measured byusing a measure glassThis research resulted in the highest biogas in HRT of 10 dayswith average volume of 370.5 ml and accumulative volume amounted to19 775 ml. Percent COD removal highest in HRT of 10 days amounted to88.67%. Percent composition without purification of biogas are 34.15%of methane, 16.45% of carbon dioxide and 50.48% of air, while the biogaswith a purification are 25.06% of methane, 0.39% of carbon dioxide and74.53% of air.Keywords: Biogas, HRT, Methane, Industrial Waste Sauceiv
DAFTAR ISIKATA PENGANTAR .ABSTRAK.ABSTRACT .DAFTAR ISI .DAFTAR GAMBAR .DAFTAR GRAFIK .DAFTAR TABEL .BAB I PENDAHULUANI.1 Latar Belakang .I.2 Perumusan Masalah.I.3 Batasan Masalah.I.4 Tujuan Inovasi Produk .I.5 Manfaat Inovasi Produk .BAB II TINJAUAN PUSTAKAII.1 Sejarah Biogas .II.2 Definisi Biogas.II.3 Sifat Kimia Biogas .II.4 Proses Pembuatan Biogas dan Reaksi .II.5 Faktor Pembentukan Biogas .II.6 Reaktor Biogas .II.7 Kandungan dan Komposisi Biogas .II.8 Manfaat Biogas .II.9 Pemanfaatan Limbah Cair Industri Saus .II.10 Pemurnian Biogas .BAB III METODOLOGI PEMBUATAN PRODUKIII.1 Tahap Pelaksanaan .III.2 Bahan yang Digunakan .III.3 Peralatan yang Digunakan .III.4 Variabel yang Digunakan .III.5 Prosedur Pembuatan .III.5.1 Tahap Persiapan.III.5.2 Tahap Proses Pembuatan Produk .III.5.3 Tempat Pelaksanaan 3III-3III-3III-3
III.6 Diagram Alir Pelaksanaan Inovasi . III-5III.7 Diagram Blok Pembuatan Produk . III-7III.8 Spesifikasi Alat . III-8BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASANIV.1 Hasil Percobaan . IV-1IV.1.1 Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT)4, 7, 10 hari Terhadap Volume Biogas . IV-5IV.1.2 Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT)Terhadap Persen COD Removal . IV-7IV.1.3 Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT)Terhadap Nilai Akhir pH . IV-8IV.1.4 Hasil Analisa Komposisi Biogas . IV-8IV.2 Pembahasan . IV-3IV.2.1 Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT)Terhadap Produksi Biogas . IV-9IV.2.2 Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT)Terhadap Persen Removal COD . IV-9IV.2.3 Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT)Terhadap Nilai pH akhir . IV-10IV.2.4 Pemurnian Biogas dengan Metode absorpsimenggunakan Larutan NaOH 0,1 N . IV-11BAB V NERACA MASSA DAN ENERGIV.1 Neraca Massa . V-2V.1.1 Neraca Massa Fermentasi . V-2V.1.2 Reaksi Pada Glukosa . V-4V.1.3 Reaksi Pada Maltosa . V-5V.1.4 Neraca Massa Absorber . V-6V.2 Neraca Energi . V-8V.2.1 Neraca Panas Pada Glukosa. V-8V.2.2 Neraca Panas Pada Maltosa . V-17BAB VI ANALISIS KEUANGANVI.1 Anggaran Biaya Pembuatan Produk . VI-1VI.2 Harga Pokok Penjualan . VI-4VI.3 Break Even Point (BEP) . VI-5BAB VII KESIMPULAN DAN SARANvi
VII.1 Kesimpulan . VII-1VII.2 Saran . VII-2DAFTAR NOTASI .xiDAFTAR PUSTAKA .xiiAPPENDIKS A . A-1APPENDIKS B . B-1vii
DAFTAR TABELTabel II.1. Komponen Utama Biogas . II-3Tabel II.2. Potensi Biogas yang dihasilkan Oleh BeberapaSubstrat . II-4Tabel II.3. Macam-macam Bakteri penghasil Metan . II-3Tabel II.4. Kondisi Optimum Produksi Biogas . II-3Tabel II.5. Komposisi Biogas . II-3Tabel II.6. Kalor Pembakaran Biogas dan Natural Gas . II-3Tabel II.7. Rasio C/N Untuk Berbagai Bahan Organik . II-3Tabel IV.1. Volume Biogas pada HRT 4,7,dan 10 Hari . IV-3Tabel IV.2. Volume Biogas Akumulatif pada HRT 4,7 dan10 hari . IV-4Tabel IV.3. Nilai Persen COD Removal Pada HRT 4,7 dan10 hari . IV-3Tabel IV.4. Nilai pH Akhir pada HRT 4,7,dan 10 Hari . IV-3Tabel V.1. Komposisi Limbah Cair . V-1Tabel V.2. Massa Komponen pada Reaksi Asidogenesis . V-1Tabel V.3. Massa Komponen pada Reaksi Asetogenesis . V-2Tabel V.4. Massa Komponen pada Reaksi Metanogenesis V-3Tabel V.5. Massa Komponen pada Reaksi Hidrolisis . V-3Tabel V.6. Massa Komponen pada Reaksi Asidogenesis . V-4Tabel V.7. Massa Komponen pada Reaksi Asetogenesis . V-4Tabel V.8. Massa Komponen pada Reaksi Metanogenesis V-5Tabel V.9. Neraca Massa Total . V-3Tabel V.10. Massa Komponen pada Absorber . V-3Tabel V.11. Neraca Massa Total . V-3Tabel V.12. Perhitungan H Reaksi Asidogenesis . V-3Tabel V.12. Perhitungan H25 Reaksi Asidogenesis . V-3Tabel V.13. Perhitungan H ReaksiAsetogenesis . V-3Tabel V.14. Perhitungan H25 Reaksi Asidogenesis . V-3Tabel V.15. Perhitungan H25 Reaksi Metanogenesis . V-3Tabel V.16. Perhitungan H Reaksi Asidogenesis . V-3Tabel V.17. Perhitungan H25 Reaksi Asidogenesis . V-12Tabel V.18. Perhitungan H25 Reaksi Asetogenesis. V-1x
DAFTAR GAMBARGambar II.1 Reaktor Fixed Dome .Gambar II.2 Reaktor Floating Drum .Gambar II.3 Reaktor Balon .Gambar II.4 Air Perebusan Industri Saus .Gambar II.5 Saluran Pembuangan Limbah .Gambar II.6 Absorpsi .Gambar III.3 Bioreaktor Fixed Dome .viiII-12II-13II-14II-20II-20II-21III-2
DAFTAR GRAFIKGrafik IV.1. Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) 4Hari terhadap Volume Biogas yangdihasilkan selama 10 Hari . IV-2Grafik IV.2. Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) 7Hari terhadap Volume Biogas yangdihasilkan selama 10 Hari . IV-3Grafik IV.3. Pengaruh Hydraulic Retention Time (HRT) 10Hari terhadap Volume Biogas yangdihasilkan selama 10 Hari . IV-4Grafik IV.4. Volume Biogas Pada Berbagai HRT . IV-5Grafik IV.5. Volume Biogas Akumulatif Pada BerbagaiHRT . IV-6ix
DAFTAR NOTASISimbolKeteranganSatuanCpmTTrefΔHfBMVCODHeat capacityBeratSuhuSuhu ReferensEnthalpyBerat MolekulVolumeChemical OxygenDemandcal/g oCgramoCoCcal/molmLmg/Lv
BAB IPENDAHULUANI.1 Latar BelakangProgram konversi minyak tanah ke LPG merupakanprogram pemerintah terkait dengan merupakan programpemerintahan terkait dengan pengalihan penggunaan bahan bakarminyak tanah ke bahan bakar gas LPG. Tujuan diberlakukannyaprogram ini adalah untuk mengurangi subsidi minyak tanah.Karena LPG dinilai lebih hemat, bersih, dan cepat daripadapenggunaan minyak tanah. Untuk masyarakat pedesaan peralihanbahan bakar ke gas LPG masih menjadi kendala, karena adanyapengeluaran tambahan untuk membeli gas LPG. Selama ini masihbanyak masyarakat menggunakan bahan bakar kayu untukmemasak. Di sisi lain daerah pedesaan memiliki potensi besaruntuk menghasilkan bahan bakar gas berupa gas methane. Salahsatu potensi penghasil gas methane adalah kotoran ternak. Selainitu dalam industri rumah tangga, industri skala kecil biasanya jugamenggunakan LPG sebagai pemanas. Industri kecil atau industrirumah tangga merupakan salah satu komponen penghasil airlimbah yang ikut mencemari sungai. Limbah yang di hasilkan tiaphari tidak hanya limbah padat juga limbah cair.Biogas dapat dihasilkan dari proses fermentasi denganbantuan bakteri Methan. Faktor-faktor yang mempengaruhifermentasi biogas di antaranya suhu, terdiri dari rentang mesofilikdan termofilik, kebanyakan operasi fermentasi biogas dilakukanpada rentang suhu mesofilik. Derajat keasaman dimana bakterimethane tumbuh baik pada pH netral, bakteri ini akan mati karenakeracunan untuk pH di luar rentang hidupnya. Nutrisi dalamumpan yang dinyatakan dengan C/N rasio, rasio C/N yang baikuntuk proses fermentasi adalah 15/l sampai 30/l. Komposisi umpanyang dinyatakan dengan konsentrasi TS (Total Solid) dan COD(Chemical Oxygen Demand) (Wati, 2010).Dalam proses produksi industri saus membutuhkan airbersih yang cukup banyak yang digunakan untuk pencucian alatI-1
I-2Bab I Pendahuluankemasan (botol) dan untuk keperluan proses produksi. Karenajumlah air bersih yang digunakan cukup besar, maka jumlah airlimbah yang dihasilkan juga banyak. Proses produksi industri sausini menggunakan bahan-bahan organik sehingga polutan yangdikandung air limbahnya juga berupa polutan organik dengantingkat pencemaran cukup tinggi. Keberadaan industri iniumumnya berdekatan dengan pemukiman penduduk, dengandemikian dampak langsung dari polusi yang ditimbulkan sangatdirasakan oleh masyarakat di sekitarnya. Untuk itu perlu dilakukanpenelitian lebih lanjut tentang penggunaan limbah cair industrisaus sebagai bahan pembuatan biogas.I.2 Perumusan MasalahBeberapa perumusan masalah yang akan diselesaikan dalampercobaan adalah sebagai berikut :1. Bagaimana pengaruh HRT (Hydraulic Retention Time)pada 4, 7, dan 10 hari terhadap hasil biogas secara kualitatifyang dihasilkan dari proses anaerobik ?2. Bagaimana pengaruh penambahan proses pemurnian dantanpa proses pemurnian terhadap hasil biogas secarakualitatif dan kuantitatif yang dihasilkan dari prosesanaerobik ?I.3 Batasan MasalahDalam pecobaan ini, batasan masalah yang dipakai adalahsebagai berikut :1. Bahan baku yang digunakan yaitu limbah cair industrisaus.2. Sumber bakteri yang digunakan berasal dari limbah yangtelah mengalami proses anaerobik di unit pengolahanlimbah industri saus.Pembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed DomeProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabaya
I-3Bab I PendahuluanI.4 Tujuan Inovasi ProdukTujuan dari inovasi pembuatan biogas dari limbah cairindustri saus adalah sebagai berikut :1. Mengetahui pengaruh HRT (Hydraulic Retention Time)pada 4, 7, dan 10 hari terhadap hasil biogas secara kualitatifyang dihasilkan dari proses anaerobik.2. Mengetahui pengaruh penambahan proses pemurnian dantanpa proses pemurnian terhadap hasil biogas secarakualitatif dan kuantitatif yang dihasilkan dari prosesanaerobik.I.5 Manfaat Inovasi ProdukManfaat inovasi produk ini adalah sebagai berikut :1. Memanfaatkan limbah cair industri saus agar memilikinilai jual yang tinggi.2. Memanfaatkan limbah cair industri saus dengan mengolahmenjadi biogas sebagai bahan bakar ramah lingkungan.Program Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabayaPembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed Dome
BAB IITINJAUAN PUSTAKAII.1 Sejarah BiogasGas metana terbentuk karena proses fermentasi secaraanaerobik (tanpa udara) oleh bakteri metana atau yang disebut jugabakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampahsampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa)sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapatmenghasilkan energi panas. Sebenarnya pada tempat-tempattertentu proses ini terjadi secara ilmiah sebagaimana peristiwaledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di TempatPembuangan Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, JawaBarat.Kebudayaan Mesir, China, dan Roma Kuno diketahui telahmemanfaatkan gas alam Ni yang dibakar untuk menghasilkanpanas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar inidengan proses pembusukan bahan sayuran adalah AlessandroVolta (1776), sedangkan William Henry pada tahun 1806mengidentifikasi gas yang dapat terbakar tersebut sebagai metana.Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882),memperlihatkan asal mikrobiologi dari pembentukan metana.Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang inidilakukan. Jerman dan Prancis melakukan riset pada masa antaraPerang Dunia II dan beberapa unit pembangkit biogas yangmemanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyakpetani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester keciluntuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkantraktor. Karena harga Bahan Bakar Minyak (BBM) semakin murahdan mudah didapatkan pada tahun 1950-an pemakaian biogasditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhanakan sumber energi yang murah dan selalu tersedia. Kegiatanproduksi biogas di India telah dilakukan sejak abad ke-19. Alatpencerna aerobik pertama dibangun pada tahun 1900.II-1
II-2Bab II Tinjauan PustakaNegara berkembang lainnya seperti China, Filipina, Korea,Taiwan, dan Papua Nugini telah melakukan berbagi riset danpengembangan alat pembangkit biogas dengan prinsip yang sama,yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagianpokok terdiri atas pencerna (digester), lubang kemasukan bahanbaku, dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) danpipa penyaluran biogas yang terbentuk (Harahap, 2009).II.2 Definisi BiogasBiogas merupakan bahan bakar gas dan bahan akar yangdapat diperbaharui (renewable fuel) yang dihasilkan secaraanaerobik digestion atau fermetasi anaerob dari bahan organikdengan bantuan bakteri metana seperti Methanobacterium sp.Bahan yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatanbiogas yaitu bahan biodegradable seperti biomassa (bahan organikbukan fosil), kotoran hewan, kotoran manusia, sampah padat hasilaktivitas perkotaan dan lain-lain. Akan tetapi, biogas biasanyadibuat dari kotoran ternak seperti kerbau, sapi, kambing, kuda, danlain-lain. Kandungan utama biogas adalah gas metana (CH4)dengan konsentrasi sebesar 50%-80% vol. Kandungan lain dalambiogas yaitu gas karbondioksida (CO2), gas hidrogen (H2). Gasdalam biogas yang dapat berperan sebagai bahan bakar yaitu gasmetana (CH4), gas hidrogen (H2), dan gas CO (Hadi, 2010).Biogas dihasilkan apabila bahan-bahan organik teruraimenjadi senyawa-senyawa pembentuknya dalam keadaan tanpaoksigen (anaerob).fermentasi anaerobik ini biasa terjadi secaraalami di tanah yang basah, seperi dasar danau dan di dalam tanahpada keadaan tertentu. Proses fermentasi adalah penguraian bahanbahan organik dengan bantuan mikroorganisme. Fermentasianaerob dapat menghasilkan Glass yang mengandung sedikitnya50% metana. Gas inilah yang biasa disebut dengan biogas. Biogasdapat dihasilkan dari fermentasi sampah organik seperti sampahbasah, daun-daunan, dan kotoran hewan yang berasa dari sapi,babi, kambing, kuda, atau yang lainnya. Gas yang dihasilkanPembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed DomeProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabaya
II-3Bab II Tinjauan Pustakamemiliki komposisi yang berbeda tergantung dari jenis hewanyang menghasilkannya (Mayasari, 2010).II.3 Sifat Kimia BiogasMenurut Hadi, 2010, komposisi biogas yang dihasilkansangat tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Namundemikian, komposisi biogas yang utama adalah gas metana (CH4)dan gas karbon dioksida (CO2) dengan sedikit hidrogen sulfida(H2S). Komponen lainnya yang ditemukan dalam kisarankonsentrasi kecil (trace element) antara lain senyawa sulfurorganik, senyawa hidrokarbon terhalogenasi (halogenatedhydrocarbons), gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2), gas karbonmonoksida (CO) dan gas oksigen (O2). Komposisi utama yangterdapat dalam biogas ditunjukkan pada Tabel II.2.Tabel II.1 Komponen Utama BiogasKomposisiNo.KomponenSatuan121. Gas Methan (CH4)%vol50-7554-70Karbon Dioksida2.%vol24-4027-45(CO2)3. Nitrogen (N2)%vol 20-14. Hidrogen (H2)%vol 10-1Karbon Monoksida5.%vol0,1(CO)6. Oksigen (O2)ppm 20,17. Hidrogen Sufida (H2S)ppm 2SedikitMenurut Mayasari (2010), ada beberapa sifat-sifat kimiadan sifat-sifat fisika dari biogas antara lain :1. Tidak seperti LPG yang bisa dicairkan dengan tekananyang tinggi pada suhu normal, biogas hanya dapatdicairkan pada suhu -178oC sehingga untukmenyimpannya dalam sebuah tangki yang praktismungkin sangat sulit. Jalan terbaik adalah menyalurkanbiogas yang dihasilkan untuk langsung dipakai baikProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabayaPembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed Dome
II-4Bab II Tinjauan Pustakasebagai bahan bakar untuk memasak, penerangan, danlain-lain.2. Biogas dengan udara (oksigen) dapat membentukcampuran yang mudah meledak apabila terkena nyala apikarena flash point dari metana (CH4) yaitu -188oC danautoignition dari metana adalah sebesar 595oC.3. Biogas tidak menghasilkan karbon monoksida apabiladibakkar, sehingga aman dipakai untuk keperluan rumahtangga.4. Komponen metana dalam biogas bersifat narkotika padamanusia, apabila dihirup langsung dapat mengakibatkankesulitan bernapas dan mengakibatkan kematian.II.4 Proses Pembuatan Biogas dan Reaksi PembentukannyaProses anaerobik melibatkan penguraian senyawa organikdan anorganik oleh mikroorganisme tanpa adanya molekul oksigenbebas. Proses penguaraian oleh mikroorganisme untukmenguraikan bahan-bahan organik terjadi secara anaerob. Padaprinsipnya proses anaerob adalah proses biologi yang berlangsungpada kondisi tanpa oksigen oleh mikrooeganisme tertentu yangmampu mengubah senyawa organik menjadi metana (biogas).Proses anaerobik sangat kompleks dengan melalui beberapatahapan proses yaitu hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis danmetanogenesis. (USU,2010)Tabel II.2 Potensi Biogas yang dihasilkan oleh Beberapa SubstratKomponenLemakKarbohidratProteinReaksi MetanogenesisC50H90O6 24,5 H2O 34,75 CH4 15,25 CO2C6H10O5 H2O 3 CH4 3 CO2C16H24O5N4 14,5 H2O 8,25 CH4 3,75 CO2 4NH4 4HCO3-Pembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed DomeCH4(%)69,550,068,8Program Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabaya
II-5Bab II Tinjauan Pustaka1. HidrolisisPada tahap hidrolisis molekul besar seperti protein,polisakarida, dan lemak dikonversi oleh mikroorganisme menjadimolekul yang lebih kecil yang terlarut dalam air seperti peptida,sakarida dan asam lemak. Pada umumnya lemak dihidrolisis lebihcepat daripada protein atau karbohidrat. Proses hidrolisis padaumumnya berjalan lambat dan menjadi laju pembatas padakeseluruhan proses digestasi anaerobuk. Polimer diubah menjadimonomer terlarut melalui mikroorganisme hidrolisis.Reaksi :(C6H10O5)n (s) n H2O(l)Hidrolisisn C6H12O62. AsidogenesisProses asidogenesis mengkonversi produk hidrolisis menjadimolekul kecil dengan berat molekul rendah seperti asam lemakvolatil, alkohol, aldehid dan gas seperti CO2, H2, dan NH3 danproduk samping lain. Bakteri asidogenesis dapat menurunkan pHbahan organik menjadi sangat rendah sekitar 4, penurunan inidisebabkan karena banyaknya senyawa asam yang dihasilkan dansangat berbahaya jika terakumulasi terlalu banyak sehingga harusdilanjutkan langsung oleh proses berikutnya.Reaksi :C6H12O6CH3CH2CH2COOH 2 CO2 2 H2glukosaasam butiratC6H12O6CH3CH2COOH 2 H2Oglukosaasam propionatTahap ini juga disering disebut dengan fermentasi. Pada tahapini juga dihasilkan CO2 dan H2 dalam jumlah yang banyak. Untuksubstrat yang terbentuk gula produksi hidrogen akan bertambahlebih banyak sehingga memungkinkan bisa digunakan sebagaipengganti energi.Program Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabayaPembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed Dome
II-6Bab II Tinjauan Pustaka3. AsetogenesisPada proses ini produk asidogenesis di konversi menjadi asamasetat, hidrogen dan CO2 oleh bakteri asetogenesis.Reaksi :CH3CH2COOHCH3COOH CO2 3 H2Asam PropionatAsam AsetatCH3CH2CH2COOHAsam ButiratCH3COOH 2 H2Asam Asetat4. MetanogenesisPada proses metanogenesis, asam asetat dari prosesasetogenesis dikonversi menjadi CO2 dan CH4. Pada proses iniproduksi CH4 dapat dibagi menjadi dua cara. Pertama asam asetatdikonversi menjadi CO2 dan CH4 oleh bakteri acetoclastik. Kesuamenggunakan CO2 sebagai sumber karbon dan hidrogen sebagaiagen pereduksi oleh bakteri hydrognetropic atau dihasilkan bentuklain oleh bakteri jenis lain.Reaksi :CH3COOHCH4 CO2Asam AsetatMetanaCO2 4H2CH4 3H2OKehadiran gas CO2 tidak diinginkan. Gas ini harusdihilangkan untuk memaksimalkan kualitas biogas sebagaibahan bakar.Dalam pembentukan biogas digunakan berbagai jenisbakteri untuk menghasilkan gas metana ditunjukkan pada TabelII.3Pembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed DomeProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabaya
II-7Bab II Tinjauan PustakaTabel II.3 Macam-Macam Bakteri Penghasil Metan mH2 CO2CH4formicumFormateMethanobacteriumH2 CO2CH4mobilisFormateMethanobacteriumCO2 eCH4ruminantiumH2 CO2MethanobacteriumAcetate butyrateCH4 CO2sohngeniiMethanobacteriumCaproate danPropionatesuboxydansbutyratedan AcetateMethanococcus mazeiAcetate dan ButyrateCH4 CO2MethanobacteriumH2 CO2CH4vannieliiFormateH2 CO2CH4MethanosarcinaMethanolCH4barkeriAcetateCH4 CO2MethanobacteriumCH4 CO2Acetate reaksipembentukan secara biologis dan kimia pada fermentasi anaerobdapat dilihat pada gambar di bawah ini:Program Studi D3 Teknik KimiaFTI-ITSSurabayaPembuatan Biogas dari LimbahCair Industri Saus denganMenggunakan BioreaktorFixed Dome
II-8Bab II Tinjauan H2, danCO2BahanOrganikKarbohidrat,Lemak, aLainnyaTahapPembentukanMetanaGasMetana,CO2As
limbah cair di masukan ke dalam reaktor fixed dome hingga memenuhi kapasitas, selanjutnya mengalirkan limbah cair ke dalam reaktor dengan HRT 4,7,10 hari sesuai dengan debit masing-masing HRT selama 10 hari. Biogas yang dihasilkan ditampung dalam plastik berbentuk tabung, lalu volume bio
