“Biogas Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Cair Indutsri Tahu

Dengan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blunket (UASB)”

Dosen :

DR. Eng. MURALIA HUSTIN. ST.MT

OLEH KELOMPOK :

Nurul Masyiah Rani H (D 121 12 253)

Nur Fauziah Sudirman (D 121 12 270)

PROGRAM STUDI S 1 TEKNIK LINGKUNGAN

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2015

KATA PENGANTAR

AssalamualaikumWr. Wb.

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, atasizin -

Nya makalah kajian“Biogas Sebagai Alternatif Pengolahan Limbah Cair

Industri Tahu dengan Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blunket (UASB) ”

dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu. Meskipun dalam bentuk

sederhana. Kajian ini diajukan untuk melengkapi mata kuliah “Kapita Selekta

Infrastruktur Lingkungan”.

Dengan selesainya penulisan makalah ini tidak lepas dari bantuan serta

dukungan dari semua pihak baik moril atau pun materil sehingga makalah ini

dapat terselesaikan dengan baik dan semoga makalah ini dapat memberikan

manfaat kepada kita semua terlebih – lebih bagi kelompok kami yang

mengerjakan makalah ini.

Kami mengharapkan makalah yang telah disusun ini dapat berguna bagi

semua pihak terutama pihak - pihak yang terkait langsung dalam masalah

pengolahan limbah cair. Karena keterbatasan kami, makalah ini mungkin jauh

dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran membangun terutama dalam hal

perbaikan - perbaikan di masa datang sangat kami harapkan. Akhirnya, cukup

itu dari kami kurang lebihnya kami mohon maaf yang sebesar -besarnya.

WassalamualaikumWr. Wb.

Gowa, 16 Maret 2015

Tim Kelompok

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL....................................................................... i

KATA PENGANTAR..................................................................... ii

DAFTAR ISI.................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR…................................................................... iv

DAFTAR TABEL……………………………………………….... v

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah..................................................................... 2

1.3 Tujuan........................................................................................ 2

II. PEMBAHASAN

2.1 Proses Produksi Tahu…………………………………………. 3

2.2 Limbah Cair Industri Tahu……………………………………. 5

2.3 Karateristik Limbah Cair Industri Tahu………………………. 6

2.4 Pengendalian Limbah Cair Tahu dengan Sistem Anaerobik…. 8

2.5 Proses Transformasi Bahan Organik………………….…….... 10

2.6.Potensi Limbah Cair Industri Tahu sebagai Sumber Energi…..12

2.7Reaktor Upflow Anaerobic Sludge Blanket……………………15

III. PENUTUP

3.1 Kesimpulan............................................................................... 18

DAFTAR PUSTAKA...................................................................... 20

LAMPIRAN……………………………………………………...... 21

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram proses pembuatan tahu........................................... 4

Gambar 2.2Diagram neraca masa proses pembuatan tahu....................... 5

Gambar 2.3 Neraca massa penguraian bahan organik menjadimetana… 12

Gambar 2.4 Reaktor UASB……………………………………………...15

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Karakteristik Limbah Cair Tahu………………………..…… 8

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Industri tahu merupakan industri pangan yang populer di masyarakat

khususnya di Indonesia, bahan bakunya banyak dijumpai serta pengolahannya

mudah, bergizi, dan harganya terjangkau sehingga nilai pendapatan masyarakat

meningkat. Namun demikian, muncul pula dampak negatif yaitu polusi

lingkungan karena limbah tahu yang kaya bahan organic dan potensial terjadi

degradasi secara alami. Sehingga industri tahu memerlukan suatu pengolahan

limbah yang bertujuan untuk mengurangi resiko beban pencemaran yang ada.

Teknologi pengolahan limbah cair tahu dapat dilakukan dengan proses

biologis sistem anaerob dan aerob. Teknologi pengolahan limbah cair tahu yang

ada saat ini pada umumnya berupa pengolahan limbah cair dengan sistem

anaerob, hal ini disebabkan karena biaya operasionalnya lebih murah. Produk

samping dari pengolahan limbah yang kaya bahan organik secara anorganik dapat

berpotensi munculnya biogas akibat aktivitas mikroba dalam reaktor pengolah

limbah.

Banyak model reaktor yang telah digunakan untuk mengolah limbah

organik secara anaerob untuk menghasilkan biogas, diantaranya adalah Batch

Digester, Fixed Dome (Chinese) Digester, Floating Dome (Indian) Digester, Beg-

Red Mud (Taiwan, China) Digester, Plug Flow Digester, anaerobic Filter,

Anaerobic Baffled Reactor (ABR), Anaerobic Contact Digester, dan Upflow

Anaerobic Sludge Blanket (UASB) (Mahmud, 2011). Dari berbagai macam

reactor yang ada maka diperlukan reaktor yang efektif dan efisien yang sebagai

teknologi yang efektif untuk mengubah limbah cair industry tahu.

UASB sebagai salah satu digester anaerobik telah banyak dikenal dan

diaplikasikan di berbagai belahan dunia sejak Lettinga memperkenalkan di

Belanda pada tahun 1970-an. UASB merupakan konfigurasi reaktor penanganan

limbah cair domestik yang paling banyak dipelajari. Sistem ini telah beroperasi

dengan bagus dan mampu menghasilkan effluen bermutu baik (Mahmud, 2011)

Dari latar belakang diatas maka judul makalah kami yaitu “Biogas Sebagai

alternatif pengolahan limbah cair industri tahu” dengan pendekatan

menggunakan reactor UASB.

I.2. Rumusan Masalah

Adapun yang menjadi rumusan masalah dari latar belakang yang ada diatas :

Bagaimana pengendalian limbah cair industri tahu serta potensi limbah cair

industri tahu menjadi biogas dengan reactor upflow anaerobic?

I.3. Tujuan

Adapun yang menjadi tujuan dari rumusan masakah yang diatas :

a. Untuk mengetahui proses produksi industri tahu

b. Untuk mengetahui jenis limbah yang dihasilkan dalam proses pembuatan tahu

c. Untuk mengetahui system pengendalian pencemaran limbah cair yang efektif

dan efisien

d. Untuk mengetahui potensi limbah cair industri tahu menghasilkan energi

biogas sebagai pengganti bahan bakar

e. Untuk mengetahui proses pengolahan limbah cari menjadi biogas dengan

menggunakan reaktor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Proses Produksi Tahu

Tahu merupakan makanan yang terbuat dari bahan baku kedelai, dan

prosesnya masih sederhana dan terbatas pada skala rumah tangga. Suryanto

(dalam Herlambang, 2002) menyatakan bahwa yang dimaksud dengan tahu adalah

makanan padat yang dicetak dari sari kedelai (Glycine spp) dengan proses

pengendapan protein pada titik isoelektriknya, tanpa atau dengan penambahan zat

lain yang diizinkan. Pembuatan tahu pada prinsipnya dibuat dengan mengekstrak

protein, kemudian mengumpulkannya, sehingga terbentuk padatan protein. Cara

penggumpalan susu kedelai umumnya dilakukan dengan cara penambahan bahan

penggumpal berupa asam. Bahan penggumpal yang biasa digunakan adalah asam

cuka (CH3COOH), batu tahu (CaSO4nH 2O) dan larutan bibit tahu (larutan

perasan tahu yang telah diendapkan satu malam).

Secara umum tahapan proses pembuatan tahu adalah sebagai berikut :

Kedelai yang telah dipilih dibersihkan dan disortasi. Pembersihan dilakukan

dengan ditampi atau menggunakan alat pembersih.

Perendaman dalam air bersih agar kedelai dapat mengembang dan cukup

lunak untuk digiling. Lama perendaman berkisar 4 - 10 jam.

Pencucian dengan air bersih. Jumlah air yang digunakan tergantung pada

besarnya atau jumlah kedelai yang digunakan.

Penggilingan kedelai menjadi bubur kedelai dengan mesin giling. Untuk

memperlancar penggilingan perlu ditambahkan air dengan jumlah yang

sebanding dengan jumlah kedelai.

Pemasakan kedelai dilakukan di atas tungku dan dididihkan selama 5 menit.

Selama pemasakan ini dijaga agar tidak berbuih, dengan cara menambahkan

air dan diaduk.

Penyaringan bubur kedelai dilakukan dengan kain penyaring. Ampas yang

diperoleh diperas dan dibilas dengan air hangat. Jumlah ampas basah kurang

lebih 70% sampai 90% dari bobot kering kedelai.

Setelah itu dilakukan penggumpalan dengan menggunakan air asam, pada

suhu 50oC, kemudian didiamkan sampai terbentuk gumpalan besar.

Selanjutnya air di atas endapan dibuang dan sebagian digunakan untuk proses

penggumpalan kembali.

Langkah terakhir adalah pengepresan dan pencetakan yang dilapisi dengan

kain penyaring sampai padat. Setelah air tinggal sedikit, maka cetakan

dibuka dan diangin-anginkan.

Diagram proses pembuatan tahu ditujukkan seperti pada gambar 1,

sedangkan diagram neraca masa untuk proses pembuatan tahu ditunhjukkan pada

gambar 2.

Gambar 2.1 Diagram proses pembuatan tahu. (Said et all, 2006)

Gambar 2.2. Diagram neraca masa proses pembuatan tahu (Said et all, 2006)

2.2. Limbah Cair Industri tahu

Limbah tahu adalah limbah yang dihasilkan dalam proses pembuatan tahu

maupun pada saat pencucian kedelai. Limbah yang dihasilkan dari industri tahu

menurut Nurhasan (1991) berupa :

a. Limbah Padat

Buangan padat pabrik tahu berasal dari proses pencucian penyaringan

berupa biji yang jelek, ceceran biji, dan batu kerikil yang terikut dalam biji.

Dari proses penyaringan dihasilkan limbah padat berupa ampas tahu,

sedangkan dari proses pengepresan dihasilkan potongan-potongan tahu yang

tercecer. Limbah padat belum terlalu mencemari lingkungan karena bisa

digunakan untuk membuat tempe dan pakan ternak sapi, kerbau, kambing,

babi, dan ikan.

b. Limbah Cair

Sebagian besar buangan pabrik tahu adalah limbah cair yang mengandung

sisa air dari susu tahu yang tidak tergumpal menjadi tahu, sehingga limbah cair

pabrik tahu masih mengandung zat-zat organik seperti protein, karbohidrat dan

lemak. Selain zat terlarut, limbah cair juga mengandung padatan tersuspensi

atau padatan terendapkan misalnya potongan tahu yang kurang sempurna saat

pemrosesan. Limbah padat belum dirasakan dampaknya terhadap lingkungan

karena dapat dimanfaatkan untuk makanan ternak, tetapi limbah cair akan

mengakibatkan bau busuk dan bila dibuang langsung ke sungai akan

menyebabkan tercemarnya sungai tersebut.

2.3. Karakteristik Limbah Cair Industri Tahu

Pengetahuan tentang karakteristik limbah sangat penting karena untuk

menentukan teknologi apa yang harus dipilih dalam penanganan limbah. Metode

penanganan limbah yang telah berhasil pada suatu industri belum tentu berhasil

diaplikasikan untuk industri lainnya. Limbah cair pabrik industri merupakan

limbah agroindustri yang mengandung bahan organik dan nutrien tinggi. Lettinga

(dalam Mahmud, 2011) menyatakan bahwa bahan organik tersebut dapat dikenali

melalui karakteristiknya yaitu dapat dioksidasi dan mengandung karbon.

Karakteristik limbah cair tahu antara lain (Nurhasan dan Pramudyanto, 1991) :

a. Temperatur limbah cair tahu biasanya tinggi (60 – 80 OC) karena proses

pembuatan tahu butuh suhu tunggi pada saat penggumpalan dan penyaringan.

b. Warna air buangan transparan sampai kuning muda dan disertai adanya

suspensi warna putih. Zat terlarut dan tersuspensi mengalam penguraian

hayati maupun kimia sehingga berubah warna. Proses ini merugikan karena

air buangan berubah menjadi warna hitam dan busuk yang memberi nilai

estetika kurang baik.

c. Bau air buangan industri tahu dikarenakan proses pemecahan protein oleh

mikroba alam sehingga timbul bau busuk dari gas H2S.

d. Kekeruhan pada limbah disebabkan oleh adanya padatan tersuspensi dan

terlarut dalam limbah cair pabrik tahu.

e. pH rendah.

Limbah cair tahu mengandung asam cuka sisa proses penggumpalan

tahu sehingga limbah cair tahu bersifat asam. Pada kondisi asam ini terlepas

zat-zat yang mudah menjadi gas.

f. COD dan BOD tinggi.

Pencemaran limbah cair organik pada suatu perairan diukur dengan uji

COD dan BOD (Indriyati, 2005). Angka COD biasanya lebih besar 2 – 3 kali

angka BOD. Nilai COD menunjukkan banyaknya oksigen yang digunakan

dalam proses oksidasi oleh zat-zat organik yang terkandung dalam limbah

cair yang ekuivalen dengan nilai konsentrasi kalium dikromat (K2Cr2O7)

(Ginting, 1992 dalam Fibria 2007). Angka COD merupakan ukuran bagi

pencemaran air oleh bahan-bahan organik yang secara alamiah dapat

dioksidasikan melalui proses biologis, dan mengakibatkan berkurangnya

oksigen terlarut dalam air. Wagiman (2004) dalam Fibria (2007) menyatakan

bahwa fluktuasi COD berada pada jangkauan antara 10.000 – 100.000 mg/L.

Malina dan Pohland (1992) dalam Fibria (2007) menyatakan bahwa nilai

COD limbah cair tahu di atas 4.000 mg/L. Jadi, nilai COD limbah cair tahu

berkisar antara 4.000 – 100.000 mg/L.

Santika (1987) dalam Fibria (2007) menyatakan bahwa limbah cair tahu

secara alami sudah mengandung mikroorganisme karena kandungan bahan

organiknya tinggi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa konsentrasi

mikroorganisme limbah cair tahu sangat tinggi yaitu 10-1 mikrobia, yang berarti

limbah tahu di sentra industri tahu Gamping termasuk kategori tercemar berat.

Limbah cair yang dihasilkan mengandung padatan tersuspensi maupun terlarut,

akan mengalami perubahan fisika, kimia, dan hayati yang akan menghasilkan zat

beracun atau menciptakan media untuk tumbuhnya kuman dimana kuman ini

dapat berupa kuman penyakit atau kuman lainnya yang merugikan baik pada tahu

sendiri ataupun tubuh manusia. Bila dibiarkan dalam limbah cair akan berubah

warnanya menjadi coklat kehitaman dan berbau busuk yang bisa mengakibatkan

sakit pernapasan. Apabila limbah cair ini merembes ke dalam tanah yang dekat

dengan sumur maka air sumur itu tidak dapat dimanfaatkan lagi. Apabila limbah

ini dialirkan ke sungai maka akan mencemari sungai dan bila masih digunakan

maka akan menimbulkan penyakit gatal, diare, dan penyakit lainnya

(Nurhasan,1991)

Limbah cair dari tahu yang paling berbahaya apabila dibuang secara

langsung ke lingkungan adalah whey yang merupakan hasil samping proses

penggumpalan dan kandungan bahan organiknya sangat tinggi (Wagiman, 2004

dalam Fibria, 2007) dan pHnya rendah karena mengandung cuka sisa bahan untuk

pembuatan tahu. Secara fisik, whey berwarna kuning, kental, dan berbau

menyengat jika tersimpan lebih dari 24 jam.

Tabel 1. Karakteristik Limbah Cair Tahu (whey)

Parameter Satuan Nilai

Ph - 4-5

COD mg/L 30.000 – 40.000

BOD mg/L 10.000-15.000

N-NH3 mg/L 30-40

N-total mg/L 300-350

Protein % 0.30-0.40

Padatan tersuspensi mg/L 6.000-8.000

Sumber : Wagiman, et.all (2004) dalam Fibria (2007)

2.4. Pengendalian Limbah Cair Tahu dengan Sistem Anaerobik

Salah satu dasar pertimbangan dalam pemilihan teknologipengolahan

limbah cair adalah karakteristik limbah cair (Pusteklim,tanpa tahun).Dengan

melihat karakteristik limbah cair tahu di atas, makalimbah cair tahu tergolong

limbah cair yang mengandung bahan organicyang tinggi dan pada umumnya

biodegradable atau mudah diurai olehmikrobia. Kondisi tersebut akan sangat

menguntungkan untuk diolah dengan proses biologis, yaitu memanfaatkan

kehidupan mikrobia untukmenguraikan zat organik. Menurut Metcalf dan Eddy

(2003) dalam Fibria (2007), penangananlimbah secara biologik adalah untuk

menghilangkan bahan-bahan terlarutdan bahan padat koloid yang tidak

mengendap (non settleable colloids olid).

Jenie dan Winiati (1993) dalam Mahmud (2011) menyatakan bahwa sistem

biologicmerupakan sistem utama yang digunakan untuk menangani limbah

organicsecara aerob maupun anaerob. Proses-proses yang berlangsungberdasarkan

pada dasar-dasar mikrobiologi. Mikroorganismemenggunakan limbah sebagai

sumber nutrisi dan menyediakan energyuntuk pembangunan sel.Jadi pengolahan

limbah secara anaerobik sangat cocok untuk mengolah limbahcair yang

mengandung bahan organik kompleks seperti limbah dariindustri makanan,

minuman, bahan kimia dan obat-obatan.

Beberapa alasan yang dipakai untuk penggunaan proses anaerobicdalam

penanganan limbah antara lain : laju reaksi lebih tinggi dibandingaerobik,

kegunaan produk akhir dan stabilisasi bahan organik (Wagiman,2004 dalam

Febria 2007).

Karakteristik proses pengolahan anaerobik dapat dijelaskansebagai berikut

(Pusteklim, 2002 dalam Mahmud, 2011) :

a. mampu menerima beban organik yang tinggi per satuan volume reaktornya

sehingga volume reaktor relatif lebih kecil dibandingkan dengan proses

aerobic

b. tanpa energi untuk prosesnya tetapi dapat menghasilkan energy

c. menghasilkan surplus lumpur yang rendah

d. pertumbuhan mikroba yang lambat

e. membutuhkan stabilitas pH pada daerah netral (6,5-7,5)

Menurut Lettinga (1994) dalam Mahmud (2011) faktor-faktor lingkungan

yang sangatberpengaruh pada pengolahan limbah secara anaerobik adalah suhu,

pH,adanya nutrien essensial (makronutrien, nitrogen, phosphor, danmikronutrien),

serta tidak adanya senyawa racun.Bakteri-bakteri anaerobik mesofilik mampu

tumbuh pada suhu 20- 45 0C. Proses digesti akan optimum padasuhu 35 – 40

0C

untuk range mesofil dan 55 OC untuk termofil. Nilai dankestabilan pH pada

reaktor anaerobik sangat penting karenametanogenesis terjadi pada kisaran pH

netral (6,3 – 7,8). Senyawaracun yang berpengaruh adalah logam berat, senyawa

kloro-organik,oksigen dan sulfida. Sebagian oksigen masuk saat distribusi

influen,namun selanjutnya digunakan dalam metabolisme oksidatif pada

prosesasidogenesis sehingga tidak ada lagi oksigen terlarut dalam reactor.

Sardjoko (1991) dalam Mahmud (2011) menyatakan bahwapengolahan

limbah secara anaerob mempunyai keuntungan sebagaiberikut :

a. menghasilkan lumpur yang secara biologi sangat stabil

b. memerlukan sedikit unsur hara karena menghasilkan sedikit jaringan sel

c. tidak memerlukan energi untuk aerasi

d. menghasilkan gas metan sebagai produk akhir yang mempunyai nilai ekonomis

e. lumpur anaerob dapat disimpan tanpa pemberian zat makanan

Sedangkan kelemahannya adalah :

a. agak peka terhadap kehadiran senyawa tertentu, seperti CHCl3, CCl4, dan CN

b. diperlukan waktu start up yang relatif lama sebagai akibat pertumbuhan

anaerob yang sangat lambat pada dasarnya merupakan proses pengolahan awal

sehingga memerlukan pengolahan lanjutan untuk bisa dibuang

2.5. Proses Transformasi Bahan Organik

Hasil kontak air limbah dengan bakteri anaerob akan menguraikan bahan

organic yang terdapat pada air limbah dan menghasilkan gas metana dan karbon

dioksida (biogas). Proses pembentukan biogas dapat dibagi menjadi empat

tahapan yaitu: hidrolisis, acidogenesis, asetogenesis (dehidrogenesis) dan

metanogenesis (Sorensen, 2004 dalam Febria, 2007).

a. Proses Hidrolisis

Merupakan tahapan awal dalam proses dekomposisi bahan organik polimer

dalam bentuk makro seperti protein, karbohidrat dan lemak oleh mikroba atau

bakteri pengurai yang memproduksi enzim ekstra seluler (hydrolase) seperti

lipase, protease dan karbohidrase menjadi molekul-molekul yang lebih

sederhana sehingga mudah dikonsumsi oleh mikroorganisme.

b. Proses Acidogenesis

Merupakan tahapan lanjutan setelah proses hidrolisis bahan-bahan organik

dari bentuk polimer menjadi monomer-monomer sederhana, yang selanjutnya

akan dirombak lagi menjadi asam-asam mudah menguap yang melibatkan

bakteri acetogenik (penghasil ion hidrogen dari asam tertentu yang ditandai

dengan meningkatnya konsentrasi VFA (Volatile Fatty Acid) atau asam lemak

yang mudah menguap dalam larutan.

c. Proses Asetogenesis

Tahapan selanjutnya adalah proses asetogenesis atau perombakan senyawa-

senyawa unikarbon seperti H2/CO2 atau HCOOH yang dikatabolisis oleh

bakteri homoacetogenik maupun senyawa-senyawa multikarbon menjadi asam

acetat

d. Proses Metanogenesis

Tahapan terakhir dalam proses perombakan secara anaerobik adalah

berlangsungnya proses pembentukan gas metana oleh bakteri Methanogenic

seperti Methanobacillus omelianskii yang mengkatabolisis asam acetat dan

senyawa karbon tunggal menjadi biogas.

Mekanisme reaksi pada fermentasi anaerob, yaitu:

Acid forming bacteria menguraikan senyawa glukosa menjadi:

a. C6H12O6 + 2H2O 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2

(asam asetat)

b. C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2

(asam butirat)

c. C6H12O6 + 2H2 2CH3CH2COOH + 2H2O

(asam propionat)

Acetogenic bacteria menguraikan asam propionat dan asam butirat menjadi :

d. CH3CH2COOH CH2COOH + CO2 + 3H

(asam asetat)

e. CH3CH2CH2COOH 2CH3COOH + 2H2

(asam asetat)

Acetoclastic methane menguraikan asam asetat menjadi :

f. CH3CH2COOH CH4 + CO2

(metana)

Methane bacteria mensintesa hidrogen dan karbondioksida menjadi :

g. 2H2 + CO2 CH4 + 2H2O

(metana)

Tiga tahap pertama di atas disebut sebagai fermentasi asam sedangkan

tahap keempat disebut fermentasi metanogenik (Lettinga, 1994 dalam Mahmud,

2011). Tahap asetogenesis terkadang ditulis sebagai bagian dari tahap

asidogenesis. Fermentasi asam cenderung menyebabkan penurunan pH karena

adanya produksi asam lemak volatil dan intermediet-intermediet lain yang

memisahkan dan memproduksi proton. Metanogenesis hanya akan berkembang

dengan baik pada kondisi pH netral sehingga ketidakstabilan mungkin muncul

sehingga aktivitas metanogen dapat berkurang. Kondisi ini biasa disebut souring

(pengasaman) (Lettinga, 1994 dalam Mahmud, 2011).

Berbagai studi tentang digesti anerobik pada berbagai ekosistem

menunjukkan bahwa 70 % atau lebih metana yang terbentuk diperoleh dari asetat

(pers. 1). Jadi asetat merupakan intermediet kunci pada seluruh fermentasi pada

berbagai ekosistem tersebut (Main et al, 1977 dalam Said, 2006). Hanya sekitar 33

% bahan organik yang dikonversi menjadi metana melalui jalur hidrogenotropik

dari reduksi CO2 menggunakan H2 (pers. 2) (Marchaim,1992 dalam Said, 2006).

Konversi bahan organik menjadi metan dapat dilihat pada gambar 3 berikut.

Gambar 2.3 Neraca massa penguraian bahan organik menjadimetana (Said

et all, 2006)

2.6. Potensi Limbah Cair Industri Tahu Sebagai Sumber Energi Alternatif

Biogas

Biogas dikenal sebagai gas rawa atau lumpur dan bisa digunakan sebagai

bahan bakar. Biogas adalah gas mudah terbakar yang dihasilkan dari proses

fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob. Pada umumnya

semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas (Fibria,

2006).

Whey merupakan bagian limbah cair tahu yang paling berbahaya. Pengolahan

limbah cair tahu secara anaerobik memungkinkan konversi whey menjadi biogas

karena whey mengandung bahan organik cukup tinggi sebagaimana yang

ditunjukkan oleh nilai CODnya. Pembentukan biogas terjadi selama proses

fermentasi berjalan (Setiawan, 2005).

Pembuatan dan penggunaan biogas di Indonesia mulai digalakkan pada awal

tahun 1970-an dengan tujuan memanfaatkan buangan atau sisa yang berlimpah

dari benda yang tidak bermanfaat menjadi yang bermanfaat, serta mencari sumber

energi lain di luar kayu bakar dan minyak tanah. Pembuatan biogas bisa dengan

drum bekas yang masih kuat atau sengaja dibuat dalam bentuk bejana dari tembok

atau bahan-bahan lainnya (Setiawan, 2005).

Biogas dipergunakan dengan cara yang sama seperti penggunaan gas lainnya

yang mudah terbakar dengan mencampurnya dengan oksigen (O2). Untuk

mendapatkan hasil pembakaran yang optimal perlu dilakukan proses

pemurnian/penyaringan karena biogas mengandung beberapa gas lain yang tidak

menguntungkan (Setiawan, 2005). Biogas dapat digunakan untuk kepentingan

penerangan dan memasak. Lampu atau kompor yang sudah umum dan biasa

dipergunakan untuk gas lain selain biogas tidak cocok untuk pemakaian biogas,

sehingga memerlukan penyesuaian karena bentuk dan sifat biogas berbeda dengan

bentuk dan sifat gas lain yang sudah umum. Pusat Teknologi Pembangunan (PTP)

ITB telah sejak lama membuat lampu atau kompor yang dapat menggunakan

biogas, yang asalnya dari lampu petromak atau kompor yang sudah ada. Kompor

biogas tersebut tersusun dari rangka, pembakar, spuyer, cincin penjepit spuyer dan

cincin pengatur udara, yang kalau sudah diatur akan mempunyai spesifikasi

temperatur nyala api dapat mencapai 560°C dengan warna nyala biru muda pada

malam hari, dan laju pemakaian biogas 350 liter/jam. (Suriawiria, 2005 dalam

Mahmud, 2011).

Gas metan mempunyai nilai kalor antara 590 – 700 K.cal/m3. Sumber kalor

lain dari biogas adalah dari H2 serta CO dalam jumlah kecil, sedang karbon

dioksida dan gas nitrogen tak berkontribusi dalam soal nilai panas. Nilai kalor

biogas lebih besar dari sumber energy lainnya, seperti coalgas (586 K.cal/m3)

ataupun watergas (302 K.cal/m3). Nilai kalor biogas lebih kecil dari gas alam

(967 K.cal/m3). Setiap kubik biogas setara dengan 0,5 kg gas alam cair (liquid

petroleum gases/LPG), 0,5 L bensin dan 0,5 L minyak diesel. Biogas sanggup

membangkitkan tenaga listrik sebesar 1,25 – 1,50 kilo watt hour (kwh)

(Setiawan,2005).

Biogas merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berbau dan sangat tinggi

dan cepat daya nyalanya, sehingga sejak biogas berada pada bejana pembuatan

sampai penggunaannya untuk penerangan ataupun memasak, harus selalu

dihindarkan dari api yang dapat menyebabkan kebakaran atau ledakan (Setiawan,

2005). Pembuatan biogas dimulai dengan memasukkan bahan organik ke dalam

digester, sehingga bakteri anaerob membusukkan bahan organic tersebut dan

menghasilkan gas yang disebut biogas. Biogas yang telah terkumpul di dalam

digester dialirkan melalui pipa penyalur gas menuju tangki penyimpan gas atau

langsung ke lokasi penggunaannya, misalnya kompor. Biogas dapat dipergunakan

dengan cara yang sama seperti cara penggunaan gas lainnya yang mudah terbakar.

Pembakaran biogas dilakukan dengan mencampurnya dengan oksigen (O2).

Untuk mendapatkan hasil pembakaran yang optimal perlu dilakukan proses

pemurnian/penyaringan karena biogas mengandung beberapa gas lain yang tidak

menguntungkan. Keuntungan lain yang diperoleh adalah dihasilkannya lumpur

yang dapat digunakan sebagai pupuk.

Faktor-faktor yang mempengaruhi produktivitas sistem biogas antara lain

jenis bahan organik yang diproses, temperatur digester, ruangan tertutup atau

kedap udara, pH, tekanan udara serta kelembaban udara. Komposisi gas yang

terdapat di dalam biogas adalah 40-70 % metana (CH4), 30-60 % karbondioksida

(CO2) serta sedikit hidrogen (H2) dan hidrogen sulfide (H2S) (Anonim,2005).

Dari proses fermentasi dihasilkan campuran biogas yang terdiri atas, metana

(CH4), karbon dioksida, hidrogen, nitrogen dan gas lain seperti H2S. Metana yang

dikandung biogas ini jumlahnya antara 54 –70%, sedang karbon dioksidanya

antara 27 – 43%. Gas-gas lainnya memiliki persentase hanya sedikit saja

(Setiawan, 2005).

2.7. Reaktor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Reaktor UASB adalah proses pengolahan air limbah secara anaerobik(

tanpa oksigen). Alat ini berfungsi untuk mengurangi tingkat pencemaran air

limbah dengan menggunakan bantuan bakteri dalam mengurai bahan organic.

Bakteri yang digunakan adalah Methanothrix dan Methanosarcina sp. Proses

penguraian anaerobic akan menghasilkan gas metana dan karbon dioksida.

Gambar 2.4 Reaktor UASB (Mahmud, 2011)

Prinsip Kerja UASB adalah air limbah masuk dari bagian bawah reaktor

lalu dialirkan secara vertikal ke atas dengan kecepatan alir 13 m3/jam. Air limbah

pertama-tama akan melewati suatu lapisan yang dinamakan sludge bed. Air

limbah yang melewati sludge bed akan mengalami kontak dengan bakteri anaerob

(Methanothrix soehngenii dan Methanosarcina sp) yang berbentuk butiran yang

menyusun sludge bed tersebut. Sludge bed juga berfungsi untuk menyaring

padatan solid yang terikut bersama air limbah dan menjadi sumber makanan bagi

bakteri anaerob untuk dapat berkembangbiak.

Biogas yang terbentukkan naik ke atas dan dengan sifat gas yang menekan

ke segala arah akan mengakibatkan pengadukan didalam reactor. Selanjutnya

biogas dikumpulkan di gas collector . Granule yang terikut bersama biogas akan

dibelokkan oleh dinding miring dan kembali kedasar reactor. Air limbah yang

telah melalui proses di UASB selanjutnya akan keluar melalui effluent dan

mengalir ke cooling pond.

Kelompok Kerja AMPL (2004) dalam Mahmud 2011menyatakan bahwa

teknik UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bed) pada pengolahan limbah perkotaan

semakin diminati karena biaya operasi rendah, dapat menangani beban cemaran

tinggi, tidak membutuhkan tempat yang luas.

Kelebihan lain dari UASB yaitu timbulnya butiran-butiran lumpur (granules

sludge) dan perangkat pemisah internal 3 fase yang biasa disebut sebagai GSL

(gas-sludge-liquid separator system) device.

Butiran lumpur ini mampu memberikan beberapa keuntungan karena berupa

padatan tebal bio-film, berkekuatan mekanis tinggi, komunitas mikrobia stabil,

aktivitas metanogenik tinggi (0,5-2 g COD/g VSS.d), resistan terhadap kejutan

racun, dan mempunyai kemampuan mengendap tinggi (30-80 m/h) (Anh,2005).

Pengendapan lumpur ini mencegah terjadinya wash out lumpur dari sistem.

Butiran ini merupakan inti dari teknologi UASB dan EGSB. Sebuah butiran

lumpur merupakan sebuah kumpulan mikrobia yang terbentuk selama penanganan

limbah cair. Satu gram (berat kering) materi organic butiran lumpur dapat

mengkatalisa konversi 0,5 – 1 g COD per hari menjadi metana (Field, 2003 dalam

Mahmud, 2011).

Perangkat internal GSL tiga fase yang terpasang pada bagian atas tangki

UASB mempunyai beberapa fungsi (Anh, 2005 dalam Mahmud, 2011):

a. mengumpulkan, memisahkan, dan mengeluarkan biogas yang terbentuk

b. mengurangi turbulansi (putaran) cairan

c. mengurangi atau mencegah pemindahan partikel lumpur dari sistem ini.

Risiko/kelemahan reaktor UASB yaitu kurang bisa diterapkan di daerah yang

bersuhu agak rendah. Marchaim (1992) dalam Mahmud (2011) menyatakan

bahwa proses UASB ini lebih sering diterapkan di daerah tropis yang biasanya

bersuhu lebih dari 20 oC. Pada suhu di atas 12 oC, efisiensi perubahan COD

sekitar 60 % dan tidak terlalu besar dipengaruhi oleh suhu, tingkat pembebanan,

ataupun HRT. Akan tetapi pada suhu di bawah 12 oC, efisiensinya rendah.

Lettinga et al.(1994) dalam Mahmud (2011) menyatakan bahwa pada suhu di

bawah 20 OC degradasi lipida pada tahap hidrolisis berlangsung lambat.

Kelemahannya yang lain adalah mudah mengalami korosi pada dua keadaan

utama :

a. gas H2S dapat melalui GSL separator dan mengumpul di atas permukaan

air pada reaktor bagian atas. Gas ini akan dioksidasi menjadi sulfat oleh

oksigen di udara menjadi bentuk sulphuric acid yang nanti pada gilirannya

menyebabkan korosi pada beton dan baja

b. di bawah permukaan air : kalsium oksida (CaO) dapat dilarutkan oleh

karbondioksida dalam cairan pada pH rendah.

Pencegahan dilakukan dengan menyusun reaktor UASB dari bahan anti karat

seperti stainless steel atau plastik, atau diberi lapisan permukaan yang tepat.

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari makalah ini , yaitu :

1. Ada beberapa tahapan dalam proses pembuatan tempe dimana dilakukan

pembersihan terlebih dahulu terhadap kedelai yang telah dipilih, kemudian

direndamkan selama 4-10 jam sehingga setelah dapat di giiling menjadi

bubur kedelai dengan penambahan air sesuai dengan jumlah kedelai agar

dapat memperlancar proses penggilingan. Kemudian dilakukan pemasakan

di atas tungku selama 5 menit dengan ditambahkan lagi air agak tidak

berbuih dengan cari diaduk. Setelah itu dilakukan proses penyaringan bubur

kedelai dengan kain penyaring sehingga dapat dilakukan proses

penggumpalan menggunakan air asam dengan suhu 50oC, kemudian

didiamkan sampai terbentuk gumpalan besar. Selanjutnya air di atas endapan

dibuang dan sebagian digunakan untuk proses penggumpalan kembali.

Langkah terakhir adalah pengepresan dan pencetakan yang dilapisi dengan

kain penyaring sampai padat.

2. Jenis Limbah yang dihasilkan dalam proses pembuatan tahu maupun pada

saat pencucian kedelai yaitu limbah padat yang berupa ampas tahu dalam

proses pencucian dan penyaringan berupa biji yang jelek dan ceceran biji,

dan limbah cair mengandung sisa air dari susu tahu yang tidak tergumbal

menjadi tahu

3. Pengendalian limbah cair tahu dengan sistem anaerobic mampu menerima

beban organic yang tinggi sehingga volume reactor relative lebih kecil

dibandingkan dengan proses aerobic dan menghasilkan gas metan sebagai

produk akhir yang mempunyai nilai ekonomis. Sistem aerobic juga tidak

memerlukan energy untuk aerasi dalam proses untuk menjadi biogas dan

mengahasilkan lumpur yang secara biologi sangat stabil sehingga dapat

disimpan tanpa pemberian zat makanan.

4. Potensi limbah cair menjadi biogas dengan metode anaerobil sangatlah

memungkinkan untuk dikonversi menjadi biogas karena mengandung bahan

organik cukup tinggi sebagaimana yang ditunjukkan oleh nilai CODnya.

Pembentukan biogas terjadi selama proses fermentasi berjalan

Daftar Pustaka

Coniwanti,Pamilia, dkk. 2009. Pembuatan Biogas Dari Ampas Tahu. Jurusan Teknik

Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

Fibria, Kaswinarni. 2007. Kajian Teknis Pengolahan Limbah Padat dan Cair Industri

Tahu. Lembaga Penelitian UNDIP. Semarang

Herlambang, Arie. 2002. Teknologi Pengolahan Limbah Cair Industri. Pusat

Pengkajian dan Penerapan Teknologi Lingkungan dan Badan Pengendalian

Dampak Lingkungan Daerah Samarinda. Jakarta

Mahmud, Hasan. 2011. Biogas :Potensi Dari Limbah CairIndustri Tahu.

www.DuniaDownload.com

Nurhasan, Pramudyanto,B.B., 1991. Penanganan Air Limbah Pabrik Tahu. Yayasan

Bina Kasta Lestari Bintarti. Semarang

Said, Nusa Idaman; Haryoto; Nugro; dan Arie. 2006. Teknologi Pengolahan Limbah

Tahu-Tempe Dengan Proses Biofilter Anaerob Dan

Aerob.www.enviro.bppt.go.id/~Kel-1/

Setiawan, Yuli. 2005. Mengubah Limbah Ternak Jadi Energi. www. iatpi.org

Subekti, Sri. 2011. Pengolahan Limbah Cair Tahu menjadi Biogas Sebagai Bahan

Bakar Alternatif. Universitas Wahid Hasyim. Semarang

LAMPIRAN

MATRIKS REFERENSI

No. Judul Penulis Diterbitkan Oleh/

Alamat Web Tahun

Jenis

Tulisan Intisari

1 Biogas : Potensi

Dari Limbah Cair

Industri Tahu

Hasan

Mahmud

www.DuniaDownloa

d.com

2011 Ebook Limbah cair tahu mengandung bahan organic cukup tinggi,

sehingga bila dibuang langsung ke lingkungan dapat

menurunkan mutu lingkungan tersebut. Pengolahan limbah

cair tahu secara anaerobik diharapkan dapat mengurangi

pencemaran lingkungan dan menghasilkan sumber energy

alternatif secara mudah dan murah. Penggunaan UASB

yang dilengkapi dengan alat penangkap gas dan kran

pengambilan sampel diharapkan dapat digunakan untuk

mengetahui laju produksi biogas, penurunan COD, dan

kenaikan pH limbah cair sehingga dapat dijadikan sebagai

dasar dalam perancangan instalasi penanganan limbah yang

memanfaatkan biogas sebagai energi alternatif yang

diperoleh dari hasil pengolahan limbah secara anaerobik.

2 Kajian Teknis

Pengolahan

Limbah Padat Dan

Cair

Industri Tahu

Kaswinarni

Fibria

Universitas

Diponegoro

Semarang

2007 Tesis Industri tahu saat ini sudah menjamur di Indonesia, dan

rata-rata masih dilakukan dengan teknologi yang sederhana,

sehingga tingkat efisiensi penggunaan air dan bahan baku

masih rendah dan tingkat produksi limbahnya juga relatif

tinggi. Sumber daya manusia yang terlibat pada umumnya

bertaraf pendidikan yang relative rendah, serta belum

banyak yang melakukan pengolahan limbah. Kalaupun

sudah ada yang mempunyai unit pengolahan limbah

hasilnya juga ada yang belum sepenuhnya sesuai yang

diharapkan. Penelitian ini dilakukan pada tiga industri tahu,

yaitu Industri Tahu Tandang Semarang (Anaerob-Aerob),

Sederhana Kendal (Anaerob-Aerob) dan Gagak Sipat

Boyolali (Anaerob). Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui pengolahan limbah tahu yang efektif dan

efisien serta dampaknya bagi masyarakat dan lingkungan.

Metode yang dipakai pada penelitian ini survai lapangan

dan wawancara. Analisis data yang digunakan adalah

deskriptif analitik dan analisis SWOT. Kesimpulan dari

penelitian ini yaitu pengolahan limbah yang efektif dan

efisien adalah IPAL Industri Tahu Sederhana Kendal,

diperlukan pengoperasian proses IPAL secara kontinyu agar

hasilnya sesuai yang diharapkan dan IPAL yang sesuai

untuk industri kecil tahu adalah IPAL yang biaya investasi

awal dan operasionalnya murah, perawatannya mudah,

proses pengolahan lengkap (anaerob-aerob), kualitas efluen

memenuhi baku mutu air limbah industri tahu, memiliki

nilai ekonomis dan ramah lingkungan.

3 Teknologi

Pengolahan

Limbah Tahu-

Tempe Dengan

Proses Biofilter

Anaerob Dan

Aerob

Nusa

Idaman Said;

Haryoto;

Nugro; dan

Arie

www.enviro.bppt.go.

id/~Kel-1/

2006 Jurnal Industri tahu dan tempe merupakan industri kecil yang

banyak tersebar di kota-kota besar dan kecil. Tempe dan

tahu merupakan makanan yang digemari oleh banyak

orang. Akibat dari banyaknya industri tahu dan tempe,

maka limbah hasil proses pengolahan banyak membawa

dampak terhadap lingkungan. Limbah dari pengolahan tahu

dan tempe mempunyai kadar BOD sekitar 5.000 - 10.000

mg/l, COD 7.000 - 12.000 mg/l. Besarnya beban

pencemaran yang ditimbulkan menyebabkan gangguan

yang cukup serius terutama untuk perairan disekitar industri

tahu dan tempe. Teknologi pengolahan limbah tahu tempe

yang ada saat ini pada umumnya berupa pengolahan limbah

sistem anaerob. Dengan proses biologis anaerob, efisiensi

pengolahan hanya sekitar 70-80 %, sehingga air lahannya

masih mengandung kadar polutan organik cukup tinggi,

serta bau yang ditimbulkan dari sistem anaerob dan

tingginya kadar fosfat merupakan masalah yang belum

dapat diatasi. Untuk mengatasi hal tersebut dapat dilakukan

dengan cara kombinasi proses biologis anaerob-aerob yakni

proses penguraian anaerob dan diikuti dengan proses

pengolahan lanjut dengan sistem biofilter anaerob-aerob.

Dengan kombinasi proses tersebut diharapkan konsentrasi

COD dalan air olahan yang dihasilkan turun menjadi 60

ppm, sehingga jika dibuang tidaklagi mencemari

lingkungan sekitarnya.

4 Mengubah Limbah

Ternak Jadi Energi

Yuli

Setiawan

www. iatpi.org 2005 Jurnal Biogas merupakan renewable energy yang dapat dijadikan

bahan bakar alternatif untuk menggantikan bahan bakar

yang berasal dari fosil seperti minyak tanah dan gas alam.

Akhir-akhir ini diversifikasi penggunaan energy menjadi

isu yang sangat penting karena berkurangnya sumber bahan

baku minyak. Pemanfaatan limbah pertanian untuk

memproduksi biogas dapat memperkecil konsumsi sumber

energi komersial seperti minyak tanah juga penggunaan

kayu bakar. Biogas dihasilkan oleh proses pemecahan

bahan limbah organic yang melibatkan aktivitas bakteri

anaerob dalam kondisi anaerobic dalam suatu digester. Pada

dasarnya proses pencernaan anaerob berlangsung atas tiga

tahap yaitu hidrolisis, pengasaman dan metanogenik.Proses

fermentasi memerlukan kondisi tertentu seperti rasio

C:N,temperatur, keasaman juga jenis digester yang

dipergunakan. Di banyak negara berkembangjuga di negara

Eropa dan

Amerika Serikat, biogas sudah umum digunakan sebagai

energy pengganti yang ramah lingkungan. Sementara

diIndonesia yang mempunyai potensi limbah biomasa yang

melimpah, biogasbelum dimanfaatkan secara maksimal.

5 Teknologi DR. Ir. Arie Pusat Pengkajian dan 2002 Buku Dalam buku ini telah disusun panduan umum teknologi

Pengolahan

Limbah Cair

Industri

Herlambang,

M.Si.

Penerapan Teknologi

Lingkungan dan

Badan Pengendalian

Dampak Lingkungan

Daerah Samarinda

pengolalaan dan pengolahan limbah cair serta beberapa

contoh penerapan teknologi pengolahan limbah cair untuk

industry makanan tahu tempe, industry makanan dari bahan

ikan, udang, unggas dan daging, industry perkebunan buah

dan sayuran, industry percetakan, industry jasa perhotelan,

rumah makan dan restoran, industry jasa bengkel kendaraan

bermotor, serta rumah sakit dan puskesmas dan lain-lain.

6 Penanganan Air

Limbah Pabrik

Tahu.

Nurhasan

dan

Pramudyanto

,B.B

Yayasan Bina Kasta

Lestari Bintarti

1991 Buku Dalam buku ini berisi tentang sumber air limbah pabrik

tahu, karakteristik limbah pabrik tahu, dan penanganan air

limbah pabrik tahu secara efektif dan efisien

7 Pembuatan Biogas

Dari AmpasTahu

PamiliaConi

wanti,

Anthon

Herlanto,

dkk

UniversitasSriwijaya 2009 Jurnal Dalam buku ini menjelaskan bahwa besarnya potensi

limbah ampas tahu yang dihasilkan di Indonesia yang

tidakdimanfaatkan lebih lanjut, dimana pemanfaatan limbah

ini sebenarnya dapat memberikan nilai ekonomi yang lebih.

Beberapa manfaat dari biogas yang terbuat dari ampas tahu

adalah mengurangi volume limbah dilingkungan,

mengurangi efek rumah kaca, and menjadi gas alternative

menggantikan LPG yang biasa digunakan untuk masak.

Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah

rasioperban dingankan dari ampas tahu dengan kandungan

air dan waktu fermentasi.

8 Pengolahan

LimbahCair Tahu

Menjadi Biogas

sebagai

bahanbakan

alternative

Sri Subekti Universitas Wahid

Hasyim

2011 Jurnal Dalam jurnal ini menjelaskan bahwa industry tahu

merupakan industry dengan skala kecil, maka

membutuhkan instalasi pengolahan limbah yang alat-alat

nya sederhana, biaya operasionalnya murah, memiliki nilai

ekonomis dan ramah lingkungan. Llimbah tahu harus

dikelola dengan baik dan dipelihara secara rutin. Namun

memerlukan teknologi pengolahan limbah tahu yang efektif

dan efisien beserta kelebihan dan kekurangannya, dan

dampaknya terhadap masyarakat dan lingkungan.