47
PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, KOTORAN SAPI, DAN RUMPUT GAJAH MINI (Pennisetum purpureum cv. Mott) DENGAN SISTEM BATCH (Skripsi) Yasin Yahya FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG 2017

PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, KOTORANSAPI, DAN RUMPUT GAJAH MINI (Pennisetum purpureum cv. Mott)

DENGAN SISTEM BATCH

(Skripsi)

Yasin Yahya

FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG2017

Page 2: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

ABSTRAK

PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, KOTORANSAPI, DAN RUMPUT GAJAH MINI (Pennisetum purpureum cv. Mott)

DENGAN SISTEM BATCH

Oleh

YASIN YAHYA

Persediaan energi fosil yang terbatas digunakan lebih dominan dibandingkan

dengan energi alternatif, yang kemudian menyebabkan krisis energi. Energi

alternatif dikembangkan untuk dijadikan salah satu solusi terhadap krisis energi.

Biogas merupakan salah satu energi alternatif yang sangat potensial untuk

diimplementasikan untuk kebutuhan masyarakat kita. Produk sampingan

pertanian seperti kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput gajah mini (pennisetum

purpureum cv. Mott) dapat digunakan sebagai substrat produksi biogas. Tujuan

dari penelitian ini adalah untuk mengetahui campuran optimum bahan tersebut

untuk memproduksi biogas.

Penelitian ini menggunakan 16 unit digester batch dengan volume 2 L. Empat

perlakuan perbandingan campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput gajah

mini yaitu 0: 100: 0 (A), 0:80:20 (B), 20:60:20 (C), dan 30:20:50 (D). Komposisi

Page 3: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

yang berbeda ini menghasilkan rasio C/N yang berbeda yaitu 27,52 (A), 25,47

(B), 22,23 (C), dan 19,18 (D). Digester kemudian dijalankan sampai produksi

biogas selesai.

Hasil penelitian menunjukkan setiap perlakuan menghasilkan biogas sebanyak

4916 mL (A), 4610 mL (B), 3909 mL (C), dan 2640 mL (D). Produktivitas

biogas per VS diperoleh 60,71 mL/g VS (A), 109,58 mL/g VS (B), 134,29 mL/g

VS (C), dan 115,36 mL/g VS (D). Uji nyala biogas perlakuan A dan B

menghasilkan api biru, C api berwarna biru kekuningan, lalu D tidak menyala.

Campuran dengan kandungan kotoran sapi tinggi (A dan B) menghasilkan biogas

lebih banyak.

Kata kunci: batch, biogas, C/N, rumput

Page 4: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

ABSTRACT

PRODUCING BIOGAS FROM MIXED CHICKEN MANURE, COWDUNG, AND MINI ELEPHANT GRASS (Pennisetum purpureum cv. Mott)

BY BATCH SYSTEM

By

YASIN YAHYA

Limited fossil energy supplies are exploited more dominantly as compared to

alternative energy, which is leading to energy crisis eventually. Alternative

energy is developed to be used as one of solutions to the energy crisis. Biogas is

one of alternative energy that is very potential to be implemented for our

community needs. Agricultural byproducts such as chicken manure, cow dung,

and mini elephant grass (pennisetum purpureum cv. Mott) can be used as

substrate of biogas production. Objective of this study is to determine the

optimum mixture of the materials for producing biogas.

The research used 16 units of 2 L batch digesters. Four mixture ratios of chicken

manure, cow dung, and mini elephant grass applied were 0:100:0 (A), 0:80:20

(B), 20:60:20 (C), and 30:20:50 (D). These different compositions resulted in

Page 5: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

different C/N ratios which were 27,52 (A), 25,47 (B), 22,23 (C), 19.18 (D). The

digesters were then run until production of biogas run out.

The results showed that each treatment produced biogas totally by 4916 mL (A),

4610 mL (B), 3909 mL (C), and 2640 mL (D). The productivity of biogas per VS

removed were 60.71 mL/g VS (A), 109.58 mL/g VS (B), 134.29 mL/g VS (C),

and 115,36 mL/g VS (D). The burning test of treatment A and B produced a blue

flame, C was yellowish blue then D did not flame. The mixtures with high cow

dung contents (A and B) produced the more biogas.

Keywords: batch, biogas, C/N, grass

Page 6: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, KOTORANSAPI, DAN RUMPUT GAJAH MINI (Pennisetum purpureum cv. Mott)

DENGAN SISTEM BATCH

OlehYasin Yahya

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai GelarSARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada

Jurusan Teknik PertanianUniversitas Lampung

FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG2017

Page 7: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput
Page 8: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput
Page 9: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput
Page 10: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Kotabumi, Lampung Utara pada tanggal

9 Oktober 1991, sebagai anak ketiga dari 4 bersaudara dari

pasangan Bapak Urip Sumarsono dan Ibu Chotimah. Penulis

memulai pendidikan Sekolah Dasar di SDN 2 Madukoro lulus

pada tahun 2004. Penulis melanjutkan pendidikan Sekolah

Menengah Pertama di SMPN 1 Baradatu yang diselesaikan pada tahun 2007.

Penulis kemudian melanjutkan ke jenjang pendidikan Sekolah Menengah Atas di

SMAN 2 Kotabumi diselesaikan pada tahun 2010.

Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian,

Universitas Lampung melalui jalur Penelusuran Kemampuan Akademik dan

Bakat (PKAB) pada tahun 2010. Penulis melaksanakan Praktik Umum di PT.

Perkebunan Nusantara VII (Persero) Unit Usaha Rejosari Natar Lampung Selatan

tahun 2013. Penulis pada tahun 2014 melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN)

di Pekon Sukamarga, Kecamatan Bengkunat Belimbing, Kabupaten Pesisir Barat.

Penulis selama kuliah juga aktif dalam kegiatan kemahasiswaan. Penulis pernah

aktif di Persatuan Mahasiswa Teknik Pertanian (PERMATEP) sebagai Anggota

Muda dan Anggota Biasa PERMATEP. Penulis aktif telibat di Unit Kegiatan

Mahasiswa Fakultas Forum Studi Islam Fakultas Pertanian (UKMF FOSI FP)

Page 11: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

diamanahkan sebagai Ketua UKK Biro BBQ tahun 2011-2012 dan sebagai Ketua

Umum tahun 2012-2013.

Penulis juga aktif di kegiatan Unit Kegiatan Mahasiswa Universitas Bina Rohani

Islam Mahasiswa Universitas Lampung (UKMU BIROHMAH UNILA) yang

diamanahkan sebagai anggota Bidang Kaderisasi tahun 2011 dan sebagai Ketua

Birohmah tahun 2013-2014. Penulis pernah diamanahkan menjadi Ketua Komisi

B Pusat Komunikasi Daerah (Puskomda) Forum Silaturrahim Lembaga Dakwah

Kampus (FSLDK) wilayah Lampung tahun 2012-2014.

Page 12: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

SANWACANA

Alhamdulillahirobbil’alamin, puji dan syukur kepada Allah Tuhan Yang Maha Esa

yang telah memberikan karunia-Nya yang begitu besar sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul “PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN

KOTORAN AYAM, KOTORAN SAPI, DAN RUMPUT GAJAH MINI

(Pennisetum purpureum cv. Mott) DENGAN SISTEM BATCH” sebagai salah

satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian (S.TP) di

Universitas Lampung.

Skripsi ini ditulis dengan adanya bantuan dari berbagai pihak sehingga karya

ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Bapak Dr. Ir. Tamrin, M.S. selaku pembimbing pertama yang telah

bersedia untuk membimbing, memberi nasihat, dan memberikan ilmu

dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Dr. Ir. Sugeng Triyono, M.Sc. selaku pembimbing kedua yang

telah membimbing, memberikan masukan, arahan dan memberikan kritik

serta saran selama penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

Page 13: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

3. Bapak Dr. Ir. Sandi Asmara, M.Si. selaku pembahas yang banyak

memberikan kritik dan saran kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi

ini.

4. Bapak Prof. Dr. Ir. Irwan Sukri Banuwa, M.Si. selaku Dekan Fakultas

Pertanian Universitas Lampung.

5. Bapak Dr. Ir. Agus Haryanto, M.P. selaku Ketua Jurusan Teknik

Pertanian Universitas Lampung dan selaku Pembimbing Akademik

penulis yang telah memberikan masukan dan arahan selama penulis

menjadi mahasiswa.

6. Bapak dan Ibu dosen serta karyawan Jurusan Teknik Pertanian atas

bantuan, pengetahuan, teladan dan arahan yang telah diberikan.

7. Orang tua tercinta, Bapak dan Ibu serta Mbak, Kakak, dan Adik yang

telah memberi kasih sayang dan dukungan serta doa kepada penulis

dalam keseharian dan dalam penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, semoga

skripsi ini dapat memberikan manfaat. Penulis memohon maaf atas

kesalahan yang pernah dilakukan serta kepada Allah penulis memohon

ampun.

Bandar Lampung, Desember 2017

Penulis

Yasin Yahya

Page 14: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

iii

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL............................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vii

I. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

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

1.2. Tujuan Penelitian................................................................................ 3

1.3. Manfaat Penelitian.............................................................................. 3

II. TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 4

2.1. Krisis Energi Indonesia ...................................................................... 4

2.2. Biogas ................................................................................................. 5

2.3. Faktor Produksi Biogas ...................................................................... 8

2.3.1. Substrat Bahan Organik .......................................................... 82.3.2. Derajat Keasaman (pH) .......................................................... 92.3.3. Rasio C/N................................................................................ 102.3.4. Suhu ........................................................................................ 112.3.5. Laju Pengumpanan ................................................................. 112.3.6. Zat Toksik ............................................................................... 122.3.7. Pengadukan, Starter, dan Waktu Retensi ............................... 13

2.4. Biostarter Kotoran Ayam.................................................................... 14

2.5. Biostarter Kotoran Sapi ...................................................................... 14

2.6. Rumput Gajah..................................................................................... 16

Page 15: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

iv

III. METODOLOGI PENELITIAN................................................................... 18

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................ 18

3.2. Alat dan Bahan Penelitian .................................................................. 18

3.3. Prosedur Penelitian ............................................................................. 19

3.3.1. Penyiapan Instalasi Biogas ..................................................... 203.3.2. Penyiapan Bahan Baku ........................................................... 213.3.3. Perlakuan Penelitian ............................................................... 213.3.4. Pengumpulan Data.................................................................. 223.3.5. Analisis Data........................................................................... 24

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................................... 25

4.1. Karakteristik Bahan ............................................................................ 25

4.1.1. Rasio C/N............................................................................... 254.1.2. Karakteristik Bahan Campuran.............................................. 27

4.2. Suhu Proses dan Suhu Lingkungan ................................................... 29

4.3. Derajat Keasaman (pH) ..................................................................... 30

4.4. Produksi Gas...................................................................................... 31

4.5. Uji Nyala ........................................................................................... 34

V. KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................... 37

5.1. Kesimpulan........................................................................................ 37

5.2. Saran .................................................................................................. 37

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 38

LAMPIRAN........................................................................................................ 41

Page 16: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

v

DAFTAR TABEL

Tabel Teks Halaman

1. Komposisi biogas ........................................................................................ 6

2. Penyetaraan 1m3 biogas dengan bahan bakar lain....................................... 8

3. Rasio C/N dari beberapa bahan organik...................................................... 11

4. Tingkatan racun dari beberapa zat penghambat .......................................... 13

5. Perlakuan berdasarkan komposisi bahan baku........................................... 22

6. Rasio C/N bahan.......................................................................................... 26

7. Rasio C/N campuran ................................................................................... 26

8. Nilai total solid dan total volatile solid ....................................................... 27

Lampiran

9. Produksi gas harian ulangan ke-1................................................................ 47

10. Produksi gas kumulatif ulangan ke-1 ........................................................ 48

11. Produksi gas harian ulangan ke-2.............................................................. 49

12. Produksi gas kumulatif ulangan ke-2 ........................................................ 50

13. Produksi gas harian ulangan ke-3.............................................................. 51

14. Produksi gas kumulatif ulangan ke-3 ........................................................ 52

15. Produksi gas harian ulangan ke-4.............................................................. 53

16. Produksi gas kumulatif ulangan ke-4 ........................................................ 54

17. Hasil pengukuran pH perlakuan ................................................................ 55

Page 17: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

vi

18. Kadar air, TS, TVS awal dan akhir ........................................................... 55

19. Produktivitas biogas .................................................................................. 55

20. Suhu lingkungan dan suhu perlakuan........................................................ 56

Page 18: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Teks Halaman

1. Tahapan pembentukan biogas ................................................................... 7

2. Diagram alir penelitian.............................................................................. 19

3. Sketsa instalasi biogas ............................................................................... 20

4. Suhu rata-rata perlakuan dan lingkungan.................................................. 29

5. Nilai pH awal dan akhir ............................................................................ 30

6. Produksi gas kumulatif.............................................................................. 31

7. Produksi gas harian ................................................................................... 32

8. Produktivitas biogas masing-masing perlakuan........................................ 33

9. Hasil uji nyala (a) perlakuan A dan (b) perlakuan B................................. 35

10. Hasil uji nyala pertama dan kedua perlakuan C ........................................ 35

Lampiran

11. Pemilihan rumput gajah mini untuk dicacah............................................. 42

12. Proses pencacahan rumput gajah mini ..................................................... 42

13. Penimbangan bahan sebelum pencampuran.............................................. 43

14. Hasil pencampuran bahan perlakuan D..................................................... 43

15. Penampakan beberapa perlakuan .............................................................. 44

16. Penjemuran sampel perlakuan C dan D .................................................... 44

17. Penimbangan sampel hasil penejemuran................................................... 45

Page 19: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

viii

18. Pengukuran volume biogas ....................................................................... 45

19. Kotoran ayam ............................................................................................ 46

20. Hasil uji nyala Perlakuan D....................................................................... 46

Page 20: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

1

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan energi akan semakin bertambah seiring bertambahnya jumlah

penduduk di suatu wilayah. Manusia secara langsung maupun tidak langsung

dalam kehidupan sehari-hari akan menggunakan energi untuk menjalani hidup.

Krisis energi menjadi tantangan mengembangkan sumber energi alternatif untuk

menopang ketersediaan sumber energi yang ada.

Sumber energi alternatif baru dan dapat diperbarui sudah banyak dikembangkan

dengan berbagai sumber energi seperti energi angin, energi air, dan energi

matahari. Sumber energi alternatif yang dikembangkan belum bisa secara optimal

digunakan oleh masyarakat dibandingkan sumber energi fosil. Sumber energi

alternatif lain yang mudah untuk dikembangkan di masyarakat salah satunya

adalah biogas.

Biogas merupakan hasil dekomposisi bahan organik melalui proses fermentasi

anaerob yang menghasilkan gas bio berupa gas metana (CH4) yang dapat dibakar.

Biogas sebanyak 1 m3 memiliki nilai kalori setara dengan 0,6-0,8 L minyak

tanah. Listrik sebesar 1 kwh bisa dihasilkan dari biogas sebanyak 0,62-1 m3 atau

setara dengan 0,52 L minyak solar (Wahyuni, 2013).

Page 21: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

2

Kotoran sapi dan kotoran ayam merupakan limbah peternakan yang dapat

dimanfaatkan sebagai bahan untuk produksi biogas. Potensi limbah kotoran

seekor sapi dewasa dapat menghasilkan 23,59 kg kotoran setiap harinya (Rahayu

dkk., 2009). Seekor ayam petelur memiliki potensi limbah kotoran 0,06 kg per

hari (Rachmawati, 2000).

Biogas diproduksi selain menggunakan limbah juga dapat menggunakan

biomassa. Indonesia memiliki potensi biomassa yang melimpah untuk dijadikan

bahan dasar pembuatan biogas. Biomassa yang dapat dijadikan sumber energi

alternatif biogas salah satunya adalah rumput gajah mini (Pennisetum purpureum

cv. Mott). Rumput gajah mini merupakan salah satu rumput unggul karena

produksi cukup tinggi, mudah dibudidayakan, tahan penyakit dan mampu

beradaptasi pada kondisi lingkungan yang bervariasi. Produksi rata-rata rumput

gajah mini sekitar 50-150 ton/ha/tahun (Sulistya dan Mariyono, 2013).

Kombinasi campuran bahan dari limbah kotoran sapi dan kotoran ayam serta

biomassa rumput gajah mini perlu diteliti untuk menjadi alternatif bahan dasar

produksi biogas. Kotoran sapi merupakan starter yang baik dan banyak

digunakan sebagai bahan baku untuk produksi biogas. Rasio C/N kotoran sapi

untuk produksi biogas yaitu 26,5 (Fairuz, 2015). Kotoran ayam memiliki rasio

C/N rendah yaitu 17,71 (Luthfianto dkk, 2012). Bahan hijauan termasuk rumput

gajah mini memiliki rasio C/N tinggi (Wahyuni, 2010). Campuran kotoran ayam

digunakan untuk menurunkan rasio C/N rumput gajah mini yang tinggi.

Page 22: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

3

Produksi biogas pada penelitian ini akan menggunakan digester sistem batch.

Digester sistem batch digunakan karena umumnya digunakan untuk limbah

padatan seperti sayuran atau hijauan (Haryati, 2006).

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Mengetahui volume produksi biogas tertinggi dan hasil uji nyala dari

produksi biogas campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput gajah

mini (Pennisetum purpureum cv. Mott).

2. Mengetahui komposisi substrat yang optimum untuk menghasilkan biogas

dan mengetahui tingkat produktivitas biogas dari campuran kotoran ayam,

kotoran sapi, dan rumput gajah mini (Pennisetum purpureum cv. Mott).

1.3. Manfaat Penelitian

Manfaat dari pelaksanaan penelitian ini yaitu komposisi campuran bahan dapat

menjadi sumber ilmiah dalam pengembangan penelitian selanjutnya terhadap

bahan yang digunakan.

Page 23: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

4

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Krisis Energi Indonesia

Konsumsi energi di Indonesia berupa energi fosil masih mendominasi konsumsi

energi primer (tanpa biomassa tradiosional) pada tahun 2014. Konsumsi minyak

bumi 88 juta TOE (Tonnes Oil Equivalent) atau 41% dari total konsumsi energi

nasional. Cadangan minyak bumi per 1 Januari 2014 berupa cadangan terbukti

dan cadangan potensial mengalami penurunan 2,3% dibandingkan tahun

sebelumnya. Cadangan potensial minyak tahun 2014 sebanyak 3,75 miliar barel

dan cadangan terbukti sebanyak 3,62 miliar barel. Tingkat konsumsi BBM hasil

olahan minyak bumi selalu mengalami peningkatan. Perkembangan produksi

minyak bumi selama 10 tahun terkahir mengalami penurunan yaitu 386,48 juta

barel menjadi 287,9 juta barel di tahun 2014 (Nugraha, 2016).

Pengembangan energi alternatif perlu dilakukan guna mendukung ketersediaan

energi di Indonesia. Energi alternatif lain yang memiliki potensi untuk

dikembangkan di wilayah pedesaan yaitu biogas. Biogas memiliki kandungan

energi yang hampir setara dengan bahan bakar fosil. Biogas memiliki nilai kalori

yaitu 1 m3 setara dengan 0,6 - 0,8 liter minyak tanah. Listrik dengan daya 1 kwh

dapat dihasilkan dengan 0,62 - 1 m3 biogas yang setara dengan 0,52 liter minyak

Page 24: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

5

solar. Biogas memiliki kandungan metana mencapai 75%. Kandungan metana

yang semakin tinggi dalam bahan bakar akan menghasilkan nilai kalori yang

semakin tinggi pula (Wahyuni, 2013).

2.2. Biogas

Energi alternatif sangatlah penting untuk dikembangkan, untuk menunjang

kebutuhan energi nasional. Biogas merupakan salah satu energi alternatif terbaik

yang dapat di kembangkan. Biogas yang dikembangkan sebagai energi alternatif

memiliki manfaat seperti (Wahyuni, 2013):

1. Membantu menurunkan emisi gas rumah kaca (GRK) yang bermanfaat

untuk menghambat laju pemansan global.

2. Menghemat pengeluran masyarakat terhadap konsumsi bahan bakar

minyak tanah/kayu bakar serta dapat dikembangkan sebagai

pembangkit listrik.

3. Meningkatkan produktifitas masyarakat karena limbah biogas dapat

dijadikan pupuk organik yang berkualitas.

4. Meringankan beban keuangan negara karena subsidi BBM dan pupuk

akan berkurang.

5. Dapat mengurangi pencemaran lingkungan.

6. Membuka lapangan kerja baru.

Biogas merupakan campuran gas yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yang

terjadi pada material-material yang dapat terurai secara alami dalam kondisi

Page 25: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

6

anaerobik. Menurut Jorgensen (2009) kandungan gas dalam biogas dapat dilihat

pada Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi biogas

Gas %Metana (CH4) 55-70Karbon dioksida (CO2) 30-45Hidrogen sulfida (H2S) 1-2Hidrogen (H2) 1-2Amonia (NH3) 1-2Karbon monoksida (CO) Sangat rendahNitrogen (N2) Sangat rendahOksigen (O2) Sangat rendah

Biogas terbentuk dari beberapa tahapan yaitu proses hidrolisis, proses

pengasaman (asidifikasi), dan proses metanogenesis. Hidrolisis adalah tahap awal

dari proses fermentasi. Proses ini terjadi penguraian bahan organik menjadi

senyawa sederhana dengan senyawa kompleks yang mudah larut seperti lemak,

protein, dan karbohidrat. Proses hidrolisis juga dapat disebut sebagai proses

perubahan struktur dari bentuk polimer menjadi bentuk monomer. Senyawa yang

dihasilkan yaitu senyawaasam organik, glukosa, etanol, CO2, dan senyawa

hidrokarbon lainnya. Senyawa tersebut akan dimanfaatkan mikroorganisme

sebagai sumber energi untuk melakukan fermentasi (Wahyuni, 2013).

Mikroorganisme menggunakan senyawa hasil proses hidrolisis sebagai energi

untuk proses pengasaman (asidifikasi). Bakteri akan menghasilkan senyawa asam

organik seperti asam asetat, asam propinat, asam butirat, dan asam laktat serta

menghasilkan produk sampingan seperti alkohol, CO2, hidrogen, dan zat amonia.

Page 26: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

7

Bakteri metanogen bekerja pada tahap metanogenesis, yaitu mengubah produk

dari tahap pengasaman menjadi gas metana, karbondioksida, dan air yang

merupakan komponen penyusun biogas.

Gambar 1. Tahapan pembentukan biogas.

Page 27: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

8

Kandungan metana dalam biogas apabila terbakar akan relatif lebih bersih

daripada batubara dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon

dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting

dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih

berbahaya dalam pemanasan global apabila dibandingkan dengan karbondioksida.

Energi biogas bisa disetarakan dengan energi dari bahan bakar lain. Penyetaraan

energi tersebut dapat dilihat di Tabel 2.

Tabel 2. Penyetaraan 1 m3 biogas dengan bahan bakar lain

Bahan Bakar Lain Volume dan BobotElpiji 0,46 kgMinyak Tanah 0,62 literMinyak Solar 0,52 literBensin 0,80 literGas kota 1,50 m3

Kayu bakar 3,50 kgSumber: Wahyuni (2013)

2.3. Faktor yang mempengaruhi produksi biogas

2.3.1. Substrat Bahan Organik

Jenis bahan organik bahan baku biogas sangat menentukan hasil produksi biogas.

Karakteristik bahan oraganik berpengaruh pada waktu dekomposisi bahan hingga

menghasilkan gas metana. Karakterisktik tersebut berupa kandungan lignin,

hemiselulosa, lemak, protein, dan gula. Bahan organik berupa limbah pertanian

hijau yang mengandung selulosa dan lignin lebih lama mengalami dekomposisi

Page 28: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

9

dibandingkan dengan limbah kotoran ternak. Produk biogas agar dihasilkan

secara optimal sebaiknya bahan yang digunakan merupakan campuran antara

limbah pertanian dan kotoran ternak (Wahyuni, 2013).

2.3.2. Derajat Keasaman (pH)

Derajat keasaman bepengaruh terhadap kinerja mikroorganisme dalam membantu

proses fermentasi. Budiyono dkk (2013) menyatakan bahwa nilai pH optimum

untuk memproduksi biogas pada komposisi rentang pH 6-8 dan produksi biogas

tertinggi pada pH 7. Verma (2002) menyatakan nilai pH optimum untuk

fermentasi anaerob yaitu 5,5-8,5. Peningkatan asam yang berlebihan dapat

menghambat metanogen.

Fermentasi pada tahap awal memiliki derajat keasaman yang cenderung turun

dibawah pH 6 atau lebih rendah, akan tetapi setelah 2-3 minggu pH akan naik

seiring dengan pertumbuhan bakteri metanogenik. pH mengalami penurunan atau

peningkatan yang terlalu ekstrim akan mengakibatkan populasi mikroba ikut

menurun sehingga proses pencernaan anaerob dapat terganggu. Kejadian tersebut

dapat dicegah dengan menambahkan kapur Ca(OH)2 atau CaCO3 (Wahyuni,

2013).

Page 29: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

10

2.3.3. Rasio C/N

Metanogen membutuhkan sejumlah makro dan mikronutrien untuk tumbuh.

Makronutrien terpenting adalah nitrogen (N), fosfor (P) dan kalium (K). Nitrogen

digunakan oleh bakteri untuk memproduksi protein. Kandungan nitrogen sering

dikutip dalam kaitannya dengan karbon, karena ini memberi indikasi apakah ada

cukup nitrogen yang tersedia untuk bakteri. Biasanya rasio C/N harus kurang dari

30/1, karena nitrogen menjadi faktor pembatas pertumbuhan bakteri. Tingkat

nitrogen tidak boleh terlalu tinggi karena hal ini juga bisa menghambat proses

(Jorgensen, 2009).

Unsur karbon (C) dibutuhkan mikroorganisme anaerobik sebagai sumber utama

energi dan pembentukan karbon sel, untuk menghasilkan asam lemak volatil, gas

metana (CH4) dan CO2. Mikroorganisme anaerobik juga membutuhkan unsur

nitrogen (N) yang diperlukan untuk hidup dan pembelahan sel (Saputra, 2010).

Bahan organik yang terdapat di alam memiliki rasio C/N yang berbeda-beda

seperti yang terdapat pada Tabel 3.

Page 30: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

11

Tabel 3. Rasio C/N dari beberapa bahan organik

Bahan Rasio C/NKotoran bebek 8Kotoran manusia 8Kotoran ayam 10Kotoran kambing 12Kotoran babi 18Kotoran domba 19Kotoran kerbau/sapi 24Air hyacinth 25Kotoran gajah 43Jerami jagung 60Jerami padi 70Jerami gandum 90Serbuk gergaji Di atas 200

2.3.4. Suhu

Bakteri metanogen pada kondisi suhu ektrim tinggi maupun rendah dalam

keadaan tidak aktif. Suhu optimum bagi bakteri yaitu 35oC. Ketika suhu turun

samapi 10oC produksi gas menjadi berhenti. Suhu optimum pada produksi biogas

yaitu pada kisaran mesofilik, antara 25oC-30oC. Digester menggunakan isolasi

yang memadai khususnya di daerah dingin dapat membantu produksi gas

(Wahyuni, 2013).

2.3.5. Laju Pengumpanan

Pengisian ulang bahan organik ke dalam digester harus dilakukan secara periodik

karena berpengaruh pada produksi gas metana. Pengisian tersebut bertujuan

untuk menjaga rasio C/N agar tetap sesuai dengan kebutuhan mikroorganisme.

Page 31: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

12

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengisian bahan organik adalah

waktu dekomposisi, jenis, dan volume digester. Pengisian yang berlebih akan

mengakibatkan akumulasi asam dan produksi metana akan terganggu, sebaliknya

apabila pengisian kurang dari kapasitas digester mengakibatkan produksi gas juga

menjadi rendah (Wahyuni, 2013).

2.3.5. Zat Toksik

Ion mineral, logam berat, dan detergen adalah beberapa material racun yang

mempengaruhi pertumbuhan normal bakteri patogendi dalam digester.

Kandungan zat toksik dengan jumlah tertentu dalam bahan dapat merangsang

pertumbuhan bakteri namun juga dapat bersifat racun apabila jumlahnya tertalu

tinggi. Ion mineral seperti sodium, potasium, kalsium, amonium dan belerang

dalam jumlah kecil dapat merangsang pertumbuhan bakteri. Contoh lain yang

dapat diambil adalah NH4 pada konsentrasi 50 sampai 200 mg/l dapat merangsang

pertumbuhan mikroba dan apabilakonsentrasimelebihi 1500 mg/l akan bersifat

racun (Wahyuni, 2013).

Page 32: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

13

Tabel 4. Tingkatan racun dari beberapa zat penghambat

Zat Penghambat KonsentrasiSulfat (SO4

-2) 5000 ppmSodium klorida atau garam (NaCl) 40000 ppmNitrat (dihitung sebagai N) 0,05 mg/lTembaga (Cu+2) 100 mg/lKhrom (Cr+3) 200 mg/lNikel (Ni+3) 200 – 500 mg/lAmonia (NH4) 1500 – 3000 mg/lABS (Detergen) 20 – 40 ppmSodium (Na+) 3500 – 5500 mg/lPotasium (K+) 2500 – 4500 mg/lKalsium (Ca+2) 2500 – 4500 mg/lMagnesium (Mg+) 1000 – 15000 mg/lMangan (Mn+2) >1500 mg/l

2.3.6. Pengadukan, Starter dan waktu retensi

Beberapa faktor lain yang mempengaruhi produksi biogas yaitu proses

pengadukan, penambahan starter,dan waktu retensi bahan dalam digester. Proses

pengadukan bertujuan untuk membuat campuran bahan menjadi lebih homogen.

Pengadukan dapat dilakukan pada saat sebelum bahan dimasukkan ke dalam

digester atau pada saat sesudah dimasukkan. Starter merupakan bahan tambahan

berupa mikroorganisme perombak yang berguna untuk mempercepat proses

perombakan. Starter yang digunakan dapat bersifat alami yaitu bahan yang

berasal dari alam berupa lumpur organik aktif atau cairan isi rumen dan dapat juga

bersifat buatan yaitu hasil pembiakan di laboratorium. Waktu retensi merupakan

rata-rata saat bahan dimasukkan ke dalam digester dan selama bahan mengalami

fermentasi. Faktor waktu retensi dipengaruhi oleh faktor lain seperti suhu,

Page 33: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

14

pengenceran, dan laju pengisian bahan. Waktu retensi biasanya berkisar antara

29-60 hari, hal ini di pengaruhi oleh jenis bahan organik (Wahyuni, 2013).

2.4. Biostarter Kotoran Ayam

Kotoran ayam merupakan limbah yang banyak ditemui di wilayah Indonesia yang

berpotensi menjadi bahan dasar produksi biogas. Seekor ayam petelur memiliki

potensi limbah kotoran 0,06 kg per hari (Rachmawati, 2000). Kotoran ayam

memiliki rasio C/N rendah yaitu 17,71 (Luthfianto dkk, 2012).

Produksi biogas dari jerami padi dengan biostarter kotoran ayam menghasilkan

produksi biogas terendah 1,67 gram diperoleh dari penambahan biostarter kotoran

ayam 5 % dengan waktu fermentasi hari ke 10 sedangkan produksi biogas

tertinggi 17,33 gram diperoleh dari penambahan biostarter kotoran sapi 10 %

dengan waktu fermentasi hari ke 30. Penambahan jumlah biostarter kotoran ayam

dan waktu fermentasi berpengaruh terhadap produksi biogas menggunakan jerami

padi sebagai bahan baku biogas (Sakinah dkk, 2012).

2.5. Biostarter Kotoran Sapi

Potensi limbah kotoran seekor sapi dewasa dapat menghasilkan 23,59 kg kotoran

setiap harinya (Rahayu dkk., 2009). Kotoran sapi merupakan starter yang baik

dan banyak digunakan sebagai bahan baku untuk produksi biogas serta kotoran

sapi memiliki rasio C/N ideal untuk produksi biogas yaitu 26,5 (Fairuz, 2015)

Page 34: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

15

Produksi biogas dari jerami padi dengan biostarter kotoran sapi menghasilkan

biogas dengan produksi terendah 2,33 gram diperoleh dari penambahan biostarter

kotoran sapi 5 % dengan waktu fermentasi hari ke 10 sedangkan produksi biogas

tertinggi 20,67 gram diperoleh dari penambahan biostarter kotoran sapi 15 %

dengan waktu fermentasi hari ke 30. Penambahan biostarter kotoran sapi sangat

mempengaruhi peningkatan laju produksi biogas, semakin tinggi konsentrasi

biostarter kotoran sapi yang ditambahkan maka laju produksi biogas dari semua

variasi perlakuan memperlihatkan kecenderungan meningkat sampai waktu

fermentasi hari ke 30 (Sakinah dkk, 2012).

Sakinah dkk (2012) menyatakan, jumlah penambahan biostarter kotoran sapi dan

kotoran ayam serta waktu fermentasi berpengaruh terhadap produksi biogas

menggunakan jerami padi sebagai bahan baku. Berdasarkan uji lanjut Tukey dan

LSD, komposisi (15% kotoran sapi : 5% kotoran ayam), (15% kotoran sapi : 10%

kotoran ayam), dan (10% kotoran sapi : 15% kotoran ayam) berbeda tidak nyata

karena ketiga komposisi konsentrasi memiliki rata-rata yang sama pada taraf

kepercayaan 95% (α = 5%). Produksi biogas maksimal dalam penelitian produksi

biogas dan jerami padi dengan starter kooran ayam dan kotoran sapi dicapai pada

komposisi konsentrasi 15% kotoran sapi : 5% kotoran ayam, kotoran ayam lebiih

sedikit dibandingkan kotoran ayam.

Page 35: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

16

2.6. Rumput Gajah

Sumber energi yang ramah lingkungan dan ekonomis menjadi perhatian utama

pengembangan teknologi dalam bidang energi. Biomassa menjadi perhatian

utama dalam pengembangan energi terbarukan pada saat ini. Fokus utama yang

menjadi pertimbangan dalam memilih biomassa adalah bahan tersebut mudah

diperbaharui dan energi yang dapat diperoleh. Biomassa merupakan sumber

energi terbarukan yang melimpah dan dapat diperoleh dari berbagai industri

sebagai sampah/limbah seperti pertanian, industri gula, limbah industri yang

menggunakan kayu, dan industri makanan. Biomassa yang digunakan selain

menggunakan yang merupakan limbah dari industri lain, energi terbarukan dapat

berasal dari tanaman yang ditanam sebagai sumber energi (sumber karbon)

(Ambriyanto, 2010).

Salah satu tamanan yang potensial untuk dikembangkan menjadi sumber energi

alternatif yaitu rumput gajah (Pennisetum purpureum). Rumput gajah merupakan

tanaman yang dapat tumbuh di daerah dengan minimal nutrisi. Rumput gajah

membutuhkan minimal atau tanpa tambahan nutrient, sehingga tanaman ini dapat

memperbaiki kondisi tanah yang rusak akibat erosi. Tanaman ini juga dapat

hidup pada tanah kritis dimana tanaman lain relatif tidak dapat tumbuh dengan

baik (Ambriyanto, 2010).

Salah satu varietas rumput gajah yang dapat dijadikan menjadi biomassa bahan

untuk produksi biogas yaitu rumput gajah mini (pennisetum purpureum cv. Mott).

Rumput gajah mini merupakan salah satu rumput unggul karena produksi kualitas

Page 36: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

17

cukup tinggi, mudah dibudidayakan, tahan penyakit dan mampu beradaptasi pada

kondisi lingkungan yang bervariasi. Rumput gajah mini berumur panjang, tumbuh

vertikal membentuk rumpun dan berdaun lebat. Produksi rata-rata rumput gajah

mini sekitar 50-150 ton/ha/tahun (Sulistya dan Mariyono, 2013). Rumput gajah

mini memiliki tinggi tanaman 64,5-97,5 cm pada lokasi penanaman beriklim

basah dan 41,9-93,9 cm pada penanaman beriklim sedang. Jumlah anakan rumput

gajah mini dipengaruhi secara nyata oleh jarak tanam, semakin lebar jarak tanam

semakin banyak jumlah anakannya (Sirait dkk, 2015).

Page 37: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

18

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada Januari sampai Juni 2017. Penelitian

dilaksanakan di Laboratorium Daya Alat dan Mesin Pertanian, Jurusan Teknik

Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung.

3.2. Alat dan Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rumput gajah mini, kotoran

sapi, dan kotoran ayam. Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu botol

ukuran 2 liter yang digunakan sebagai digester, selang untuk saluran gas hasil

prooduksi, balon sebagai penampung gas, termometer, pH meter, oven, cawan,

timbangan analitik, tanur/muffle, dan alat tulis.

Page 38: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

19

3.3. Prosedur Penelitian

Gambar 2. Diagram alir penelitian.

Selesai

Analisis data

Pembuatan drafthasil

Data waktupengukuran

volume

Datapengukuransuhu dan pH

Data volume gashasil produksi

Pengisian bahan bakuke dalam instalasi

Penentuan komposisibahan baku

Penyiapan dan analisisawal bahan baku

Pengumpulandata

Mulai

Penyiapan instalasibiogas

Page 39: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

20

3.3.1. Penyiapan instalasi biogas

Tahapan ini adalah tahap menyiapkan instalasi biogas yaitu digester, saluran gas,

dan tabung penampung hasil produksi gas. Instalasi digester menggunakan botol,

sedangkan untuk penampung gas hasil produksi menggunakan balon. Instalasi

biogas yang digunanakan menggunakan instalasi sitem batch. Biogas dengan

menggunakan digester sistem batch didesain untuk bahan baku padatan seperti

sampah sayuran atau hijauan.

Gambar 3. Sketsa instalasi biogas.

Selang salurangas

Balonpenampung gas

Digester

Termometer

Substrat bahanbiogas

Gas hasilproduksi

Page 40: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

21

3.3.2. Penyiapan bahan baku

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu rumput gajah mini (pennisetum

purpureum cv. Mott), kotoran sapi dan kotoran ayam. Rumput gajah mini

dipotong kecil untuk memudahkan proses penguraian oleh bakteri. Kotoran sapi

dan kotoran ayam diperoleh dari peternakan terdekat. Kotoran ayam, kotoran sapi

dan rumput gajah mini dicampur menjadi satu dalam digester dengan komposisi

campuran yang ditentukan berdasarkan nilai rasio C/N yang diinginkan.

3.3.3. Perlakuan

Perlakuan penelitian ini berdasarkan komposisi substrat bahan biogas. Bahan

diukur kadar karbon dan nitrogen dari masing-masing bahan melalui analisis

laboratorium sebelum dicampur. Hasil analisis bahan digunakan untuk

menentukan komposisi dari masing-masing bahan dalam campuran yang

disesuaikan dengan nilai rasio C/N campuran. Perhitungan rasio C/N campuran

menggunakan persamaan sebagai berikut.

= ( )× ( ) ( )× ( ) ( )× ( )( )× ( ) ( )× ( ) ( )× ( ) ................... (1)

Keterangan:

C = prosentase karbon bahan

N = prosentase nitrogen bahan

M = massa bahan yang dicampurkan

Page 41: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

22

Fairuz (2015) menyatakan hasil pengukuran rasio C/N kotoran sapi yaitu nilai C

organik 28,38 dan nilai N total 1,07. Kotoran ayam memiliki nilai C organik

23,91 dan N total 1,35 (Luthfianto dkk, 2012). Nilai rasio C/N rumput gajah mini

menggunakan pendekatan data rasio C/N rumput gajah yaitu nilai C organik 443,6

dan nilai N total 16,7 (Frederiks, 2012).

Perlakuan penelitian berdasarkan hasil analisis rasio C/N bahan ditunjukan pada

Tabel 5. Perlakuan dalam penelitian ini menggunakan 4 kali pengulangan dari

masing-masing perlakuan.

Tabel 5. Perlakuan berdasarkan komposisi bahan baku

Perlakuan Kotoran Sapi(% berat)

Kotoran Ayam(% berat)

Rumput Gajah(% berat)

C/N RasioCampuran

A 100 0 0 26,52B 80 0 20 26,55C 60 20 20 25,99D 20 30 50 26,16

3.3.4. Pengumpulan data

1. Suhu

Suhu yang diukur pada penelitian ini adalah suhu proses di dalam digester biogas.

Pengukuran suhu dilakukan pada waktu pagi, siang, dan sore hari selama produksi

biogas berlangsung. Pengukuran dilakukan dengan cara membuat instalasi khusus

yang dipasang termometer untuk masing-masing perlakuan satu sampel.

Page 42: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

23

2. Derajat Keasaman (pH)

Data pH campuran diperoleh dengan melakukan pengukuran menggunakan pH

meter yang memiliki tingkat akurasi yang baik dan lebih praktis penggunaannya.

Derajat keasaman (pH) diukur diawal saat bahan baru dicampurkan dan setelah

selesai produksi.

3. Total Solid

Total solid atau berat kering bahan diperoleh dengan menjemur sampel campuran

bahan baku dari masing-masing perlakuan sampai kering kemudian di oven

dengan suhu 103oC selama 24 jam. Total solid diukur pada saat awal bahan baru

dicampurkan dan di akhir setelah selesai produksi biogas.

4. Total Volatile Solid (Bahan Organik)

Kandungan bahan organik (TVS) dan Berat Abu (BA) merupakan karakteristik

bahan yang diuji dalam penelitian ini. Berat abu diperoleh dengan membakar

bahan kering (TS) masing-masing sampel dengan suhu mencapai 550oC selama

60 menit, kemudian dihitung berat abu yang dihasilkan. Berat bahan organik

diukur pada saat awal bahan baru dicampurkan dan di akhir setelah selesai

produksi biogas, serta dihitung dengan Persamaan 2 berikut.

ℎ ( ) = × 100% ................ (2)

Page 43: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

24

5. Hidraulic Retention Time (HRT)

Waktu dihitung berdasarkan hari pada saat bahan dimasukan ke dalam digester

sampai dengan proses produksi biogas selesai.

6. Produksi Biogas

Volume gas dihitung setiap hari selama berlangsungnya produksi gas.

Pengukuran volume gas menggunakan prinsip archimedes. Balon untuk

menampung gas dimasukan ke dalam bak berisi air. Volume air yang tumpah

dinilai sebagai volume gas dalam balon. Volume tersebut dicatat dan dibuat

grafik. Grafik dapat menggambarkan produksi biogas per hari selama fase

produksi dan dapat terlihat fase produksi optimum.

7. Produktivitas biogas

Produktivitas biogas dihitung dengan cara volume gas yang dihasilkan per

perlakuan dibagi dengan bahan organik awal dikurang bahan organik setelah

produksi. Bahan organik yang digunakan didapatkan dari persen bahan organik

yang terkandung dalam bahan.

= .............. (3)

3.3.5. Analisis data

Data hasil pengamatan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.

Page 44: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

37

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Kesimpulan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Produksi gas kumulatif tertinggi dihasilkan oleh perlakuan A. Total produksi

gas masing-masing perlakuan yaitu perlakuan A 4916 ml, perlakuan B 4610

ml, perlakuan C 3909 ml dan perlakuan D 2640 ml. Produktivitas biogas

yang tertinggi terdapat pada perlakuan C yaitu 134,29 mL/g VS.

Produktivitas biogas perlakuan A 60,71 mL/g VS, perlakuan B 109,58 mL/g

VS dan perlakuan D 115,36 mL/g VS.

2. Rasio C/N perlakuan yang diperoleh yaitu perlakuan A 27,52, perlakuan B

25,47, perlakuan C 22,23 dan perlakuan D 19,18. Hasil uji nyala gas hasil

produksi diperoleh perlakuan A dan perlakuan B menghasilkan api biru.

Perlakuan C menghasilkan api berwarna biru bercampur kuning serta

perlakuan D tidak bisa menyala.

5.2. Saran

Rumput gajah mini sebelum dimasukkan kedalam digester biogas perlu

dihaluskan menjadi ukuran lebih lembut supaya mudah terdekomposisi.

Page 45: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

38

DAFTAR PUSTAKA

Ambriyanto, K.S. 2010. Isolasi dan Karakteristik Bakteri Aerob PendegradasiSelulosa dari Serasah Daun Rumput Gajah (Pennisetum purpureumSchaum). Institut Teknologi Sepuluh November. Surabaya

Budiyono., Pratiwi, M.E., dan Sinar, I.N. 2013. Pengaruh Metode Fermentasi,Komposisi Umpan, pH Awal, dan Variasi Pengenceran Terhadap ProduksiBiogas dari Vinasse. Jurnal Penelitian Kimia. 9. 2. 1-12.

Darmanto, A., Soeparman, S., dan Widhiyanuriawan, D. 2012. Pengaruh KondisiTemperatur Mesophilic (35oC) dan Thermophilic (55oC) Anaerob DigesterKotoran Kuda Terhadap Produksi Biogas. Jurnal Rekayasa Mesin. 3.2.317-326.

Dioha, I.J., Ikeme, C.H., Nafi’u, T., Soba, N.I., dan Yusuf. 2013. Effect of Carbonto Nitrogen Ratio on Biogas Production. International Research of NaturalSciences. 1.3.1-10.

Fairuz, A. 2015. Pengaruh Penambahan Ampas Kelapa dan Kulit Pisang TerhadapProduksi Biogas dari Kotoran Sapi. Jurnal Teknik Pertanian Lampung. 4.2. 91-98.

Frederiks, B. 2012. Biogas tests with Elephant grass (Pennisetum purpureum) andGuatemala grass (Tripsacum laxum). FACT Foundation. Wegeningen.Netherland

Haryati, T. 2006. Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber EnergiAlternatif. Wartazoa. 16. 160–169.

Ihsan, A., Bahri, S., dan Musafira. 2013. Produksi Biogas Menggunakan CairanIsi Rumen Sapi dengan Limbah Cair Tempe. Online Jurnal of NaturalScience. 2.2. 27-35.

Jorgensen, P.J. 2009. Biogas-Green Energy. Aarhus University. Aarhus. 36 hlm.

Luthfianto, D., Mahajoeno, E., dan Sunarto. 2012. Pengaruh Macam LimbahOrganik dan Pengenceran Terhadap Produksi Biogas dari Bahan BiomassaLimbah Peternakan Ayam. Bioteknologi. 9 1. 18-25

Page 46: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

39

Ni’mah, L. 2014. Biogas from Solid Waste of Tofu Production and Cow ManureMixture: Composition Effect. Chemica. 1.1.1-9

Nugraha, S. 2016. Outlook Energi Indonesia 2015. Kementerian Energi danSumber Daya Mineral. Jakarta. 146 hlm.

Orhorhoro, O.W., Orhorhoro, E.K., Ebunilo, P.O. 2016. Analysis of the Effect ofCarbon/Nitrogen (C/N) Ratio on the Performance of Biogas Yields ForNon-Uniform Multiple Feed Stock Availability and Composition in Nigeria.IJISET. 3.5

Rachmawati, S. 2000. Upaya Pengelolaan Lingkungan Usaha Peternakan Ayam.Watazoa. 9.2.

Rahayu. S., Purwaningsih, D., dan Pujianto. 2009. Pemanfaatan Kotoran TernakSapi sebagai Sumber Energi Alternatif Ramah Lingkungan Beserta AspekSosio Kulturalnya. Inotek. 13.2.

Rashed, M.B. 2014. The Effect of Temperature on the biogas Production fromOlive Pomace. ISSUE. 3.16.

Ratnaningsih., Widyatmoko, H., dan Yananto, T. 2009. Potensi PembentukanBiogas pada Proses Biodegradasi Campuran Sampah Organik Segar danKotoran Sapi dalam Batch Reaktor Anaerob. Jurnal Universitas Trisakti. 5(1) : 20-26.

Sakinah, Tawali, A.B., dan Muin, M. 2012. Pengaruh Konsentrasi BiostarterKotoran Sapi dan Kotoran Ayam pada Produksi Biogas denganMenggunakanLimbah Jerami Padi. Universitas Hasanuddin. Makassar.

Saputra, T. 2010. Produksi Biogas dari campuran Feses Sapi dan Ampas Tebu(Bagasse) dengan Rasio C/N yang Berbeda. Buletin Peternakan. 34.2: 114-122

Sirait, J., Tarigan, A., dan Simanihuruk, K. 2015. Karakteristik Morfologi RumputGajah Kerdil (Pennisetum purpureum cv. Mott) pada Jarak Tanam Berbedadi Dua Agroekosistem di Sumatera Utara. Prosiding Seminar NasionalTeknologi Peternakan dan Veteriner. 643-649

Sulistyawati, T.A. dan Mariyono. 2013. Produktivitas rumput Unggul di AreaTambang. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner. 455-460

Tanimu, M.I., Ghazi, T.I.M., Harun, R.M., dan Idris, A. 2014. Effect of Carbon toNitrogen Ratio of Food Waste on Biogas Methane Production in a BatchMesophilic Anaerobic Digester. International Journal Of Innovation. 5.2.

Page 47: PRODUKSI BIOGAS DARI CAMPURAN KOTORAN AYAM, …digilib.unila.ac.id/29684/2/SKRIPSI TANPA BAB PEMBAHASAN.pdfabstrak produksi biogas dari campuran kotoran ayam, kotoran sapi, dan rumput

40

Uwar, N.A., Wardana, I.. dan Widhiyanuriawan, D. 2012. KarakteristikPembakaran CH4 dengan Penambahan CO2 pada Model Helle-Shaw Cellpada Penyalaan Bawah. Jurnal Rekayasa Mesin. 3.1.249-257.

Verma, S. 2002. Anaerobic Digestion of Biodegradable Organics in MunicipalSolid Wastes. Columbia University

Wahyuni, S. 2013. Biogas Energi Alternatif Pengganti BBM, Gas, dan Listrik. PTAgromedia Pustaka. Jakarta. 117 hlm.

Wahyuni, S. 2013. Panduan Praktis Biogas. Penebar Swadaya. Jakarta. 116 hlm.