norhalimatus s (3307.100.070) dosen pembimbing: susi...

Norhalimatus S (3307.100.070)

Dosen pembimbing:Susi Agustina Wilujeng, ST. MT

1

Sampah + Lumpur Tinja

(Starter) Biogas

Energi Alternatif

Produksi biogas besar Pengaturan Sampah

sampah dapur : sampah taman(50%:50%), (60%:40%), (40%:60%), Penambahan Lumpur Tinja

sampah : lumpur tinja (starter)(70%:30%), (75%:25%), (80%:20%)

(Solusi Krisis Energi)

Biogas besar R1 R6

2

Masalah Sampah

Masalahsumber energy

Lumpur Tinja(Starter)

Energi Terbarukan

Biogas

Produksibiogas besar

3

1. Pada perbandingan sampahberapakah biogas dapatdihasilkan paling besar.

2. Berapa jumlah penambahanlumpur tinja yang tepat untukdapat menghasilkan biogas paling besar . 4

1. Menentukan perbandingan sampah yang tepatdalam menghasilkan biogas paling besar.

2. Menentukan jumlah penambahan lumpur tinjadalam menghasilkan biogas paling besar.

Memberikan informasi mengenai cara yang paling tepatuntuk mengolah sampah taman dan sampah dapur menjadibiogas

5

1. Menggunakan sampah rumah dapurdan taman.

2. Lumpur tinja yang digunakan yaitulumpur IPLT Keputih, Surabaya

3. Penelitian dilakukan secara anaerobik4. Reaktor yang digunakan secara batch

(sekali pengisian) dengan prosesanaerobik digestion selama 2 bulan.

5. Parameter yang akan dianalisis yaitupH, suhu, kadar air, Total Solid, danvolume biogas. 6

Sampahsumber daya alam yang telah digunakan olehmanusia dan hewan untuk mendukungkehidupannya (Tchobanoglous et al., 1993)

Lumpur TinjaLumpur tinja merupakan hasil dekomposisibahan organik oleh mikroorganisme anaerobik(fakultatif anaerobik) di dalam tangki septik.(De Kruijff dalam Habibi, 2006).

7

KARAKTERISTIK LUMPUR TINJA

Sumber : Chamida, 1991

Parameter Konsentrasi (mg/L)Minimum Maksimum Rata-rata

Total Solid 1.132 130.475 34.106Total Volatil Solid 353 71.402 23.100Total Suspended Solid 310 93.378 12.862Volatil Suspended Solid 95 51.500 9.027BOD 1.500 78.600 6.480COD 440 703.000 31.900TKN 66 1.060 508Nitrogen-ammonia 3 116 97Total Phosphor 20 760 210Alkalinity 522 4.190 970Lemak 208 23.368 5.600pH 1,5 12,6 -Total Coliform 107/100 ml 109/100 ml -Fecal Coliform 106/100 ml 108/100 ml -

8

BIOGASBiogas adalah gas yang dapat terbakar dari hasilfermentasi bahan organik yang berasal dari daun-daunan, kotoran hewan/manusia, dan lain-lainlimbah organik yang berasal dari buangan industryoleh bakteri anaerob (Wijayanti, 1993).

•Metana (CH4) = (55-65)%•Karbondioksida (CO2) = (35-45)%•Nitrogen (N2) = (0-3)%•Hidrogen (H2) = (0-1)%• Hidrogen Sulfida (H2S) = (0-1)%

(Polprasert, 1996)

KOMPOSISI BIOGAS

9

PROSES PEMBENTUKAN BIOGAS

1.Tahap HidrolisaMerupakan tahap persiapan, dimana polimer-polimerdiuraikan menjadi molekul-molekul sederhana.

2. Tahap AsidifikasiSenyawa-senyawa organik hasil tahap hidrolisadicerna oleh bakteri acetogen menjadi asam-asamlemak yang mudah menguap (volatile fatty acid).

3. Tahap MetanasiPada tahap ini, bakteri metanogen merombaksenyawa-senyawa asam lemak yang mudah menguap,CO2, H2 dan hasil tahap asidifikasi menjadi gasmetana.

Mikroorganisme anaerobik

Bahan organik CH4 +CO2+H2+NH3+H2S

10

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHIPRODUKSI BIOGAS

1. Jenis dari limbah yang akan diolah2. Adanya bahan beracun di dalam limbah3. pH dan alkalinitas4. Nutrien

Rasio C/N berada pada nilai (25-30/1). (Polprasert,1996)

5. Bahan baku isian (Simamora, 2006).6. Starter (Simamora, 2006).7. Pengadukan (Harahap,1980), 8. Temperatur (Polprasert,1996)

mesophilik (25-40) C dan thermophilik (50-65) C.

9. Kadar Air (Polprasert,1996)Kelembapan (60-78)%.

11

Persiapan alat dan bahan penelitian

Pembuatan reaktor

Pengumpulan sampah dan pengambilan lumpur tinja

Pelaksanaan

Pengumpulan sampah• Pengambilan sampah

(Sampah dapur dan sampah taman)

Pengambilan lumpur tinja

Analisa awal• pH• Suhu• Densitas• Kadar Air• Total Solid (TS)• Volatile Solid (VS)

Analisa awal• pH• Suhu• Kadar Air• Total Solid (TS)• Volatile Solid (VS)

12

PEMBUATAN REAKTOR

1

2

6

Keterangan gambar1. Reaktor2. Aliran gas3. Valve4. Penangkap gas5. Penyangga6. Aliran lindi7. Titik Sampling

V3

V1 4

5

120

40

110

20

7

V2

3

60

13

Pelaksanaan

Variasi komposisi sampahSampah dapur : taman• 50 % : 50%• 60% : 40%• 40% : 60 %

Variasi penambahan lumpurSampah : lumpur• 70 % :30%• 75% : 25%• 80% : 20 %

Analisa Awal• pH• Suhu• Kadar Air• Total Solid (TS)• Volatile Solid (VS)

A 14

Reaktor ditutup rapatUjung pipa aliran gas diberi

plastikApabila plastik sudah

menggelembung makadipasang penangkap gas (seperti pada gambardisamping).Pengamatan volume biogas

dilakukan setiap hari selama 12 jam pada siang hari (5.30 pagi– 17.30 sore). 15

Pembahasan

Analisa parameter harian• Volume biogas

Analisa data

A

Analisa parameter mingguan (2 kali dalam seminggu)• pH• Suhu• Total Solid (TS)• Volatile Solid (VS)• Kadar Air

Analisa parameter Akhir• Suhu• pH• Kadar Air• Total Solid (TS)• Volatile Solid (VS)

16

Sampah Taman

Sampah Dapur

Lumpur Tinja

17

ParameterReaktor

R1 R2 R3 R4 R5 R6Suhu ( C) 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00pH 7.23 5.60 6.75 6.36 6.99 6.68TS (g/g) 0.27 0.26 0.26 0.30 0.26 0.28Kadar Air (%) 72.70 73.82 73.77 69.60 74.30 71.96VS (g/g) 0.24 0.22 0.23 0.16 0.17 0.22

pH pada reaktor : 5,60-7,23 dan 6,36-6,99

Kadar air : 72-74 %dan 70-74%

pH optimum (6,8-8,5) atau (7-7,2)Kadar air optimum (60-78%) 18

Grafik Kondisi suhupada pengaturankomposisi sampah

Suhu berada padakondisi mesofilikpada kisaran suhu28 C-37 C

ReaktorSuhu

Optimum

Biogas terbesar(L/hari)

Akumulasibiogas (L/hari)

R1 29-30◦C 50 2419,96R2 30◦C 35,94 1676,83R3 30◦C 37,62 1590,43 19

Grafik Kondisi suhupada penambahanlumpur tinja

Suhu berada padakondisi mesofilikpada kisaran suhu28 C-37 C

ReaktorSuhuOptimum

Biogas terbesar(L/Hari)

Akumulasi biogas (L/Hari)

R4 29-30◦C 50,00 2430,39R5 28◦C 35,60 1622,20R6 30-31◦C 50,00 2585,42 20

Grafik Kondisi pH padapengaturan komposisisampah

Minggu 1-2: HidrolisisMinggu 3 : Asidifikasi Minggu 4: Metanasi

Reaktor pHBiogas

terbesar(L/hari)

Akumulasi biogas (L/hari)

R1 6,26-6,28 50 2419,96R2 6,24-6,28 35,94 1676,83R3 6,19-6,24 37,62 1590,43 21

Grafik Kondisi pH padaPenambahan Lumpur Tinja

Minggu 1-2: HidrolisisMinggu 3 : Asidifikasi Minggu 4: Metanasi

Reaktor pHBiogas

terbesar(L/Hari)

Akumulasibiogas (L/Hari)

R4 6,77-7,56 50,00 2430,39R5 5,49-8,87 35,60 1622,20R6 6,45-7,26 50,00 2585,42 22

Grafik Kondisi TS padapengaturan komposisisampah

Removal TS mingguke 6 (hari ke 42):R1 = 15,25%R2 = 10,29 %R3 = 10,82%

ReaktorTS

awal(kg)

TS akhir(kg)

SelisihTS (kg)

V biogas

(L)

V biogas

L/kg TSR1 21.84 18.51 3.33 1384.16 415.59R2 20.94 18.79 2.15 923.77 428.68R3 20.98 18.71 2.27 870.35 383.30 23

Grafik Kondisi TS padaPenambahan Lumpur Tinja

Removal TS mingguke 6 (hari ke 42):R6 = 15,29%R4 = 11,18%R5 = 10,94%

ReaktorTS awal

(kg)TS akhir

(kg)Selisih TS (kg)

V biogas (L)

V biogasL/kg TS

R4 24.32 21.60 2.72 1343.27 493.94R5 20.56 18.31 2.25 865.98 384.94R6 22.43 19.00 3.43 1417.60 413.25

24

Grafik Kondisi VSpadapengaturan komposisisampah

Removal VS mingguke 6 (hari ke 42):R1 = 18,60%R2 = 16,31 %R3 = 15,21%

ReaktorVS awal

(kg)VS akhir

(kg)Selisih VS (kg)

V biogas

(L)

V biogas

L/kg VSR1 5.19 3.58 1.61 1384.16 860.57R2 4.71 3.53 1.17 923.77 787.56R3 4.77 3.61 1.16 870.35 748.47 25

Grafik Kondisi VS padaPenambahan Lumpur Tinja

Removal VS mingguke 6 (hari ke 42):R6 = 25,01%R4 = 21,63%R5 = 18,69%

ReaktorVS awal

(kg)VS akhir

(kg)Selisih VS (kg)

V biogas (L)

V biogas

L/kg VSR4 3.93 2.73 1.19 1343.27 1125.60R5 3.45 2.50 0.95 865.98 910.47R6 4.91 3.12 1.79 1417.60 791.07 26

Grafik Kondisi kadar air pada pengaturankomposisi sampah

Kadar air:R1 = 73-79%R2 = 74-83 %R3 = 68-81%

Reaktor Kadar airPeningkatankadar air

Biogas terbesar(L/hari)

Akumulasibiogas (L)

R1 75-79% 5,42% 50 2419.96R2 77-82% 3,58% 35,94 1676,83R3 75-81% 3,64% 37,62 1590,43 27

Grafik Kondisi kadar air pada PenambahanLumpur Tinja

Kadar airR4 = 57-73%R5 = 74-85%R6 = 66-79%

Reaktor Kadar airPeningkatankadar air

Biogas terbesar(L/hari)

Akumulasibiogas (L)

R4 70-73% 4,66% 50,00 2430,39R5 74-81% 3,65% 35,60 1622,20R6 72-77% 5,62% 50,00 2585,42

28

29

30

Reaktor Hari ke-Volume biogas

Tertinggi(L/hari)

Akumulasi (L)

R1 26-42 50,00 2419,96R2 19-51 35,94 1676,83R3 19-52 37,62 1590,43R4 27-41 50,00 2430,39R5 20-61 35,60 1622,20R6 27-58 50,00 2585,42

Keterangan:R1 = sampah dapur : taman (50%:50%)R2 = sampah dapur : taman (60%:40%)R3 = sampah dapur : taman (40%:60%)

R4 = sampah : lumpur tinja (70%:30%)R5 = sampah : lumpur tinja (75%:25%)R6 = sampah : lumpur tinja (80%:20%)

31

ReaktorVolume gas

teoritis (L/kg)

Volume biogas dilapangan

(L/kg)

Akumulasi biogas

dilapangan (L)R1 4465,03 696,48 2319,68R2 4564,17 562,37 1592,99R3 4631,66 483,94 1517,35R4 4083,16 569,00 2319,27R5 4536,63 658,22 1539,80R6 4584,11 567,20 2496,08

Perbandingan Gas secara Teoritis Semua Reaktor

32

ParameterReaktor

R1 R2 R3 R4 R5 R6

Suhu ( C) 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00 28.00

pH 6.75 6.77 6.80 7.75 7.40 7.34

TS (g/g) 0.231 0.226 0.223 0.253 0.228 0.225

Kadar Air (%) 76.86 77.36 77.69 74.70 77.23 77.46

VS (g/g) 0.193 0.179 0.186 0.121 0.135 0.157

33

ReaktorRemovalTS (%)

RemovalVS (%)

Kadar air (%)Akumulasibiogas (L)Awal Akhir

Peningkatan

R1 15,25 18,61 73 77 5,42 2419,96R2 13,53 20,40 74 77 4,64 1676,83R3 14,94 18,28 74 78 4,98 1590,43R4 16,76 25,05 70 75 6,82 2430,39R5 11,38 19,36 74 77 3,79 1622,20R6 19,62 28,20 72 77 7,10 2585,42

34

1. Pada variasi pengaturan sampah, produksibiogas terbesar: sampah dapur 50% dan sampah taman 50% biogas tertinggi yaitu 50L/hari pada hari ke

17-40 Akumulasi yaitu 2419,96 L.

1. Pada variasi penambahan lumpur tinja, produksibiogas terbesar: penambahan lumpur tinja paling sedikit yaitu

20% biogas tertinggi yaitu 50L/hari pada hari ke

19-56 Akumulasi yaitu 2585,42 L. 35

1. Perlu penggunaan penangkap gas yang lebih besaragar tidak terjadi kehilangan gas yang dihasilkanpada malam hari (12 jam selama tidak dilakukanpengecekan)

2. Untuk mendapatkan hasil dekomposisi padareaktor perlu diperhatikan proses pencampuransampah dengan benar agar kondisi sampah didalamreaktor benar-benar homogen.

3. Perlu modifikasi pada lubang sampling pada reaktoryaitu bila perlu menambah jumlah lubang samplingagar didapatkan hasil sampel yang benar-benarmewakili.

4. Untuk penentuan variasi perlakuan jangan terlaludekat jaraknya agar dapat diketahui perbedaanbiogas yang dihasilkan antar masing-masingreaktor. 36

37