Tesis lengkap_Kelapa Sawit

PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT
SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN (BIOGAS)

ISNA APRIANI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR
2009

i 
 

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik
Kelapa Sawit Sebagai Energi Alternatif Terbarukan (Biogas) adalah karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Agustus 2009

Isna Apriani
NRP P052070021

ii 

 

ABSTRACT

ISNA APRIANI. Utilization of industry liquid waste of palm oil as the renewable
alternative energy (Biogas). Supervised by HARIYADI and SISWANTO.

Palm oil is one of commodity with rapid growth in Indonesia. In 2005 the oil palm
plantation area of about 5,453,817 ha, with oil produced approximately
11,861,615 tons, and estimated the oil palm plantation area will increase in 2009
an area of 7,125,331 ha. Rapid growth of palm oil industry produce a lot of liquid
waste and polluting soil, water and air, with a potential methane emissions.
Pottention of biogas production needs more research to development a new source
of renewable energy to support government programs related to energy supply
security and clean technologies for industry.

The aim of this research were to find the best combination mixture of liquid waste
palm oil mill and active mud for an optimal methane gas production, to assess the
decreased o fwastewater pollutant load of palm oil mill (COD, BOD, TSS), to
assess the acceptance public response for biogas production which produce from
palm oil waste water.

The results shown that the characteristics of palm oil mill effluent PT. Perkebunan
Nusantara VIII with acid pH from 4.5 to 7.5, COD 32000-49500 mg / l; BOD
16954-26225 mg / l, TSS 26570-32315 mg / l, had potential as pollutant and
renewable energy sources. A3 threatment produced the highest biogas volume
with 20,8 L and A1threatment gives the highest composition of biogas with 17,82
% shown low methane caused of not complete metanogenesis procees.

Reduction efficiency of organic materials from each treatment shown that A1
decreased 50.65%, 86.52%, and 41.7% ; A2 decreased 48,82%, 84,87% and
42,05% ; A3 decreased 71,7%, 86,04% and 67,42% and control decreased 80,56,
88,24 and 59,18% for COD, BOD and TSS. Environmental parameter shown the
decrease but still above the limit of standard due to Men KLH(1995). All
thereatment produce biogas and able to use as renewable energy.

Environmental parameters examined clearly decreased, but still above the
threshold specified standard KLH Men (1995). All treatments can produce biogas,
and liquid waste palm oil mill can be used as a source of renewable energy. Social
research with 30 PTPN VIII employees respondents and 30 communities
respondents around the activity shown that almost all respondents want the biogas
application in their area.

Keywords : palm oil mill effluent, biogas, , methan

iii 

 

RINGKASAN

ISNA APRIANI. Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Sebagai Energi
Alternatif Terbarukan. Dibimbing oleh HARIYADI. sebagai ketua dan
SISWANTO sebagai anggota.

Timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh
ketidakstabilan harga minyak dunia, maka pemerintah mengajak masyarakat
untuk mengatasi masalah energi ini secara bersama-sama. Hal ini telah
memunculkan kesadaran bahwa selama ini bangsa Indonesia sangat tergantung
pada sumber energi tak-terbarukan. Cepat atau lambat sumber energi tersebut
akan habis. Salah satu solusi mengatasi permasalahan ini adalah dengan
mengoptimalkan potensi energi terbarukan yang dimiliki bangsa ini. Indonesia
memiliki potensi besar untuk memanfaatkan produk samping sawit sebagai
sumber energi terbarukan. Kelapa sawit Indonesia merupakan salah satu komoditi
yang mengalami pertumbuhan sangat pesat. Pada tahun 2005 luas perkebunan
kelapa sawit sekitar 5.453.817 Ha, dengan minyak yang dihasilkan sekitar
11.861.615 ton, dan diperkirakan luas perkebunan kelapa sawit akan meningkat
pada tahun 2009 seluas 7.125.331 Ha. Pertumbuhan industri kelapa sawit yang
cukup pesat menghasilkan limbah cair yang sangat melimpah dan berdampak
mencemari lingkungan tanah, air dan udara, dengan emisi metana yang potensial.
Dengan demikian di satu sisi potensi produksi biogas yang sangat menjanjikan
perlu dilakukan penelitian dan pengembangan sebagai sebagai sumber energi
terbarukan dan upaya mendukung program pemerintah berkaitan keamanan
pasokan energi serta teknologi bersih bagi industri.

Tujuan Penelitian 1) mengkaji kombinasi yang terbaik campuran antara
limbah cair pabrik kelapa sawit dan lumpur aktif untuk menghasilkan gas metan
yang optimal, 2) mengkaji seberapa besar penurunan beban pencemar limbah cair
pabrik kelapa sawit (COD, BOD, TSS), 3) memperoleh respon penerimaan
masyarakat terhadap rencana biogas yang dihasilkan dari limbah cair kelapa sawit.

Penelitian skala laboratorium dilakukan di laboratorium limbah fakultas
peternakan menggunakan jerigen sebagai digester dengan volume 20 liter skala
curah (batch) menggunakan limbah cair pabrik kelapa sawit, waktu fermentasi 30
hari. Faktor yang diuji adalah perbedaan perlakuan A1 dengan perbandingan
limbah cair dan lumpur aktif 75:25, A2 dengan perbandingan limbah cair dan
lumpur aktif 50:50, A3 dengan perbandingan dengan perbandingan limbah cair
dan lumpur aktif 25:75 dan kontrol dengan 100% limbah cair.

Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa karakteristik limbah cair pabrik
kelapa sawit PT. Perkebunan Nusantara VIII dengan pH asam berkisar antara 4,5
– 7,5, bahan organik tinggi (COD 32.000-49.500 mg/l; BOD 16.954-26.225 mg/l,
TSS 26.570-32.315 mg/l), berpotensi sebagai sumber pencemar dan sumber
energi terbarukan. Total volume biogas tertinggi dihasilkan pada perlakuan A3
dengan total volume mencapai 20,8 L, dan komposisi gas metan yang dihasilkan
tertinggi pada perlakuan A1 sebesar 17,82 %, komposisi gas metan ini cenderung
rendah, hal ini dikarenakan proses metanogenesis yang terjadi tidak sempurna.
Efisiensi pengurangan bahan organik substrat masing-masing perlakuan, A1

iv 

 

terjadi penurunan 50,65%, 86,52%, dan 41,7%, A2 terjadi penurunan 48,82%,
84,87% dan 42,05%, A3 terjadi penurunan 71,7%, 86,04%, dan 67,42%, kontrol
terjadi penurunan 80,56%, 88,24% dan 59,18% untuk COD, BOD dan TSS.
Parameter lingkungan yang diteliti mengalami penurunan, walaupun masih berada
di atas ambang baku yang telah ditentukan Men KLH (1995). Semua perlakuan
dapat menghasilkan biogas, sehingga limbah cair pabrik kelapa sawit dapat
digunakan sebagai sumber energi terbarukan. Penelitian sosial dilakukan terhadap
30 responden karyawan PTPN VIII dan 30 responden masyarakat yang dilakukan
menghasilkan bahwa hampir seluruh responden menginginkan segera
diaplikasikan biogas di daerah mereka.

v 
 

© Hak Cipta Milik IPB, tahun 2009
Hak Cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk
kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan,
penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak
merugikan kepentingan yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

vi 
 

PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT
SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN (BIOGAS)

ISNA APRIANI

Tesis
Sebagai salah satu syarat untukmemperoleh gelar

Magister Sains pada
Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR
2009

Judul Tesis : Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa
Sawit Sebagai Energi Alternatif Terbaharukan
Nama Mahasiswa (Biogas)
NRP
Program Studi : Isna Apriani
: P052170021
: PengelolaanSumber Daya Alam dan Lingkungan

  vii 
Judul Tesis
: Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa
Nama Mahasiswa Sawit Sebagai Energi Alternatif Terbarukan
NRP (Biogas)
Program Studi
: Isna Apriani
: P052170021
: PengelolaanSumber Daya Alam dan Lingkungan

Disetujui :
Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Hariyadi. MS Dr. Ir. Siswanto, DEA.,APU
Ketua Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana
Pengelolaan Sumberdaya Alam
dan Lingkungan

Prof. Dr. Ir. Surjono H. Sutjahjo, MS. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS.

Tanggal Ujian : Tanggal Lulus :

viii 

 

PRAKATA

Alhamdulillah, puji syukur ke-hadirat Allah SWT atas segala karunia
rahmat, nikmat dan hidayah-Nya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Tesis
tentang pemanfaatan biomasa limbah industri perkebunan dengan judul
”PEMANFAATAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT SEBAGAI
ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN (BIOGAS)”.
Dalam kesempatan ini disampaikan penghargaan yang tinggi dan ucapan terima
kasih kepada yang terhormat :
1. Dr. Ir. Hariyadi, MS yang bertindak sebagai ketua komisi pembimbing,

Dr. Ir. Siswanto, DEA, APU, sebagai anggota komisi pembimbing, atas
segala bantuan moril dari mulai saran rencana penelitian hingga penyelesaian
penulisan, tidak terhingga pengetahuanyang diberikan, kebijaksanaan, serta
kesabaran sejalan dengan proses penyelesaian studi.
2. Direktur Utama PT. Perkebunan Nusantara VIII yang telah memberikan ijin
pengambilan sampel limbah cair pada pabrik Kertajaya PTPN VIII Banten.
3. Bapak Dr. Salundik selaku Kepala Laboratorium Limbah Fakultas
Peternakan, Institut Pertanian Bogor,yang dengan kesabaran dan sukarela
meminjamkan berbagai fasilitas yang ada.
4. Pimpinan Pabrik kelapa sawit Kertajaya PTPN VIII Banten beserta
jajarannya yang telah memberikan bantuan tenaga, dan sarana dalam tahap
pengambilan sampel.
5. Staf pengajar dan tenaga kependidikan lainnya di lingkup Program Studi
PSL, sekolah pascasarjana Institut Pertanian Bogor umumnya, atas bantuan
pendidikan, layanan administrasi yang sangat berguna.
6. Ayahanda Budjang H. Itin Almarhum dan Ibunda Maryani yang tercinta,
serta suami dan ananda tercinta M. Irfan Aqli Ismatuddzakwan, dengan
penuh keikhlasan berkorban, pengertian, dorongan, dan semangat untuk terus
maju serta doa yang diberikan, sehingga penulisan tesis dapat diselesaikan
7. Saudariku Nurlindawati, Rika Kastiani, dan Liska Asliana sekeluarga yang
tercinta yang telah banyak memberikan bantuan materi dan dorongan serta
do’a yang tiada henti.

ix 
 
8. Bapak/Ibu, saudara sekaligus sahabat terbaik yang pernah saya miliki untuk

berbagi cerita suka dan duka, yang menginspirasi, memotivasi dan
menggugah dalam banyak hal baik selama penelitian hingga penulisan tesis
ini.

Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi pihak yang memerlukan, dan
semoga semua kebaikan menjadi nilai ibadah disisi Allah SWT.

Bogor, Agustus 2009

Isna Apriani

x 

 

RIWAYAT HIDUP

Isna Apriani, Putri kedua dari empat bersaudara, ayah Budjang H. Itin dan
Ibu Maryani, dilahirkan di Pontianak pada tanggal 15 April 1977. Penulis
menyelesaikan pendidikan dasar, menengah pertama dan menengah atas di
Pontianak yaitu di SD negeri 44 tahun 1989, SMP Negeri 18 tahun 1992 dan
SMA Negeri 2 tahun 1995.

Penulis melanjutkan ke Sekolah Tinggi Teknik Lingkungan ”YLH”
Yogyakarta pada tahun 1995, gelar Sarjana Teknik diperoleh pada tahun 2000.
Sejak tahun 2004 menjadi staf pengajar di Universitas Tanjungpura hingga
sekarang. Pada tahun 2007 melanjutkan studi pada jenjang Magister pada program
studi PSL Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor di Bogor. Beasiswa
pendidikan pascasarjana diperoleh dari Dirjen DIKTI melalui BPPS.

xi 
 

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL Halaman
xiii
DAFTAR GAMBAR xiv
xv
DAFTAR LAMPIRAN 1
1
BAB I PENDAHULUAN 4
6
1.1. Latar Belakang 7
7
1.2. Kerangka Pemikiran 7

1.3. Perumusan Masalah

1.4. Tujuan Penelitian

1.5. Manfaat Penelitian

1.6. Hipotesis

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 8
2.1. Bioenergi 8
2.2. Limbah Pabrik Kelapa Sawit 11
2.3. Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kalapa Sawit 11
2.4. Pengolahan Limbah Cair dengan Proses Anaerobik 13
2.5. Faktor-faktor yang mempengaruhi Proses Anaerobik 15
2.6. Proses Fermentasi dengan Perbedaan Substrat 18
2.7. Pengolahan Lumpur 20
2.8. Pengertian Biogas 21

BAB III METODE PENELITIAN 24
3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian 24
3.2. Bahan dan Alat Penelitian 24
3.3. Rancangan Penelitian 24
3.4. Rancangan Percobaan 27
3.5. Variabel Penelitian 28
3.6. Analisis Data 29
3.7. Metode Analisis Penelitian 29
3.8. Aspek Sosial terhadap Pemanfaatan Limbah Cair 32
Pabrik Kelapa Sawit sebagai Energi Alternatif (Biogas)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 34
4.1. Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit 34
4.2. Perlakuan Aerob pada Pembuatan Lumpur Aktif 35
4.3. Pencampuran Limbah Cair dengan Lumpur Aktif 36
selanjutnya di proses secara Anaerob
4.4. Persepsi Masyarakat terhadap Biogas 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 56
5.1. Kesimpulan 56
5.2. Saran 56

  xii 

DAFTAR PUSTAKA 58
LAMPIRAN 62

xiii 
 

DAFTAR TABEL

1 Karakteristik Limbah Cair Industri Pengolahan Kelapa Sawit Halaman
2 Senyawa Organik dan Enzim Pengurai 13
3 Pengaruh Temperatur terhadap Daya Tahan Hidup Bakteri 14
4 Beberapa Senyawa Organik Terlarut yang dapat Menghambat 16
17
Pertumbuhan Mikroorganisme
5 Beberapa Zat Anorganik yang dapat Menghambat Pertumbuhan 18

Mikroorganisme 19
6 Ringkasan dari beberapa Penelitian sebelumnya 28
7 Variasi Perlakuan yang dilakukan dalam Penelitian 34
8 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Kertajaya PTPN
40
VIII Banten dari kolam I effluen 44
9 Total produksi biogas pada masing-masing perlakuan 46
10 Peningkatan VFA 49
11 Penurunan COD 50
12 Penurunan BOD 52
13 Penurunan TSS
14 Distribusi Responden (Karyawan Pabrik Kertajaya PTPN VIII) 55

tentang pendapatnya terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik
Kelapa Sawit jika Diaplikasikan sebagai Energi Alternatif
(Biogas)
15 Distribusi Responden (Anggota Masyarakat) tentang
pendapatnya terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa
Sawit jika Diaplikasikan sebagai Energi Alternatif (Biogas)

xiv 
 

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Diagram alir kerangka pemikiran 5

2 Rangkaian bioreaktor anaerob sistem batch yang digunakan 26

untuk produksi biogas

3 Produksi biogas perlakuan A1 dengan 75% limbah cair dan 25% 37

lumpur aktif

4 Produksi biogas perlakuan A2 dengan 50% lumpur aktif dan 37

50% limbah cair

5 Produksi biogas perlakuan A3 dengan 25% limbah cair dan 75% 38

lumpur aktif

6 Produksi biogas perlakuan Kontrol dengan 100% limbah cair 39

7 Produksi biogas harian 40

8 Akumulasi produksi biogas 40

9 Peningkatan VFA dalam produksi biogas 43

10 Penurunan COD dalam produksi biogas 45

11 Penurunan BOD dalam produksi biogas 48

12 Penurunan TSS dalam produksi biogas 49

13 Letak geografis pabrik Kertajaya PTPN VIII Banten 51

  xv 
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Tabel Hasil Pengamatan Produksi Biogas 61
2 Tabel Hasil Pengamatan pH 63
3 Tabel Hasil Pengamatan Suhu 65
4 Perhitungan Rancangan Acak Lengkap 67

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh

ketidakstabilan harga minyak dunia, maka pemerintah mengajak masyarakat
untuk mengatasi masalah energi ini secara bersama-sama. Hal ini telah
memunculkan kesadaran bahwa selama ini bangsa Indonesia sangat tergantung
pada sumber energi tak-terbarukan. Cepat atau lambat sumber energi tersebut
akan habis. Salah satu solusi mengatasi permasalahan ini adalah dengan
mengoptimalkan potensi energi terbarukan yang dimiliki bangsa ini.

Indonesia memiliki potensi energi terbarukan sebesar 311.232 MW, namun
kurang lebih hanya 22% yang dimanfaatkan. Masyarakat Indonesia terlena dengan
harga BBM yang murah, sehingga lupa untuk memanfaatkan dan
mengembangkan sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui. Sumber energi
terbarukan yang tersedia antara lain bersumber dari tenaga air ( hydro ), panas
bumi, energi cahaya, energi angin, dan biomassa. (Ditjen Listrik dan Pemanfaatan
Energi, 2001; ZREU, 2000)

Potensi energi tarbarukan yang besar dan belum banyak dimanfaatkan
adalah energi dari biomassa. Potensi energi biomassa sebesar 50 000 MW hanya
320 MW yang sudah dimanfaatkan atau hanya 0.64% dari seluruh potensi yang
ada. Potensi biomassa di Indonesia bersumber dari produk samping sawit,
penggilingan padi, kayu, polywood, pabrik gula, kakao, dan limbah industri
pertanian lainnya. (Ditjen Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2001; ZREU, 2000)

Indonesia memiliki potensi besar untuk memanfaatkan produk samping
sawit sebagai sumber energi terbarukan. Kelapa sawit Indonesia merupakan salah
satu komoditi yang mengalami pertumbuhan sangat pesat. Pada tahun 2005 luas
perkebunan kelapa sawit sekitar 5.453.817, dengan minyak yang dihasilkan
sekitar 11.861.615 ton, dan diperkirakan luas perkebunan kelapa sawit akan
meningkat pada tahun 2009 seluas 7.125.331( Direktorat Jenderal Perkebunan,
2008).

2 

 

Biomassa dari produk samping sawit dapat dimanfaatkan sebagai sumber
energi terbarukan. Salah satunya adalah POME untuk menghasilkan biogas.
Potensi produksi biogas dari seluruh limbah cair tersebut kurang lebih adalah
sebesar 1075 juta m3 . Nilai kalor ( heating value ) biogas rata-rata berkisar antara
4700–6000 kkal/m3 (20–24 MJ/m3 ). Dengan nilai kalor tersebut 1075 juta m3
biogas akan setara dengan 516.000 ton gas LPG, 559 juta liter solar, 666,5 juta
liter minyak tanah, dan 5052,5 MWh listrik. (Mahajoeno. 2008)

Limbah Pabrik Kelapa Sawit terdiri dari limbah padat dan limbah cair.
Limbah padat berupa Cangkang dan serat dimanfaatkan untuk memenuhi
kebutuhan energi dalam Pabrik Kelapa Sawit. Cangkang, batang, pelepah serat
dan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) digunakan sebagai bahan bakar boiler
untuk memenuhi kebutuhan steam (uap panas) dan listrik. Sementara Abu Tandan
Kosong Kelapa Sawit (TKKS) hanya di tumpuk dan ditaburkan di sekeliling
tanaman sawit dengan menjadikannya sebagai pupuk. Produksi Minyak Kelapa
Sawit membutuhkan air dalam jumlah besar, dan satu ton minyak kelapa sawit
menghasilkan 2,5 ton limbah cair, yaitu berupa limbah organik yang berasal dari
input air pada proses fisika, perebusan, pembantingan, penghancuran,
pengempasan dan klarifikasi. Produksi Minyak Kelapa Sawit berkapasitas 60 ton
tandan buah segar (TBS)/jam menghasilkan limbah cair sebanyak 42 m3
(Yuliasari et al. 2001). Hasil samping proses produksi tersebut berasal dari air
kondensat rebusan 36% (150-175 kg/ton TBS), air drab klarifikasi 60% (350-450
kg/ton TBS) dan air hidroksiklon 4% (100-150 kg/ton TBS) (Loebis dan Tobing
1992, Ahuat 2005) dalam Mahajoeno (2008). Setiap Ton tandan buah segar (TBS)
kelapa sawit diperkirakan menghasilkan Limbah Cair berkisar antara 0,5-0,7 ton
(Hasan et al. 2004).

Yacob et al.(2005) dalam Mahajoeno (2008) menyatakan pada tahun 2005
Laju Pertumbuhan produksi CPO di Malaysia sebesar 16,5 juta ton, menghasilkan
produk samping Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit lebih dari 40 juta
ton/tahun Emisi metana kolam anaerob antara 35-79%, dan kisaran laju alir biogas
antara 0,5-2,45 L/menit/m2. Potensi emisi biogas demikian besar sebagai gas efek
rumah kaca yang berdampak nyata terhadap pemanasan global, sehingga upaya
mitigasi GRK menjadi prioritas utama dan mendesak dilakukan. Kondisi yang

3 

 

sama telah berlaku pula di Indonesia ,terutama pada kolam pengelolaan Limbah
cair minyak kelapa sawit secara konvensional yang umumnya diterapkan
(Yuliasari et al. 2001).

Perkembangan pesat industri minyak kelapa sawit dalam dekade terakhir
berakibat semakin besar buangan limbah berbahan baku lignoselulosa. Air
buangan pabrik kelapa sawit dengan nilai BOD, COD, padatan tersuspensi dan
kandungan total padatan tinggi merupakan sumber pencemar yang sangat
potensial. Pembuangan limbah cair ke dalam perairan umum tanpa pengolahan
terlebih dahulu mengandung BOD setara dengan BOD buangan populasi 10 juta
manusia. Limbah cair pabrik minyak kelapa sawit berpotensi mencemari air baku,
mengurangi kadar oksigen terlarut,menurunkan kesehatan ikan dan udang dalam
badan air sekitarnya atau biota perairan (Qu dan Bathhacharya, 1997) dalam
Mahajoeno (2008).

Pengembangan produk samping sawit sebagai sumber energi alternatif
memiliki beberapa kelebihan. Pertama, sumber energi tersebut merupakan sumber
energi yang bersifat renewable sehingga bisa menjamin kesinambungan produksi.
Kedua, Indonesia merupakan produsen utama minyak sawit sehingga ketersediaan
bahan baku akan terjamin dan industri ini berbasis produksi dalam negeri. Ketiga,
pengembangan alternatif tersebut merupakan proses produksi yang ramah
lingkungan. Keempat, upaya tersebut juga merupakan salah satu bentuk optimasi
pemanfaatan sumber daya untuk meningkatkan nilai tambah.

Pertumbuhan industri kelapa sawit yang cukup pesat menghasilkan limbah
cair yang sangat melimpah dan berdampak mencemari lingkungan tanah, air dan
udara, dengan emisi metana yang potensial. Dengan demikian di satu sisi potensi
produksi biogas yang sangat menjanjikan perlu dilakukan penelitian dan
pengembangan sebagai sebagai sumber energi terbarukan dan upaya mendukung
program pemerintah berkaitan keamanan pasokan energi serta teknologi bersih
bagi industri.

Kelayakan tekno ekonomi yang dihitung berdasarkan banyaknya produksi
gas yang dihasilkan sebanyak 4500 m3 memerlukan biaya investasi sebesar Rp.
403.000.000,-, hasil pengukuran tekno-ekonomi yang diperoleh menunjukkan
bahwa NPV sebesar Rp. 460.416.000/bulan (Rp. 5.524.992.000/tahun) dengan

4 

 

asumsi alat yang digunakan berumur 1 tahun, dengan bunga bank 20%/tahun, IRR
di atas 35%, Net B/C sebesar 121,40, dan perhitungan pengembalian dana
investasi dapat di tempuh dalam waktu sangat singkat yaitu 17-18 hari dari
pertama kali biogas dihasilkan. Dari hasil perhitungan yang dilakukan oleh
Mahajoeno (2008) menunjukkan bahwa teknologi anaerob tertutup dengan bahan
baku limbah cair pabrik minyak kelapa sawit sangat layak untuk dikembangkan
dan dioperasikan.

1.2. Kerangka Pemikiran
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan rekayasa sistem

produksi bioenergi yang memunculkan ide untuk mengasilkan sumber energi baru
yaitu biogas dari biomassa salah satunya adalah limbah cair pabrik minyak kelapa
sawit, yang melalui proses fermentasi/perombakan anaerob menjadi biogas. Di
satu sisi sebagai kebutuhan energi Indonesia terutama dikarenakan konsumsi
bahan bakar minyak semakin bertambah dan harga perolehannya yang semakin
mahal, meskipun pemakaian energi tidak terbarukan berpotensi tinggi
menyebabkan pencemaran dan keberadaannya semakin terbatas.

Limbah cair pabrik kelapa sawit merupakan bahan baku yang potensial
untuk diolah menjadi salah satu bentuk bioenergi yaitu biogas melalui
pemanfaatan teknologi anaerobik. Teknologi biogas merupakan teknologi yang
memanfaatkan proses fermentasi yang dilakukan dalam kondisi tanpa oksigen
(anaerob), dan di bantu oleh bakteri dalam proses penguraian yang akan
menghasilkan biogas. Prinsip pembentukan biogas merupakan proses biologis
dengan bahan dasar berupa bahan organik yang berfungsi sebagai sumber karbon
dan menjadi sumber aktivitas dan pertumbuhan bakteri. Bahan organik dalam
digester akan dirombak oleh bakteri dan menghasilkan campuran gas metan (CH4)
dan karbondioksida (CO2) dan beberapa gas lainnya (Sahidu, 1983).

Teknologi Bioenergi merupakan teknologi tepat guna untuk pengelolaan
limbah cair yang memiliki nilai BOD dan COD tinggi, berurut-turut lebih dari
20.000 dan 40.000 mg/l. Disebut Digester anaerob karena proses terjadi
perombakan limbah cair anaerob yang dilakukan pada tangki tertutup tanpa
oksigen bebas. Pengelolaan dengan teknologi digester anaerob ini selain akan

5 

 

menghasilkan biogas, juga memperoleh hasil samping berupa lumpur pekat yang
bisa digunakan sebagai pupuk organik yang dapat dimanfaatkan untuk pemupukan
sekitar pabrik dan gas yang dihasilkan dapat digunakan antara lain untuk energi
listrik alternatif dan keperluan pabrik lainnya, yang secara keseluruhan dapat di
lihat pada Gambar 1.

Cadangan energi yang berbahan bakar fosil yang
  persediaannya semakin menipis dan ketidakstabilan

harga minyak dunia
 

 
Pemerintah menghimbau untuk

  penghematan BBM

 
Mengoptimalkan Potensi Energi Terbarukan

  (Alternatif)

  Pengembangan energi alternatif terbarukan
 

Lar ge Hydro Geothermal Biomassa Mini/mikro Energi Cahaya Energi
  hydro (Solar) Angin
 
Industri Kelapa Sawit CPO

 

Limbah Limbah

  Cair Padat

+  Limbah cair Fiber
Lumpur aktif Cangkang

  Aspek Serat Termanfaatkan

  sosial Anaerobic Sludge
Digestion

Pemb  angkit Biogas/

  Sludge
digested
Pupuk
  Gambar 1 Diagram alir kerangka pemikiran

Batas Penelitian
 

 

  

6 

 

1.3. Perumusan Masalah
Pabrik Minyak Kelapa Sawit merupakan salah satu jenis agroindustri yang

menghasilkan limbah cair dengan volume yang cukup besar, limbah yang
dihasilkan memiliki kandungan organik tinggi dengan kadar COD dan BOD yang
juga tinggi. Limbah cair yang dihasilkan apabila langsung di buang ke
lingkungan akan sangat berpotensi mencemari lingkungan baik tanah, air dan
udara.

Thani et.al.(1999) dalam Jini.A.G.M.(2006) menyatakan bahwa limbah cair
dari buangan pabrik kelapa sawit yang berkapasitas 30 ton TBS per jam,
mengandung polutan yang sama dengan buangan domestik sebanding dengan
300.000 orang. Selain itu buangan ini tinggi kandungan chemical oksigen demand
(COD), 50.000 mg/l, biological oksigen demand (BOD), 30.000 mg/l, minyak dan
lemak, 6000 mg/l, suspended solid, 59,350 dan 750 mg/l total nitrogen (Ahmad
A.L et al., 2005) dan berdampak mencemari lingkungan tanah, air dan udara,
dengan emisi metana yang potensial. Dengan demikian di satu sisi potensi
produksi biogas yang sangat menjanjikan perlu dilakukan penelitian dan
pengembangan sebagai sebagai sumber energi terbarukan dan upaya mendukung
program pemerintah berkaitan keamanan pasokan energi serta teknologi bersih
bagi industri.

Untuk  mengetahui potensi limbah pabrik kelapa sawit menjadi biogas
dengan menggunakan campuran lumpur aktif, maka perlu di identifikasi
permasalahan di dalam penelitian ini, yaitu :
1. Berapa komposisi campuran antara lumpur aktif dan limbah cair minyak

kelapa sawit yang dapat menghasilkan gas metan terbanyak ?
2. Berapa besar penurunan beban pencemar limbah cair pabrik minyak kelapa

sawit (COD, BOD, TSS) dari proses tersebut?
3. Bagaimana respon penerimaan masyarakat terhadap penggunaan biogas yang

dihasilkan dari limbah cair kelapa sawit ?

7 

 

1.4. Tujuan Penelitian
1. Mengetahui kombinasi yang terbaik campuran antara limbah cair pabrik

kelapa sawit dan lumpur aktif untuk menghasilkan gas metan terbanyak.
2. Mengetahui seberapa besar penurunan beban pencemar limbah cair pabrik

kelapa sawit (COD, BOD, TSS)
3. Memperoleh respon penerimaan masyarakat terhadap rencana biogas yang

dihasilkan dari limbah cair kelapa sawit

1.5. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang:
1. Teknologi pembuatan biogas dari limbah pabrik minyak kelapa sawit
2. Penelitian ini dapat meminimalisasi pencemaran yang diakibatkan oleh limbah

yang dihasilkan pabrik kelapa sawit
3. Biogas yang dihasilkan nantinya dapat digunakan untuk beberapa keperluan

diantaranya untuk energi listrik dan keperluan pabrik serta masyarakat sekitar.
4. Mengurangi gas metan dan CO2 yang lepas ke udara terbuka akibat

pengolahan IPAL konvensional dengan kolam terbuka yang merupakan
penyumbang gas rumah kaca.

1.6. Hipotesis
a. Lumpur aktif dan limbah cair pabrik kelapa sawit diduga dapat digunakan

sebagai bahan untuk menghasilkan biogas dengan sistem pengolahan proses
anaerob
b. Pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit secara proses anaerob dapat
menurunkan variable beban pencemar tertentu.

8 

 

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Bioenergi
Bioenergi adalah bahan bakar alternatif terbarukan yang prospektif untuk

dikembangkan, tidak hanya karena harga minyak dunia yang tidak stabil seperti
sekarang ini, tetapi juga karena terbatasnya produksi minyak bumi Indonesia.
Terlebih lagi dengan kondisi perenergian Indonesia kini, pengembangan bioenergi
semakin memaksa untuk segera dilaksanakan. Ketersediaan energi fosil yang
diramalkan tidak akan berlangsung lama lagi memerlukan pemecahan yang tepat
yaitu dengan mencari sumber energi alternatif. Sekarang ini tersedia beberapa
jenis energi pengganti minyak bumi yang ditawarkan antara lain tenaga baterai
(fuel cells), panas bumi (geo-thermal), tenaga laut (ocean power), tenaga matahari
(solar power), tenaga angin (wind power), batu bara, nuklir, gas, fusi dan biofuel.
Diantara jenis-jenis energi alternatif tersebut, bioenergi dirasa cocok untuk
mengatasi masalah energi karena beberapa kelebihannya. (Hambali et al. 2007)

Kelebihan dari bioenergi adalah selain bisa diperbaharui, energi ini juga
bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek rumah kaca,
kontinuitas bahan bakunya terjamin dan bioenergi dapat diperoleh dengan cara
yang cukup sederhana. Bioenergi merupakan energi yang dapat diperbaharui
yang diturunkan dari biomassa yaitu material yang dihasilkan dari mahluk hidup
(tanaman, hewan, dan mikroorganisme). Bioenergi yang dikenal sekarang
mempunyai dua bentuk, yaitu bentuk tradisional yang sering kita temui yaitu kayu
bakar dan bentuk yang modern diantaranya yaitu bioetanol, biodiesel, PPO atau
SVO, Bio Briket, Bio Oil dan biogas. (Hambali et al. 2007)

Bioetanol merupakan etanol yang di buat dari biomassa yang mengandung
komponen pati atau selulosa seperti singkong, nipah, ubi jalar, sagu, jagung, tetes
tebu. Penggunaan bioetanol sebagai pensubstitusi sekarang ini pada umumnya
masih dalambentuk campuran dengan bensin sehingga masih ada ketergantungan
dengan bahan bakar fosil. (Hambali et al. 2007)

Biodiesel adalah bioenergi yang berbahanbakar nabati yang di buat dari
minyak nabati yang baru maupun dari minyak nabati bekas penggorengan melalui

9 

 

proses trasesterifikasi, esterifikasi maupun proses esterifikasi-transesterifikasi.
Bahan baku biodiesel diantaranya adalah jagung, biji kapas, jerami, kacang
kedelai, wijen, biji matahari, kacang tanah, biji opium, rapeseed. Olive, ricinus,
jojoba, jatropha, kacang brazil, kelapa, sawit (Aun, 2006). Pembuatan biodiesel
dari minyak nabati ini sekarang mewakili biofuel, karena lebih mudah dan
sederhana dibandingkan jika membuat biofuel dari sampah organik.
Kesederhanaan dan kemudahan proses ini dapat ditinjau dari rangkaian alat yang
digunakan, waktu pengerjaannya, dan juga hasil rendemen bahan bakar yang
dihasilkan, serta biaya operasionalnya. Selain memiliki keunggulan, biodiesel
juga masih memiliki kelemahan-kelemahan yang menghambat taraf
penerapannya. Antara lain terjadinya pembekuan biodiesel pada suhu rendah
(terutama di sekitar 10oC atau di bawahnya), nilai energi yang dihasilkan lebih
rendah, dan dapat rusak jika disimpan dalam jangka waktu lama. Apalagi
penggunaan minyak nabati langsung jelas akan menimbulkan masalah permesinan
seperti kekentalan yang tidak sesuai, dan reaksi lain selama pembakaran.
(Hambali et al. 2007)

Pure Plant Oil (PPO) didefinisikan sebagai minyak yang di dapat secara
langsung dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak, minyak yang
telah dimurnikan ataupun minyak kasar tanpa melibatkan modifikasi secara kimia.
Bahan baku PPO diantaranya CPO (crude palm oil atau minyak sawit mentah),
jarak pagar, singkong, sagu, tebu, sampai buah ’nyamplung’ (kosambi). Pada
aplikasinya PPO tidak dapat digunakan secara langsung di dalam mesin diesel.
Penggunaan secara langsung PPO ke dalam mesin diesel umumnya memerlukan
modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin. Hal ini dikarenakan tingginya
viskositas yang dimiliki oleh PPO. (Hambali et al. 2007)

Bio briket didefinisikan sebagai bahan bakar yang berwujud padat dan
berasal dari sisa-sisa bahan organik yang telah mengalami proses pemampatan
dengan daya tekan tertentu. Bahan baku Bio briket adalah tempurung kelapa,
tempurung kelapa sawit, arang sekam dan bungkil jarak pagar. Bio briket
merupakan bahan bakar yang potensial dan dapat dihandalkan untuk rumah
tangga yang dapat menggantikan penggunaan kayu bakar yang sangat meningkat
konsumsinya dan berpotensi merusak ekologi hutan. Tetapi di sisi lain Emisi CO

10 

 

dari bio briket terjadi terutama pada tahap pembakaran volatil (tahap
devolatilisasi). Emisi CO dari bio briket lebih besar dari 50 ppm, melebihi
ambang batas yang diijinkan yang akan menyebabkan pencemaran udara.
(Hambali et al. 2007)

Bio oil adalah bahan bakar cair dari biomassa seperti kayu, kulit kayu,
kertas atau biomassa lainnya,yang diproduksi melalui pyrolisis (pirolisa) atau fast
pyrolisis (pirolisa cepat), berwarna gelap dan memiliki aroma seperti asap.
Senyawa ini bersifat water soluble dan merupakan oxygenated molucle. Bahan
baku Biooil adalah bagas tebu, limbah pertanian jagung, limbah industri pulp dan
kertas, serbuk kayu gergaji dan tandan kosong kelapa sawit. Bio oil dimanfaatkan
sebagai pengganti bahan bakar hidrokarbon pada industry seperti sebagai mesin
pembakaran, boiler, kelebihan yang lain bahwa bio oil sebagai bahan bakar yang
ramah lingkungan, dari kelebihan yang dimiliki bio oil juga memiliki kelemahan,
kelemahan utama dari minyak ini sebagai pengganti bahan bakar fosil adalah sifat
fisik yang masih rendah dan lebih sulit untuk dinyalakan (dibakar) dibandingkan
dengan bahan bakar minyak konvensional. (Hambali et al. 2007)

Bioenergi yang terakhir adalah biogas. Biogas didefinisikan sebagai gas
yang dilepaskan jika bahan-bahan organik seperti kotoran ternak, kotoran
manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daun hasil sortiran
sayur difermentasi atau mengalami proses methanisasi. Bahan baku biogas
diantaranya adalah kotoran hewan dan manusia, sampah organik padat, dan
limbah organik cair. Biogas digunakan sebagai gas alternatif untuk memanaskan
dan menghasilkan energi listrik. Sebagai energi alternatif, biogas bersifat ramah
lingkungan dan dapat mengurangi gas efek rumah kaca. Pemanfaatan biogas
sebagai energi alternatif akan mengurangi penggunaan kayu bakar sebagai bahan
bakar sehingga akan mengurangi usaha penebangan pohon di hutan. Dengan
demikian akan menjaga ekosistem hutan dan peran hutan sebagai penyerap
CO2,gas yang menjadi penyebab efek rumah kaca. (Hambali et al. 2007)

Biogas sebagai energi alternatif memiliki kelebihan dibandingkan minyak
tanah maupun kayu bakar. Biogas dapat menghasilkan api biru yang bersih, tidak
menghasilkan asap sehingga dapat menjaga kebersihan rumah. (Hambali et al.
2007)

11 

 

2.2. Limbah Pabrik Kelapa Sawit
Industri pengolahan kelapa sawit menghasilkan limbah padat dan limbah

cair. Limbah padat terutama dalam bentuk tandan kosong kelapa sawit, cangkang,
serat yang sebagian besar telah dimanfaatkan sebagai sumber energi yang di bakar
langsung dan ampas dari dari tandan kosong kelapa sawit yang belum
dimanfaatkan (Loebis, 1992) dalam Mahajoeno (2008). Limbah cair pabrik
kelapa sawit merupakan limbah terbesar yang dihasilkan dari proses ekstraksi
minyak kelapa sawit.

Hasan et al. (2004) menyatakan bahwa limbah dengan nilai rerata BOD 25
g/l dan COD 50 g/l mencemari lingkungan, Quah dan Gillies (1984) menyatakan
bahwa produk akhir perombakan anaerob limbah cair pabrik kelapa sawit
terutama gas metan dan CO2 dalam perbandingan 65:35 dikenal dengan Gas
Rumah Kaca, dan perkiraan emisi gas metan sebesar 28 m3 setiap ton limbah
cairnya.

Pabrik minyak kelapa sawit (PMKS) rerata mengolah setiap ton tandan buah
segar kelapa sawit menghasilkan 200 – 250 kg minyak mentah, 230 – 250 kg
tandan kosong kelapa sawit (TKKS), 130 – 150 kg serat/fiber, 60 – 65 kg
cangkang dan 55 – 60 kg kernel dan air limbah 0,7 m3. Industri minyak kelapa
sawit banyak menggunakan proses basah, selain lebih mudah proses ekstraksi
minyak juga diperoleh produk samping limbah cair. Air limbah yang dihasilkan
sterilisasian dan ruang separasi minyak secara keseluruhan berupa campuran
buangan cair yang mengandung bahan organik tinggi sebagai pencemar potensial
bagi lingkungan. Pengelolaan limbah cair umumnya diterapkan secara biologis,
dialirkan ke kolam-kolam sebelum akhirnya memasuki badan perairan umum
(Kittikun et al. 2000, Yuliasari et al. 2001).

2.3. Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit
Limbah utama dari industri pengolahan kelapa sawit adalah limbah

padat dan limbah cair. Limbah padat terdiri dari janjangan, serat-serat dan
cangkang. Limbah padat yang berupa janjangan dibakar dan abu hasil pembakaran
janjangan dapat dimanfaatkan sebagai pupuk tanaman. Serat-serat dan sebagian
kulit juga dibakar dan panas yang dihasilkan dari pembakaran tersebut dapat

12 

 

digunakan sebagai sumber energi untuk menghasilkan uap yang banyak
diperlukan selama berlangsung. Sisa cangkang dapat digunakan sebagai bahan
baku industri yang aktif maupun industri hard board. Limbah cair industri
pengolahan kelapa sawit yang akan ditinjau lebih lanjut mempunyai potensi untuk
mencemarkan lingkungan karena mengandung parameter bermakna yang cukup
tinggi. Eckenfelder (1980) menyatakan bahwa golongan parameter yang dapat
digunakan sebagai tolok ukur penilaian kualitas air adalah sebagai berikut :
1. BOD (Biochemical Oxygen Demand) yang merupakan kadar senyawa organik

yang dapat dibiodegradasi dalam limbah cair.
2. COD (Chemical Oxygen Demand) yang merupakan ukuran untuk senyawa

organik yang dapat dibiodegradasi atau tidak.
3. TOC (Total Organic Carbon) dan TOD (Total Oxygen Demand) yang

merupakan ukuran untuk kandungan senyawa organik keseluruhan.
4. Padatan tersuspensi dan teruapkan (suspended dan volatile solids).
5. Kandungan padatan keseluruhan.
6. pH alkalinitas dan keasaman.
7. Kandungan nitrogen dan postor.
8. Kandungan logam berat.

Dari hasil penelitian komposisi limbah menunjukkan bahwa 76 persen BOD
berasal dari padatan tersuspensi dan hanya 22.4 persen dari padatan terlarut. Maka
banyak tidaknya padatan yang terdapat terdapat dalam limbah terutama padatan
tersuspensi mempengaruhi tinggi rendahnya BOD. Karakteristik dari limbah
cair industri pengolahan kelapa sawit dipaparkan pada Table 1.

13 

 

Tabel 1 Karakteristik Limbah Cair Industri Pengolahan Kelapa Sawit

Parameter Satuan Rentang Rata - rata
4,3
pH 4,0 – 4,6 70
Suhu, oC 60 – 80 50.000
30.000
Total Solid mg/l 30.000 – 60.000 20.000
8.000
Volatile Solid mg/l 15.000 – 40.000 25.000
55.000
Suspended Solid mg/l 15.000 – 30.000 700
120
Minyak 4.000 – 11.000 1.500
270
BOD mg/l 20.000 – 40.000 325
110
COD mg/l 40.000 – 70.000

Nitrogen mg/l 500 – 900

Fosfat mg/l 90 – 140

Kalsium mg/l 1.000 – 2.000

Magnesium mg/l 250 – 300

Kalium mg/l 260 – 400

Besi mg/l 80 - 200

(Sumber : RISPA, 1990 dalam Manurung, 2004)

2.4. Pengolahan Limbah Cair dengan Proses Anaerobik

Manurung (2004) menyatakan bahwa proses pengolahan anaerobik adalah

proses pengolahan senyawa – senyawa organik yang terkandung dalam limbah

menjadi gas metana dan karbon dioksida tanpa memerlukan oksigen.

Penguraian senyawa organik seperti karbohidrat, lemak dan protein yang

terdapat dalam limbah cair dengan proses anaerobik akan menghasilkan biogas

yang mengandung metana (50-70%), CO2 (25-45%) dan sejumlah kecil nitrogen,

hidrogen dan hidrogen sulfida.

Reaksi sederhana penguraian senyawa organik secara aerob :

Bahan organik anaerob CH4 + CO2 + H2 + N2 + H2O
mikroorganisme

Sebenarnya penguraian bahan organik dengan proses anaerobik mempunyai
reaksi yang begitu kompleks dan mungkin terdiri dari ratusan reaksi yang
masing- masing mempunyai mikroorganisme dan enzim aktif yang berbeda.

Penguraian dengan proses anaerobik secara umum dapat disederhanakan
menjadi 2 tahap:
9 Tahap pembentukan asam
9 Tahap pembentukan gas metana

14 

 

Langkah pertama dari tahap pembentukan asam adalah hidrolisa senyawa
organik baik yang terlarut maupun yang tersuspensi dari berat molekul besar
(polimer) menjadi senyawa organik sederhana (monomer) yang dilakukan oleh
enzim-enzim ekstraseluler.
Beberapa senyawa organik dan enzim pengurainya dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Senyawa Organik dan Enzim Pengurai

Enzym Substrat Produk
Esterase :
Lipase Gliserida (fat) Gliserol (asam lemak)
Phospatase :
Lecithinase Lecitin Cholin + H3PO4 + fat
Pektin esterase Pektin metal methanol + asam
Ester poligalakturonat
Cerohydrase
Farctosidase Sukrosa Frukosa + Glukosa
Maltase Maltosa
Cellobiose Cellobioso Glukosa
Lactase Laktosa
Amilase Strarch Glukosa
Cellulase
Cytase Sellulosa Galaktosa + Glukosa
Poligalakturonase -
Nitrogen-Carrying Asam Poligalakturonast Maltosa/Glukosa +
Compound
Proteanase maltooligo – saccarida
Polipoptidase
Deaminase : Sellobiosa
Urease
Asparaginase Gula sederhana

(Sumber : Bailey, 1987) Asam Galakturonat

Protein Polipeptida
Protein Asam amino

Urea CO2 + NH3
Asparagin Asam aspartat + NH3

Pembentukan asam dari senyawa-senyawa organik sederhana (monomer)
dilakukan oleh bakteri-bakteri penghasil asam yang terdiri dari sub divisi
acids/farming bacteria dan acetogenic bacteria. Asam propionat dan butirat
diuraikan oleh bakteri acetogenic menjadi asam asetat.

Pembentukan metana dilakukan oleh bakteri penghasil metana yang terdiri
dari sub divisi acetocalstic methane bacteria yang menguraikan asam asetat
menjadi metana dan karbon dioksida. Karbondioksida dan hidrogen yang

15 

 

terbentuk dari reaksi penguraian di atas, disintesa oleh bakteri pembentuk metana
menjadi metana dan air.

Proses pembentukan asam dan gas metana dari suatu senyawa organik
sederhana melibatkan banyak reaksi percabangan. Mosey (1983) yang
menggunakan glukosa sebagai sampel untuk menjelaskan bagaimana peranan
keempat kelompok bekteri tersebut menguraikan senyawa ini menjadi gas metana
dan karbon trioksida sebagai berikut :

1. Acid forming bacteria menguraikan senyawa glukosa menjadi :

a. C6H12O6 + 2H2O 2CH3COOH + 2CO2 + 4H2
(as. asetat)

b. C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2
(as. butirat)

c. C6H12O6 + 2H2 2CH3CH2COOH + 2H2O
(as. propionat)

2. Acetogenic bacteria menguraikan asam propionat dan asam butirat

menjadi :

d. CH3CH2COOH CH3COOH + CO2 + 3H2
e. CH3CH2CH2COOH (as. asetat)
2CH3COOH + 2H2
(as. asetat)

3. Acetoclastic methane menguraikan asam asetat menjadi :

f. CH3COOH CH4 + CO2
(metana)

4. Methane bacteria mensintesa hidrogen dan karbondioksida menjadi :

g. 2H2 + CO2 CH4 + 2H2O
(metana)

2.5. Faktor-faktor yang mempengaruhi Proses Anaerobik
Manurung (2004) menyatakan bahwa lingkungan besar pengaruhnya pada

laju pertumbuhan mikroorganisme baik pada proses aerobik maupun anaerobik.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses anaerobik antara lain: temperatur, pH,
konsentrasi substrat dan zat beracun.

16 

 

1. Temperatur
Gas dapat dihasilkan jika suhu antara 4oC - 60°C dan suhu dijaga konstan.

Bakteri akan menghasilkan enzim yang lebih banyak pada temperatur optimum.
Semakin tinggi temperatur akanmempercepat reaksi perombakan terhadap bahan
organik, tetapi jumlah bakteri akan semakin berkurang.

Beberapa jenis bakteri dapat bertahan pada rentang temperatur tertentu dapat
dillihat pada Tabel 3.

Tabel 3 Pengaruh Temperatur terhadap Daya Tahan Hidup Bakteri

Jenis Bakteri Rentang Temperatur Temperatur
oC Optimum
a. Phsycrophilic
b. Mesophilic 2 – 30 oC
c. Thermophilic 20 – 45
45 - 75 12 – 18
25 – 40
55 - 65

Proses pembentukan metana bekerja pada rentang temperatur 30-40°C, tapi
dapat juga terjadi pada temperatur rendah 4°C. Laju produksi gas akan naik 100-
400% untuk setiap kenaikan temperatur 12°C pada rentang temperatur 4oC - 65°C.

Mikroorganisme yang berjenis thermophilic lebih sensitif terhadap
perubahan temperatur dari pada jenis mesophilic. Pada temperatur 38°C, jenis
mesophilic dapat bertahan pada perubahan temperatur ± 2,8°C. Untuk jenis
thermophilic pada suhu 49°C, perubahan suhu yang dizinkan ± 0,8°C dan pada
temperatur 52°C perubahan temperatur yang dizinkan ± O,3°C.
2. pH (keasaman)

Bakteri penghasil metana sangat sensitif terhadap perubahan pH. Rentang
pH optimum untuk jenis bakteri penghasil metana antara 6,4 - 7,4. Bakteri yang
tidak menghasilkan metana tidak begitu sensitif terhadap perubahan pH, dan
dapat bekerja pada pH antara 5 hingga 8,5. Karena proses anaerobik terdiri dari
dua tahap yaitu tahap pambentukan asam dan tahap pembentukan metana, maka
pengaturan pH awal proses sangat penting. Tahap pembentukan asam akan
menurunkan pH awal. Jika penurunan ini cukup besar akan dapat menghambat
aktivitas mikroorganisme penghasil metana. Untuk meningkatkan pH dapat
dilakukan dengan penambahan kapur.

17 

 

3. Konsentrasi Substrat
Sel mikroorganisme mengandung Carbon, Nitrogen, Posfor dan Sulfur

dengan perbandingan 100 : 10 : 1 : 1. Untuk pertumbuhan mikroorganisme, unsur-
unsur di atas harus ada pada sumber makanannya (substart). Konsentrasi substrat
dapat mempengaruhi proses kerja mikroorganisme. Kondisi yang optimum
dicapai jika jumlah mikroorganisme sebanding dengan konsentrasi substrat.
Kandungan air dalam substart dan homogenitas sistem juga mempengaruhi proses
kerja mikroorganisme. Karena kandungan air yang tinggi akan memudahkan
proses penguraian, sedangkan homogenitas sistem membuat kontak antar
mikroorganisme dengan substrat menjadi lebih intim.
4. Zat Beracun

Zat organik maupun anorganik, baik yang terlarut maupun tersuspensi
dapat menjadi penghambat ataupun racun bagi pertumbuhan mikroorganisme jika
terdapat pada konsentrasi yang tinggi, untuk lebih jelasnya dapat di lihat pada
Tabel 4. Untuk logam pada umumnya sifat racun akan semakin bertambah
dengan tingginya valensi dan berat atomnya. Bakteri penghasil metana lebih
sensitif terhadap racun dari pada bakteri penghasil asam.

Tabel 4 Beberapa Senyawa Organik Terlarut yang dapat Menghambat

Pertumbuhan Mikroorganisme

Senyawa Konsentrat (mg/l)

1. Formaldehid 50 – 200

2. Chloroform 0,5

3. Ethyl benzene 200 – 1.000

4. Etylene 5

5. Kerosene 500

6. Detergen 1% dari berat kering

(Sumber: Parkin and Owen, 1986)

Tabel 5 ini akan menunjukkan batas konsentrasi beberapa logam sebagai
penghambat dan sebagai racun bagi pertumbuhan mikroorganisme.

18 

 

Tabel 5 Beberapa Zat Anorganik yang dapat Menghambat Pertumbuhan

Mikroorganisme

Komponen Konsentrasi

Sedang (mg/l) Kuat (mg/l)

1. Na+ 3.500 – 5.500 8.00

2. K+ 2.500 – 4.500 12.000

3. Ca+2 2.500 – 4.500 8.000

4. Mg+2 1.000 – 1.500 3.000

5. NH+ 1.000 – 3.000 3.000

6. S2- 200

7. Cu 5 (larut)

50 – 70 (total)

8. Cr (VI) 3,0 (larut)

9. Cr (III) 180 – 420 (total)

10. Ni 2 (larut)

30 (total)

11. Zn 1 (larut)

(Sumber: Parkin and Owen, 1986)

2.6. Proses Fermentasi dengan Perbedaan Substrat
Proses anaerobik digester yang secara bersama-sama dari perbedaan

substrat dengan substrat yang besar, yang keberadaannya memiliki porsi yang
lebih tinggi atau digester yang inovatif atau biasanya dengan istilah Co-digester.
Proses fermentasi dengan perbedaan substrat ini dapat diaplikasikan pada
pertanian, untuk menguraikan perbedaan substrat menjadi pupuk dan sisa hasil
panen untuk menghasilkan biogas. Juga memperlihatkan potensi yang besar
untuk menguraikan beberapa limbah organik padat dan limbah cair. Disisi lain,
digester limbah cair pada sistem pengolahan limbah cair memiliki frekuensi 15 –
30 % lebih longgar. Pencampuran dari lumpur aktif dengan limbah organik tidak
hanya dapat menggunakan semua ruang yang tersedia, tetapi juga menghasilkan
alternatif pendekatan untuk mengolah limbah organik. Beberapa penelitian yang
dapat menunjukkan proses pencampuran substrat ini dapat di lihat pada Table 6.

19 

 

Tabel 6. Ringkasan dari beberapa Penelitian sebelumnya

Jenis Umpan Temperatur Organic Loading Hydraulic Hasil Referensi
Rate Retention Biogas
100% lumpur alga 35oC Time(hari) (l/g/VS
50% lumpur (ORL)(gVS/lhari)
alga+50% limbah 56oC 10 S)
kertas 4
(berdasarkan volatile 36oC 35 0,143 Yen et al.
solid) 55oC 0,392 0,293 2007
100% limbah lumpur 36oC 38
(campuran lumpur 55oC 1,512 0,580 Sosnowsk
utama dan lumpur 35oC 20 0,427 i et al.
aktif) 26 – 36oC 1,44 15 2003
75% limbah lumpur + 30oC 1,80 20
25% limbah padat 2,14 15 0,253 Komatsu
100% lumbah lumpur 2,73 0,226 et al. 2007
(campuran lumpur 13
utama dan lumpur 2,43 0,311
aktif) 25 0,250
66,6% limbah 2,9
lumpur+ 33,33% 13 0,229 Heo et al.
jerami 5,7 0,36 2004
50% sampah 0,37
makanan+50%lumpu Elango et
r aktif al.
Limbah padat kota 2007
+limbah rumah
tangga. Dinsdale
75% lumpur aktif+ et al.
25% limbah sayur 2000
dan buah

Meningkatkan produksi biogas dengan penambahan limbah organik ke
limbah cair/limbah lumpur aktif menghasilkan keseimbangan rasio C/N dan
mikronutrien. Ketidakseimbangan rasio C/N pada limbah cair/lumpur aktif dapat
menghalangi efisiensi proses anaerobic digester yang akan membentuk ammonia
nitrogen (TAN) volatile fatty acid (VFA), jika diakumulasi terlalu banyak dalam
digester, akan menghambat aktivitas methanogen. Pada umumnya rasio C/N dari
limbah cair antara 6/1 dan 16/1 sementara limbah organik mengandung organik
karbon yang lebih tinggi, dengan rasio C/N sekitar 30/1 atau lebih tinggi. Rasio
optimal C/N untuk anaerobic digester seharusnya antara 20 – 30; oleh karena itu,
kombinasi kedua limbah ini, akan menghasilkan keseimbangan C/N yang lebih
baik, sebagai bahan makan dan akhirnya dapat mendorong peningkatan produksi
biogas (Yen et al.2007, Stroot et al. 2001, Komatsu et al.2007).

20 

 

Menurut Saeni (1989) dalam Priyono (2002), proses perombakan bahan organik

oleh bakteri dalam proses pembentukan biogas dapat digambarkan dengan reaksi

seperti di bawah ini :

a. Perombakan pada suasana aerob :

(C6H12O6)n bakteri pengguna selulosa n(C6H12O6)

selulosa glukosa

n(C6H12O6) + 6 n(O2) 6 n(CO2) + 6 (H2O) + n kalori

glukosa oksigen Karbondioksida air

b. Perombakan pada suasana anaerob

(C6H12O6)n n(C6H12O6)
selulosa glukosa

n(C6H12O6) 2 n(CH3CH2OH + 2 n(CO2) + N kalori

glukosa etanol

bakteri metana

2 n(CH3CH2OH + 2 n(CO2) 2 n(CH3COOH) + n(CH4)

asam asetat metana
2 n(CH4) + 2 n(CO2)
2 n(CH3COOH) bakteri metana

asam asetat metana

2.7. Pengolahan Lumpur
Lumpur adalah campuran zat padat (solid) dengan cairan (air) dengan

kadar solid yang rendah (antara 0,25% sampai 6%). Pada kadar solid yang rendah
ini maka sifat fisik lumpur sama dengan sifat cairannya, yaitu mudah mengalir
dan berat jenis mendekati satu (Tjokrokusumo, 1998). Zat padat yang terdapat
dalam lumpur sebagian mudah terurai secara biologis (biodegradable) yang
disebut volatile solid, sebagian bersifat tetap (fixed solid).

Pengolahan lumpur antara lain adalah dengan anaerobic sludge digestion
yang dilanjutkan dengan sludge drying bed. Dalam proses ini, bagian padatan
yang mudah menguap (volatile) diuraikan dalam keadaan anaerobik menjadi gas
bio (Tjokrokusumo, 1998).

Semakin tinggi suhu semakin singkat waktu digestion yang diperlukan dan
sebaliknya. Ada dua macam proses pengeraman (digestion) berdasarkan suhu

21 

 

operasional yaitu pertama thermophile antara 49oC dan kedua adalah messophile
antara 20oC sampai 37oC (Tjokrokusumo, 1998).

Sifat lumpur hasil olahan disamping lebih stabil volumenya juga lebih
sedikit dan kadar air dalam lumpur sekitar 90%. Jumlah volatile solid terurai
menjadi gas bio maksimum 70% (Tjokrokusumo, 1998).

2.8. Pengertian Biogas
Menurut Hambali et al (2007), Biogas didefinisikan sebagai gas yang

dilepaskan jika bahan-bahan organik seperti kotoran ternak, kotoran manusia,
sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daun hasil sortiran sayur
difermentasi atau mengalami proses methanisasi. Biogas terdiri dari campuran
metana (50-75%), CO2 (25-45%) dan sejumlah kecil H2, N2 dan H2S.

Biogas diproduksi di bawah kondisi dekomposisi anaerob melalui tiga tahap
yakni hidrolisis, pembentukan asam dan pembentukan metana (Veziroglu. 1991).
Waktu tinggal untuk perombakan mesofil berkisar 30-60 hari, sedang
dekomposisi anaerob dapat terjadi pada tiga kisaran suhu psikhrofil (<30oC),
mesofil (30oC-40oC) dan termofil (50oC-60oC) (Warner et al.1989).

Pada aplikasinya, biogas digunakan sebagai gas alternative untuk
memanaskan dan menghasilkan energi listrik. Kemampuan biogas sebagai
sumber energy sangat tergantung dari jumlah gas metana. Setiap satu m3 metana
setara dengan 10 kWh. Nilai ini setara dengan 0,61 fuel oil, sebagai pembangkit
tanaga listrik, energi yang dihasilkan oleh biogas setara dengan 60-100 watt
lampu selama penerangan 6 jam (Hambali et al. 2007).

Biogas memiliki nilai panas 21,48 MJ/m3 (diasumsikan terdiri dari 60%
CH4 ditambah 38% CO2 dan 2% kandungan gas yang lain), yang lebih rendah dari
gas alam (36,14 MJ/m3). Bagaimanapun kandungan gas dari biogas cukup bersih
hampir sama dengan karakteristik gas alam (Wikipedia 2008, Kolumbus 2008,
IEA 2008). Biogas dipertimbangkan sebagai pengganti gas alam untuk panas dan
power generation. Dilihat dari sudut lingkungan, aplikasi biogas sebagai sumber
energy tidak hanya dapat mengurangi krisis energy yang disebabkan oleh
habisnya bahan bakar fosil, tetapi juga sebagai penyumbang gas rumah kaca

22 

 

dengan memproduksi karbondioksida. Dari segi sosial, pemanfaatan biogas juga
dapat membawa manfaat ekonomi (GTZ 2008, Hamelinck et al,2006)

2.8.1. Prinsip Pembuatan Biogas
Menurut Ginting (2007), prinsip pembuatan biogas adalah adanya bahan

organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu
gas yang sebagian besar berupa metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan
karbondiokasida.

Gas yang terbentuk disebut gas rawa atau biogas. Produksi dekomposisi
anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu
yang baik untuk proses fermentasi adalah 30oC-55oC. Pada suhu tersebut
mikroorganisme dapat bekerja secara optimal merombak bahan-bahan organik.
(Ginting, 2007)

2.8.2. Faktor yang Mempengaruhi Produksi Biogas
Menurut Ginting (2007), factor-faktor yang mempengaruhi produksi

biogas diantaranya adalah :
1. Kondisi Anaerob
2. Bahan baku (substrat)

Bahan baku isian antara lain feses, urin, sisa makanan. Bahan isian harus
mengandung bahan kering sekitar 7-9%. Keadaan ini dapat di capai dengan
melakukan pengenceran menggunakan air yang perbandingannya 1:1-2.
3. Imbangan C/N
Imbangan carbon dan Nitrogen dalam bahan baku sangat menentukan
kehidupan mikroorganisme. Imbangan C/N yang optimum adalah 25-30.
Feses dan urin sapi perah mempunyai kandungan C/N 18, karena itu perlu
ditambah dengan limbah pertanian yang mempunyai imbangan C/N yang
tinggi (lebih dari 30).
4. Derajat keasaman (pH)
PH sangat mempengaruhi kehidupan mikroorganisme, pH optimum adalah
6,8-7,8. Pada tahap awal fermentasi akan terbentuk asam sehingga pH turun.
5. Temperatur

23 

 

Produksi biogas akan menurun secara cepat akibat perubahan temperatur yang
mendadak di dalam reaktor. Upaya praktis untuk menstabilkan temperatur
adalah dengan menempatkan reaktor di dalam tanah
6. Starter diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organik
menjadi biogas bisa digunakan lumpur aktif organik atau cairan isi rumen.

2.8.3. Keuntungan Produksi Biogas
Menurut Wellinger (1999), keuntungan Produksi Biogas dari pengolahan

anaerob antara lain :
1. Dapat mengubah limbah organik menjadi pupuk yang bernilai tambah (listrik,

panas dan pupuk)
2. Bisa memanfaatkan energi dalam bahan organik menjadi listrik dan panas
3. Menghasilkan lumpur yang stabil, mineralisasi nutrient, menghilangkan benih

gulma dan pathogen, serta mengurangi bau secara nyata.
4. Membantu mengurangi CO2 dan karenanya mencapai tujuan Protokol Kyoto.
 

24 
 

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian Laboratorium dilakukan di Laboratorium Pengolahan Limbah

Fakultas Peternakan Institut Pertanian Bogor, pada bulan Februari - Juni 2009,
untuk sampel limbah cair kelapa sawit diperoleh dari Pabrik kelapa sawit
Kertajaya PTPN VIII Propinsi Banten.

3.2. Bahan dan Alat Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah, lumpur dari limbah

cair industri minyak kelapa sawit dan limbah cair industri minyak kelapa sawit
yang diambil langsung dari PTPN VIII Jawa Barat.

Bahan kimia yang digunakan adalah NaOH, Fe2SO4, Fe(NH4)2(SO4),
K2Cr2O7, H2SO4, HCl indikator feroin, diphenilamin, indicator phenolphthalein,
buffer carbonat, aquades, vaselin.

Alat utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah tangki digester
dengan volume 20 L, selang plastik diameter 0,5 cm, kawat, kerangka besi
berlubang, botol air volume 1,5 L, thermometer, pH meter, DO meter, aerator,
oven atau tanur, timbangan analitik, dan alat-alat yang diperlukan untuk analisis
kadar TSS, COD, BOD dan VFA yaitu buret, desikator, labu takar, pipet,
Erlenmeyer, cawan porselen, dan lain sebagainya.

3.3. Rancangan Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dengan melakukan percobaan skala

laboratorium berbahan baku limbah cair pabrik minyak kelapa sawit dengan
tujuan untuk membuat biogas dari campuran limbah cair minyak kelapa sawit
dengan dengan lumpur aktif limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Penelitian
ini dilaksanakan dalam dua tahap, yakni fase I dan fase II. Tahapan awal
dilakukan analisa bahan baku yang digunakan dalam penelitian. Masing-masing
tahapan rancangan untuk mencapai tujuan yang diharapkan.

25 

 

3.3.1. Analisa Bahan Baku
3.3.1.1. Metode Pengumpulan Data

Tahap ini bertujuan untuk mengetahui sifat awal bahan baku, yakni
karakteristik limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Analisa Bahan baku yang
digunakan berupa limbah cair pabrik minyak kelapa sawit yang diambil dari
PTPN VIII untuk percobaan skala laboratorium.

Limbah cair pabrik kelapa sawit yang masih segar diambil dari buangan
yang pertama, selanjutnya dianalisa karakteristik kimia tertentunya, selanjutnya
limbah siap digunakan sebagai substrat.

3.3.1.2. Variabel Penelitian
Variabel penelitian yang diamati dari proses analisia bahan baku ini

meliputi kandungan pH, temperatur, chemical oxygen demand (COD),
biochemical oxygen demand (BOD), total suspended solid (TSS).

3.3.2.Membuat Campuran Limbah Cair dan Lumpur Aktif
Untuk membuat campuran limbah cair pabrik kelapa sawit dan lumpur

aktif ini melalui dua fase, yaitu :
3.3.2.1. Percobaan Fase I

Tahap ini bertujuan untuk mendapatkan lumpur aktif yang sudah
mengandung mikroorganisme, sehingga dapat mempersingkat proses anaerob.
Hal ini juga dapat mempercepat substrat dalam memproduksi biogas. Proses yang
digunakan adalah proses aerobik lumpur aktif.

Lumpur yang digunakan diperoleh dengan memodifikasi proses lumpur
aktif, yaitu pertama-tama limbah cair pabrik kelapa sawit ditampung dalam blong
plastik 100 liter (digester A) selanjutnya ditambahkan 1 liter lumpur dan diaduk,
kemudian dilakukan aerasi dengan aerator (± 5 jam), hingga kadar DO jenuh, dan
yang terakhir diendapkan selama 2 hari. ( Priyono, 2002)

Penambahan oksigen ini diperlukan untuk pertumbuhan mikroba, lumpur
aktif yang dihasilkan mejadi umpan untuk dikontakkan dengan limbah cair pabrik
minyak kelapa sawit ke dalam digester B.

26 
 
3.3.2.2. Percobaan Fase II
3.3.2.2.1.Metode Pengumpulan Data

Tahap ini bertujuan untuk mengoptimalkan produksi biogas. Metode yang
digunakan adalah fermentasi anaerob. Lumpur yang dihasilkan dari digester A
dimasukkan ke digester B dan dicampur dengan limbah cair pabrik kelapa sawit,
selanjutnya difermentasi secara Anaerob dengan lama waktu fermentasi 30 hari.

3.3.2.2.2 Variabel Penelitian
Analisa yang dilakukan meliputi analisa, chemical oxygen demand (COD),

biochemical oxygen demand (BOD), total solid (TSS), pH, temperatur, produksi
biogas serta komposisi gas metan.

Gambar 2 merupakan rangkaian biorektor yang digunakan, dengan volume
digester sebanyak 20 liter, pH dan suhu diukur dari dalam digester melalui saluran
pengukur pH dan suhu, biogas yang dihasilkan di dalam digester akan naik dan
melewati selang untuk mengalirkan biogas ke wadah pengumpul gas, selanjutnya
biogas akan menekan permukaan air sehingga permukaan air di dalam wadah
penampung gas akan turun, menurunnya permukaan air ini yang mengindikasikan
volume biogas yang dihasilkan dari proses. Selanjutnya biogas yang dihasilkan
diambil melalui saluran pengambilan gas, untuk di ukur kadar metannya.

Gambar 2 Rangkaian bioreaktor anaerob sistem batch yang digunakan
untuk produksi biogas

27 

 

Pengamatan
1. Pengukuran kadar COD dan BOD

Pengukuran kadar COD dan BOD dilakukan pada saat awal karakterisasi
limbah cair. Kemudian pengkuran selanjutnya dilakukan pada buangan outlet
atau effluent yang keluar pada saat proses anaerobik berlangsung. Pengukuran
ini dimaksudkan untuk mengetahui penurunan kadar COD dan BOD dalam
substrat yang dilakukan di awal dan akhir proses anaerob.
2. Pengukuran suhu
Pengukuran suhu dilaksanakan setiap hari. Sebelum dilakukan pengamatan,
terlebih dahulu dilakukan pengadukan substrat agar merata, setelah itu
dilakukan pengukuran suhu.
3. Pengukuran pH
Sebelum dilakukan pengukuran pH, terlebih dahulu dilakukan pengadukan,
karena setiap lapisan yang terbentuk pada saat proses anaerobik berlangsung
memiliki pH yang berbeda.
4. Pengukuran volume gas
Pengukuran volume gas atau jumlah gas yang dihasilkan dilakukan dengan
menggunakan gasflowmeter.
5. Analisa gas metan
Analisa komposisi gas metan yang dihasilkan dilakukan dengan menggunakan gas
kromatografi.

3.4. Rancangan Percobaan
Percobaan yang akan dilakukan dalam penelitian ini digunakan Rancangan

Acak Lengkap (RAL) dengan tiga kali ulangan. Variasi perlakuan yang dilakukan
dalam penelitian ini adalah dengan bahan baku campuran limbah cair pabrik
minyak kelapa sawit (LC) dan limbah lumpur aktif (LA) yang ditunjukkan dalam
Table 7.

28 

 

Tabel 7 Variasi Perlakuan yang dilakukan dalam Penelitian

Perlakuan Perbandingan bahan (%)

A1 (LC) (LA)
A2
A3 75 25
Kontrol
50 50

25 75

100 -

Setiap perlakuan memiliki perbandingan campuran yang berbeda dari

setiap bahan baku dan dilakukan dengan tiga kali ulangan. Kemudian campuran

dimasukkan ke dalam bioreaktor atau tangki digester berukuran 20 liter. Dalam

penelitian ini, digunakan tangki digester dari jerigen plastik dengan tipe batch

reactor. Kossmann dan Ponitz (tanpa tahun) menyatakan bioreaktor tipe batch

merupakan bioreaktor yang tidak bersifat kontinyu, sehingga hanya dipergunakan

untuk skala laboratorium. Setelah itu dilakukan proses inkubasi anaerob selama

30 hari. Model yang digunakan dalam percobaan ini (Ludwig and Reynold, 1988)

adalah :

Yij = µ + Ti + Eij

Dimana :

Yij = Produksi biogas pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

µ = Nilai tengah umum

Ti = Pengaruh perlakuan ke-i

Eij = Pengaruh galat perlakuan ke-i dan ulangan ke-j

3.5. Variabel Penelitian
Selama proses fermentasi anaerob berlangsung, maka dilakukan

serangkaian pengamatan yang menjadi variabel dalam bagian ini, yaitu :
1. Selama proses anaerobik berlangsung dilakukan pemantauan atau pengukuran

yang dilakukan setiap harinya terhadap :
a. Suhu dalam digester
b. pH
2. Waktu digestion
3. Pengukuran kadar TSS, VFA, COD dan BOD. Pengukurannya dilakukan
sebanyak 2 (dua) kali sebelum dan sesudah proses.

29 
 
4. Pengukuran jumlah biogas yang dilakukan setiap hari mulai dari awal

pemasukan bahan baku hingga berakhir masa fermentasi, sehingga dapat
diketahui pada hari keberapa produksi biogas tertinggi terjadi.
5. Analisa terhadap komposisi gas metan yang terdapat dalam biogas yang
dihasilkan.

3.6. Analisis Data
Uji statistik yang digunakan adalah Analisis Ragam (ANOVA) kemudian

dilakukan interpretasi terhadap hasil percobaan yang dilakukan untuk mengetahui
kemampuan sistem tersebut dalam mengolah limbah cair dalam menghasilkan
biogas, kemudian dilanjutkan dengan uji–t berpasangan. Apabila terdapat
perbedaan yang nyata antar perlakuan maka dilakukan Uji Perbandingan
Berganda Duncan

3.7. Metode Analisis Penelitian
Pada saat penelitian, dilakukan analisa untuk mengetahui kandungan

masing-masing parameter tersebut di atas. Dengan mengacu pada metode APHA
(1998), analisa tersebut meliputi :

3.7.1. Pengukuran pH
Sampel limbah cair pabrik minyak kelapa sawit ditentukan nilai pH

dengan menggunakan pH meter.

3.7.2. Pengukuran Suhu
Sampel limbah cair pabrik minyak kelapa sawit di ukur suhu nya dengan

menggunakan thermometer.

3.7.3. Volatile Fatty Acid (VFA)
Bahan-bahan :
Larutan H2SO4 15 %, larutan NaOH 0,1 N dan Indikator PP (0,1 dalam etanol
70%).

30 

 

Alat-alat yang digunakan :
Alat destilasi yang dilengkapi dengan kondensor, buret, centrifuge dan
Erlenmeyer.
Prosedur kerja :
Sampel diambil sebanyak 5 ml kemudian ditambahkan 1 ml larutan H2SO4 15%
lalu disentrifuse selama 10 menit. Sebanyak 2 ml supernatan dimasukkan ke
dalam tabung destilasi, kemudian dilakukan destilasi, hasil destilasi ditampung di
Erlenmeyer hingga mencapai volume 100 ml. Lalu ditambahkan indikator PP
(phenolphthalein) beberapa tetes, kemudian titrasi dengan menggunakan larutan
NaOH 0,1 N sampai terjadi perubahan warna.
Perhitungan VFA (mg/l) = ml NaOH x Nx 6/2 x 100/5

3.7.4. Chemical Oxygen Demand (COD)
Bahan-bahan :
Amonium ferro sulfat 0,1 N, Amonium Ferro II Sulfat 0,25N, K2Cr2O7 0,25N,
asam sulfat, dan indicator ferroin.
Alat-alat yang digunakan :
Alat destilasi, kondensor dan Erlenmeyer.
Prosedur kerja :
Sampel diambil sebanyak 20 ml dimasukkan ke dalam labu didih 300 ml,
ditambahkan 10 ml K2Cr2O7 0,25 N; 0,4 gr H2SO4; 40 ml asam sulfat yang
mengandung silver sulfat dan batu didih. Selanjutnya dipanaskan dan dididihkan
selama 10 menit dengan menggunakan deflux menggunakan kondensor.
Kemudian didinginkan dan dicuci dengan menggunakan 50 ml air suling.
Dinginkan, kemudian ditambahkan 2 tetes indikator ferroin dan dititrasi dengan
ammonium ferro sulfat 0,25 N sehingga terjadi perubahan warna dari biru
kehijauan menjadi merah kecoklatan. Kemudian dicatat volume yang digunakan.
Indikasikan sebagai B.
Dengan melakukan prosedur yang sama, titrasi dilakukan juga terhadap blanko air
suling sebanyak 20 ml dengan menggunakan 0,25 amonium ferro sulfat.
Indikasikan sebagai A.
Perhitungan :

31 
 

Dimana: A = ml titrasi blanko
B= ml titrasi sampel
M= molaritas (0,25)
8000 = milliequivalent berat oksigen x 1000 ml/L

3.7.5. Biologycal Oxygen Demand (BOD)
Bahan-bahan :
Buffer fosfat, MgSO4, CaCl2, dan feCl3.
Alat-alat yang digunakan :
Botol BOD dan incubator
Prosedur kerja :
Sampel diambil sebanyak 1 atau 2 liter, apabila sampel terlalu tinggi tingkat
kepadatannya, maka dilakukan pengenceran dengan menggunakan aquades.
Kemudian ditingkatkan kadar air sampel dengan aerasi menggunakan oksigen
baterai selama 5 menit. Setelah itu sampel dipindahkan ke botol BOD gelap dan
terang sampai penuh. Sampel pada botol terang dianalisa kadar oksigen terlarut
nya. Indikasikan sebagai (DO2). Sedangkan botol BOD gelap yang berisi sampel
kemudian didalamnya ditambahkan masing-masing 3 tetes buffer fosfat, Mg2O4,
CaCl2 dan FeCl3 kemudian diinkubasi pada suhu 20oC selama 5 hari. Setelah 5
hari dilakukan pengukuran kadar oksigen terlarutnya. Diindikasikan sebagai
(DO5)
Perhitungan:

3.7.6. Total Suspended Solid (TSS)
Alat-alat yang digunakan :
Desikator yang berisi silika gel; oven, untuk pengoperasian pada suhu 103ºC
sampai dengan 105ºC; timbangan analitik dengan ketelitian 0,1 mg; pengaduk
magnetik; pipet; gelas ukur; cawan aluminium; cawan porselen/cawan Gooch;
penjepit; kaca arloji; dan pompa vacum.

32 
 
Prosedur kerja :
Penyaringan diakukan dengan peralatan vakum. Saringan dibasahi dengan sedikit
air suling. Aduk contoh uji dengan pengaduk magnetik untuk memperoleh contoh
uji yang lebih homogen. Pipet contoh uji dengan volume tertentu, pada waktu
contoh diaduk dengan pengaduk magnetik Cuci kertas saring atau saringan
dengan 3 x 10 mL air suling, dibiarkan kering sempurna, dan dilanjutkan
penyaringan dengan vakum selama 3 menit agar diperoleh penyaringan sempurna.
Kemudian contoh uji dengan padatan terlarut yang tinggi memerlukan pencucian
tambahan. Kertas saring dipindahkan secara hati-hati dari peralatan penyaring dan
dipindahkan ke wadah timbang aluminium sebagai penyangga. Jika digunakan
cawan Gooch cawan dipindahkan dari rangkaian alatnya. Kemudian dikeringkan
dalam oven setidaknya selama 1 jam pada suhu 103ºC sampai dengan 105ºC,
didinginkan dalam desikator untuk menyeimbangkan suhu dan timbang. Tahapan
pengeringan diulang, pendinginan dalam desikator, dan lakukan penimbangan
sampai diperoleh berat konstan atau sampai perubahan berat lebih kecil dari 4%
terhadap penimbangan sebelumnya atau lebih kecil dari 0,5 mg.
Perhitungan :

Dimana A = berat sampel setelah di timbang + berat cawan (mg)
B = berat cawan tanpa sampel (mg)

3.8. Aspek Sosial terhadap Pemanfaatan Limbah Cair Pabrik Kelapa sawit
sebagai Energi Alternatif (Biogas)
Data Sosial berupa persepsi masyarakat terhadap pemanfaatan limbah cair

pabrik minyak kelapa sawit menjadi energi alternatif (biogas).

3.8.1. Metode Pengumpulan Data
Untuk melakukan kajian sosial terhadap pemanfaatan limbah cair pabrik

minyak kelapa sawit sebagai energi alternatif (biogas) adalah dengan menggali
informasi responden tentang pengolahan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit
Kertajaya PTPN VIII, Banten, artinya data yang digunakan adalah data primer

33 
 
dengan responden 30 orang karyawan dan 30 orang responden masyarakat yang
berada di sekitar pabrik.

3.8.2. Variabel Penelitian
Persepsi dimaksudkan sebagai ungkapan perasaan terhadap suatu obyek

termasuk pengolahan limbah cair pabrik minyak kelapa sawit. Informasi yang
digali menyangkut : (1) Pemanfaatan Limbah Cair, yaitu seberapa besar
responden mengetahui adanya pemanfaatan kembali limbah cair pabrik minyak
kelapa sawit dan dimanfaatkan sebagai apa oleh PTPN VIII, (2) Biogas, yaitu
seberapa banyak responden yang telah mengetahui istilah Biogas, (3) Manfaat
Biogas, yaitu pengetahuan responden mengenai kegunaan dari biogas, baik untuk
pabrik maupun masyarakat yang berada di sekitar pabrik, (4) Jika diaplikasi,
yaitu pendapat responden apabila biogas nantinya diaplikasikan di lingkungan
pabrik sehingga dapat dirasakan oleh kawasan pabrik itu sendiri maupun
masyarakat yang berada di sekitar kawasan pabrik Kertajaya PTPN VIII

3.8.3. Analisis Data
Data tersebut dianalisis secara deskriptif kualitatif dan kuantitatif dengan

membuat tabel distribusi frekuensi mengenai persepsi tersebut.