735-1924-1-sm

7/26/2019 735-1924-1-SM

1/6

22

BIOPROPAL INDUSTRI Vol. 3 No. 1 Juni 2012

PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH CAIR

INDUSTRI TAHU DENGAN BIOKATALISEFFECTIVE

MICROORGANISMS4 (EM-4)

(Biogas Production from Tofu Industrial Wastewater with Effective Microorganisms

4 (EM-4) as Biocatalyst )

Mohamad Rusdi Hidayat, Hidayati dan Pramono Putro UtomoBaristand Industri Pontianak Jl. Budi Utomo No. 41 Pontianak 78243

E-mail: [email protected]

ABSTRAK. Pemanfaatan limbah cair dari industri tahu untuk meningkatkan nilaiekonomisnya dapat dilakukan dengan menggunakannya sebagai substrat untuk

produksi biogas. Penambahan aktivator mikroorganisme diketahui mampu

mempercepat pembentukan biogas. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukankonsentrasi optimum Effective Microorganism 4 (EM-4) sebagai aktivator

mikroorganisme pada proses pembentukan biogas dengan menggunakan limbah cair

tahu sebagai substrat. Penelitian ini dilakukan dengan cara menambahkan EM-4dengan konsentrasi 0,25%; 0,5%; 0,75%, dan 1% dalam 20 liter limbah cair tahu ke

dalam digester. Proses pembentukan biogas diamati melalui pembacaan tekanan pada

alat pressure gauge pada digester. Proses pembakaran biogas dilakukan setelah

tekanan mencapai nilai yang konstan. Konsentrasi optimal dari EM-4 untuk produksi

biogas menggunakan 20 liter substrat limbah cair tahu adalah 0,75%; dengan lama

waktu pembakaran 14 menit 56 detik.

Kata Kunci: biogas, effective microorganisms 4 (EM-4), limbah cair industri tahu,

ABSTRACT.The addition of Effective Microorganims 4 (EM-4) activator against thebiogas production was done to utilize the tofu industrial wastewater as one of thesubstrate for biogas production so it can increase its economic value. The aim of this

research was to determine the optimum EM-4 concentration as a biogas activator using

tofu industrial wastewater as a substrate. This research was conducted by adding the

EM-4 activator with different concentrations of 0.25%, 0.50%, 0.75%, and 1% into the

20 litre of tofu wastewater substrate. The process of biogas formation was observed

through a pressure reading on pressure gauge tools on digester. The burning of biogas

is done after the presure became constant. The optimal EM-4 activator addition for 20

litre of tofu wastewater substrate was 0.75%, with burning time is 14 minutes 56

seconds.

Keywords: biogas, effective microorganisms 4 (EM-4), tofu industrial wastewater

1. PENDAHULUAN

Biogas adalah gas-gas yang

dihasilkan dari proses dekomposisi bahanorganik oleh berbagai mikroorganisme

secara anaerob. Biogas umumnya terdiridari metan dan karbondioksida sertabeberapa gas lain dengan jumlah yangsangat sedikit seperti hidrogen sulfida,

ammonia, nitrogen, dan air (Houdkova,2008). Secara umum, semua bahan

organik/biomassa dapat digunakan sebagaisubstrat penghasil biogas selama bahan

organik tersebut mengandung karbohidrat,protein, lemak, selulosa, dan hemiselulosasebagai komponen utamanya (Deubleindan Steinhauser, 2008).

Penelitian dan penerapan biogasdengan memanfaatkan kotoran ternak telah

banyak dilakukan di Indonesia. Meskipundemikian penelitian dan pengembangan

biogas dari berbagai substrat masih terusdilakukan. Saat ini berbagai jenis limbah

telah berhasil dimanfaatkan sebagai

penghasil biogas, diantaranya: limbah

7/26/2019 735-1924-1-SM

2/6

23

padat industri tapioka (Priyono, 2002),limbah padat jerami padi (Prajayana,2011), limbah cair pabrik kelapa sawit(Aminah, 2011), sampah buah-buahan(Rahman, 2007), dan limbah cair industri

biodisel (Syafila, 2007).Industri tahu di Indonesia, termasuk

di Pontianak, banyak dilakukan dalamskala rumah tangga tanpa unit pengolahan

limbah tersendiri. Hal tersebutmengakibatkan limbah cair yang mereka

hasilkan langsung dibuang ke saluranpembuangan yang selanjutnya menuju ke

sungai. Limbah cair yang sering dibuangsecara langsung tanpa pengolahan dapat

mencemari sungai dan menghasilkan bau

busuk. Pengelolaan limbah cair bagiindustri tahu untuk memproduksi biogasmemiliki banyak keuntungan, diantaranya:reduksi biaya produksi tahu melaluipemanfaatan biogas sebagai bahan bakar,produksi sludge sebagai pupuk organik,

reduksi masalah lingkungan lokal, reduksigangguan serangga, dan perbaikan sistemsanitasi (reduksi penyebaranmikroorganisme patogen) (Romli dan

Suprihatin, 2009). Tingginya volume airlimbah tahu yang dihasilkan (15-20 liter /

kg bahan baku kedelai) dan tingginyakandungan bahan organik pada limbah cairindustri tahu menjadikan limbah tersebutpotensial digunakan sebagai substrat

biogas.Proses pembentukan biogas berkisar

dari 8 hari hingga beberapa minggu,tergantung dari substrat, pH, suhu, rasioC/N, tipe digester dan lain-lain. Berbagaiupaya pun telah dilakukan untukmeningkatkan produksi biogas, sepertirecycling substrat biogas, variasi pada

parameter operasional (suhu, hydraulicretention time, dan ukuran substrat),penggunaan biofilter, dan penambahan

kultur mikroorganisme, microbialsimulants, dan zat anorganik tertentu

(Yadvika et. al., 2004 dan Singh, 2001).Salah satu biokatalis yang

berpotensi sebagai sumbermikroorganisme dalam pembuatan biogasadalah Effective Microorganisms 4 (EM-

4). EM-4 merupakan campuran berbagaimikroorganisme yang bermanfaat terutamabakteri fotosintetik, bakteri asam laktat

(Lactobacillus sp.), dan ragi(Actinomycetes). Bahan organikdifermentasikan dengan bantuan EM-4untuk kemudian melepaskan hasil-hasilfermentasi berupa gula, alkohol, vitamin,

asam laktat, asam amino dan senyawaorganik lainnya (Wididana dkk, 1996).Penambahan EM-4 bertujuan untukmemperpendek fase adaptasi atau fase lag

dari mikroorganisme saat permulaanproses degradasi, sehingga dari segi waktu

proses pendegradasian akan semakin cepatdan efisien. Disamping itu, penambahan

EM-4 secara teknis mudah didapatkan dipasaran dan harganya relatif murah

(Paturohman, 2009).

Tujuan dari penelitian ini adalahuntuk mengetahui konsentrasi penambahanstarter EM-4 yang optimal pada prosespengolahan limbah cair tahu menjadibiogas dengan digester tipe batch(volumetetap).

2. METODE PENELITIANBahan-bahan yang digunakan pada

penelitian ini adalah limbah cair tahu, EM-4, air destilasi, dan gula. Alat-alat yangdigunakan dalam penelitian ini adalah

digester, gelas ukur, neraca analitik, dantermometer. Penelitian ini dilakukanselama 6 (enam) bulan di Balai Riset danStandardisasi Industri Pontianak.

Penelitian ini menggunakanRancangan Acak Lengkap (RAL) dengan

perlakuan pada perbedaan konsentrasi EM-4. Konsentrasi EM-4 yang diujikan adalah0,25%; 0,5%; 0,75%; dan 1%. Masing masing perlakuan diulang sebanyak duakali.

Proses pembuatan biogas dimulaidengan pembuatan stater EM-4. Sebanyak

1 ml EM-4 dan 2 gr gula pasir dilarutkandalam 1 liter air destilasi. Starterselanjutnya didiamkan selama 4 haridengan konsisi anaerob untuk

mengaktifkan mikroorganisme dari masadormannya sekaligus untukmemperbanyak jumlah mikroorganismeyang terlibat dalam pembentukan biogas.

Tahap selanjutnya adalah pembuatanbiogas. Limbah tahu sebanyak 20 liter dan

starter (0,25%; 0,50%; 0,75% dan 1%)dimasukkan ke dalam digester/bioreaktor

Produksi Biogas dari Limbah Cair Industri Tahu dengan Biokatalis

Effective Microorganisms 4 (EM-4) (Moh. Rusdi Hidayat)

7/26/2019 735-1924-1-SM

3/6

24


0

1

2

3

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tekanan(kg/cm2)

Hari ke-

0,25%

0,50%

0,75%

anaerob. Digester dibuat dari tabungminyak tanah kapasitas 27 liter yang telahdimodifikasi.

Pembentukan biogas diamati melaluipembacaan tekanan pada alat pressure

gauge yang telah dipasang pada digester.Jika tekanan sudah mencapai nilai yangkonstan, selanjutnya dilakukan ke tahappembakaran biogas. Tekanan yang konstan

menunjukkan bahwa biogas yangdihasilkan telah optimal.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh penambahan starter EM-4

terhadap pembentukan biogas

Penambahan starter berupa EM-4

pada limbah cair industri tahu yangdigunakan sebagai substrat biogas mampu

mempercepat pembentukan biogas yangdibaca melalui tekanan pada pressuregauge. Pembentukan biogas yang optimalterjadi pada hari ke-5 (konsentrasi EM-40,25%; 0,50%; dan 0,75%), sedangkanpada konsentrasi EM-4 1% biogasterbentuk pada hari ke-7 (Tabel 1).

Berdasarkan Goendi et al (2008)pembentukan biogas optimum dengan

substrat limbah cair industri tahu tanpapenambahan starter menggunakan digester

tipe batch membutuhkan waktu 16 hari.

Sedangkan pada digester tipe continous(volume bertambah) selama 41 hari.

Tabel 1. Rerata produksi biogas pada

berbagai konsentrasi EM-4

Harike-

Tekanan (kg/cm2)

Konsentrasi EM-4

0,25% 0,50% 0,75% 1%

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0

2,58

1,80

2,59

2,97

3,40

3,40

-

-

0

3,49

2,08

2,30

2,97

3,58

3,58

-

-

0

2,58

1,20

2,10

2,57

2,58

2,58

-

-

0

2,18

0,60

1,20

1,40

1,50

1,60

1,80

1,80

Penambahan EM-4 sebagai starter

untuk produksi biogas ternyatamempercepat pembentukan biogas secara

signifikan Pembentukan biogas dipercepatdari 16 hari menjadi 5,5 hari (Gambar 1).

Gambar 1. Grafik hubungan penambahan starter EM-4 terhadap pembentukan biogas

Penambahan konsentrasi starter EM-4 pada hari ke-1 menunjukkan tekanannaik secara signifikan (Gambar 1).Kenaikan tekanan pada hari ke-1

disebabkan karena adanya pembentukangas CO2. Gas CO2yang terbentuk ini harus

dibuang karena berbahaya jika dibakar.Pada hari ke-2, tekanan kembali naik tetapilebih rendah dari hari-ke-1. Tekanan yangterbentuk pada hari ke-2 menunjukkan

bahwa gas metana mulai terbentuk. Gasmetana yang terbentuk ini diamati

7/26/2019 735-1924-1-SM

4/6

25

tekanannya sampai menunjukkan nilaikonstan yang selanjutnya akan dilakukanproses pembakaran biogas.

Penambahan starter EM-4 dengankonsentrasi 0,25% dan 0,50%

menghasilkan tekanan yang lebih tinggidibandingkan dengan penambahan starterEM-4 dengan konsentrasi 0,75% dan 1%.Hal ini diduga bahwapada penambahan

starter EM-4 dengan konsentrasi 0,25%dan 0,50% pembentukan gas-gas lain

seperti CO2 dan H2S masih tinggi.Pembentukan gas-gas lain selain metana

tersebut mengakibatkan tekanannya lebihtinggi daripada penambahan starter EM-4

dengan konsentrasi 0,75% dan 1%.

Penambahan starter EM-4 dengankonsentrasi 1% menghasilkan tekanan gaspaling rendah dibandingkan denganperlakuan yang lain, selain itu waktu yangdiperlukan agar tekanan menjadi konstanjuga paling lama yakni delapan hari.

Dengan konsentrasi EM-4 yangditingkatkan menjadi 1% ternyata tidakmeningkatkan produksi gas metana.Banyaknya mikroorganisme yang bersaing

mengakibatkan proses degradasi bahan

organik menjadi kurang sempurnasehingga gas metana yang dihasilkan tidakoptimal.

Pengolahan limbah cair tahu secaraanaerob selain dapat menghasilkan biogas

ternyata juga dapat memperbaiki kualitaslimbah cair itu sendiri. Berdasarkan Sani(2006) pengolahan limbah cair dariindustri tahu yang dilakukan secara

anaerob selama 6 hari dapat menurunkankadar COD (Chemical Oxygen Demand)

total sebesar 86,10%. Dengan penurunankadar COD yang tinggi tersebut maka

limbah cair tersebut dapat langsungdibuang ke saluran pembuangan/sungai.

Pembakaran Biogas

Pembakaran biogas dilakukan ketikapembacaan tekanan pada pressure gaugemenunjukkan nilai konstan. Pembakaran

biogas ini dilakukan untuk mengamatiberapa lama gas tersebut dapat dibakar

sehingga dapat dikonversikan padapenggunaan volume substrat limbah cair

tahu dengan jumlah yang berbeda (Gambar2).

Gambar 2. Grafik hubungan antara penambahan starter EM-4 pada berbagai konsentrasiterhadap lama waktu pembakaran biogas.

Pembakaran biogas tertinggidiperoleh pada penambahan konsentrasi

starter EM-4 sebanyak 0,75% (Gambar 2).Nyala api berwarna biru yang dihasilkan

menunjukkan bahwa proses pembakaran

cukup sempurna. Grafik pembakaranbiogas pada Gambar 2 konsisten jika

dibandingkan dengan grafik pembentukanbiogas pada Gambar 1. Terdapat dua

kelompok, kelompok pertama adalah

1,14 1,52

14,56

9,45

0

3

6

9

12

15

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25

Waktu(menit)

Konsentrasi starter EM-4 (%)



7/26/2019 735-1924-1-SM

5/6

26


konsentrasi EM-4 0,25% dan 0,5%sedangkan kelompok kedua adalahkonsentrasi EM-4 0,75% dan 1%.

Pada kelompok pertama, meskipuntekanan gas yang dihasilkan tinggi tetapi

waktu yang diperlukan untuk membakarhabis biogas hanya sebentar yaitu 1 menit14 detik untuk konsentrasi EM-4 0,25%dan 1 menit 52 detik untuk konsentrasi

EM-4 0,50%. Masih banyaknya gas selainmetana yang dihasilkan oleh

mikroorganisme diduga menjadi penyebabtingginya tekanan yang dihasilkan. Proses

pendegradasian bahan organik yang lambatmengakibatkan gas yang dihasilkan pun

menjadi tidak seragam.

Pada kelompok kedua, meskipuntekanan gas yang dihasilkan tampak lebihrendah tetapi menghasilkan waktupembakaran yang cukup lama yaitu 14menit 56 detik untuk konsentrasi EM-40,75% dan 9 menit 45 detik untuk

konsentrasi EM-4 1%. Pada kelompok inigas yang terbentuk di dalam digestersebagian besar adalah metana. Hal tersebutterlihat dari waktu pembakaran yang lebih

lama dibandingkan kelompok pertama.Pada konsentrasi EM-4 1% terlihat tekanan

gas dan waktu pembakaran menjadimenurun dibandingkan konsentrasi EM-40,75%. Kondisi ini disebabkan karenabanyaknya mikroorganisme yang terlibat

dalam degradasi bahan organik sehinggaproses degradasi menjadi kurangsempurna. Hasil penelitian ini menunjukanbahwa produksi biogas optimum denganvolume substrat 20 liter terjadi padaperlakukan EM-4 konsentrasi 0,75%.

4. KESIMPULANLimbah cair tahu dapat

dimanfaatkan sebagai salah satu bahanbaku atau substrat untuk pembuatan biogassehingga dapat meningkatkan nilaiekonomisnya. Penambahan starter EM-4

pada limbah cair industri tahu dapatmempercepat pembentukan biogas menjadirata-rata 5,5 hari. Penambahan konsentrasistarter EM-4 0,75% merupakan

konsentrasi optimal untuk produksi biogasdengan substrat limbah cair tahu. Lama

pembakaran gas metana yang diperolehpada konsentrasi starter EM-4 0,75%

adalah 14 menit 56 detik dengan nyala apibiru yang menunjukkan prosespembakaran cukup sempurna.

DAFTAR PUSTAKAAminah TS. 2011. Potensi Hasil Samping

Produksi Biogas dari Limbah Cair

Pabrik Kelapa Sawit dengan

Penambahan Aktivator Kotoran

Sapi Potong Sebagai Pupuk

Organik. Fakultas Peternakan.Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Deublein D dan Steinhauser A. 2008.Biogas from Waste an Renewable

Resources. Wiley-VCH Verlag

GmbH & Co. Weinheim. Jerman.Goendi S, Purwadi T, dan Nugroho AP.

2008. Kajian Model DigesterLimbah Cair Tahu untuk ProduksiBiogas Berdasarkan Waktu

Penguraian. Dalam ProsidingSeminar Nasional Teknik Pertanian.

Yogyakarta.

Houdkova L., J. Boran., J. Pecek dan P.Sumpela. 2008. Biogas - ARenewable Source of Energy.

Journal of Thermal Science 12(4):2733.

Paturohman M. 2009. Potensi Sampah

Buah-buahan sebagai Bahan Bakar

Alternatif (Biogas) Melalui

Fermentasi Aerobik dan Anaerobik.IPB. Bogor.

Prajayana FI. 2011. Kajian KonversiLimbah Padat Jerami Padi Menjadi

Biogas. Fakultas Teknologi

Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

Bogor.

Priyono H. 2002. Pemanfaatan lumpur danLimbah Padat Industri Tapioka

untuk Produksi Biogas. ProgramPasca Sarjana. Institut PertanianBogor. Bogor.

Rahman AN. 2007. Pembuatan Biogasdari Sampah Buah-Buahan Melalui

Fermentasi Aerobik dan Anaerobik.Fakultas Teknologi Pertanian.

Institut Pertanian Bogor. Bogor.

7/26/2019 735-1924-1-SM

6/6

27

Romli M dan Suprihatin. 2009. BebanPencemaran Limbah Cair IndustriTahu dan Analisis Alternatif StrategiPengelolaannya. Jurnal Purifikasi,Vo1. 10, No.2, 141 -154

Sani EY. 2006. Pengolahan Air LimbahTahu Menggunakan Reaktor

Anaerob Bersekat dan Aerob.

Program Pasca Sarjana. UniversitasDiponegoro. Semarang.

Singh et. al. 2001. Increased Biogas

Production Using MicrobialStimulants.Bioresource Technology

Vol.78: 313-316

Syafila M. 2007. Kajian BiodegradasiLimbah Cair Industri Biodiesel padaKondisi Anaerob dan Aerob. Proc.

ITB Sains & Tek. Vol. 39 A, No.1&2, 165-178.

Wididana GN, Surandi KR, dan Teruo

Higa. 1996. Tanya Jawab TeknologiEffective Microorganisme. Penerbit

Koperasi Karyawan DepartemenKehutanan. Jakarta.

Yadvika. 2004. Enhancement of Biogas

Production From Solid SubstratesUsing Different Techniques a

review. Bioresource TechnologyVol. 95: 110.



735-1924-1-sm

Documents