produksi biogas dari eceng gondok masalah • bagaimana produksi biogas dari eceng gondok pada...

PRODUKSI BIOGAS DARI

ECENG GONDOK

PANGGIH WINARNI (NRP. 3309.201.003)

DOSEN:

Prof. Dr. YULINAH TRIHADININGRUM, MApp.Sc

Prof. Dr. Ir. SOEPRIJANTO, M.Sc

12/08/2011 Seminar Tesis Program Magister Jurusan Teknik Lingkungan ITS 2

LATAR BELAKANG

?Energi Gulma

BiogasPRODUKSI

Reaktor Biogas

PERUMUSAN MASALAH

• Bagaimana produksi biogas dari eceng

gondok pada reaktor yang

dioperasikan secara batch dan secara

plugflow?

• Bagaimana penyisihan bahan organik

pada reaktor yang dioperasikan secara

batch dan secara plugflow?



TUJUAN

• Mengkaji produksi biogas dari eceng

gondok pada reaktor yang

dioperasikan secara batch dan

secara plugflow.

• Mengkaji penyisihan bahan organik

pada reaktor yang dioperasikan

secara batch dan secara plugflow.


MANFAAT

• Mengurangi gulma yang terdapat

pada badan air untuk kemudian

digunakan sebagai bahan baku

biogas.

• Terciptanya reaktor biogas untuk

skala bench.


• Eceng gondok yang digunakan berasal

dari badan air yang tereutrofikasi dan

hasil panen wetland.

• Bagian eceng gondok yang akan

digunakan hanya batang dan daun.

• Penelitian ini dilakukan pada skala

laboratorium.

BATASAN MASALAH

KARAKTERISTIK ECENG GONDOK


Net sedimentation

Karakteristik Awal Satuan Ghosh, Henry,

Christopher, 1985

Gunarsson dan

Petersen, 2006

Saputri,

2010

Total Solids (TS) % 8,81 6,2-9,4 6,2-9,4

Volatile Solids (VS) % 63,81 74-84 74,5-83,65

C % 33,84 - 18,54-27,6

N % 0,71 0,74-1,18 0,74-2,9

pH - 7,03 - -

Rasio C/N - 47,66 - 37,30

Eceng gondok mengandung selulosa dan

hemiselulosa (polisakarida kompleks yang

bercabang panjang).

Hidrolisis hemiselulosa = monomer yang

mudah didegradasi CH4

dan CO2

(Ghosh, Henry, dan Christopher, 1985)

KARAKTERISTIK KOTORAN SAPI


Net sedimentation

Biostarter ditambahkan untuk mempercepat produksi biogas. Kotoran sapi ditambahkan ke dalam reaktor

karena mengandung bakteri biodegradatif yang dapat memulai dan menyokong produksi biogas

(Chanakya dkk., 1993)

Karakteristik Satuan Malik, 2006 Saputri, 2010Total Solids (TS) % 90,50 81,17Volatile Solids (VS) % 77,50 87,75C % 26,30 45,49N % 1,44 0,69pH - - 7,08

Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh bahan organik

yang dipecah secara anaerobik oleh

mikroorganisme.


BIOGASProses pembentukan biogas:

a. HidrolisisPenguraian bahan-bahan organik mudah larut danpencernaan bahan organik yang komplek menjadisederhana, perubahan struktur bentuk polimermenjadi bentuk monomer.

b. PengasamanKomponen monomer (gula sederhana) yangterbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadibahan makanan bagi bakteri pembentuk asam.Produk akhir dari perombakan gula-gulasederhana contohnya asam asetat, gaskarbondioksida, hidrogen dan amonia.

c. MetanogenikTerjadi proses pembentukan gas metan. Bakteripereduksi sulfat juga terdapat dalam proses ini,yaitu mereduksi sulfat dan komponen sulfur lainnyamenjadi hidrogen sulfida .


FAKTOR YANG BERPENGARUH

Faktor yang

berpengaruh

Satuan Nilai Sumber

pH - 6.5-7.5 Peavy, Rove, dan

Tchobanoglous (1985)

Rasio C/N % 20-30 Chen dan Strevett (2002)

COD mg/L 5000-6000 Trihadiningrum dkk. (2010)

Temperatur ºC 35 Haryati (2006)

Hydraulic Retention

Time (HRT)

hari 10-60 Polprasert, (1996),

JENIS REAKTOR BIOGAS

Bila dilihat dari aliran bahan atau pengisian bahan

• Tipe Batch- Pengisian sekalibiogas terbentukproduksi sangat rendah

dibongkardiisi bahan organik baru.

- tidak ada gas yang keluar, hemat biaya.

- Biogas yang dihasilkan sekalimenunggu proses fermentasi lagi.

• Tipe Plugfow- Pengisian awalbiogas terbentukpengumpanan setiap

hari dengan jumlah tertentudiikuti dengan pengeluaran sludge.- Jumlah gas yang dihasilkan terus menerus

- ada gas yang terlepas dan sludge yang dikeluarkan belum selalu

terfermentasi semua.12/08/2011 Seminar Tesis Program Magister Jurusan Teknik Lingkungan ITS 11

12/08/2011

12

METODOLOGI

Ide Penelitian

Studi Literatur

Persiapan Bahan dan Alat Penelitian

Kegiatan:

1. Penelitian Pendahuluan

2. Pembuatan Reaktor Biogas

3. Pengoperasian Reaktor Biogas

4. Mengkaji penyisihan bahan organik

Hasil dan Pembahasan

Mulai

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Seminar Tesis Program Magister Jurusan Teknik Lingkungan ITS


HASIL DAN PEMBAHASAN

(BATCH = 1L)


PENELITAN PENDAHULUAN


Net sedimentation

Komposisi

Eceng

Gondok:Air

Eceng

Gondok

(g)

Air

(mL)

COD

(mg/L)

Produksi

Biogas

(mL)

Lama Waktu

Pembentukan

Biogas (hari)

1:2 50 100 21.538 0 0

1:3 50 150 19.230 13 5

Biogas lebih cepat terbentuk pada slurry eceng gondok dengan nilai COD yang lebih rendah.

Substrat yang lebih encer memiliki beberapa kelebihan yaitu melarutkan konsentrasi inhibitor metanogenesis menjadi lebih kecil (Ward dkk.,2008).


PERBANDINGAN KOMPOSISI 100% EG:0% KS


Net sedimentation

* Awal Tertinggi

Hari ke- 5 24

V (ml) 15 510

Laju

(ml/hari)

H-8

(360)

H-24

510

* Awal Akhir Removal

COD

(mg/L)

6442 5492 14,75

VSS

(g/L)

15,64 0,56 96,39

TSS

(g/L)

19,52 4,09 79,05

* = rata-rata




Net sedimentation

* Awal Tertinggi

Hari ke- 7 7

V (ml) 480 480

Laju(ml/hari)

H-7(480)

H-37(390)

* Awal Akhir Removal(%)

COD (mg/L)

27563 20577 25,35

VSS (g/L)

37,13 2,52 93,21

TSS (g/L)

43,79 14,45 67,00

* = rata-rata




Net sedimentation

* Awal Tertinggi

Hari ke- 5 35

V (ml) 65 385

Laju

(ml/hari)

H-15

(285)

H-35

(385)

* Awal Akhir Removal

(%)

COD

(mg/L)

14035 10577 24,64

VSS

(g/L)

18,89 0,93 95,10

TSS

(g/L)

23,70 7,36 68,96

* = rata-rata


HASIL UJI STATISTIK REAKTOR

BATCH

Distribusi data tidak normal signifikansi data 0,036<0,05.

Untuk mengetahui pengaruh menggunakan uji non parametrik = sig data <0,05 (lanjut)

0% KS dengan 25% KS perbedaan pengaruh terhadap produksi biogas (sig=0,000) yang lebih besar 25% KS mean lebih besar

0% KS dengan 50% KS perbedaan pengaruh terhadap produksibiogas (sig=0,000) yang lebih besar 0% KS mean lebih besar

25% KS dengan 50% KS perbedaan pengaruh terhadap produksi biogas (sig=1,000) = tidak berbeda, mean = sama


PENELITAN PENDAHULUAN PERBANDINGAN

KOMPOSISI


Komposisi EG:KSHRT =20 hari

COD (mg/L)

VolumeBiogas (L)

Rata-rata removal (%)COD VSS TSS

100% : 0% 6442 2,65 14,75 96,39 95,8175% : 25% 27563 3,19 25,35 93,21 93,4050% : 50% 14035 2,87 24,64 95,10 93,79

Komposisi yang terpilih adalah1) 100%EG : 0% KS (COD = 6442 mg/L)2) 75%EG : 25% KS (COD = 27563 mg/L)

Karena dengan kotoran sapi lebih banyak (50%) volume biogas lebih kecil dan penyisihan bahan organikmaupun total solid hampir sama dengan yang kotoran

sapinya lebih sedikit (75%)


PEMBUATAN REAKTOR BIOGAS (PLUG FLOW)

Volume Digester 30 L

Volume Operasi 20 L

Laju pengumpanan 1 L/hari

Aliran gas 1-2 L/min 20 ºC O2

pengujian kebocoran dengan cara:1. Reaktor diisi gas dari kompresor,

kemudian di jemur di bawahmatahari selama 4 jam, untukmengetahui kekuatan terhadaptekanan dan panas.

2. Reaktor disi penuh dengan air, diamkan selama 24 jam, jika adakebocoran di beri tanda.

3. Dilakukan perbaikan jika terjadikebocoran.



(BATCH DAN PLUGFLOW : 30 L)


BATCH 30L


Net sedimentation

*100%

EG:0%

KS

Awal Akhir Removal

(%)

Awal Akhir Removal

(%)

COD

(mg/L)

15725 11459 27,13 35732 15271 57,26

VSS

(g/L)

3,42 1,46 57,45 6,92 2,05 70,33

TS

(g/L)

3,48 1,90 54,65 7,02 2,53 63,91

Gas 0 o

* = rata-rata

PLUGFLOW 30L



Net sedimentation

A. Kurva volume biogas R1Total : 74,31 L

B. Kurva Laju Pembentukan Gas R1Laju pembentukan gas: 3-5 L/hari.

A

B

PLUGFLOW 30L



y = 0.861x - 9.705R² = 0.701

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50

Vo

lum

e B

ioga

s (L

)

Waktu (hari)

75% EG:25% KS

Linear (75% EG:25% KS)

A. Kurva volume biogas R1

Total : 40,59 L

B. Kurva LajuPembentukan Gas R1Laju pembentukan gas: 2-3 L/hari.

A

B

PENYISIHAN BAHAN

ORGANIK DAN TOTAL SOLID


Net sedimentation

KOMPOSISI

EG : KS

Awal COD

(mg/L)

Akhir COD

(mg/L)

Removal

(%)

100% : 0% 15725 4120 73,80

75% : 25% 35732 4864 75,79

KOMPOSISI

EG : KS

Awal VSS

(g/L)

Akhir VSS

(g/L)

Removal

(%)

100% : 0% 3,42 0,85 75,16

75% : 25% 6,92 1,32 80,93

KOMPOSISI

EG : KS

Awal TSS

(g/L)

Akhir TSS

(g/L)

Removal

(%)

100% : 0% 3,48 0,98 71,87

75% : 25% 7,02 1,52 78,34

• Perbedaan besarnya nilai penurunan pada setiap reaktor dipengaruhi oleh kondisi mikroorganisme pengurai pada setiap reaktor dan kondisi lingkungan pada reaktor yang sangat mempengaruhi proses.

• Banyaknya kotoran sapi pada reaktor 2 menambah jumlah mikroorganisme pengurai bahan organik, sehingga removal COD pada reaktor ini lebih besar diantara reaktor lainnya.

• Menurut Sugiyana (2008), efisiensi penyisihan COD, BOD, TSS, VSS pada berbagai jenis reaktor anaerobik bervariasi antara 30%-90%.


KESIMPULAN


Net sedimentation

Pengujian reaktor dilakukan denganmenggunakan hasil dari penelitianpendahuluan yaitu :

pada perbandingan eceng gondok dengan air 1:3 (COD 15725 mg/L)

dan perbandingan eceng gondok dibandingkotoran sapi 75%:25% (COD 35732 mg/L)

KESIMPULAN


Net sedimentation

Hasil dari pengujian reaktor:

• Pada pengisian reaktor menggunakan sistem batch,

tidak terjadi aliran biogas dari reaktor ke plastikpenampung.

• Pada pengisian reaktor menggunakan system kontinyu, reaktor dapat beroperasi dengan baik, dengan HRT 40 hari total biogas yang dihasilkanoleh reaktor 1 (100% EG:0% KS) sebesar 74,31 L. Sedangkan untuk reaktor 2 (75% EG:25% KS) sebesar 40,59 L.

KESIMPULAN


Net sedimentation

Penyisihan bahan organic (COD):1. Reaktor batch (1 L) penyisihan COD terbesar

(25,69%) pada komposisi eceng gondok dibandingkotoran sapi 75%:25%.

2. Reaktor batch (30 L) penyisihan COD terbesar(57,26%) pada komposisi eceng gondok dibandingkotoran sapi 75%:25%. Kontinyu (30 L) ) penyisihanCOD terbesar (86,39%) pada komposisi ecenggondok dibanding kotoran sapi 75%:25%.

SARAN

Untuk peneliti yang akan melakukan penelitian produksi biogas dari biomassa tumbuhan disarankan untuk:

• Menggunakan membuat campuran bahan dengan COD antara 10.000 hingga 20.000 mg/L agar produksi biogas dapat berjalan optimal.

• Melakukan pengadukan secara berkala agar biogas tidakterjebak di dalam sludge.

• Melakukan pengujian terhadap methan (CH4) yang dihasilkan dan memprediksi jumlah biogas dari ecenggondok yang dibutuhkan apabila digunakan untukmemasak dan menyalakan lampu.



PenelitianPendahuluan


Penentuan Desain Alat Biogas

Perancangan Kriteria Desain

Perakitan Alat Biogas

Uji Coba Reaktor

Mulai

Tidak

Selesai

Persiapan Bahan

PengukuranPemotonganPerakitanPengeleman

Masukan air hingga penuhMengisi dengan gas hingga

tekanan tertentuJemur di bawah matahari

terikYa

Mengalami Kebocoran

TAHAPAN PEMBUATAN DAN

PENGUJIAN KEBOCORAN

REAKTOR BIOGAS


Persiapan AlatPersiapan Bahan

Dimasukkan ke dalam reaktor kontinyu

Uji karakteristik akhir (COD,

VSS, pH)

Mulai

Selesai

Perangkaian reaktor biogas 2 unit:

• 1 Reaktor kontrol (bahan eceng

gondok)

• 1 Reaktor (bahan eceng gondok

dan kotoran sapi)

Uji Karakteristik Awal (COD, VSS, pH)

• Eceng gondok

diblender dicampur

dengan air dengan

perbandingan (hasil

dari penelitian

pendahuluan tahap I)

• Ditambah biostarter

kotoran sapi dengan

perbandingan sesuai

hasil dari penelitian

pendahuluan tahap II

Pengamatan volume biogas

yang terbentuk

TAHAPAN REAKTOR

BIOGAS

METODE ANALISA


No. Parameter uji Metoda Sumber

1. Volume biogas Pengukuran volume

2. pH Potensiometri

dengan pH meter

Eaton, Clesceri, dan Greenberg, 1995

3. Bahan organik COD Eaton, Clesceri, dan Greenberg, 1995

4 VSS Gravimetri Eaton, Clesceri, dan Greenberg, 1995

5 TS Gravimetri Eaton, Clesceri, dan Greenberg, 1995

6 VS Gravimetri Eaton, Clesceri, dan Greenberg, 1995

produksi biogas dari eceng gondok masalah • bagaimana produksi biogas dari eceng gondok pada...

Documents