Laporan Biotek Biogas [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM BIOTEKNOLOGI PERCOBAAN VI PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH



OLEH : NAMA



: LINA AULIA NURDIN



STAMBUK



: F1DI I8 037



KELOMPOK



: II (DUA)



ASISTEN PEMBIMBING : ANGGUN WIRAWAN ACO



PROGRAM STUDI BIOLOGI JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HALUOLEO KENDARI 2021



I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Energi sangat diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Sumber energi dapat berasal dari matahari, bahan bakar minyak, gas alam dan kayu bakar. Energi tersebut digunakan untuk keperluan rumah tangga seperti memasak dan penerangan. Kebutuhan energi semakin meningkat setiap tahunnya. Tingginya penggunaan energi dipengaruhi oleh meningkatnya pertumbuhanpenduduk dan meningkatnya perkembangan industri. Penggunaan fosil sebagai bahan baku menyebabkan kelangkaan energi karena fosil tidak dapat diperbaharui. Karena itu pengembangan energi alternatif sangat dibutuhkan. Bioenergi merupakan salah satu bentuk energi alternatif yang prospektif untuk dikembangkan. Pengembangan bioenergi bukan saja dapat mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak (BBM) yang harganya terus meningkat, tetapi juga dapat meningkatkan keamanan pasokan energi nasional. Biogas hadir sebagai salah satu bioenergi alternatif ramah lingkungan sebagai pengganti energi fosil. Biogas termasuk dalam bioenergi karena berasal dari biomassa yang merupakan produk dari material organik, seperti limbah peternakan dan pertanian serta material organik lainnya. Indonesia dengan iklim tropik, mempunyai sumber daya organik melimpah yang jika diolah secara optimum yang dapat digunakan untuk menghasilkan biogas sebagai energi alternatif terbarukan yang ramah lingkungan. Pemanfaatan limbah peternakan (kotoran ternak) merupakan salah satu alternatif yang sangat tepat untuk mengatasi kelangkaan bahan bakar minyak.



Biogas merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang dapat menjawab



kebutuhan



energi



alternatif.



Manfaat



energi



biogas



adalah



menghasilkan gas metan sebagai pengganti bahan bakar khususnya minyak tanah dan dapat dipergunakan untuk memasak. Biogas dalam skala besar dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Manfaat energi biogas yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui. Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Berdasarkan uraian di atas, maka dilakukan praktikum mengenai Produksi Biogas dari Limbah. B. Rumusan Masalah Rumusan masalah pada praktikum ini adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana cara produksi biogas dari limbah? 2. Bagaimana kualitas produksi biogas dari limbah? C. Tujuan Praktikum Tujuan yang ingin dicapai pada praktikum ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui cara produksi biogas dari limbah. 2. Untuk mengetahui kualitas produksi biogas dari limbah. 3. Manfaat Praktikum Manfaat yang dapat diperoleh pada praktikum ini adalah sebagai berikut : 1. Dapat mengetahui cara produksi biogas dari limbah.



2. Dapat mengetahui kualitas produksi biogas dari limbah. II. TINJAUAN PUSTAKA A. Energi Menurut Undang-undang Nomor 30 Tahun 2007 tentang energi, energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja yang dapat berupa panas, cahaya, mekanika, kimia, dan elektromagnetika. Energi merupakan kebutuhan menusia yang paling dasar. Energi dimanfaatkan dalam berbagai bidang untuk menunjang berbagai aktivitas dalam kehidupan sehari-hari. Energi yang paling banyak dimanfaatkan dalam pemenuhan kebutuhan manusia yakni energi minyak bumi. Jenis energi ini merupakan energi yang tidak dapat diperbaharui, sehingga dalam rentang waktu tertentu akan terjadi kekurangan energi (Afrian, dkk., 2017). B. Pemanfaatan Energi Manusia secara langsung maupun tidak langsung dalam kehidupan seharihari akan menggunakan energi untuk menjalani hidup. Sumber energi utama berasal dari matahari, selain itu diperoleh dari minyak bumi dan gas alam. Energi terlebih dahulu melalui proses perubahan bentuk sehingga dapat digunakan, misalnya energi kimia menjadi energi listrik yang memungkinkan manusia dapat menjalankan alat-alat elektronik. Terdapat dua jenis energi yaitu energi terbarukan dan energi tak terbarukan. Energi terbarukan merupakan sumber energi yang bisa diperbarui lagi atau bisa digunakan secara berulang. Sumber energi tak terbarukan tidak bisa digunakan terus menerus serta akan habis pada satu titik. Kebijaksanaan



dalam pemanfaatan energi, utamanya energi yang tidak dapat diperbaharui sangat dituntut untuk menjaga pasokan enerdi di masa depan (Pratiwi, dkk., 2019). C. Biogas Biogas merupakan bahan bakar gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga) atau degradasi anaerobik bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batubara dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Biogas didefinisikan sebagai gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik (seperti kotoran hewan, kotoran manusia, jerami, sekam dan sayur-sayuran) difermentasi atau mengalami proses metanisasi. Biogas terdiri dari campuran metana (50-75%), CO2 (25-45%), serta sejumlah kecil H2, N2 dan H2S (Megawati dan Aji, 2015). D. Faktor yang Mempengaruhi Produksi Biogas Faktor-faktor yang mempengaruhi proses produksi biogas adalah adalah Ph, jenis bahan organik, suhu dan lama fermentasi. Metode terbaik untuk memproduksi biogas pada komposisi rentang pH 6-8 dan produksi biogas tertinggi pada pH 7. Nilai optimum untuk fermentasi anaerob yaitu 5,5-8,5. Peningkatan asam yang berlebihan dapat menghambat metanogen. Suhu berpengaruh terhadap mikroorganisme pengurai dalam proses fermentasi anaerob. Perubahan suhu yang terlalu ekstrim di dalam digester akan mengakibatkan penurunan populasi mikroorganisme sehingga dengan cepat akan berpengaruh



terhadap penurunan produksi biogas. Jenis bahan organik yang digunakan sebagai bahan baku merupakan faktor yang sangat penting karena berpengaruh terhadap lama waktu dekomposisi. Bahan organik berupa limbah pertanian hijauan yang mengandung selulosa dan lignin lebih lama untuk terdekomposisi (Sanjaya, dkk., 2015). E. Manfaat Biogas Manfaat dari biogas adalah sebagai pengganti bahan bakar khususnya minyak tanah yang semakin langkah dan dapat juga digunakan untuk bahan bakar pengganti bahan bakar minyak (bensin dan solar). Biogas dalam skala besar dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Penggunaan biogas telah mampu mengurangi emisi gas rumah kaca sebagai akibat dari pengurangan penggunaan energi fosil. Penggunaan hutan juga ikut mendukung kebijakan pembangunan berkelanjutan khususnya di sektor pertanian dan kelestarian hutan. Penyediaan air bersih masyarakat juga terjamin disebabkan biogas mampu mereduksi dampak pencemaran air oleh limbah peternakan dan rumah tangga (Santoso, dkk., 2020).



III. METODE PRAKTIKUM A. Waktu dan Tempat Praktikum ini dilaksanakan pada hari Rabu, tanggal 09 Juni 2021 pukul 13.00 WITA sampai selesai, bertempat di salah satu rumah praktikan, kemudian dilanjutkan di Laboratorium Genetika, Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Halu Oleo, Kendari. B. Bahan Praktikum Bahan yang digunakan pada praktikum ini dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Bahan dan kegunaannya No 1. 2. 3. 4.



Nama Alat Kotoran ayam EM4 Air Lakban hitam



Satuan Kg mL mL -



Kegunaan Sebagai substrat dalam pembuatan biogas Sebagai sumber mikroorganisme Sebagai indikator perhitungan volume gas Sebagai bahan penutup celah tutup botol



C. Alat Praktikum Alat yang digunakan pada praktikum ini dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Alat dan kegunaannya No 1. 2.



Nama Alat Botol plastik ukuran 1,5 L Botol plastik ukuran 600 mL



3. 4. 5.



Selang Waskom Penggaris



6. 7.



Kamera Alat tulis



Kegunaan Sebagai wadah untuk meletakkan substrat Sebagai tempat untuk menyimpan gas yang dihasilkan Sebagai alat untuk melewatkan gas Sebagai alat untuk mencampur substrat dan EM4 Sebagai alat untuk mengukur pertambahan tinggi air sebagai indikator penambahan volume gas Sebagai alat untuk dokumentasi Sebagai alat untuk mencatat hasil pengamatan



D. Prosedur Kerja Prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum ini adalah sebagai berikut : 1. Persiapan substrat biogas - Menyiapkan



kotoran



ayam



potong



sebanyak



menambahkan air sebanyak 500 mL air, selanjutnya



500



g,



kemudian



memasukkan 50 mL



EM4, lalu dicampur hingga merata. 2. Persiapan media fermentasi/ fermentor - Menyiapkan 2 botol air mineral bekas berukuran 1,5 L dan satu botol air mineral bekas berukuran 600 mL. - Melubangi tutup botol ukuran 1,5 L dan tutup botol ukuran 600 mL, kemudian menghubungkan kedua botol dengan selang melalui lubang pada masing-masing tutup botol. - Menutup rapat celah lubang pada tutup botol besar, sehingga tidak ada udara yang masuk. - Membagi botol ukuran 1,5 L lainnya menjadi 2 bagian, dimana bagian bawah lebih panjang dari bagian atasnya. 3. Fermentasi



- Memasukkan bahan-bahan yang telah tercampur ke dalam botol berukuran 1,5 L dan menutup rapat. - Mengisi air pada botol berukuran 600 mL, jangan terlalu penuh. - Meletakan botol berukuran 600 mL yang telah diisi air tadi secara menggantung pada potongan botol 1,5 L yang juga telah diisi air, dengan posisi mulut botol berada di bagian bawah. Dilanjutkan dengan mengukur tinggi awal air yang diisi di dasar botol. - Menunggu fermentasi hingga 1 minggu. 4. Pengamatan - Mengamati hasil fermentasi, dengan melihat adanya gas pada botol 600 mL. - Menghitung tinggi akhir air pada botol. - Mendokumentasikan pengamatan. - Mencatat hasil pengamatan. 5. Menghitung volume gas yang terbentuk.



IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pengamatan Hasil pengamatan pada praktikum ini dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil Pengamatan Biogas Gambar pengamatan



Jenis Sampel



No. 1.



Sebelum Fermentasi



Setelah Fermentasi



Volume Gas CH4 (m3)



Keterangan



149, 21



Berhasil (terjadi penambahan tinggi air yang disebabkan oleh bertambahnya gas, sehingga air terdesak ke luar



Kotoran ayam potong



B. Analisis Data Analisis data pada praktikum ini adalah sebagai berikut : Dik : Tinggi awal air



= 11,5 cm



Tinggi akhir air



= 16 cm



D botol kecil



= 6,5 cm



Dit : Volume gas CH4 yang terbentuk = .......? Peny : Volume gas CH4 = π x (½ d)2 x t = 3,14 x (½ 6,5)2 x (16-11,5) = 3,14 x 10,56 x 4,5 = 149, 21 m3



B. Pembahasan Energi merupakan kebutuhan menusia yang paling dasar. Energi dimanfaatkan dalam berbagai bidang untuk menunjang berbagai aktivitas dalam kehidupan sehari-hari, seperti memasak dan penerangan. Kebutuhan manusia akan energi semakin meningkat, hal ini dipengaruhi oleh meningkatnya pertumbuhan penduduk dan meningkatnya perkembangan industri. Penggunaan fosil sebagai bahan baku menyebabkan kelangkaan energi karena fosil tidak dapat diperbaharui. Karena itu pengembangan energi alternatif sangat dibutuhkan. Salah satu energi alternatif ramah lingkungan sebagai pengganti energi fosil yaitu biogas. Biogas termasuk dalam bioenergi karena berasal dari biomassa yang merupakan produk dari material organik seperti limbah peternakan dan petranian serta material organik lainnya. Sumber daya organik melimpah yang jika diolah secara optimum dapat digunakan untuk menghasilkan biogas sebagai energi alternatif terbarukan yang ramah lingkungan. Pemanfaatan limbah peternakan (kotoran ternak) merupakan salah satu alternatif yang sangat tepat untuk mengatasi kelangkaan bahan bakar minyak. Pembuatan biogas dengan alat digester sangat sederhana, yaitu kotoran ayam potong sebanyak 500 g ditambahkan dengan air 500 mL dan EM4 50 mL EM4 dicampur rata. EM4 berfungsi untuk penyedia mikroba pendegradasi senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Megawaati (2015), juga menambahkan bahwa penambahan EM4 dilakukan untuk mengantisipasi keterbatasan jenis mikroba alami dan ketidakmampuan mikroba alami untuk mendegradasi beberapa senyawa toksik seperti senyawa pestisida yang terdapat



pada bahan. Substrat dimasukkan kedalam wadah fermentasi yang telah dibuat dan ditutup rapat hingga oksigen tidak bisa masuk. Botol berukuran 600 mL di isi air dan diletakkan menggantung pada potongan botol 1,5 L yang juga telah diisi air, dengan posisi mulut botol berada di bagian bawah dan mengukur tinggi awal air yang diisi di dasar botol, setelah itu dilakukan fermentasi selama 1 minggu. Hasil pengamatan menunjukkan kotoran ayam potong menghasilkan gas metan sebesar 149,21 cm3. Menurut putri (2019), kotoran ternak mengandung nitrogen, fosfor dan kalium yang merupakan kandungan nutrient utama untuk bahan pengisi biogas. Kotoran ternak merupakan pilihan yang tepat sebagai bahan baku pembuatan biogas, karena di dalam kotoran ternak telah mengandung bakteri metanogenik yang dapat menghasilkan gas metan. Proses pembuatan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya adalah suhu, pH, substrat, pengadukan dan starter. Suhu optimum bakteri metanogenik yang bersifat mesofilik adalah 350 C, bakteri metanogenik termofilik adalah 500-600 C. Proses pembentukan gas metan ini diawali oleh proses hidrolisis senyawa menjadi lebih sederhana dengan bantuan mikroorganisme alami atau dari larutan EM4, kemudian senyawa hasil hidrolisis berupa monosakarida ini akan membentuk asam asam organik dan etanol serta produk lain yang merupakan tahap asidogenesis. Tahap selanjutnya bahan bahan organik ini akan dioksidasi menjadi asam asetat, H2 dan CO2, ketika mikroba yang terdapat pada tahap acetogenesis ini mampu mengubah hasil hidrolisis tadi menjadi asam astet maka tidak akan melalui lagi proses asidogenesis. Setelah itu asam asetat, H2 dan CO2



yang terbentuk akan digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya dan mengahasilkan gas metan (CH4) dan CO2. Pembuatan produk biogas harus memperhatikan rasio C/N yang merupakan perbandingan pasokan energi mikroba yang digunakan terhadap nitrogen untuk sintesis protein. Bakteri yang ada selama proses fermentasi telah menggunakan unsur karbon (C) sebagai energinya dan nitrogen (N) untuk membangun struktur sel tubuhnya. Hal ini dapat menyebabkan produksi biogas berhenti karena nilai rasio C/N tersebut tidak lagi dapat membantu bakteri untuk memproduksi biogas. Penurunan rasio C/N dapat mempercepat proses fermentasi, karena rasio C/N yang terlalu tinggi akan menyebabkan nitrogen terkonsumsi sangat cepat oleh bakteri-bakteri metanogen untuk memenuhi kebutuhan protein dan tidak akan lagi bereaksi dengan sisa karbonnya (Sanjaya, 2015).



V. PENUTUP A. Simpulan Simpulan pada praktikum ini adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan biogas dengan alat digester sangat sederhana, yaitu kotoran ayam potong sebanyak 500 g ditambahkan dengan air 500 mL dan EM4 50 mL EM4 dicampur rata. Substrat dimasukkan kedalam wadah fermentasi yang telah dibuat dan ditutup rapat hingga oksigen tidak bisa masuk. Botol berukuran 600 mL di isi air dan diletakkan menggantung pada potongan botol 1,5 L yang juga telah diisi air, dengan posisi mulut botol berada di bagian bawah dan mengukur tinggi awal air yang diisi di dasar botol, setelah itu dilakukan fermentasi selama 1 minggu. 2. Untuk mengetahui kualitas produk biogas dari limbah kotoran ayam potong perlu dilakukan uji nyala api. Nyala api merupakan salah satu indikator berhasil atau tidaknya proses fermentasi pada biogas tersebut. Hasil akhir yang diharapkan dari proses biogas ialah menghasilkan nyala api yang biru. B. Saran Saran yang dapat diajukkan pada praktikum ini adalah sebagai berikut : 1. Untuk praktikan, agar mengikuti praktikum dengan serius apalagi dimasa pandemi saat ini, kita tidak dapat melakukan praktikum secara langsung, sehingga perhatian praktikan terhadap praktikum sangat diperlukan. 2. Untuk asisten, agar selalu memberikan motivasi kepada praktikan agar dapat melakukan praktikum dengan baik.



DAFTAR PUSTAKA Afrian, C., Haryanto, A., Hasanudin, U., dan Zulkarnain, I., 2017. Produksi Biogas dari Campuran Kotoran Sapi dengan Rumput Gajah (Pennisetum purpureum). Jurnal Teknik Pertanian Lampung. 6(1): 21-32 Megawati. dan Aji, K. W., 2015. Pengaruh Penambahan EM4 (Effective Microorganism-4) pada Pembuatan Biogas dari Eceng Gondok dan Rumen. Jurnal Bahan Alam Terbarukan. 4(2): 42-49 Pratiwi, I., Permatasari, R., dan Homza, E. F., 2019. Produksi Biogas dari Limbah Kotoran Sapi dengan Digester Fixed Drum. Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat. 2(3): 7-18 Putri, R. E., Andasuryani. dan Pertiwi, I., 2019. Studi Pemanfaatan Kotoran Sapi Sebagai Sumber Biogas di Nagari Aie Tajun Kecamatan Lubuk Alung Kabupaten Padang Pariaman. Jurnal Dampak. 16(1): 26-30 Sanjaya, D., Haryanto, A., dan Tamrin, T., 2015. Produksi Biogas dari Campuran Kotoran Sapi dengan Kotoran Ayam. Jurnal Teknik Pertanian Lampung. 4(2): 127-136 Santoso, B., Warsono, I. U., Seseray, D. Y., Purwaningsih, 2020. Pemanfaatan Kotoran Sapi Sebagai Sumber Energi Biogas di Kabupaten Teluk Bintuni Provinsi Papua Barat. Jurnal Pengabdian Kepada Masyarakat. 26(3): 119123