Optimasi jumlah penambahan air lindi untuk memaksimalkan kecepatan produksi biogas dan konsentrasi gas metan dalam biogas

SUBANDIYONO, Wiratni, S.T., M.T., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Air lindi adalah cairan yang merembes ke bawah dari suatu tumpukan sampah yang terbentuk karena proses pembusukan oleh aktivitas mikroba. Dalam penelitian ini, air lindi diambil dari Tempat Pembuangan Akhir (TPA) Piyungan Yogyakarta pada musim kemarau. Air lindi mengandung mikroba dan berbagai macam mineral yang dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri. Kandungan mineral ini diperkirakan dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan produksi biogas dan konsentrasi gas metan dengan substrat kotoran sapi segar. Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas mikroba secara anaerobik pada bahan-bahan organik yang biodegradable. Kandungan utama biogas adalah metan/CH4 (55-75%) dan karbondioksida/CO2 (22-45%). Metan bersifat mudah terbakar (flammable) sehingga metan dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif untuk menggantikan bahan bakar minyak (BBM). Penelitian ini bertujuan untuk menentukan jumlah optimum penambahan air lindi untuk memaksimalkan kecepatan proses pembentukan biogas, volume biogas, dan konsentrasi gas metan. Pelaksanaan penelitian dilakukan dengan menggunakan batch anaerobic reactor. Rangkaian batch anaerobic reactor terdiri atas minibiodigester, selang, buret, dan penampung air. Penelitian dilakukan dengan 4 macam perlakuan. Perlakuan I (air lindi 0% volume) dengan perbandingan volume kotoran sapi segar dan air 150 : 300; perlakuan II (air lindi 15% volume) dengan perbandingan volume air lindi : kotoran sapi : air = 67,5 : 150 : 232,5; perlakuan III (air lindi 20% volume) perbandingannya = 90 : 150 : 210; dan perlakuan IV (air lindi 25% volume) perbandingannya = 112,5 : 150 : 187,5. Pengamatan volume gas terbentuk dilakukan setiap hari selama 30 hari dengan mengamati perubahan permukaan air di dalam buret. Sedangkan konsentrasi gas metan diuji dengan Gas Chromatography (GC). Hasil percobaan, bahwa air lindi dari TPA Piyungan dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan produksi biogas dan konsentrasi gas metan dalam biodigester. Berdasarkan hasil analisis grafik dan data akumulasi produksi biogas serta konsentrasi gas metan, penambahan air lindi sebanyak 20% dari total volume digester dapat meningkatkan produksi biogas pada hari ke-11 s.d 20 sekitar 163% dan peningkatan konsentrasi metannya 4,6% (pada hari ke-14) dan 53,89% (pada hari ke-20).

Leachate is liquid which has leaked through the accumulated wastes in a landfill disposal site due to microbe activity. In this research, leachate was taken from final disposal area of Piyungan in Yogyakarta during dry season. Leachate contains many strains of microbes and mineral elements required for microbe growth. The mineral elements may be useful to increase biogas production and methane concentration. Biogas is the mixture gas produced by methaneogenic bacteria while acting upon biodegradable materials in an anaerobic condition. Biogas is generally composed of 55 to 75 percent of methane (CH4) and 22 to 45 percent of carbondioxide (CO2). The methane is flammable gas so that it can be used as energy alternative source. The aim of this research is to determine the optimum amount of leachate addition towards maximum biogas production rate, and methane concentration in biogas. The research was conducted in a batch anaerobic reactor. The batch anaerobic reactor consists of minibiodigester, plastic ducts, burette, and water container. The research was planned for four treatments. First treatment (leachate 0%)used the volume ratio of fresh dunk to water of 150 : 300. Second treatment (leachate 15%)used the volume ratio of leachate volume to fresh dunk to water of 67,5 : 150 : 232,5. Third treatment (leachate 20%)used the volume ratio of leachate to fresh dunk to water of 90 : 150 : 210. And fourth treatment (leachate 25%)used the volume ratio of leachate to fresh dunk to water of 112,5 : 150 : 187,5. The progress of the reaction was monitored by measuring the volume of daily product of biogas and its methane concentration. The result indicated that the leachate from landfill final disposal Piyungan could be used to increase biogas production rate and methane concentration in biogas. The increasing biogas production rate was due to the mineral elements in the leachate. According to the result of analysis with visual observation on the data of accumulation biogas production capacity and methane concentration, leachate as much as 20% of total volume digester could give 163% in biogas production rate during the period of 11 – 20 days. Besides, 20% volume of leachate addition increased methane concentrations up to 4,6% (14th day) and 53,89% (20th day).

Kata Kunci : Air lindi,Biogas,Gas metan, leachate, biogas, methane gas