Analisis kuantitatif proses biodegradasi secara batch terhadap perolehan gas metan dari campuran kotoran sapi dan jerami padi

FIRMAN, Prof. Ir. Wahyudi Budi Sediawan, SU.,Ph.D

2010 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Peningkatan taraf hidup masyarakat yang diiringi dengan peningkatan jumlah populasi penduduk akan menaikkan tingkat kebutuhan energi. Salah satu alternatif bentuk energi yang sangat prospektif di masa depan adalah energi biogas. Penelitian akan terfokus kepada topik yang belum banyak diteliti, yaitu penentuan kinetika dan konstanta reaksi berdasarkan penguraian substrat menjadi asam asetat yang selanjutnya dikonversi menjadi gas metan dengan mendekati reaksi orde 1. Tujuan Penelitian ini adalah mendapatkan suatu model kinetika reaksi yang diharapkan bisa mendeskripsikan secara kuantitatif proses pembentukan biogas dari campuran jerami dan kotoran sapi. Penelitian ini dilakukan pada suhu mesofilik dengan konfigurasi temperatur konstan 35oC dan waktu penelitian dilakukan selama 42 hari. Substrat yang digunakan dalam penelitian ini adalah campuran kotoran sapi dan jerami padi, sedangkan cairan yang digunakan adalah campuran inokulum yang berasal dari pengolahan limbah kotoran sapi dan aquades. Substrat dan inokulum yang digunakan dalam penelitian ini dengan perbandingan (%berat) 1:2 ; 1:3 dan 1:4 untuk sampel dengan kandungan jerami masing-masing 5% dan 2,5%. Data komposisi campuran tersebut di atas kemudian diberi label [C 1], [C 2], [C 3], [C 4], [C 5] dan [C 6]. Hasil analisis dapat didekati dengan kasar untuk menjelaskan laju pembentukan biogas. data perhitugan menunjukkan bahwa nilai konstanta kecepatan reaksi k1 dan k2 ( hari-1) untuk setiap komposisi adalah : [C 1] k1 = 0,01128 & k2 = 0,324; [C 2] k1 = 0,0127 & k2 = 0,4353; [C 3] k1 = 0,0116 & k2 = 0,2013; [C 4] k1 = 0,0127 & k2 = 0,3927; [C 5] k1 = 0,0123 & k2 = 0,3597) dan [C 6] k1=0,0136 & 0,2868. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai yield biogas untuk tiap komposisi adalah: [C 1] 122,62; [C 2] 345,62; [C 3] 282,06; [C 4] 139,84; [C 5] 257,02 dan [C 6] 291,85 mL Biogas/g VS. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa nilai yield gas metan untuk tiap komposisi adalah : [C 1] 3,67; [C 2] 8,13; [C 3] 11,82; [C 4] 4,4; [C 5] 3,77 dan untuk [C 6] 8.01 gr metan/gr kotoran sapi. Nilai konstanta kecepatan reaksi dan yield biogas dipengaruhi oleh komposisi substrat.

Standard of living improvement accompanied by population growth will increase the level of energy demand. One of the prospective alternative energy in the future is biogas. This research focused on topic which had not been intensively studied before, the development of kineticmodels and evaluation of their parameters based on decomposition of the experimental data. The objectives of this study were generate experimental data and to develop kinetic model which was able to describe biogas production from rice straws and cow dung. The kinetic model consideral two step reaction, which were acetic acid formation and methane formation. The xperiments were performed at mesophilic temperatures (35oC) for 42 days. The substrate used was a mixture of cow dung and rice straws, while the liquid was a mixture of inoculums of cow dung treated with water. Weight ratios of substrate to inoculums were 1:2, 1:3, 1;4 for samples with 5 and 2,5% rice straws content, respectively. The mixture composition data were then labeled with [C 1], [C 2], [C 3], [C 4], [C 5] and [C 6]. This study showed that the models proposed can roughly describe the rate of biogas production, while the reaction rate constants k1 and k2 (per day) for [C 1], [C 2], [C 3], [C 4], [C 5] and [C 6] were k1 = 0.01128, k2 = 0.324; k1 = 0.0127 , k2 = 0.4353 ; k1 = 0.0116 , k2 = 0.2013; k1 = 0.0127 , k2 = 0.3927; k1 = 0.0123 , k2 = 0.3597 and k1 = 0.0136 , 0.2868. Respectively the biogas yields for each composition expressed in mL of biogas /gof Volatile Solid were: [C 1] 122.62; [C 2] 345.62; [C 3] 282.06; [C 4] 139.84; [C 5] 257, 02 and [C 6] Biogas 291.85. The methane yields for each composition expressed in g methane / g cow dung were 3.67; 8.13; 11.82; 4.4; 3.77 and 8.0 . The research showed that reaction rate constant and yield biogas were the substrate composition.

Kata Kunci : Yield,Biogas,Kotoran sapi,Jerami padi