Post on 17-Mar-2019
13
MATERI DAN METODE
Lokasi dan Waktu
Penelitian dilaksanakan di laboratorium pengolahan limbah Fakultas
Peternakan IPB untuk pembuatan alat dan pembuatan pelet pemurni. Contoh biogas
yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari instalasi biogas yang ada di
kandang ruminansia besar Fakultas Peternakan IPB. Analisis kandungan gas
dilakukan di Laboratoriun Pusat Penelitian Lingkungan Hidup (PPLH-IPB).
Penelitian dilakukan pada bulan Maret 2012 sampai bulan Juni 2012.
Materi
Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan pelet pemurni biogas antara
lain CaO, tepung kanji, serbuk gergaji kayu albasia, aquades. Bahan-bahan untuk
pembuatan alat filter (alat untuk menampung pelet) terdiri dari pipa PVC 3 inci, dop
3 inci, pipa tembaga (nepel), lem PVC, lem epoxy (plastic steel), gabus filter. Bahan-
bahan yang digunakan untuk pembuatan penampung biogas antara lain adalah plastik
polyethylene, pipa PVC ½”, pipa PVC sambungan siku ½”, PVC sambungan T ½”,
PVC ulir ½”, lem PVC, stop kran, ban dalam, tali karet ban dalam, dan selang
(selang plastik & selang gas). Bahan-bahan lain yang digunakan dalam penelitian ini
adalah larutan penyerap CO2 dan larutan phenolphthalein (PP), serta biogas yang
berasal dari digester yang terdapat di kandang ruminansia besar.
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah solder, tang, kompor,
baskom, gelas ukur, ayakan, saringan, alat pencetak/pembentuk pelet, panci, sarung
tangan, amplas, kikir, gergaji, serok plastik, loyang, botol plastik, tabung impinger,
tripod, peralatan impinger, set temperature oven, dan vacuum pump.
14
Prosedur
Tahapan kerja penelitian ini terdiri atas dua tahap yaitu tahap penelitan
pendahuluan dan penelitian utama. Penelitian pendahuluan terdiri dari persiapan alat
dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian utama. Penelitian utama terdiri atas
proses pengukuran konsentrasi CO2 pada biogas.
Penelitian Pendahuluan
Tahapan penelitian pendahuluan terdiri atas pembuatan alat penampung pelet
pemurni, dan pembuatan penampung biogas. Alat filter biogas adalah alat yang
digunakan sebagai pemurni biogas. Pembuatan alat ini menggunakan pipa PVC
berukuran 3 inci. Proses pembuatan dimulai dengan pengukuran panjang pipa. Pipa
yang akan digunakan sepanjang 35 cm. Tahap berikutnya adalah penggergajian
untuk memotong pipa, lalu pembersihan bagian pipa pada kedua ujungnya dari sisa-
sisa proses penggergajian dengan menggunakan amplas dan kikir. Dop yang
digunakan untuk menutup kedua ujung pipa dilubangi bagian tengahnya terlebih
dahulu dengan menggunakan solder. Bagian yang telah dilubangi kemudian
dibersihkan dengan menggunakan kikir. Pipa tembaga (nepel) dimasukan pada
bagian tengah dop tersebut lalu dikencangkan dengan menggunakan tang. Bahan-
bahan yang sudah disatukan kemudian pada sela-sela sambungannya dilapisi dengan
lem epoxy (plastic steel) untuk menghindari resiko kebocoran. Bahan-bahan yang
digunakan untuk pembuatan alat penampung dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Bahan-Bahan Penyusun Alat Penampung Pelet Pemurni.
Sumber: Dokumentasi penelitian
15
Dop dan pipa tembaga yang sudah terpasang digabungkan dengan gabus
filter, yang sebelumnya telah dipotong dengan bentuk lingkaran. Pemasangan dop
pada pipa dilakukan dengan mengelem bagian ujung pipa kemudian menekan dop
sehingga dapat terpasang menyatu dengan pipa. Pemasangan dop pertama hanya pa-
da salah satu ujung pipa. Ujung pipa lainnya dibiarkan terbuka untuk pengisian pelet.
Prosedur yang sama dilakukan untuk menutup ujung pipa yang masih terbuka. Alat
pemurni yang telah terisi dengan pelet pemurni kemudian dicat dengan
menggunakan cat semprot (pylox). Alat filter yang siap digunakan dapat dilihat pada
Gambar 5.
Gambar 5. Alat Penampung Pelet Pemurni yang Siap Digunakan.
Sumber: Dokumentasi penelitian
Penampung gas dibuat dari bahan plastik polyethylene yang berdiameter 0,65
meter dan panjang 5 meter. Plastik polyethylene pertama-tama disiapkan sepanjang
10 meter, kemudian plastik tersebut dibagi menjadi dua bagian sama panjang. Plastik
yang telah terbagi tersebut digunakan sebagai penampung dengan dua lapisan.
Penampung plastik kemudian diikat dengan menggunakan tali karet dari ban
dalam lalu dihubungkan dengan pipa PVC ½” pada kedua ujungnya. Ujung dari
plastik penampung dihubungkan langsung dengan digester, sehingga gas dapat
mengalir ke dalam plastik, sedangkan ujung yang satunya ditujukan untuk digunakan
sebagai penghubung ke peralatan impinger, setelah semua terpasang dengan benar,
kemudian penampung diletakan di atas langit-langit kandang. Pembuatan penampung
gas bertujuan sebagai penampung dan indikator ketersediaan biogas yang digunakan
16
dalam penelitian. Penampung gas yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat
pada Gambar 6.
Gambar 6. Penampung Biogas.
Sumber: Dokumentasi penelitian
Penelitian Utama
Penelitian utama terdiri dari pembuatan pelet pemurni, pengambilan contoh
biogas untuk dianalisis kandungan CO2. Proses pembuatan pelet pemurni berbahan
dasar CaO dan serbuk gergaji kayu albasia terdiri dari beberapa proses. Proses-proses
pembuatan pelet pemurni terdiri atas pembersihan serbuk gergaji, penentuan
persentase bahan pada tiap-tiap perlakuan sampai pada pembentukan pelet dengan
bantuan alat. Proses pertama dalam membuat pelet adalah mencuci serbuk gergaji
kayu. Serbuk gergaji kayu yang digunakan berasal dari sisa/limbah pemotongan kayu
albasia. Serbuk gergaji kayu dicuci dengan menggunakan aquades, tujuan pencucian
dengan aquades adalah untuk membersihkan serbuk gergaji kayu dari kotoran-
kotoran (Zhao et al., 2011).
Pencucian dilanjutkan dengan penyaringan dan kemudian serbuk gergaji
dipindahkan ke dalam loyang untuk dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada
suhu 75 0C. Serbuk gergaji yang sudah kering kemudian diayak. Gambar serbuk
gergaji yang telah dicuci dan dikeringkan dapat dilihat pada Gambar 7.
17
Gambar 7. Serbuk Gergaji Kayu yang Telah Dicuci dan Dikeringkan.
Sumber: Dokumentasi penelitian
Bahan-bahan pembuat pelet adalah CaO, serbuk gergaji kayu, dan tepung
tapioka (tepung kanji). Bahan-bahan tersebut diukur dengan menggunakan gelas
ukur sesuai dengan persentase pada tiap perlakuan. Penggunaan tepung kanji yaitu
sebesar 10% untuk tiap-tiap perlakuan. Campuran bahan dimasukan ke dalam
baskom untuk pembuatan adonan pelet. Perekat dibuat dengan mencampurkan
tepung tapioka dan air dengan perbandingan 1 : 5, kemudian campuran tersebut
dipanaskan hingga menggumpal. Perekat dituangkan ke dalam baskom yang berisi
CaO dan serbuk gergaji, kemudian bahan-bahan tersebut diaduk hingga tercampur
merata. Adonan didinginkan untuk dibentuk pelet dengan cara manual, yaitu dengan
memasukan adonan ke dalam alat pencetak/pembuat pelet. Pelet dibiarkan dalam
suhu ruang selama 24 jam lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 75 0C selama 2
jam. Pelet yang terbentuk memiliki ukuran diameter 1 cm dengan panjang 3 cm.
Pembuatan pelet secara skematis dapat dilihat pada Gambar 8.
18
Gambar 8. Skema Pembuatan Pelet.
Pelet yang telah terbentuk kemudian dimasukan ke dalam alat filter melalui
ujung yang belum tertutup dop. Pelet yang diisikan ke dalam alat penampung
diisikan hingga alat pemurni terisi penuh. Pipa yang telah terisi penuh kemudian
ditutup dengan dop. Alat filter yang telah terisi pelet siap dihubungkan dengan
instalasi biogas. Gambar pelet yang terbentuk setelah proses pengeringan dapat
dilihat pada Gambar 9.
Persiapan serbuk gergaji
Dicuci dengan aquades
Pengeringan dengan oven 24 jam, 75 ºC
Penentuan komposisi pelet menurut perlakuan
Pencampuran bahan
Pembuatan perekat
Pembuatan adonan (bahan + perekat)
Pengeringan
Pencetakan pelet
19
Gambar 9. Pelet Pemurni yang Terbentuk dan Telah Dikeringkan
Sumber: Dokumentasi penelitian
Biogas yang telah tertampung dalam penampung gas kemudian diambil
contohnya untuk dianalisis kandungan CO2 baik sebelum melalui proses pemurnian
dan setelah melalui proses pemurnian. Pengukuran contoh biogas sebelum memasuki
alat pemurni berasal langsung dari instalasi biogas, sedangkan pengukuran contoh
biogas setelah memasuki alat pemurni dilakukan dengan mengalirkan biogas terlebih
dahulu ke dalam alat pemurni.
Pengambilan contoh biogas dilakukan dengan menggunakan peralatan
impinger yang terdiri dari kotak impinger, tabung impinger, vacuum pump, dan
tripod. Pengambilan contoh gas diawali dengan proses kalibrasi untuk menentukan
lamanya waktu yang digunakan untuk mengalirkan biogas ke dalam tabung impinger
sehingga bereaksi dengan larutan penyerap CO2 dan larutan indikator PP serta
menentukan laju alir biogas yang mengalir dalam larutan penyerap dan reagen.
Larutan absorben yang digunakan adalah larutan sodium karbonat yang
ditambahkan larutan indikator PP (phenolphthalein). Hasil kalibrasi didapatkan
waktu untuk mengalirkan gas ke dalam tabung impinger selama 10 detik.
Pengambilan contoh biogas kemudian dilakukan dengan mengalirkan gas ke dalam
tabung impinger dengan laju alir yang telah diatur pada proses kalibrasi yaitu sebesar
0,5 l/m. Contoh biogas sebelum dimurnikan diambil dengan cara mengalirkannya
langsung pada impinger melalui selang plastik yang dihubungkan pada kran gas.
Contoh biogas yang melewati proses pemurnian dihubungkan terlebih dahulu dengan
alat pemurni sebelum dihubungkan dengan impinger melalui selang plastik. Biogas
sebelumnya dialirkan dulu ke dalam alat pemurni selama 15 menit.
20
Contoh biogas yang masuk terhisap ke dalam tabung impinger yang berisi
larutan sodium karbonat dan indikator PP merubah warna larutan tersebut dari yang
sebelumnya berwarna merah muda menjadi jernih (tidak berwarna).
Gambar 10. Peralatan Impinger
Sumber: Dokumentasi penelitian
Contoh biogas yang telah didapat berupa larutan penyerap yang ditambahkan
indikator PP yang telah bereaksi dengan karbon dioksida sehingga berubah warna
menjadi larutan yang berwarna merah muda kemudian diambil dan disimpan dalam
botol plastik 25 ml. Larutan tersebut kemudian dianalisis untuk mengetahui
kandungan karbon dioksida pada biogas dalam mg/m3 yang kemudian dikonversi
menjadi satuan ppm. Prosedur pengambilan contoh biogas hingga analisis secara
skematis dapat dilihat pada Gambar 11.
21
Gambar 11. Skema Pengambilan Contoh Gas dan Analisis.
Peubah yang Diamati
Peubah yang diamati dalam penelitian ini antara lain:
1. Kandungan Gas Karbon Dioksida pada Biogas
Kandungan CO2 dianalisis dengan mengguanakan metode titrimetrik. Contoh
biogas dititrasi dengan larutan titran (HCl) sehingga diketahui ml titrasi contoh yang
kemudian dibandingkan dengan titrasi blanko sehingga diperoleh mg/m3 CO2 yang
terkandung dalam biogas melalui rumus sebagai berikut:
Biogas
Penampung biogas
Melalui alat pemurni (Proses pemurnian)
Impinger
Contoh CO2 sesudah
pemurnian
Contoh CO2 sebelum
pemurnian
Analisis Laboratorium
Kandungan CO2
22
mg/m3 CO2 = ( – )
( ) ( ) /
Keterangan:
Tb = Titrasi blanko (ml)
Ts = Titrasi sampel (ml)
BE = Berat ekuivalen
Kandungan CO2 dalam mg/m3 kemudian dikonversi dalam satuan ppm, dengan
rumus sebagai berikut:
ppm CO = mgm CO x 24,47
BM [CO ]
2. Efektivitas Penggunaan Pelet Pemurni
Efektivitas digunakan untuk mengetahui hubungan keberhasilan CO2 yang
terjerap oleh pelet pemurni dengan target/tujuan yang ditetapkan. Target/tujuan
didapatkan dengan menggunakan asumsi bahwa CO2 yang ingin dihilangkan adalah
sebesar 100%, oleh karena itu target/tujuan sama dengan besarnya kandungan CO2
awal, sehingga didapatkan persamaan sebagai berikut:
Efektivitas =[CO ] awal− [CO ] akhir
[CO ] awal 푥 100%
Keterangan:
[CO2] awal = Konsentrasi CO2 sebelum pemurnian (ppm)
[CO2] akhir = Konsentrasi CO2 sesudah pemurnian (ppm)
23
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Perlakuan
Penelitian ini menggunakan tiga macam kombinasi campuran bahan pembuat
pelet berdasarkan variasi penggunaan CaO dan serbuk gergaji kayu albasia.
Komposisi campuran yang digunakan pada penelitian ini akan disajikan pada Tabel
4.
Tabel 4. Komposisi Campuran Bahan Pembuat Pelet
Bahan Perlakuan K35S55 K45S45 K55S35
-------------------------------------%--------------------------------- Kapur tohor 35 45 55 Serbuk gergaji 55 45 35
Rancangan
Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan
Acak Lengkap (RAL) dengan perlakuan penggunaan kapur tohor dan serbuk gergaji
dengan kombinasi K35S55 (CaO : Serbuk gergaji = 35% : 55%), K45S45 (CaO : Serbuk
gergaji = 45% : 45%), K55S35 (CaO : Serbuk gergaji = 55% : 35%). Masing-masing
perlakuan akan mendapat tiga kali ulangan. Model matematika yang digunakan
dalam penelitian ini menurut Mattjik dan Sumertajaya (2000) adalah:
Yij = μ + Pi + εij
Keterangan :
Yij = Respon perlakuan pemberian taraf CaO dan serbuk gergaji kayu ke-i pada
ulangan ke-j
μ = Nilai tengah umum
Pi = Pengaruh pemberian CaO dan serbuk gergaji ke-i
εij = Pengaruh galat percobaan pada pemberian CaO dan serbuk gergaji ke-i pada
ulangan ke-j.
24
Analisis Data
Data diuji dengan menggunakan uji t berpasangan (paired t-test) untuk
mengetahui ada tidaknya perbedaan konsentrasi CO2 dalam ppm sebelum dan
sesudah dimurnikan. Model matematika uji t berpasangan yang digunakan menurut
Walpole (1993) adalah:
푡 =훴푑
n(∑푑 ) − (Σ푑)n − 1
Keterangan:
t = Nilai t hitung
Σd = Jumlah selisih data pengamatan
n = Jumlah pasangan data yang diamati
Σd2 = Kuadrat jumlah selisih data pengamatan
Data kemudian diuji analysis of variance (ANOVA) dengan menggunakan
perangkat lunak statistika SPSS 16.0. Jika hasilnya berbeda nyata dilakukan uji
banding Duncan.