PENGARUH JUMLAH BAKTERI METHANOBACTERIUM DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP PROPORSI GAS METANA (CH4) PADA PENGOLAHAN SAMPAH ORGANIK DI TPA SUWUNG DENPASAR

I. Putu Yudiandika 1*), I Wayan Suarna2) dan I Made Sudarma 3)

1)SMK Ilmu Komputer Ganesha Udayana 2)Fakultas Peternakan Universitas Udayana 3)Fakultas Pertanian Universitas Udayana *Email : yudiandikaputu@gmail.com

ABSTRACT

A research has been conducted to find out the effect to the amount of methanobacterium bacteria and fermentation duration toward proportion of methana (CH4) at organic waste processing at TPA Suwung Denpasar. Methana gas produced from this organic waste will be processed become fuel of electric generation. From this study will be expected to get all methana gas that contained at the waste so that there is no methana gas loss to the atmosphere. This study was conducted by using 4 treatments that are without bacteria (B0), bacteria with number of population 106 CFU/ml (B1), bacteria with population of 107CFU/ml (B2), and bacteria with population of 108CFU/ml (B3). Each treatment conducted thrice (3) repeat. The four treatments conducted measurement of gas variable after fermentation during 0 week, 3 weeks, 5 weeks, 7 weeks and 9 weeks by uisng gas analyzer GA 2000 Geotech. Data from study result then analyzed by using complicated factorial design (RAL). From ANOVA analysis shows there was significant bacteria number and fermentation duration toward proportion or procentage of methana gas resulted. The longer fermentation time takes place, the bigger the proportion of the methane gas produced. However, the greater number of the bacteria population does not always produce bigger proportion of methane gas To find out the combination which could give best effect the researcher used Duncan test. The result of analysis from Duncan shows that combination at the ninth weeks by number of bacteria 107 CFU/ml giving best result that was percentage of methana gas is 55,10%.

Keywords: Methanobacterium, Fermentation duration, Organic waste, Methana, TPA Suwung.

berwawasan lingkungan serta tidak terkoordinasi dengan baik. Permasalahan sampah merupakan permasalahan yang sangat sulit dan rumit khususnya di Kota Denpasar, baik dari segi pengumpulan, pengiriman dan pengelolaan sampah di TPA.

Tempat pemrosesan akhir Suwung merupakan TPA regional yang mencakup wilayah Denpasar, Badung, Gianyar, dan Tabanan (SARBAGITA). Tempat pemrosesan akhir Suwung terletak di Desa Pesanggaran, Kecamatan Denpasar Selatan, Kota Denpasar. Kondisi TPA Suwung saat ini memang sangat memprihatinkan dan sudah over load, salah satu penyebabnya adalah pengelolaan TPA kurang baik, minimnya kesadaran masyarakat dan keterlibatan komponen pemerintah daerah dalam mengelola sampah (Nawawi, 2003).

Dengan meningkatnya tumpukan sampah, maka perlu dipikirkan cara penanganannya. Salah satu cara yang dapat dilakukan yaitu menjadikan sampah memiliki nilai tambah yang bermanfaat. Nilai tambah ini bukan hanya untuk memperlambat laju eksploitasi sumber daya alam, seperti lewat konsep Reuse, Recycle, and Recovery, namun juga

pemanfaatan sampah dari produk proses pengolahan sampah itu sendiri (Nugroho, 2006).

Sampah apa pun jenis dan sifatnya, mengandung senyawa kimia yang sangat diperlukan manusia baik secara langsung maupun tidak langsung. Namun jika pengelolaan sampah dilakukan secara tidak benar maka sampah akan dapat mencemari lingkungan khususnya atmosfer karena sampah dapat memproduksi gas berbahaya seperti metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) yang dapat menyebabkan pemanasan global. Jadi agar sampah menjadi bermanfaat, yang terpenting adalah bagaimana kita dapat menggunakan dan memanfaatkan sampah tersebut. Pemanfaatan sampah antara lain sebagai sumber pupuk organik, misalnya kompos yang sangat dibutuhkan oleh petani sebagai sumber humus. papan komposit (komposit serbuk kayu plastik daur ulang), bahan baku dalam pembuatan bata (briket), serta manfaat lain yang bisa diambil dari sampah adalah bahan pembuat biogas (Dodik, 2012).

Di TPA Suwung, penggunaan sampah untuk penyediaan energi penggerak mesin pembangkit listrik sudah lama dicoba. Namun masih mengalami beberapa kendala diantaranya yaitu rendahnya gas metana (CH4) yang dihasilkan untuk dimanfaatkan menjadi sumber energi. Untuk mendapatkan kandungan gas CH4 yang terus meningkat dalam proses pengolahan sampah ditentukan oleh banyak faktor seperti temperatur, waktu fermentasi, jumlah bakteri (khususnya bakteri penghasil gas metana), katalisator, kadar air bahan, serta aerasi atau kandungan O2dalam sampah,( Nugroho,2006). Atas dasar tersebut penelitian ini akan diteliti sebagian dari faktor tersebut yaitu pengaruh penambahan bakteri dan lamanya waktu fermentasi terhadap produksi gas CH4 pada sampah organik di TPA Suwung Denpasar.

dengan komposisi yang ada pada TPA Suwung. Sampah yang digunakan adalah 100% sampah organik dengan komposisi 50% dedaunan dan rumput, 30% dari sampah pasar seperti sisa sayur dan buah-buahan dan 20% sampah rumah tangga seperti nasi dan sisa makanan. Bakteri Methanobacterium dengan jumlah populasi 106 CFU/ ml, 107CFU/ml, 108 CFU/ml. Ember sebagai degister dengan volume ember 20 L dan dapat menampung sampah sebanyak 10 kg.

Penelitian ini diawali dengan pemilahan sampah sesuai jenisnya, kemudian sampah organik dikumpulkan. Massa sampah yang akan diproses ditimbang sebanyak 5 kg kemudian ditempatkan pada ember degister yang sudah dipasangi sampel poin (keran) yang berfungsi menyalurkan gas metana yang terbentuk dan memudahkan pada saat melakukan pengukuran gas. Sampah tersebut kemudian ditambahkan bakteri Methanobacterium sebanyak 160 ml yang sudah dicampur dengan 4 L air, 2 sendok makan urea dan 4 sendok makan gula pasir. Tumpukan sampah ditutup rapat agar terjadi proses anaerobik.

Analisis data hasil penelitian dengan menggunakan model statistika faktorial yang terdiri dari dua faktor dengan pola dasar RAL dengan faktor W (lama fermetasi) dan B (jumlah bakteri)) adalah sebagai berikut:

Yij = ì + Wi + Bj + WBij + ªij

(1)


Keterangan:

Y ij


ì


W

i

B j

ij


: nilai pengamatan (respon) dari kelompok/ perlakuan ke-1 yang memperoleh taraf ke-i dari faktor W ( minggu ke nol sampai mingggu ke 9) dan taraf ke-j dari faktor B (kontrol sampai jumlah bakteri 108).

: nilai rata-rata yang sesungguhnya (nilai tengan populasi).

: pengamatn aditif ke-i dari faktor W

: pengamtan aditif ke-j dari faktor B

: pengaruh galat percobaan pada kelompok ke-1 yang memperoleh kombinasiW (taraf ke-i dari faktor W dan taraf ke-j dari faktor B ).

Untuk mengetahui kombinasi yang memberikan

pengaruh terbesar dilakukan dengan menggunakan uji Duncan.

  • 3.    HASIL DAN PEMBAHASAN

Tempat Pemrosesan Akhir (TPA) sampah Suwung melayani pembuangan sampah dari wilayah Kabupaten Badung dan Kota Denpasar. Jumlah sampah yang terdata dan terangkut ke TPA sampah Suwung tahun 2011 sampai 2015 disajikan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Volume/Jumlah Sampah Yang Terangkut Ke TPA Sampah Suwung (m3) tahun 2011-2015.

Bulan

Tahun

2011

2012

2013

2014

2015

Januari

80.146

88.872

96.712

108.135

106.118

Februari

69.048

84.892

87.805

99.954

99.086

Maret

73.075

88.418

95.405

100.448

107.239

April

73.558

84.315

92.248

96.324

106.138

Mei

75.946

83.365

95.753

106.730

100.756

Juni

72.957

82.369

93.766

105.495

107.230

Juli

78.589

85.359

102.099

105.078

109.314

Agustus

77.109

86.552

100.553

106.048

111.568

September

73.561

89.180

92.275

103.007

108.184

Oktober

78.008

86.729

103.903

103.974

112.268

November

79.960

82.903

102.175

104.469

110.467

Desember

86.248

83.987

109.614

108.086

115.968

Jumlah

918.205

1.026.941

1.179.208

1.247.769

1.294.336

Sumber : Dinas Kebersihan dan Pertamanan Kota Denpasar (2015).


Berdasarkan komposisinya adapun sampah yang masuk ke TPA Suwung Denpasar dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2 Komposisi Sampah TPA Suwung Denpasar.

NO. JENIS SAMPAH

JUMLAH

RATA RATA

1. Sampah Organik

780,12 Kg

44,29 %

2. Sampah Anorganik :

- Kertas

53,98 Kg

0,06 %

- Kayu

43,5 Kg

8 %

- Kain/Plastik

18 Kg

1,02 %

- Plastik

368,2 Kg

21 %

- Logam

6,39 Kg

0,36 %

- Karet/Kulit Tiruan

14,5 Kg

1 %

- Gelas/Kaca

6,43 Kg

0,36 %

- Tanah, Batu Pasir

54 Kg

3,06 %

3. Residu

256,16 Kg

14,54 %

J u m l a h

1061,28 Kg / 5,4 M³

93,69 %

Sumber : Dinas Kebersihan dan Pertamanan Kota Denpasar (2015).

Berdasarkan data pada Tabel 1 jumlah sampah yang masuk ke TPA Suwung terus mengalami peningkatan tiap tahunnya. Sedangkan dilihat dari komposisinya sampah organik mencapai 44,29%. Melihat hal tersebut sangatlah potensial untuk dikembangkan menjadi salah satu sumber energi alternatif untuk menghasilkan listrik.

Pengolahan sampah organik menjadi listrik diawali dengan pemilahan sampah. Setelah sampah dipilah kemudian difermentasi selanjutnya dilakukan pengukuran persentase gas dengan menggunakan gas analiser tipe GA2000. Adapun hasil pengukuran proporsi gas metana yang dihasilkan pada berbagai waktu dan bakteri dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Proporsi Gas Metana (%) Pada Berbagai Waktu (Minggu) dan Bakteri (CFU/ml).

Bakteri

Waktu

W0

W3

W5

W7

W9

B0 I

0.1

5.6

18.1

20.3

21.8

II

0

5.1

19.2

21.7

22.1

III

0

6.2

18.3

21.3

22.4

B1       I

0

7.9

24.3

35.2

37.6

II

0.1

8.3

26.2

35.2

38.2

III

0.1

7.7

25.8

34.6

36.8

B2 I

0

9.3

30.2

50.4

56.7

II

0

10.2

29.2

51.2

54.8

III

0.1

10.6

28.6

49.8

53.8

B3 I

0

12.5

32.8

35.6

37.4

II

0.1

12.3

31.6

34.7

36.8

III

0

11.9

32.6

35.8

37.1

Data diatas selanjutnya dianalisis statistik. Berdasarkan analisis ANOVA didapat nilai signifikah 0,000 untuk interaksi waktu*Bakteri yang dibandingkan dengan alpha (á) 5%, maka nilai signifikan lebih kecil dari alpha (0,000 < 0,05) maka tolak H0 artinya ada pengaruh interaksi antara faktor W (lama fermetasi) dan faktor B (jumlah bakteri terhadap proporsi gas CH4). Interkasi mana yang memberikan pengaruh dapat dilihat dengan menggunakan uji Duncan. Adapun hasil analisis proporsi gas metana pada berbagai bakteri dan waktu dengan menggunakan uji Duncan dapat dilihat pada Tabel 4.

Dari hasil analisis dapat dilihat bahwa semakin lama waktu fermentasi maka proporsi gas metana yang dihasilkan akan semaki banyak. Laju efektif dari peningkatan proporsi gas metana yang dihasilkan terjadi pada mingu ke tiga sampai dengan minggu ke lima yaitu terjadi peningkatan persentase

Tabel 4. Proporsi Gas Metana (%) Pada Berbagai Bakteri (CFU/ml) dan Waktu (Minggu) Menggunakan Uji Duncan.

Waktu fermetasi

Jumlah Bakteri

Rata-rata

B0

B1

B2

B3

W0

0,03a A

0,07a A

0,03a A

0,03a A

0,04a

W3

5,63b A

7,97b B

10,03b C

12,23b D

8,97b

W5

18,53c A

25,43c B

29,33c C

32,33c D

26,41c

W7

21,10d A

35,00d B

50,47d C

35,37e D

35,48d

W9

22,10e A

37,53e B

55,10e C

37,10e D

37,96e

Rata-rata

13,48 A

21,20 B

28,99 D

23,41 C

Keterangan : Nilai rata-rata perlakuan yang diikuti oleh hurup kecil yang sama pada satu kolom dan hurup kapital yang sama pada satu baris adalah tidak berbeda nyata pada taraf uji 5%, berdasarkan uji jarak berganda Duncan(Steel and Torrie. 1981).

gas metana sebesar 17,44%. Akan tetapi pengaruh berbeda terjadi pada penambahan populasi bakteri yang diberikan, semakin banyak populasi bakteri yang diberikan belum tentu menghasilkan proporsi gas metana yang semakin besar. Hal ini disebabkan karena dalam proses pembentukan gas metana merupakan kelanjutan dari dua proses sebelumnya yaitu proses hidrolisis dan proses asidogenesis. Jadi dalam pembentukan gas metana juga ditentukan oleh peranan bakteri pembusuk pada proses hidrolisis dan bakteri pengurai pada proses asidogenesis sehingga berpengaruh terhadap nutrisi (asam asetat) yang akan diubah menjadi gas metana oleh bakteri methanobacterium.

Selain itu menurut Junus (1987) dalam proses fermentasi jumlah bakteri asam dan bakteri metanogenik harus bekerja dalam jumlah yang berimbang. Kegagalan dalam produksi metana dapat dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri metanogenik terhadap bakteri asam yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH<7) yang selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri penghasil metana.

Dalam pembuatan biogas ada banyak faktor yang dapat mempengaruhi produksi gas metana yang dihasilkan diantaranya yaitu keadaan lingkungan abiotis (kondisi anaerob), temperatur, derajat keasaman (pH), rasio perbandingan C dan N, jumlah bakteri, dan waktu atau lamanya fermentasi. Meskipun demikian tidak semua faktor akan dibahas karena keterbatasan alat yang digunakan tidak semua faktor-faktor dapat terukur dalam proses penelitian. Adapun faktor-faktor yang dibahas adalah sebagai berikut:

  • 1.    Kondisi lingkungan abiotis

Menurut Sutejo (2002) proses anaerob merupakan faktor terpenting dalam pembuatan biogas oleh sebab itu sebisa mungkin degister biogas tidak boleh sampai bocor. Adapun indikator kebocoran degister biogas adalah meningkatnya persentase gas oksigen (O2) pada proses pengukuran dengan menggunakan gas analiser. Pada saat pengukuran apabila persentase gas oksigen melebihi 2% itu menandakan degester mengalami kebocoran. Jika terjadi kebocoran maka dipastikan persentase gas metana akan berkurang dan persentase gas balance akan meningkat. Jika kebocoran ini dibiarkan maka tidak akan terbentuk gas metana hal ini disebabkan karena bakteri metanogenik menjadi mati sehingga proses fermentasi tidak berjalan maksimal terhenti hanya pada tahap hidrolisis dan asidogenisis sedangkan proses metanogenesis tidak terjadi. Selain itu jika terjadi kebocoran gas maka gas metana akan bereaksi dengan oksigen menjadi karbon dioksida dan air.

  • 2.    Temperatur/Suhu

Suhu lingkungan juga sangat menentukan aktif tidaknya bakteri yang berperan dalam pembuatan biogas. Perkembangbiakan bakteri sangat dipengaruhi oleh suhu. Suhu yang terlalu tinggi atau rendah dapat menyebabkan kurang atau tidak aktifnya mikroba penghasil biogas. Menjaga agar suhu tetap berada pada kondisi optimal merupakan suatu hal yang sangat penting. Kondisi optimum merupakan kondisi dimana laju pertumbuhan mencapai maksimum sehingga laju penguraian senyawa organik juga akan mencapai maksimum. Produksi biogas akan menurun secara cepat akibat perubahan temperatur yang mendadak didalam instalasi pengolahan biogas(Simamora,S et al. 2006) Pada penelitian ini tidak terjadi perubahan suhu yang terlalu tinggi pada setiap minggunya. Semua sampel berada pada suhu ideal yaitu (270C – 370C).

  • 3.    Karbon dioksida

Dalam proses pembuatan biogas keberadaan gas karbon dioksida merupakan indikator bahwa gas metana akan terbentuk. Pada minggu-ming-gu awal yaitu dari minggu ke nol sampai minggu ke tiga maka persentase gas karbon dioksida terus meningkat. Pada minggu berikutnya gas karbon dioksida mulai menurun seiring mulai terbentuknya gas metana. Hal ini disebabkan karena terbentuknya gas metana merupakan hasil reduksi dari gas karbon dioksida.

  • 4.    Asam sulfida

Asam sulfida merupakan salah satu indikator bau dalam pembuatan biogas ataupun

pengomposan sampah. Asam sulfida merupakan hasil sampingan selain gas karbon dioksida. Semakin besar jumlah asam sulfida dari sampah maka akan semakin menyengat aroma atau bau dari sampah tersebut begitu juga sebaliknya semakin sedikit jumlah asam sulfida maka aroma atau bau busuk dari sampah akan berkurang. Dari hasil penelitian didapat bahwa penambahan bakteri dapat mengurangi bau atau aroma tidak sedap dari sampah. Jika dibandingkan dengan sampel yang tidak ditambahkan bakteri (B0) dimana jumlah H2S terus mengalami peningkatan. Sampah yang ditambahkan dengan bakteri menjadi tidak berbau hal ini disebabkan karena hidrogen sulfida yang terbentuk dari pembusukan sampah organik dengan bantuan bakteri akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida

  • 5.    Lama permentasi

Lama fermentasi berpengaruh terhadap membentukan biogas karena jika waktu fermentasi belum mencukupi biogas tidak akan terbentuk. Dari hasil penelitian didapat bahwa semakin lama waktu fermentasi maka proporsi gas metana yang dihasilkan akan semakin besar. Laju efektif dari peningkatan proporsi gas metana yang dihasilkan terjadi pada mingu ke tiga sampai dengan minggu ke lima yaitu terjadi peningkatan persentase gas metana sebesar 17,44%. Menurut Hermawan dkk, (2007) persentase gas metana akan maksimum pada kisaran 55-75%. Jadi jika persentase gas metana sudah mencapai maksimum, meskipun waktu fermentasi terus diperpanjang maka persentase gas metana tidak akan mengalami peningkatan.

  • 4.    SIMPULAN DAN SARAN

    • 4.1    Simpulan

Berdasarkan pembahasan maka adapun simpulan pada penelitian ini adalah jumlah bakteri Methanobacterium dan lama fermentasi berpengaruh terhadap proporsi gas metana pada pengolahan sampah organik di TPA Suwung Denpasar. Semakin lama waktu fermentasi maka proporsi gas metana yang dihasilkan juga semakin besar, akan tetapi semakin banyak populasi bakteri yang diberikan belum tentu menghasilkan proporsi gas metana yang semakin besar. Hasil terbaik dari kombinasi kedua faktor tejadi pada minggu ke sembilan dengan jumlah bakteri 107CFU/ml yaitu sebesar 55.10%.

  • 4.2    Saran

Adapun saran yang dapat penulis sampaikan yaitu dalam penelitian ini alat ukur yang digunakan penulis tidak dapat mengukur volume gas yang dihasilkan. Oleh sebab itu diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengukur volume gas yang dihasilkan dari fermentasi sampah sehingga lebih mudah dihitung potensi daya listrik yang dihasilkan. Selain itu semakin lama waktu fermentasi memerlukan bakteri metanobacterium yang lebih sedikit untuk mendapatkan produksi gas metana yang maksimal.

DAFTAR PUSTAKA

Dinas Kebersihan dan Pertamanan. 2015. Data Komposisi dan Volume Sampah. Denpasar : DKP Kota Denpasar.

Dodik, P. 2012. Kompos. Avaible from : URL : http:/ /dodikfaperta.blogspot.com/2012/02/ kompos.html, diakses tanggal 24 Juli 2013.

Hermawan, dkk. 2007. Pemanfaatan Sampah Organik sebagai Sumber Biogas Untuk Mengatasi Krisis Energi Dalam Negeri. Karya Tulis Ilmiah Mahasiswa Universitas Lampung. Bandar Lampung

Junus. 1987. Teknik Membuat dan Memanfaatkan Gas Bio. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.

Kementerian Lingkungan Hidup Republik Indonesia. 2008. Jakarta : Undang-undang Nomor 18 tahun 2008 Tentang Pengelolaan Sampah

Nawawi. S. Ir , 2003, Studi Khusus Pengolahan Sampah Secara Tuntas Di Sarbagita – Bali. Surabaya :PT. Heliawan Elang Perkasa.

Nugroho, A. 2006. Studi Pustaka Pemanfaatan Proses Biokonversi Sampah Organik Sebagai Alternatif Memperoleh Biogas. Program Studi Pendidikan Kimia PMIPA FKIP UNS.

Simamora, S. et al. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas Dari Kotoran Ternak. Jakarta: AgroMedia Pustaka.

Steel, R.G.D and J.H Torrie. 1981. Principles and Procedures of Statistic. New York : Mc. Graw-Hill Book Co.,Inc.

Sutejo, M. 2002. Penambahan Tepung Darah Dalam Pembuatan Pupuk Organik Padat Limbah Biogas dari Fases Sapi dan Sampah Organik Terhadap Kandungan N, P dan K. Jakarta : Rineka Cipta

33