Jurnal Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Vol. 2 No. 2 (Desember 2012): 56-64

## PEMANFAATAN BAGASE TEBU DAN LIMBAH NANAS SEBAGAI BAHAN BAKU PENGHASIL BIOGAS
Utilization of Sugarcane Bagasse and Pineapple Waste for Biogas Production
Hariyadi a , Tri Retno D. L. b , Siswanto c a Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga, Bogor 16680
b Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi - BATAN, Pasar Jumat, Jakarta
c Balai Penelitian Bioteknologi Hasil Perkebunan, Bogor
Abstract. Sugarcane bagasse and pineapple waste were selected as agricultural wastes, by the process of anaerobic fermenta- tion, as well as to study the effect of addition of cow dung, on gas production from sugarcane bagasse, pineapple waste and both blendings.  The  batch  experiment  was  carried  out  to  use  as  substrat in  20  L  digester for  nine  treatment  of  sugarcane  bagasse (Bg),  pineapple  waste  (Ns),  both  blendings  (BNs).  Completely  Randomized  experiment  method  used  at  the  laboratory  scale, which intend to found the best combination between Bg-25; Bg-30; Bg-35; Ns-25; Ns-30; Ns-35; BNs-25; BNs-30 and BNs-35. The result showed that during 48 anaerobic fermentation days, the high biogas production of Ns-35; BNs-30 and BNs-35 were 17,2 L; 12,6 L and 12,3 L, respectively. The parameter of TS, VS and COD were  decreased, mean while parameter of VFA was increased  at  initially,  the  20  day  and  40  day.  Quantitative  analysis  of  the  flammable  biogas  from  some  of  the  combination showed high methane contents. The Bg-25 had 75% CH 4 content, BNs-35 had 74% CH 4 content and Bg-30 had 70 % CH 4 con- tent. The result of semi-continuos scale of 300 L digester showed that the optimal performance of bioreactor was feeding rate at 1,4 kg TS/L/day; 2,3 kg TS/L/day and  4,1 kg TS/L/day which resulted in biogas  64.4 L/ day with methane content is 70 %.
Keywords: sugarcane bagasse, pineapple waste, biogas, methane
(Diterima: 11-06-2010; Disetujui: 21-07-2010)

## 1. Pendahuluan
Hampir  seluruh  komoditas  budidaya  di  sektor  per- tanian  dapat  menghasilkan  biomassa,  sebagai  sumber energi  terbarukan.  Biomassa  adalah  bahan  organik berumur  relatif  muda  dan  berasal  dari  tumbu- han/hewan; produk dan limbah industri budidaya (per- tanian,  perkebunan,  kehutanan,  peternakan,  perika- nan)dapat  diproses  menjadi  bioenergi.  Hal  ini  didu- kung dengan  kebijakan pemerintah  Indonesia melalui Peraturan Pemerintah No.5/Tahun 2006 tentang Kebi- jakan  Ekonomi  Nasional,  yang  isi  pokoknya  adalah pada  tahun  2025  ditargetkan  bahan  energi  terbarukan harus  sudah  mencapai  lebih  dari  5%  dari  kebutuhan energi  nasional,  sedangkan  bahan  bakar  minyak (BBM) ditargetkan menurun sampai di bawah 20%.
Biogas merupakan salah satu bentuk bioenergi yang dihasilkan dari proses biologis perombakan yang dila- kukan  oleh  mikroorganisme  dalam  kondisi  anaerob. Secara umum gas yang dihasilkan memiliki  komposi- si 55 – 65% CH 4 , 35 – 45% CO 2 , 0 – 3% N 2 dan sedi- kit H 2 S. Biogas  merupakan  bahan  bakar yang men- gandung  nilai  kalori  yang  cukup  tinggi,  yaitu  4500  – 6300 kkal/  m 3 .Volume biogas 1 m 3 setara dengan 0,8 liter  bensin,  0,52  liter  solar,  0,62  liter  minyak  tanah, 0,46  kg  elpiji  dan  3,5  kg  kayu  bakar.Energi  yang terkandung  dalambiogas  tergantung  dari  konsentrasi metana (CH 4 ). Nilai kalori CH 4 relatif  tinggi  sebesar 9000  kkal/m 3 .  Gas    CH 4 dikenal  luas  sebagai    bahan baku  ramah  lingkungan,  karena  dapat  terbakar
sempurna  sehingga  tidak  menghasilkan  asap  yang berpengaruh buruk terhadap kualitas udara.
Limbah  biomassa  padat  dari  pertanian  dan perkebunan  merupakan  bahan  baku  potensial  untuk diolah  menjadi  biogas,yakni  limbah  pabrik  gula  dan pabrik  pengolahan  buah  nanas.  Bagase  tebu  masih mengandung  senyawa  organik  majemuk,  dan  jika tidak  dilakukan  pengolahan,  akan  menimbulkan  bau yang  kurang  sedap  dan  akan  mencemari  lingkungan. Sedangkan  limbah  nanas  mengandung  karbohidrat (6,41%),  mineral  dan  protein  mentah  (0,6%)  yang berpotensi  digunakan  sebagai  substrat  fermentasi. Osman et  al. (2006)  dalam  hasil  penelitiannya menunjukkan  bahwa  fermentasi  anaerobik  selama  42 hari  pada  bagase  mampu  menghasilkan  biogas  51,52 L/  kg  TS,  sedangkan  Chaiprasert et  al. (2001)  dari hasil  penelitiannya  menunjukkan  bahwa  fermentasi termofilik  anaerobik  limbah  nanas  mengandung  60% CH 4 . Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui parameter proses optimal fermentasi campuran limbah bagase  tebu  dan  limbah  nanas  dalam  menghasilkan biogas,  yakni  dengan  menganalisis  faktor  TS,  VS, VFA  dan  COD.  Penelitian  dilakukan  dalam  sistem batch dan semi-kontinyu.
2. Metodologi

## 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  bulan  Juni  –  No- vember  2009  di  Laboratorium  Kebumian  dan  Ling- kungan, Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi, PATIR-BATAN,   Pasar Jum’at- Jakarta.

## 2.2. Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah bagase  tebu  yang  diambil  dari  pabrik  gula  PT. Rajawali  II,  Subang  dan  limbah  nanas  diambil  dari pabrik  pengolahan  makanan  PT.  Marizafood,  Serang. Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah sebanyak 20 set bioreaktor kapasitas 20 L (Gambar 1), bioreaktor UASB 300L,detektor  Metan,  pHmeter-765 Calimatic,  termometer,  slang  plastik,  keran  dan peralatan lainnya.

## 2.3. Rancangan Penelitian
Hasil  fermentasi  semi-aerob  bagase  tebu  dan limbah nanas digunakan sebagai substrat dalam proses fermentasi anaerob  menggunakan digester 20 L, yang sebelumnya  dicampurkan  dengan  feces  sapi  sebagai sumber  mikroba  menggunakan  sistem batch pada skala  laboratorium  dua  kali  ulangan,  dengan rancangan percobaan seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Rancangan percobaan skala laboratorium dengan sistem
batch Perla- kuan C/ N Komposisi Bobot Basah (kg) Bgs. Tebu Limb. Nanas Kotoran Sapi Berat Total Bg-25 25 1 - 8 9 Bg-30 30 1,6 - 7,4 9 Bg-35 35 2,3 - 6,7 9 Ns-25 25 - 5 4 9 Ns-30 30 - 2,8 6,2 9 Ns-35 35 - 1,1 7,9 9 BNs-25 25 3,2 3,3 2,5 9 BNs-30 30 2,4 2,3 4,3 9 BNs-35 35 1,2 1 6,8 9
Co 65 9 - - 9
Selama  proses  anaerob  sistem batch berlangsung dilakukan  pengukuran  parameter  proses.  Parameter yang  diamati  terhadap  laju  produksi  biogas  adalah sebagai berikut :
Tabel 2. Parameter dan waktu pengamatan Parameter Waktu Pengamatan Metode pH Setiap hari pH-meter 765 Calimatic Suhu Setiap Hari Termometer. Total Solid (TS) Awal, pertengahan dan akhir Analisa Lab. (APHA) Volatile Solid (VS) Awal, pertengahan dan akhir Analisa Lab. (APHA) Chemical Oxygen Demand (COD) Awal, pertengahan dan akhir Analisa Lab. (APHA) Volatile Fatty Acid (VFA) Awal, pertengahan dan akhir Analisa Lab. (APHA) Kandungan  CH4 Awal, pertengahan dan akhir Detektor Metan
Rangkaian  percobaan  yang  digunakan  adalah  seba- gai berikut:
Gambar 1. Rangkaian skala laboratorium sistem batch
Gambar 2. Rangkaian skala lapang sistem kontinyu

## 2.4. Penelitian Semi-Lapang Sistem Kontinyu
Reaktor UASB ( Up-flowAnaerobic Sludge Blanket ) volume  300  L    digunakan  dalam  penelitian  sistem semi-  kontinyu  yang  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh  laju  pengumpanan  terhadap  laju  produksi biogas  dan  efisiensi  pengurangan  bahan  organik.
Berdasarkan  hasil  produksi  biogas  skala  laboratorium dengan menerapkan perlakuanNs-35 yang menghasilkan  produksi  biogas  kumulatif  sebesar  17,2 L  atau  203,1  L/  kg  TS  dalam  40  hari  atau  produksi harian  rata-rata  sebesar  0,431  L/hari,  maka  dilakukan pengumpanan  mulai  dari  laju  umpan  1,4 kg TS /L /hari  ;  2,3    kg  TS/  L/hari  dan            4,1  kg TS/  m 3 /hari masing-masing  diberikan  selama  3  hari.    Sebagai kontrol  bioreaktor  diisi  dengan  kotoran  sapi  dengan laju  umpan  24,8  kg  TS/L.  Ini  dilakukan  untuk menentukan Residence Time . Setiap tahap pengumpanan,  diukur  pH,  suhu,  COD  dan  produksi biogas yang diperoleh.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Penelitian Laboratorium
a. Proses Fermentasi Semi-aerob/Composting
Selama  pengomposan  dilakukan  pengukuran  suhu, pH,  TS  ( Total  Solid ),  VS  ( Volatile  Solid ),  VFA ( Volatile  Fatty  Acid ),  kadar  air,  kadar  abu  dan  C/N rasio.  Hasil  pengomposan  bagase  tebu  dan  limbah nanas  ditunjukkan  dalam  Tabel  2,  yang  digunakan sebagai  substrat  dalam  proses  anaerobik  dan  dipilih pengomposan  dengan  EM4  yang  mempunyai  nilai C/N rasio mendekati nilai yang diinginkan.
Hasil  pengomposan  bagase  tebu  dan  limbah  nanas ini  selanjutnya  dicampur  dengan  kotoran  sapi  sesuai dengan  perlakuan  yaitu  C/N  25,  30  dan  35,  seperti pada Tabel 1.

## b. Pengaruh Perlakuan Anaerob pada Sistem Batch
Proses degradasi anaerob dan pembentukan gas me- tan  ditunjukkan  dengan  adanya  perubahan  pada  para- meter-parameter  proses.  Pada  semua  perlakuan,  suhu digester  cenderung  berfluktuasi.  Ini  mengindikasikan
aktivitas  mikroba  selama  48  hari  masih  berlangsung. Mikroba  yang  bekerja  adalah  jenis  mesofilik,  karena aktivitasnya    pada  suhu  28,7 0 –  30,4 0 C  (Nagamani 2006). Semakin tinggi suhu, reaksi juga akan semakin cepat  tetapi  bakteri  akan  semakin  berkurang.  Pada Gambar    3a,  3b  dan  3c  ditunjukkan    perubah-ansuhu bagase  tebu,  limbah  nanas  dan  campuranbagase  dan limbah  nanas  sebagai  substrat  terhadap  laju  produksi gas  selama  proses  fermentasi  anaerobik.  Pada  bagase tebu  penurunan  suhutidak  terlalu  mempengaruhi  laju produksi gas, karena pada suhu tersebut.
Perubahan  suhu  ketiga  jenis  substrat  terhadap  laju produksi  biogas  bakteri  masih  mampu    beraktivitas. Produksi  gas  kumulatif  tertinggi  dicapai  oleh  Bg-25 sebesar 8,16 L pada suhu 29,3 0 – 30,3 0 C. Pada limbah nanas, suhunya cenderung menurun. Ini menunjukkan aktivitas mikroba mulai menurun. Menurut Chaiprasert et  al (2001)  pada  kondisi  mesofilik, aktivitas  mikroba  pada  limbah  nanas  menghasilkan produk  intermediat  seperti  asam  propianat  yang berperanan dalam pembentukan gas metan, yang tidak terbentuk  dalam  kondisi  termofilik.  Penurunan  suhu campuran  bagase dan  limbah  nanas terus berlangsung sampai  hari  ke-40.  Pada  hari  ke-28  dicapai  laju produksi  gas  tertinggi  oleh  BNs-35  sebesar  514 mL/hari  dengan  suhu  29,8 0 C.  Laju  poduksi  gas  pada substrat  campuran  bagase  tebu  dan  limbah  nanas mendekati  laju  produksi  gas  pada  substrat  limbah nanas  (523  mL/hari).  Ini  menunjukkan  bahwa  pada substrat  campuran,  senyawa  organik  yang  terkandung dalam  limbah  nanas  akan  lebih  mudah  terdegradasi dan  mendukung  aktivitas  mikroba  anaerob  untuk pembentukan  asam  lemak  menguap  (VFA),  asam laktat,  etanol  dan  senyawa  sederhana  lainnya. Sedangkan  bagase  tebu  karena  memiliki  kadar  lignin yang  relatif  tinggi,  agak  sulit  untuk  dilakukan degradasi.
Tabel 3. Karakteristik awal dan akhir pengomposan bahan baku substrat
Parameter Bagase Tebu Kulit Nanas Bagase Tebu/ Akhir Kulit Nanas/ Akhir Awal Awal EM4 Acticomp EM4 Acticomp TS (%) 55,24 6,37 12,86 16,56 3,89 4,22 VS(%) 54,24 5,8 11,90 15,74 2,16 3,04 Kadar Air (%) 44,76 93,63 87,14 83,44 96,11 95,78 Kadar Abu (%) 7,89 0,57 0,96 0,82 0,1 0,1 C  (%) 22,75 67,7 6,48 8,59 39,53 44,76 TKN (%) 0,10 0,93 0,10 0,10 2,08 2,51 Temp.( 0 C) 31,3 32,2 33,4 34,2 34,5 33,6 pH 6,32 5,85 6,95 7,37 7,27 7,62 Rasio C/N 227,5 72,80 64,8 85,9 19,12 17,83 VFA(mM) 68,37 21,71 74,11 104,78 30,67 89,44
Gambar 3a. Perubahan suhu bagase tebu terhadap
Gambar 3b. Perubahan suhu limbah nanas terhadap
laju produksi biogas
laju produksi biogas
Gambar 3c. Perubahan suhu campuran bagase dan limbah
Gambar 4a. Perubahan pH bagase tebu terhadap
nanas terhadap laju produksi biogas
produksi biogas
Gambar 4b. Perubahan pH limbah nanas terhadap
Gambar 4c. Perubahan pH campuran bagase dan limbah
produksi biogas nanas terhadap produksi biogas
Nilai  pH  berfluktuasi,  selain  pH  mengalami penurunan,  pH  juga  mengalami  kenaikan.  Hal  ini  di- sebabkan  karena  pada  proses  aerobik  telah  dihasilkan gas amonia (NH 3 ) dan karbon dioksida (CO 2 ). Amonia merupakan gas yang bersifat basa sehingga menaikkan pH (Sahidu  1983). Pada Gambar 4 ditunjukkan peru- bahan  pH  dari  ketiga  substrat terhadap    laju  produksi biogas. Bagase  memiliki  masa  inkubasi  yang  relatif
panjang (± 60 – 80 hari) maka dimungkinkan terjadin- ya  fluktuasi  pH,  karena  proses  fermentasi  masih  ber- langsung.  Pada hari ke- 20 dan ke- 40  bagase  mem- punyai nilai pH yang sama, yakni ± 7,75 dan laju pro- duksi  gas  yang  berfluktuasi.  Nilai  pH  limbah  nanas selama  proses  fermentasi  anaerobik  menunjukkan kecenderungan meningkat pada hari ke-12 sampai hari ke-16 dan pada hari ke-40mencapai ± 7,44 dan cende-
rung  konstan.  Pada  hari  ke-20  nilai  pH  dari  BNs-35 mencapai 6,42 dan pada hari ke-48 nilai pH dari keti- ga substrat campuran sama, yakni ± 7,16.
Dalam proses  pendegradasian, substrat  akan  men- galami  penurunan jumlah  kandungan bahan organik, sehingga  nilai  COD  yang  dihasilkan  akan  mengalami penurunan.  Penurunan  COD  pada  Gambar  5  menun- jukkan  terjadi  konsumsi  substrat  yang  telah  terdegra- dasi oleh bakteri ataupunmikrorganisme lainnya. Nilai COD  pada  bagase  tebu  dengan  C/N  35  (Bg-35)  dan kontrol  menunjukkan  kecenderungan  penurunan  nilai
COD  yang  relatif  hampir  sama.  Ini  disebabkan  oleh kurang  optimalnya  konsumsi  senyawa  organik  oleh bakteri, atau tingginya  laju penguraian  senyawa orga- nik kompleks menjadi senyawa sederhana (Budhi et al. 1999).  Efisiensi  laju  penurunan  pencemar  organik COD  sangat  dipengaruhi  oleh  kondisi  pH  substrat (Mahajoeno  2008).  Pada  Bg-30  diperoleh  efisiensi COD  tertinggi  sebesar  82,5  %  dengan  pH  berkisar 7,55–7,87.
Gambar 5. Kadar COD dari ketiga jenis substrat
Gambar 6. Kadar VFA dari ketiga substrat pada proses anaerobik
Gambar 7. Kadar TS (%) dari ketiga jenis substrat pada proses anaerobik
Pada Gambar 6 menunjukkan bahwa VFA tertinggi sebesar 95,84  mM pada awal proses, hari ke-20 VFA mencapai  125,24  mM  dan  hari  ke-40  VFA  mencapai 161,03 mM  dihasilkan oleh BNs-35. Ini menunjukkan bahwa  pembentukan  VFA  pada  BNs-35  mencapai optimal, karena ketersediaan sumber C (karbon), baik dari  bagase  tebu  maupun  dari  limbah  nanas.  Kadar VFA  yang    rendah  dapat terjadi  karena  pengaruh  pH,
dimana  ketika  VFA  terakumulasi  dalam  campuran bahan  dan  menjadi  meningkat  jumlahnya,  maka  pH akan mengalami penurunan dan bersifat asam (Han Qi Yu et al. 2002). Pada perlakuan Bg-25 terjadi penuru- nan  VFA,  hal  ini  dimungkinkan  karena  rendahnya konsentrasi  substrat  yang  digunakan,  sehingga  VFA yang  terbentuk  mengalami  penurunan,  karena  pada tahap  metanogenesis  asam  asetat  yang  terkandung
dalam  VFA  tersebut  diubah  oleh  bakteri  metanogen menjadi  metan  (CH 4 ).  Hal  ini  dinyatakan  dengan adanya  kandungan  CH 4 sebesar  75%  yang  dihasilkan dari  perlakuan  Bg-25  adalah  yang  tertinggi.  Nilai  pH rendah  <  6  pada  awal  proses,  akan  mengakibatkan tidak  maksimalnya  mikroorganisme  untuk    mengha- silkan      metan,    karena      terjadi    denaturasi    enzim dalam    mikroba    yang  berperan  dalam  tahap  metano- genesis (Nijaguna 2002).
Hasil degradasi terlihat pada Gambar 7 dengan pe- nurunan TS. Dari perlakuan Bg-35 dan kontrol  penu- runan  TS  tidak  signifikan.  Ini  mungkin  disebabkan kandungan  lignin  yang  cukup  tinggi  pada  bagase,  se- hingga proses degradasi atau perombakan bahan orga- nik  membutuhkan  waktu  relatif  lama.  Penurunan  TS dalam  substrat  tidak  berbanding  lurus  terhadap  laju produksi  gas.  Hal  ini  disebabkan  karena  tidak  semua
padatan  dapat  dimanfaatkan  oleh  mikroba.Efisiensi TS  pada  bagase  sebesar  18,1%  diperoleh  dari  perla- kuan Bg-25 dengan nilai TS awal sebesar 10,5% (w/v). Pada  perlakuan  Ns-35  dengan  nilai  TS  awal  sebesar 7,7%  (w/v)  diperoleh  efisiensi  TS  tertinggi  sebesar 39%.  Sedangkan  efisiensi  TS  pada  campuran  bagase dan  limbah  nanas  sebesar  17%  diperoleh  dari  perla- kuan BNs-35 dengan nilai TS awal sebesar 8,8% (w/v). Pada  fermentasi  anaerobik  selama  40  hari,  kadar  TS bagase  pada  perlakuan  Bg-25  sebesar  8,6%  (w/v)  sa- ma dengan kadar TS bagase yang diperoleh Osman et al (2003) yakni sebesar 8,8% (w/v). Sedangkan kadar TS  limbah  nanas  pada  perlakuan  Ns-35  sebesar  7,7% (w/v)  lebih  kecil  dari  kadar  TS  limbah  nanas  yang diperoleh  Bardiya et  al. (1996)  yakni  sebesar  49%
(w/v) pada fermentasi anaerobik selama 30 hari.
Gambar 8. Kadar VS (%) dari ketiga jenis substrat pada proses anaerobik
Pada  Gambar  8  ditunjukkan  nilai  VS  pada  awal, hari  ke-20  dan  hari  ke-40  dari  ketiga  substrat  yang digunakan. Pola penurunan pada TS dan VS tidak jauh berbeda.  Hal    ini    menunjukkan    bahwa      hampir seluruh    TS    dari    substrat  terdegradasi    menjadi  VS yang dapat digunakan oleh bakteri untuk menghasilkan biogas. Efisiensi VS  tertinggi diperoleh pada    perlakuan    Ns  -35    sebesar    47,5    %    dengan kadar  VSawal sebesar 5,9% (w/v). Kadar VS  bagase pada  perlakuan  Bg-25  sebesar  9,3%  (w/v)  jauh  lebih rendah dari kadar VS bagase yang diperoleh Osman et al (2003)  yakni  sebesar  86,4%  (w/v).  Demikian  juga kadar VS limbah nanas pada perlakuan Ns-35 sebesar 5,9%  (w/v)  jauh  lebih  kecil  dari  kadar  VS  limbah nanas  yang  diperoleh  Bardiya et  al. (1996)  yakni sebesar  51%  (w/v)  pada  fermentasi  anaerobik  selama 30  hari.  Perbandingan  antara  TS  dan  VS  pada perlakuan kontrol,tidak jauh berbeda yaitu 8,6 dan 8,1. Ini  menunjukkan  bahwa  hampir  seluruh  TS  pada bagase terdegradasi menjadi VS yang dapat digunakan oleh  bakteri  untuk  menghasilkan  biogas.  Proses kombinasi  semi-aerob  dan  anaerob  belum  optimal, disebabkan  mikroba  sangat  peka  terhadap  faktor lingkungan,  sehingga  aktivitasnya  kurang  stabil. Selain  itu  mikroba  yang  berperan  heterogen  ,  karena proses degradasi anaerob terjadi beberapa tahapan dan setiap  tahapan  jenis  mikroba  yang  berperan  berbeda (Reith et al. 2003).

## c. Produksi dan Komposisi Biogas
Pada  Gambar  9  ditunjukkan  lajuproduksi  dan produksi  kumulatif  biogas  yang  dihasilkan  dalam proses  anaerobik  diukur  setiap  hari  selama  proses fermentasi 48 hari. Produksi biogas mulai terlihat pada hari  ke-4.  Hasil  yang  diperoleh  menunjukkan  bahwa laju  produksi  biogas  tertinggi  dicapai  oleh  perlakuan Ns-35, BNs-35 dan BNs-30 berturut-turut sebesar 523 mL/hari, 514 mL/ hari dan 466 mL/hari.
Laju produksi  biogas  harian  bagase  yang diperoleh lebih  kecil  dibandingkan  laju  produksi  biogas  harian yang  diperoleh  Pound et  al. (1981)  sebesar    375 mL/hari  dari  limbah  batang  tebu  dengan  komposisi terdiri  20%  inokulum:  56,7% slurry segar  :  23,3% limbah batang tebu. Sedangkan laju produksi pada Bg- 35  relatif  sama  dengan  laju  produksi  biogas  pada kontrol.  Dari  hasil  yang  diperoleh  menunjukkan bahwa  bahan  substrat  sangat  menentukan  laju produksi  biogas.  perlakuan  Ns-35  dengan  kadar  TS 7,7%  (w/v)  mampu  menghasilkan  biogas  sebanyak 17,2 L atau 203,1 L/kg TS, BNs-35 dengan kadar TS 8,2%  (w/v)  mampu  menghasilkan  biogas  sebanyak 12,6  L  atau  69,9  L/kg  TS  dan  BNs-30  dengan  kadar TS 8,1% (w/v) menghasilkan biogas sebanyak 12,3 L atau 32,3 L/kg TS. Produksi biogas kumulatif tertinggi dari perlakuan Ns-35 yang diperoleh dalam penelitian ini  sebesar  203,1  L/kg  TS  jauh  lebih  kecil dibandingkan  produksi  kumulatif  yang  diperoleh Bardiya et  al. (1996)  sebesar  413  L/kg  TS  dari fermentasi  anaerob  limbah  nanas  selama  40  hari.
Sedangkan  produksi  biogas  kumulatif    bagase  tebu dari  perlakuan  Bg-25  yang  diperoleh  sebesar  78,1 L/kg TS lebih tinggi daripada yang diperoleh Pound et al (1981) sebesar 18 L/kg TS dari limbah batang tebu dengan komposisi 20% inokulum: 56,7% slurry segar: 23,3% limbah batang tebu. Produksi biogas kumulatif Bg-25  yang  diperoleh  juga  lebih  besar  dari  yang diperoleh Osman et al. (2006) yakni sebesar 51,5 L/kg TS dari campuran bagase tebu dan kotoran ayam.
Gambar 9a. Laju produksi biogas dari ketiga jenis substrat pada proses anaerob
Gambar 9b. Produksi kumulatif biogas dari ketiga jenis substrat pada proses anaerob
Pada Tabel 4 persentase CH 4 dari hari ke-20 sampai hari ke-40 menunjukkan peningkatan. Pada awal pros- es  anaerob  akan  terbentuk  gas  CO 2 .  Ini  terjadi  pada tahap  hidrolisis  dan  asidogenesis.  Pada  hari  ke-20 proses  fermentasi  telah  mencapai  tahap  pembentukan gas  metan  (CH 4 )  namun  belum  optimal,  sedangkan pada  hari  ke-40,  proses  anaerob  tahap  metanogenesis telah  mencapai kestabilan, sehingga pembentukan gas metan  dapat  mencapai  optimal.  Hal  ini  juga  menun- jukkan adanya keseimbangan antara laju proses asido- genesis  dan  metanogenesis  (Chanakya et  al. 1999). Kualitas  biogas  yang  dihasilkan  ditentukan  dengan besarnya  persentase  CH 4 .  Menurut  Chanakya et  al. (1999)  komposisi  gas  metan(CH 4 )    yang  dihasilkan dari  biogas  dengan  bahan  baku  bagase  tebu  >  60%, sedangkan  pada  kondisi  mesofilik,  komposisi  CH 4 yang dihasilkan dari biogas dengan bahan baku limbah nanas mencapai 79 % (Chaiprasert et al. 2001). Kuali-
tas  biogas  terbaik  ditunjukkan  oleh  perlakuan  Bg-25 dengan  kadar  TS  sebesar  10,5%  (w/v)  menghasilkan CH 4 sebesar  75%,  BNs-35  dengan  kadar  TS  sebesar 8,2% (w/v)menghasilkan CH 4 sebesar 74% serta  Bg- 30  dengan  kadar  TS  sebesar  10,5%(w/v)  menghasil- kan  CH 4 sebesar  70%.  Kadar TS  bahan  ikut  berperan dalam  menentukan  kadar  CH 4 yang  dihasilkan. Namun  tingginya  kualitas  biogas  pada  perlakuan  Bg- 25  dan  Bg-30  tidak  diimbangi  dengan  laju produksinya.  Pada  perlakuan  Ns-35  dengan  kadar  TS sebesar  7,7%  (w/v)  mampu  menghasilkan  biogas tertinggi,  yakni  sebesar  203,1  L/kg  TS  memiliki kandungan CH 4 sebesar 67%, maka diperoleh 136,1 L CH 4 /kg  TS.  Kandungan  CH 4 terendah  diperoleh  dari perlakuan  Bg-35  yakni  sebesar  44%,  sedangan  pada kontrol diperoleh kandungan CH 4 sebesar 65%.

## d. Skala Semi-Kontinyu
Pengaruh  laju  umpan  terhadap  suhu,  nilai  pH  dan produksi  biogas  dilakukan  dengan  menggunakan  Ns- 35 dengan laju umpan 1,4kg TS/L/m 3 ; 2,3kg TS/L/m 3 dan 4,1 kg TS/L/ m 3 selama 3 hari berturutan. Sebagai kontrol  digunakan  kotoran  sapi  dengan  laju  umpan 24,8  kg  TS/m 3 laju  produksi  biogas  mencapai  64,4 L/hari.

## Gambar 10a. Pengaruh laju umpan pada suhu
Pada  awal  pengumpanan    terjadi  penurunan produksi  biogas, dan selanjutnya  laju produksi  biogas kembali  meningkat  seiring  dengan  meningkatnya  laju pengumpanan  hingga  mencapai  86,6  L/hari  pada  laju pengumpanan  4,1  kg  TS/L  /hari.  Ini  menunjukkan bahwa  laju  pengumpanan  yang  diberikan  tidak  cukup mempengaruhi laju  produksi  biogas.  Hal  ini dimungkinkan  karena  limbah  nanas  didekomposisi secara  cepat  dan  hanya  sebagian  kecil  yang  tersisa dalam  proses  fermentasi  anaerob.  Menurut  Chanakya et  al. (2006)  limbah  buah-buahan  dalam  bentuk Solid state Stratified Bed (SSB) dengan  laju umpan sebesar 2 gr TS/L/hari tidak  mempengaruhi proses  fermentasi anaerobik.

## Gambar 10b. Pengaruh laju umpan pada pH
Pada awal proses fermentasi anaerob, suhu substrat mencapai  29,4 0 C  dan  meningkat  sampai  hari  ke-8 mencapai  32,2 0 C,  sedangkan  pada  hari  ke-9  suhu mengalami  penurunan  mencapai  30,6 0 C.  Hal  ini mungkin  disebabkan  pengadukan  yang  kurang homogen,  sehingga  mengganggu  aktivitas  mikroba pendegradasi.  Pada  hari  ke-14  suhu  mengalami peningkatan  mencapai 33,8 0 –  34,6 0 C dan cenderung stabil  seiring  dengan  penambahan  laju  pengumpanan. Hal  ini  menunjukkan  bahwa Residence  Time yang diperoleh  adalah  14  hari.  Penambahan  umpan  awal dapat  mengoptimalkan  aktivitas  mikroba  yang
menyebabkan  peningkatan  suhu,  namun  setelah Residence  Time kecenderungan  suhu  menjadi  tetap, dimungkinkan  karena  jenis  mikroba  yang  bekerja adalah  mesofilik  dengan  rentang  suhu  29,4 0 C  –  34,6 0 C.  Hasil  yang  diperoleh  pada  Gambar  10b menunjukkan  bahwa  produksi  biogas  yang  fluktuatif dengan  nilai  pH  substrat  6,38  –  7,78  menunjukkan kecenderungan  nilai  pH  yang  stabil  sampai  pada  laju pengumpanan 4,1 kg TS/L/hari Menurut Yacoeb et al. (2006)  bahwa  kondisi  pH  hasil  perombakan  masih memungkinkan mendukung aktivitas bakteri metanogenik  sehingga  produksi  biogas  masih  dapat meningkat.  Nilai  pH  yang  tidak  kurang  dari  7 mengindikasikan  bahwa  biodegradasi  asam-asam organik  berlangsung  dengan  baik.  Menurut  Berardino et  al (2000) proses digestasi  anaerobik dengan sistem semi  kontinyu  pada    limbah  cair  industri  makanan berlangsung baik pada kondisi  pH 7,2 – 8,4.
Dari  hasil  analisa  kandungan  CH 4 pada  sistem kontinyu  diperoleh  kandungan  CH 4 sebesar  ±  70  %. Hasil  ini  sesuai  dengan  hasil  yang  diperoleh Chaiprasert  (2001)  bahwa  limbah  nanas  dengan  masa inkubasi  30  hari  mempunyai  kandungan  metan  (CH 4 ) berkisar 60%.
Tabel 4. Produksi kumulatif dari kandungan CH4 dalam sistem

## 4. Kesimpulan dan Saran
4.1. Kesimpulan
1. Pada  skala  laboratorium,  produksi  biogas  dengan masa  fermentasi  selama  48  hari,  menggunakan bioreaktor volume 20 liter dengan sistem batch di- pengaruhi  oleh  faktor  lingkungan  biotik  berupa konsentrasi  inokulum  dan  faktor  abiotik  berupa suhu dan pH substrat.
2. Didapatkan  3  perlakuan  terbaik  untuk  produksi biogas selama 48 hari, yaitu perlakuan Ns-35 den- gan  kadar  TS  7,7%(w/v)  menghasilkan  biogas  se- banyak 17,2 L dengan atau 203,1 L/kg TS dengan
kandungan  CH 4 sebesar  67%,  perlakuan  BNs-35 dengan  kadar  TS  8,2%  (w/v)  mampu  menghasil- kan  biogas  sebanyak  12,6  L  atau  69,9  L/kg  TS dengan  kadar  CH 4 sebesar  74%  dan  BNs-30  den- gan kadar TS 8,1% (w/v) menghasilkan biogas se- banyak 12,3 L atau 32,3 L/kg TS dengan kandun- gan  CH 4 57 %.
3. Pada  perlakuan  Bg-30  diperoleh  efisiensi  penuru- nan COD tertinggi  sebesar 82,5 %, sedangkan pa- da perlakuan Ns-35 diperoleh efisiensi TS dan VS tertinggi masing-masing sebesar 39 % dan 47,5 %. Pada  perlakuan  BNs-35  diperoleh  pembentukan VFA tertinggi mencapai 161,03 mM.
4. Pada  bioreaktor  volume  300  L  sistem  semi- kontinyu  dengan  laju  umpan  sebesar  1,4  kg  TS/L /hari, 2,3 kg TS/L/hari dan 4,1 kg TS/L/hari meng-
Jenis Substrat Prod. Gas Kumulatif (Ml ) Kandungan (%) Metan Ch4 20 Hari 40 Hari Bg-25 8159 45 75 Bg-30 5944 48 70 Bg-35 2068 24 44 Ns-25 5835 45 61 Ns-30 4824 47 55 Ns-35 17236 48 67 BNs-25 5364 27 55 BNs-30 12321 28 57 BNs-35 12615 31 74 Co 2063 33 65
hasilkan  biogas  optimal  sebesar  64,4L/hari  dan kandungan 70% CH 4 .
4.2. Saran
1. Pemanfaatan  limbah  nanas  sebagai  bahan  campu- ran  dengan  kotoran ternak  sebagai    penghasil  bio- gas, sebaiknya tidak melebihi 50%, sedangkan ba- gase tebu secara ekonomis tidak  layak di gunakan sebagai bahan baku biogas karena digunakan seba- gai bahan bakar boiler.
2. Diperlukan  penelitian  sistem  kontinyu  dengan  va- riasi parameter proses lebih beragam dengan waktu yang lebih lama dan analisa terhadap kualitas pro- duk  samping  yang  dihasilkan  berupa  pupuk  padat dan pupuk cair.

## Daftar Pustaka
[1] Berardino, D., S. Costa., A. Converti, 2000 Semi-continuous digestion of food Industry wastewater in anaerobic filter. Bio- resoure Technology, Elsevier Science Ltd. 711, pp. 261-266.
[2] Budhi,  Y,  W., et  al .,  1999.  Peningkatan  biodegradabilitas limbah  cair  printing  industri  tekstil  secara  anaerob. Jurnal ITB Bandung.
[3] Chaiprasert,  P.,  S.  Bhumiratana,  M.  Tanticharoen,  2001. Mesophilic  and  thermophilic  anaerobic  digestion  of pineapple  cannery  wastes.  Thammasat  Int.  J.  Sc.Tech.  6(2), pp. 1-9.
[4] Chanakya,  et al., 1999.  Fermentation properties  of agro resi- dues, leaf biomass and urban market garbage in a solid phase biogas fermenter. Biomass and Bioenergy. 16, pp. 417-429.
[5] Chanakya,  H.  N.,  et  al.,  2006  Micro-Treatment  options  for
Components of organic fraction of MSW in residential areas. Environt .Monit. Asses. Centre for Sustainable Technologies.
Indian Institute of Science, Bangalore.
[6] Fry,I.  J.,  1974.  Practical  Building  of  Methane  Power  Plants for  Rural  Energy  Independence.  Standard  Printing  Santa Barbara, California.
[7] Han, Q. Y. et. al, 2002. Hydrogen production from rice wine- ry wastewater in an upflow anaerobic reaktor by using mixed anaerobic culturs. Apllication. J. Microbiol. Biotechnol. (27), pp. 1359-1359.
[8] Mahajoeno, E., 2008. Pengembangan Energi Terbarukan dari Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit. [Disertasi]. Seko- lah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, Bogor.
[9] Osman, G. A., A. H. El Tinay, E. F. Mohamed, 2006. Biogas production  from  agricultural  wastes.  Journal  of  Food  Tech- nology 4, pp. 37 – 39.
[10] Reith, J. H.,  H. den Uil, h.  van Veen, W.  T.  Laat, J. J. Nies- sem, E. de Jong H. W. Elbersen, R. eusthuis, J. P. van Dikjen L. Raamsdonk, 2003. Coproduction of Bio-ethanol, Electrici- ty  and  heat  from  biomass  residucs.  Proceedings  of  the  12 th European  Conference  on  Biomass  and  Energy,  Industry  and Climate Protection, 17-21 June 2002, Amsterdam, pp. 1118- 1123.
[11] Sahidu,  S.,  1983.  Kotoran  Ternak  sebagai  Sumber  Energi.
Dewaruci Press, Jakarta.
[12] Yani,  M.,  A.  A.  Darwis,  1990.  Diktat  Teknologi  Biogas. Pusat Antar Universitas Bioteknologi- IPB, Bogor.