## PENGARUH PENGGUNAAN LIMBAH CAIR TEPUNG TAPIOKA DAN FESES SAPI
SEBAGAI SUBSTRAT BIOGAS TERHADAP KECERNAAN NITROGEN,

## TOTAL AMMONIA NITROGEN DAN KONSENTRASI VFA
(The Effect of Tapioca Waste Water as Co-Subtrat with Cattle Feces as a Substrate in the Biogas Digester on Nitrogen Digestibility, VFA Concentration and
Total Ammonia Nitrogen)
H. H.P. Putra*, Sutaryo dan Endang Purbowati Fakultas Peternakan dan Pertanian Universitas Diponegoro, Semarang *E-mail : hayupermana.work@gmail.com

## ABSTRAK
Paper  ini  mengevaluasi  penggunaan  limbah  cair  tepung  tapioka  sebagai  substrat  biogas bersama dengan feses sapi  perah. Hasil pengamatan menunjukkan penggunaan limbah cair tepung tapioka  tidak  berpengaruh  nyata  (P>0,05)  terhadap  kecernaan  nitrogen  dan  konsentrasi  total ammonia  nitrogen  (TAN).  Limbah  cair  tepung  tapioka  dapat  digunakan  sebagai  co-subtrat  dengan feses  sapi  perah  yang  ditandai  dengan  tingginya  penurunan  konsentrasi  VFA  dari  substrat  ke slurry yang mengindikasikan digester biogas dapat beroperasi dengan baik.
Kata kunci: Biogas, feses, limbah cair tepung tapioka, kecernaan nitrogen, konsentrasi VFA.

## ABSTRACT
This  paper  investigated  application  of  tapioca  waste  water  as  co-subtrat  with  the  dairy  cow dung  in  the  biogas  digester.  The  result  showed  that  utilization  of  tapioca  waste  water  as  co-subtrat with  dairy  cow  dung  gave  no  significant  effect  (P>0.05)on  nitrogen  digestibility  and  total  ammonia nitrogen concentration. However, tapioca waste water can be used as the solvent of dairy  faeces in the  biogas  digester  as  represented  by  the  low  VFA  concentration  that  indicated  the  biogas  digester can run properly.
Keywords: Biogas, cow dung, tapioca waste water, nitrogen digestibility, VFA  concentration .

## PENDAHULUAN
Industri  peternakan  tidak  hanya menghasilkan  produk  utama  yang  berupa susu,  daging,  dan  telur  saja.  Industri peternakan juga menghasilkan produk lain yang berupa limbah, salah satunya berupa kotoran  ternak,  yang  apabila  dibiarkan akan  mencemari  lingkungan  bahkan limbah  peternakan  dapat  menggangu produktivitas ternak, karena dapat menjadi sumber  penyakit  dan  dapat  mencemari lingkungan.  Oleh  karena  itu,  untuk menjaga keberlangsungan usaha peternakan diperlukan upaya penanganan limbah.Salah  satunya  adalah  dengan penanganan secara anaerob untuk produksi biogas.Biogas dapat
dimanfaatkan  sebagai  pengganti  bahan bakar  gas,  karena  di  dalam  biogas tergandung  gas  metan  (CH 4 ),  karbon dioksida (CO 2 ), hidrogen sulfifda (H 2 S),ammonia  (NH 3 ),  dan  hidrogen  (H 2 ) (Wahyuningsih, 2009).
Pesatnya laju pertumbuhan penduduk  menyebabkan  meningkatnya kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) yang apabila  terus  dikonsumsi  akan  habis. Karena  itu  perlu  adanya  upaya  mencari sumber  energi  alternatif  untuk  menghemat cadangan  minyak,  salah  satunya  dengan biogas.
Industri  tepung  tapioka  merupakan salah  satu  industri  yang  menghasilkan limbah  pada  proses  produksinya,  produk
limbah  yang  dihasilkan  berupa  limbah  cair dan  limbah  padat.  Limbah  cair  industri tapioka dihasilkan dari proses produksi, baik dari  pencucian  bahan  baku  sampai  pada proses  pemisahan  pati  dari  airnya  atau proses pengendapan. Limbah cair dari hasil industri  tepung  tapioka  apabila  dibiarkan atau  dibuang  ke  aliran  sungaiakandapat mencemari  lingkungan,  dan  ekosistem  di dalam  lingkungan  tempat  limbah  tersebut dibuang.
Penelitian ini berdasar pada masalah  yang  timbul  dari  dampak  limbah peternakan  maupun  limbah  cair  tepung tapioka untuk menjadikan produk yang lebih bermanfaat  yaitu  sebagai  substrat  untuk produksi biogas. Tujuan utama penelitian ini untuk  mengetahui  dampak  penggunaan limbah cair tepung tapioka yang ditambahkan pada feses sapi perah sebagai substrat biogas terhadap kecernaan nitrogen,  konsentrasi  volatile  fatty  acid (VFA),  dan  konsentrasi  total  amonia nitrogen  (TAN).Manfaat  yang  diperoleh  dari kegiatan penelitian ini adalah didapatkannya  informasi  ilmiah  tentang pemanfaatan  limbah  cair  tepung  tapioka dan  feses  sapi  untuk  produksi  biogas sebagai  sumber  energi  alternatif,  untuk mengurangi  pencemaran  lingkungan  dan sebagai  sumbangan  ilmu  pengetahuan tentang pengolahan limbah untuk masyarakat luas.

## MATERI DAN METODE
Penelitian  dilaksanakan  pada  bulan November 2014 - Januari 2015, di Fakultas Peternakan  dan  Pertanian  Universitas Diponegoro,  Semarang.  Laboratorium  yang terlibat  dalam  analisis  kimia  adalah Laboratorium Manajemen Sumberdaya
Perairan  Fakultas  Perikanan  dan  Ilmu Kelautan Universitas
Diponegoro,
Semarang,  Laboratorium  Kimia  Fakultas Sains  dan  Matematika  (FSM)  Universitas Diponegoro,  Semarang,  dan  Pusat  Antar Universitas  Universitas  Gadjah  Mada, Yogyakarta
Materi  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  meliputi  feses  sapiperanakan friesian  Holstein (PFH)  sebagai  bahan
utama  dan  limbah  cair  tepung  tapioka sebagai bahan tambahan pada bahan isian digester biogas. Alat yang digunakan adalah 2  buah  rangkaian digester yang  terdiri  dari tabung  pencerna  dari stainless kapasitas dengan  volume  7.000  ml,  karet  penutup, larutan  NaOH  4%  (w/w)  sebagai  penyerap CO 2 , tedlar  gas  bag, malam  dan  botol kaca.Alat  untuk  mengukur  volume  gas metan  antara  lain  pompa  air,  bak penampung  air,  gelas  ukur  1.000ml, rangkaian kayu untuk menopang gelas ukur, timbangan,  gelas  ukur,  selang  karet.  Alat tambahan  lain  yang  digunakan  yaitu termometer,  pH  meter,  oven, freezer, loyang,  tanur,  spuit,  pot  y,  timbangan analitis,  timbangan  digital,  corong,  sendok, gelas beker, refregator , dan tabung ukur. Rangkaian  penelitian  ini  meliputi  : penyiapan  materi,  adaptasi,  penelitian utama  dan  analisis  data.  Penyiapan  materi yang  dilakukan  meliputi  penyiapan  alat-alat dan bahan yang akan digunakan, penyiapan  starter,  perangkaian  digester biogas  dan  perangkaian  alat  pengukur produksi  gas.  Adaptasi  dilakukan  dengan cara  mengisi  digester  dengan  starter sebanyak  80%  volume  digester.  Kemudian dilakukan pengisian substrat dan pengeluaran slurry setiap  harinya.  Jumlah substrat  yang  dimasukkan  ke  dalam digester  setiap  harinya  sesuai  dengan perhitungan  volume  digester  aktif  dibagi dengan  waktu  1 Hydraulic  Retention  Time (HRT)  selama 25 hari yaitu sebesar 224 g. Digester  1  diisi  dengan  bahan  isian  yang berupa  feses  sapi  dan  air  dengan perbandingan 1:1 lalu diaduk secara merata sehingga  homogen.Digester  2  diisi  dengan bahan  isian  berupa  feses  sapi  yang dilarutkan menggunakan limbah cair tepung tapioka  dengan  komposisi  1:1.  Pengisian substrat  dilakukan  secara  kontinyu  setiap harinya  dengan  mengeluarkan slurry dan memasukkan  substrat  dengan  jumlah  yang sama  selama  3  HRT  atau  75  hari.  Selama penelitian,  dilakukan  pengamatan  terhadap sampel  subtrat  dan slurry untuk  pengujian nilai  kecernaan  nitrogen,  konsentrasi  VFA dan TAN.
Analisis  kecernaan  nitrogen  didapat
dari  hasil  total  nitrogen  pada  substrat  dan slurry menggunakan metode Kjeldhal. Hasil data  analisis  kandungan  nitrogen    substrat
dan slurry kemudian dihitung nilai kecernaanya dengan rumus.
N substrat − N 𝑠𝑙𝑢𝑟𝑟𝑦 N substrat 𝑥100%
Pengukuran VFA dilakukan melalui pengujian menggunakan gas chromatograph (Hawlet pckard 6850A) melalui Flame Ionization Detector (FID). Pengujian VFA dilakukan pada starter, substrat dan slurry kontrol serta perlakuan sebanyak 2 minggu sekali.
Total Amonia Nitrogen diukur berdasarkan  gelombang  warna  sampel yang diuji. Tahapan awal dengan mempersiapkan  blangko,  dengan  cara masukkan  10ml aquades kedalam  botol kaca.  Kemudian  sampel  yang  akan dianalisis  harus  melalui  mengenceran 5.000kali,  setelah  sampel  melalui  proses pengenceran 5.000 kali, sampel dimasukan pada  botol  kaca  sebanyak  10ml  dan ditambahkan Ammonia Salicylate , setelah 3 menit  ditambahkan Ammonia  Cyanurate, kemudian  homogenisasi  dan  ditunggu selama  15  menit  hingga  warna  berubah merata.  Setelah  15  menit,  blangko dimasukkan  ke  dalam spectrophotometter sebagai  acuan  dasar  warna  gelombang. Setelah  itu  sampel  dimasukan  ke  dalam spectrophotometter dan  dinilai  panjang gelombang  warnanya.Data  yang  terkumpul selama  peelitian  yaitu  berupa  kecernaan nitrogen, konsentrasi VFA, dan TAN diamati dan dianalisis menggunakkan uji beda t-test . Analisis  uji  beda t-test dilakukan  untuk membandingkan  data  hasil  pengukuran antara  bahan  baku  feses  sapi  PFH ditambah air dengan bahan baku feses sapi PFH  ditambah  limbah  cair  tepung  tapioka
dengan media SPSS.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Kecernaan Nitrogen
Data kecernaan nitrogen dari Digester 1  (29,68%)  dan  Digester  2(35,19%) kecernaan  nitrogen  pada  kedua  digester secara  statistik  menunjukkan  hasil  yang tidak  berbeda  nyata  (P>0,05).  Hal  ini menunjukkan bahwa walaupun penggunaan limbah cair tepung tapioka dapat meningkatkan  kecernaan  nitrogen  namun hasil  yang  digunakan  belum  optimal. Berdasarkan  Ilustrasi  1dapat  dilihat  bahwa kecernaan  nitrogen  berbanding  lurus dengan  produksi  gas  metan.  Digester  2 yang  memiliki  nilai  rata-rata  kecernaan nitrogen yang lebih tinggi dibanding dengan digester  1juga  memproduksi  gas  metan yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan produksi gas metan pada Digester 1. Hal ini disebabkan limbah cair tepung tapioka yang digunakan  sebagai  bahan  pelarutfeses pada  dasarnya  masih  memiliki  kandungan nutrisi  terlarut  yang  relatif  mudah  dicerna, sehingga  dapat  memaksimalkan  kinerja mikroorganisme metanogenik untuk memproduksi gas metan.
Ilustrasi 1.Rata-rata kecernaan nitrogen dan produksi methan selamapenelitian.
Hal  ini  sesuai  dengan  pendapat  Wati dan  Rukmanasari  (2011)  yang  menyatakan bahwa untuk tumbuh dan berkembang biak mikroorganisme membutuhkan nutrisi substrat  dan  suasana  pH  yang  stabil.  Nilai rata-rata  kecernaan  nitrogen  pada  kedua digester  secara  statistik  menunjukkan  hasil yang  tidak  berbeda  nyata  (P>0,05).Hal tersebut  dapat  terjadi  karena  kandungan nitrogen  pada  limbah  cair  tepung  tapioka yang  relatif  rendah  (3,95%)  sehingga  efek peningkatan kecernaan nitrogen dari substrat  untuk  kedua  digester  belum  dapat mencapai  taraf  yang  signifikan  secara statistik.  Kayhanian  (1999)    menyatakan bahwa  amonia  terbentuk  dari  degradasi senyawa-senyawa yang mengandung nitrogen terutama protein dan urea.
Pengaruh  Penggunaan  Limbah  Cair Tepung  Tapioka  terhadap  Konsentrasi TAN
Hasil  analisis  konsentrasi  TAN  pada slurry dari  kedua  digesterdipaparkan  dalam Ilustrasi 2. Nilai kosentrasi Digester 1 1.959 mg/l dan Digester 2 1.850 mg/l. Berdasarkan  analisis  uji-t  konsentrasi  TAN dari  kedua  digestermenunjukkan  tidak adanya  perbedaan  yang  nyata  (P>0,05). Hal  ini  disebabkan  bahwa  mikroorganisme Digester  2  mampu  mencerna  amonia dengan  lebih  baik  sehingga  amonia  yang merupakan  hasil  dekomposisi  nitrogen kosentrasi  TAN-nya  lebih  rendah  apabila dibandingkan  dengan  digester  1.  Menurut Basuki  (1985)  amonia  dengan  tingkat kosentrasi  tinggi  akan  menghambat  proses fermentasi anaerob.
184.88 301.53 29.68 35.19 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 34.00 35.00 36.00 0 50 100 150 200 250 300 350 Digester 1 Digester 2 K e ce rn aan N itr o ge n ( % ) Pr o d u ksi G as M e tan (m l/ g VS/h ar i) Produksi Gas Metan Kecernaan Nitrogen

## Ilustrasi 2. Nilai Rata-rata Total Amonia Nitrogen
Konsentrasi TAN slurry dari  kedua  digester masih pada taraf yang wajar. Hal ini sesuai dengan  pendapat  Sarigih  (2010)  bahwa, batas  maksimal  konsentrasi  total  amonia adalah  3.000  mg/l,  dan  apabila  melebihi akan bersifat toksik.
Pengaruh  Penggunaan  Limbah  Cair Tepung  Tapioka  terhadap  Kosentrasi VFA
Hasil  analisis  konsentrasi  VFA
starter,  substrat,  dan slurry dari  kedua perlakuan dapat dilihat dalam Tabel 1.Hasil analisis VFA pada substrat untuk Digester 2 (94,45  mlMol/l)  lebih  tinggi  dibandingkan dengan  nilai  VFA  pada  substrat  untuk Digester  1  (21,53  mlMol/l).  Hal  ini disebabkan  oleh  penggunaan  limbah  cair tepung  tapioka  pada  Digester  2  yang mempunyai  kandungan  nutrisi  yang  lebih tinggi dibanding air yang digunakan sebagai pelarut feses (substrat Digester 1). Tabel 1. Nilai Kosentrasi VFA pada starter, subtrat dan slurry Sampel Asam Asetat Asam Propionat Asam  Iso Butirat Asam Butirat Asam  So Valerat Asam  N- Valerat Total VFA ---------------------------------------- mlMol/l------------------------------------ Starter 5,794 2,445 0,374 - 0,305 - 8,918 Substrat Digester 1 12,622 6,835 0,811 0,336 0,8 0,129 21,53 Slurry Digester 1 7,338 3,149 0,415 0,395 0,107 - 11,21
1959 1850 184.88 301.53 0 50 100 150 200 250 300 350 1750 1800 1850 1900 1950 2000 Digester 2 Pr o d u ksi G as M e tan (m l/ g VS /h ar i) To tal A m o n ia N itr o ge n (m g/ l) Digester 1 Digester 1 Digester 2 Rata-rata TAN
Produksi gas metan
Substrat Digester 2 29,732 14,109 2,217 47,725 0,345 0,317 94,45 Slurry Digester 2 6,398 2,994 0,888 0,139 0,175 - 10,86
Konsentrasi  VFA  pada slurry menunjukkan nilai  yang  sebaliknya,  yakni  nilai  VFA slurry dari  digester  2  (10,86 mlMol/l)  lebih rendah dibandingkan  dengan  nilai  VFA slurry pada Digester  1  (11,21  mlMol/l),  meskipun  hasil analiis  statistik  tidak  menunjukkan  hasil berbeda  nyata  namun  dari  perbedaan  nilai konsentrasi  VFA  dari  substrat  ke slurry Digester  2  menunjukkan  penurunan  yang signifikan  (88,5%)  dibandingkan  dengan Digester  1  (49,55%).  Hal  ini  dikarenakan dengan  adanya  kandungan  nutrisi  terlarut pada limbah cair tepung tapioka dapat lebih mengoptimalkan perkembangbiakan mikroorganisme  pengurai  pada  Digester  2 sehingga  kandungan  VFA  pada  digester  2 yang  terbentuk  pada  tahap  asidogenesis dapat  dimanfaatkan  secara  optimal  oleh bakteri  metanogenesis  untuk  membentuk gas  metan.Hal  ini  dapat  dibuktikan  dengan hasil  produksi  gas  metan  pada  digester  2 yang  lebih  tinggi  dibandingkan  produksi metan digester 1 (Ilustrasi 1). Hal ini sesuai dengan  pendapat  Sofian  (2008)  yang menyatakan  bahwa  bakteri  metanogenesis seperti Mathanobacterium , Mathanobacillus dan Metanosacaria akan mendekarboksilasi asam  asetat,  hidrogen  dan  karbondioksida menjadi gas metan (CH 4 ).

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  telah dilakukan  ini  dapat  disimpulkan  bahwa limbah cair tepung tapioka dapat digunakan sebagai  pelarut  feses  sapi  pada  substrat biogas  yang  ditandai  dengan  peningkatan produksi metan dan pemanfaatan VFA oleh mikroorganisme untuk dikaroksilasi menjadi gas metan.

## DAFTAR PUSTAKA
Basuki,  P.  1985.  Pemanfaatan  Kotoran Ternak  Sebagai  Sumber  Energi
Rumah Tangga. Seminar on
Development  of  Tropical  Resource and  Efective  Utilzation  of  Energy  in Agriculture,  Yogyakarta.
Kayhanian,  M.  1999. Ammonia Inhibition  In High_Solids Biogasification: An Overview  and  Practicial  Solutions. Environ. Technol. 20 :355-360
Sarigih,  B.R.  2010. Analisis  Potensi  Biogas untuk  Menghasilkan  Energi  Listrik dan  Termal  pada  Gedung  Komersil di  Daerah  Perkotaan.Universitas Indonesia, Jakarta.
Sofian,  Amat,  2008,  Peningkatan  Kualitas Biogas Sebagai Bahan Bakar Mtotor Bakar  dengan  Cara  Pengurangan Kadar  CO 2 Dalam  Biogas  dengan
Menggunakan Slurry Ca(OH) 2.
Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas Teknik  Universitas  Muhamaddiah Surakarta
Wati,  Setiana  Wati  dan  Rukmanasari.2011, Pembuatan Biogas dari Limbah Cair Industri  Bioetanol  Melalui  Proses
Anaerob (Fermentasi).Laporan
teknis  tidak  diterbitkan,  Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.
Wahyuningsih,  F.  2009.  Makalah  Biogas.
http://www. Nuranimahabbah's Blog.com. [31 Agustus 2015]