e-ISSN Number 2655 2967

## Journal of Chemical Process Engineering
Volume 7 Nomor 1 (2022) SINTA Accreditation Number 28/E/KPT/2019 Published by *Corresponding Author Department of Chemical Engineering muhlis_m@gmail.com Faculty of Industrial Technology Universitas Muslim Indonesia, Makassar Address Jalan Urip Sumohardjo km. 05 (Kampus 2 UMI) Journal History Makassar- Sulawesi Selatan Paper received : 31 Maret 2022 Email : Received in revised : 05 Mei 2022 jcpe@umi.ac.id

## Produksi Biohidrogen dari Sampah Organik Kulit Pisang dengan cara Fermentasi Anaerob dengan Peninjauan Analisa Ekonomi Sederhana
(Biohydrogen Production from Organic waste of Banana Peels by Anaerobic Fermentation with Reviewing Simple Economic Analysis)
Setyawati Yani 1,3 , N Nurjannah 1,3 , M Muhlis 2,3*
1 Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri, Universitas Muslim Indonesia, Jl. Urip Sumoharjo km. 05 Makassar, 90231
2 Badan Penanggulangan Bencana Daerah, Jl. Harapan Baru kompleks SKPD Blok A No. 6 Kab. Sidrap, 91611
3. Magister Teknik Kimia Program Pascasarjana Universitas Muslim Indonesia, Jl. Urip Sumoharjo No. 225 Makassar, 90231
Kata Kunci: Biohidrogen; kulit pisang; analisa ekonomi; BEP; limbah organik
Key Words : Biohydrogen; Banana peel; economic analysis; BEP; Organic waste

## Inti Sari
Pembuatan  biohidrogen  dari  limbah  organik  telah  banyak  dilakukan  oleh  para peneliti  oleh  karena  biohidrogen  ini  cukup  menjanjikan  sebagai  bahan  bakar alternative yang dapat menggantikan bahan bakar fosil. Tujuan dari penelitian ini salah satunya  adalah untuk mengetahui analisa ekonomi terhadap produksi gas biohidrogen dari  limbah kulit  pisang. Mula mula preparasi  limbah kulit  pisang dengan pengecilan ukuran, kemudian dicampurkan dengan lumpur dan aquadest dengan  perbandingan  tertentu.  Setelah  itu  dimasukkan  kedalam  fermentor  dan dilakukan  fermentasi  anaerob  untuk  waktu  tertentu  dan  variasi  pH.  Gas  yang terbentuk diukur  menggunakan gas analyser. Dari penelitian ini diperoleh hasil bahwa  Dengan  menggunakan  analisa  ekonomi  sederhana  dengan  menghitung rincian biaya untuk sekali produksi diperoleh BEP unit sebanyak 620 l dan BEP rupiah  di  sekitaran  Rp.  9.300.000.  dari  hasil  penelitian  ini  dapat  disimpulkan bahwa produksi biohidrogen ini layak untuk dikembangkan.

## Abstract
The  making  of  biohydrogen  from  organic  waste  has  been  done  by  researchers because it is quite promising as an alternative fuel that can replace fossil fuels. the purpose of this research is to know the economic analysis of biohydrogen gas production from banana peel waste. first the preparation of banana skin waste by reducing the size, then mixed with mud and distilled water with a certain ratio. after that it is inserted into the fermenter and anaerobic fermentation is carried out  for  a  certain  time  and  pH  variation.  gas  formed  is  measured  using  a  gas analyzer. from this  study the results obtained that by using  a simple economic
analysis by calculating the breakdown of costs for once the production of BEP units obtained as much as 620 liters and the rupiah BEP around Rp. 9,300,000. from  the  results  of  this  study  it  can  be  concluded  that  the  production  of biohydrogen is feasible to be developed.

## PENDAHULUAN
Pemakaian  bahan  bakar  fosil  di  Indonesia  yang berlebihan dan terjadi sejak dahulu telah mengakibatkan  semakin  langkanya  persediaan  bahan bakar.  Adanya  krisis  energi  dan  masalah  lingkungan yang  ditimbulkan,  maka  perlu  dikembangkan  suatu energi alternatif yang dapat menggantikan peran bahan bakar berbasis fosil [1].
Seiring  dengan  perkembangan  teknologi  dan pesatnya  pertumbuhan  jumlah  penduduk  menuntut semakin  meningkatnya  kebutuhan  energi.  Penemuan baru di bidang energi alternatif dari biomassa semakin berkembang.  Salah  satu  energi  alternatif  yang berpotensi  untuk  di  kembangkan  adalah  biohidrogen [2].
Biohidrogen  merupakan  sumber  energi  yang bersih,  efisien,  dan  dapat  diperbaharui  karena  proses pembakaran biohidrogen di udara hanya menghasilkan uap air dan energi panas . Keunggulan dari biohidrogen adalah  dapat  dihasilkan  dari  bahan  yang  dapat diperbaharui,  ramah  lingkungan,  hasil  pembakaran berupa  uap  air  yang  tidakmenyebabkan  efek  rumah kaca, hujan asam dan merusak lapisan ozon
Limbah  organik  yang  cukup  melimpah  di Indonesia adalah kulit pisang. Kulit pisang merupakan bahan  buangan  (limbah  buah  pisang)  yang  cukup banyak jumlahnya, yaitu kira-kira 1/3 dari buah pisang yang  belum  dikupas.  Pada  umumnya  kulit  pisang  ini belum  dimanfaatkan  secara  nyata,  hanya  dibuang sebagai  sampah  yang  dapat  menimbulkan  suatu permasalahan [3] [4].
Berdasarkan  data  produksi  pisang  di  Indonesia terlihat pada Tabel. 1 bahwa jumlah biohidrogen dari limbah  kulit  pisang  secara  fermentasi  anaerob,  yang ditinjau  dari  segi  kelayakan  analisa  ekonominya apakah  layak  untuk  dikembangkan  lebih  jauh  atau memerlukan  efisiensi  di  beberapa  tahap  yang diperlukan.  Berdasarkan  latar  belakang  diatas, dilakukan  penelitian  lebih  dalam  mengenai  proses produksi.
Tabel. 1 Produksi Pisang di Indonesia Pertahun Tahun Produksi (ton) 2010 5.814.576 2011 6.132.695 2012 6.189.046 2013 6.279.279 2014 6.862.559 2015 7.299.266 2016 7.007.117 2017 7.128.695 2018 7.264.379 (Sumber : [5])

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  Laboratorium Riset  Teknik  Kimia  Fakultas  Teknologi  Industri Universitas Muslim Indonesia selama 3 bulan.
Adapun  alat  alat  dan  bahan  penelitian  yang digunakan  selama  peneltian  berlangsung  adalah Rangkaian alat produksi biohydrogen yang terdiri atas Fermentor  dan  flow  meter  serta  alat  alat  gelas  yang biasa  digunakan  di  laboratorium.  sedangkan  untuk bahan  baku  yang  digunakan  diperoleh  dari  pasar tradisional  Tamamaung  Makassar,  media  bakteri penghasil hydrogen digunakan lumpur yang diperoleh dari  parit  yang  tidak  mengalir  (buntu)  dari  kampung Pampang, Makassar, serta limbah lumpur dari Industri pengolahan  rumput  laut  PT.  Bantimurung  Indah kabupaten Maros Sulawesi Selatan. Selain bahan baku utama  tersebut  juga  digunakan  aquadest  sebagai pelarut, asam klorida dan Natrium Hidroksida sebagai bahan pengatur pH.
Langkah awal yang dilakukan adalah melakukan pengecilan  ukuran  kemudian  sampah  tersebut dicampurkan  dengan  lumpur  dan  aquades  dengan perbandingan  tertentu  (ratio  sampah:lumpur:air). Campuran  tersebut  dimasukkan  kedalam  fermentor dan  dilakukan  pengaturan  pH  awal  dari  campuran sesuai  dengan  kondisi  yang  di  inginkan.  Kemudian fermentasi  anaerob  dijalankan  untuk  waktu  tertentu. Gas  yang  terbentuk  diamati  melalui  flowmeter  dan
komposisi  gas    hydrogen  diukur  menggunakan  gas analiser.
Gambar 1. Desain penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  pH  pada  produksi  biohydrogen  dari limbah kulit pisang
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan data pengaruh pH pada produksi biohydrogen  dari  limbah  kulit  pisang  dapat  dilihat pada table berikut Tabel. 2 Pengaruh pH pada produksi biohydrogen dari limbah kulit pisang
t (menit) Volume Molar gas H 2 (l/mol) pH 3 pH 4 pH 5 pH 6 0 0 0 0 0 30 282.93  324.53  16551.22  11034.15 60 212.20  231.49  16551.22 0.00 90 173.31  170.63  16551.22 2364.46 120 156.14  120.81 3310.24 973.60 150 147.12  115.34 1226.02 494.07 180 134.56 83.17 1003.10 225.19 210 123.06 54.62 769.82 95.67 240 116.15 82.34 52.63 270 111.83 300 111.83
Dalam  proses  pembentukan  biohydrogen  dari sampah  dan  lumpur  ini,  dilakukan  dengan  proses fermentasi yang melibatkan bakteri pengurai sehingga gas  H 2 dapat  terbentuk/  bakteri  tertentu  hanya  dapat hidup pada kondisi pH tertentu pula. Pada table dapat dilihat bahwa produksi gas H 2 terus meningkat dari pH 3 hingga 5 namun turun di pH 6. Hal ini menandakan bahwa adanya aktivitas bakteri pengurai yakni bakteri Escherichia  coli  dan  Enterobacter  sebagimana  yang telah  dipaparkan  oleh  peneliti  sebelumnya  mengenai bakteri  yang  berperan  untuk  fermentasi  anaerob  dari bahan  organic  (yang  mengandung  selulosa  & karbohidrat)  yakni  dari  genus  Escherchia  coli  dan Enterobacter.[6]
Gambar 2. Grafik hubungan antara waktu dengan volume molar gas H 2 dalam berbagai variasi
Pada  grafik  menunjukkan  paling  tinggi  gas  H 2 terbentuk  pada  pH  5  sedangkan  pada  pH  6  tidak ada produksi  H 2 yang  terdeteksi,  hal  ini  kemungkinan karena bakteri yang digunakan untuk proses fermentasi tidak  dapat  bertahan  hidup  pada  kondisi  pH tersebut.[7]
Waktu  juga  mempengaruhi  proses  fermentasi, terlihat  pada  grafik  didapatkan  bahwa  semakin  lama waktu  fermentasi  maka  produksi  H 2 semakin berkurang, kecuali pH 5 pada waktu 30,60, dan 90 90 menit. Produksi gas H 2 konstan.
Pengaruh ratio sampel pada produksi biohydrogen dari kulit pisang
Pengaruh ratio sampel pada produksi biohydrogen dari kulit pisang dapat dilihat pada table berikut Sampah Organik Media Bakteri
Sisa Fermentasi (Ampas) Variasi :
• pH • Waktu
• Komposisi sampah
Output : • Kondisi optimum proses produksi Karakterisasi Pengecilan Ukuran Fermentor Biohydro gen 0 5000 10000 15000 20000 0 100 200 300 400 vol u m e waktu pH 3 pH 4 pH 5 pH 6
Tabel  3.  Pengaruh  ratio  sampel  pada  produksi biohydrogen dari kulit pisang
t (menit) Volume Molar gas H 2 ( l/mol) 1 : 1 : 1 1 : 1 : 2 1 : 2 : 2 2 : 1 : 2 0 0.00 0.00 0.00 0.00 30 1324.10 1839.02 2546.34  16551.22 60 894.66 601.86 2546.34  16551.22 90 719.62 441.37 662.05 16551.22 120 601.86 341.26 380.49 3310.24 150 466.23 271.33 226.73 1226.02 180 359.81 429.90 177.02 1003.10 210 282.93 295.56 275.85 769.82 240 228.29 675.56 189.16 82.34 270 103.45 735.61 2758.54 300 55.36 624.57 2758.54 330 624.57 1182.23 360 1439.24
Pata Table 2 didapatkan bahwa produksi gas H 2 paling  tinggi  yaitu  pada  rasio  2:1:2.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  air  berperan  dalam  proses penguraian  sampah  dan  aktivitas  bakteri  [8]  [9].  Air berperan dalam proses hidrolisis karbohidrat menjadiglukosa.  Pada  table  2  juga  menunjukkan bahwa  produksi  gas  H 2 konstan  pada  rasio  2:1:2 dengan waktu 30,60, dan 90 menit.
Gambar 3. Grafik hubungan antara waktu dengan volume molar gas H 2 dengan variasi komposisi bahan
Dari  grafik  terlihat  jelas  bahwa  untuk  variasi komposisi bahan (kulit pisang:lumpur:aquades) didapatkan  hasil  terbaik  produksi  biohydrogen  pada variasi 2:1:2 hal ini menunjukkan bahwa kondisi pada variasi  tersebut  sesuai  untuk  tempat  berkembangnya
mikroorganisme  yang  dapat  mengubah  karbohidrat menjadi biohydrogen.[10]

## Analisis Ekonomi
Analisa  ekonomi  yang  sederhana  dapat  dibuat untuk  memperlihatkan  kelayakan  suatu  proses produksi untuk dikembangkan lebih jauh lagi. Berikut adalah  rincian  proses  yang  dilakukan  untuk  satu  kali produksi secara batch dengan hasil 15 l/batch. Tabel 4. Daftar Fixed cost proses biohidrogen
No Fixed Cost Kuantitas Biaya (Rp) 1. Rangkaian alat Fermentor 1 850.000,- 2. Tangki Air 1 300.000,- 3. Tangki Produk 1 450.000,- 4. Gaji 2 1.500.000,- Total FC 3.100.000,- Tabel 5. Daftar Variabel cost proses biohydrogen No Variabel Cost Kuantitas Biaya (Rp) 1. Bahan Baku 1 batch 0 2. Listrik dan Air 1 batch 100.000,- 3. Biaya lain- lain 50.000,- Total VC 150.000,-
Harga Jual  per Unit (P)         = Rp. 15.000,- Jumlah Penjualan (JP)            = 15 x @ Rp. 15.000,
= Rp. 225.000,- Biaya tetap per unit (FCU)     = Rp. 3.100.000/15 = Rp. 206.667,- Biaya variable perunit (VCU) = Rp. 150.000/15 = Rp.10.000,-
BEP unit = 𝐹𝐶 𝑃−𝑉𝐶𝑈 = 620 (1) BEP rupiah = 𝐹𝐶 1−𝑉𝐶/𝐽𝑃 = Rp. 9.300.000,-
(2)
Dari hasil perhitungan titik impas penjualan ada pada  620  liter  produk  dan    dengan  pendapatan  Rp. 9.300.000.  artinya  keuntungan  baru  dapat  diperoleh setelah menjual lebih dari 620 liter atau melebihi sales Rp.  9.300.000.  Break  Event  poin  (BEP)  ini  bisa  di minimalisir  jika  dilakukan  efisiensi  pada  fixed  cost maka  akan  menurunkan  titik  impas  pada  pendapatan atau  menaikkan  harga  jual  untuk  menurunkan  titik impas pada jumlah produk yang dihasilkan.
-2000 3000 8000 13000 18000 0 200 400 V o lu m e Waktu 1:1:1 1:1:2 1:2:2 2:1:2

## Analisis Dampak Lingkungan
Banyaknya  limbah  dari  kulit  pisang  yang dihasilkan  dan  tanpa  ada  pengolahan  lanjutan,  dapat menimbulkan  potensi  pencemaran  lingkungan.  Kulit pisang  yang  ditangani  dengan  cara  dibakar,  dapat menimbulkan  gangguan  kesehatan.  Kelembapan  dari limbah kulit pisang mempengaruhi partikel yang tidak terbakar  untuk  terbang  ke  udara  yang  dapat  dilihat dalam bentuk asap maupun gas yang kasat mata.
Adanya  lumpur  pada  saluran  pembuangan  dan sampah-sampah  yang  dibuang  ke  got  mengakibatkan air  mudah  menggenang  (tidak  mengalir  sebagaimana mestinya) sehingga menyebabkan banyaknya aktivitas mikroba di got dan apabila ada aliran deras atau hujan maka  akan  mengakibatkan  airnya  meluap  yang  akan mengotori lingkungan. Hal ini jugan menimbulkan bau yang tidak sedap.
Gas  H 2 akan  menimbulkan  ledakan  dan kebakaran  saat  bercampur  dengan  udara.  Jika  ada kebocoran,  maka  dapat  menyala  dengan  spontan. Selain itu gas H 2 sangan panas dan tidak dapat dilihat dengan  mata  telanjang  sehingga  dapat  menyebabkan kasus kebakaran tidak terduga

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  pengolahan  dan analisis data, dapat disimpulkan bahwa :
a. pH  dan  rasio  bakan  baku  optimum  untuk produksi biohidrogen adalah pH 5 dan rasio 2:1:2
b. Dari  hasil  analisa  kelayakan  ekonomi  tersebut maka  produksi  biohidrogen  dari  limbah  kulit pisang dan lumpur got  layak untuk dilakukan.
c. Analisis  lingkungan  dari  segi  bahan  baku menunjukkan  pemanfaatan  limbah  kulit  pisang dan  lumpur  got  dapat  mengurangi  resiko pencemaran lingkungan dan banjir. Dan dari segi produk  perlu  penanganan  khusus  terhadap produk biohidrogen yang dihasilkan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Saeful  Anhari,  Sitti  Harnina  Bintari,  Ibnul Mubarok, D. S. (2016) ‘Produksi Biohidrogen dari Limbah  Organik  Cair  Molase  dan  Vinasse Menggunakan Bakteri Rhodobium Marium’, Life
Science , 5(2), pp. 108–117.
[2] Nendyo Adhi Wibowo dan Bambang Eka Tjahjana
(2015) ‘Pengembangan Energi Alternatif
Biohidrogen  Berbasis  Biomassa  Limbah  Kakao Dan Kopi’, Pengembagan Energi , 2(2), pp. 113– 122
[3]  Setyawati  Yani  ,  Takdir  Syarif,  R.  R.  (2011) ‘Produksi  Biohidrogen,  Sumber  Energi  Masa Depan, Dari Limbah Organik Kulit Pisang Secara
Fermentasi Anaerob’, Prosiding Seminar Nasional , 1, pp. 443–448.
[4]    Fadlil,  F.,  Rochim  B.C.,Wiratni  B.  (2019). Eksplorasi  Produksi  Biohidrogen  dari  Fraksi Organik Sampah Rumah Tangga dengan Penambahan Zat Aditif N,P dan K. 8(2)
[5]  Biro  Pusat  Statistik,  2018,  “Statistika  Indonesia”, Biro Pusat Statistika, Jakarta.
[6]  Bhatia, S. K., Jagtap, S. S., Bedekar, A. A., Bhatia, R. K., Rajendran, K., Pugazhendhi, A., Rao, C. V., Atabani, A. E., Kumar, G., & Yang, Y. H. (2021). Renewable biohydrogen production from lignocellulosic  biomass  using  fermentation  and integration  of  systems  with  other  energy generation  technologies.  Science  of  the  Total Environment, 765, 144429
[7] Syauqi,  A.,  Kusumawardhany,  I.  R.,  & Widodo, L.  U.  (2018).    Produksi  Gas  Hidrogen    Dari Biomassa  Dengan Proses Anaerob. Jurnal Teknik Kimia, 13(1), 17–21.
[8]    Sarlinda,  F.,  Sarto,  S.,  &  Hidayat,  M.  (2018). Kinerja dan kinetika produksi biohidrogen secara batch  dari  sampah  buah  melon  dalam  reaktor tangki  berpengaduk.  Jurnal  Rekayasa  Proses, 12(1), 32
[9]  Nurkholis,  N.,  Sarto,  S.,  &  Hidayat,  M. (2017). Pengaruh  Organic  Loading  Rate Pada Produksi Biohidrogen dari Sampah Buah Melon (Cucumis melo L.) Menggunakan Reaktor  Alir  Pipa. Jurnal Rekayasa Proses, 11(1), 12.
[10]  Ambara,  R.  (2018).  Pengaruh  Konsentrasi Hidrolisat    Kulit    Durian    Terhadap  Produksi Biohidrogen    Menggunakan  Kultur    Campuran. Departemen Teknik  Kimia  Universitas  Sumatera Utara