## JENIS PAKAN MEMPENGARUHI PRODUKSI BIOGAS DARI FESES GAJAH, STUDI KASUS GAJAH SUMATERA (Elephas maximus sumatranus Temminck, 1847) DI TAMAN MARGASATWA RAGUNAN, JAKARTA SELATAN
Type of Feed Affects Biogas Production from Elephant Feces, a Study Case of Sumateran Elephant (Elephas maximus sumatranus Temminck, 1847) in Ragunan Wildlife Park, South Jakarta
Fuad Albani a , Megga Ratnasari Pikoli a , Irawan Sugoro b a Program Studi Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah Jakarta – meggapikoli@uinjkt.ac.id b Pusat Aplikasi Isotop Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional, Lebak Bulus, Jakarta
Abstract. Elephant dung is a source of methane gas, which the gas is the main contributor to greenhouse gas if not used as fuel. Wild elephants use grass leaves as their feed, but in Ragunan Wildlife Park, elephants are fed also with a combination of elephant grass, sweet potatoes, maize, and bananas, which aim to meet immediate nutritional needs and ensure their health. Therefore, this study examined the biogas production of elephant feces associated with the feed given. The purpose of this study is to investigate the contribution of biogas that is emitted from the elephant feces as a result of two kinds of feed, which were elephant grass and combination of elephant grass, sweet potatoes, maize, and bananas. Previously, the elephants were acclimatized for 4 days wit h the two types of feed. Fermentation of the feces was conducted by using simple fermenters by volume of 3.42 L for 28 days and performed  measurements  of  temperature,  pH,  concentration  of  ammonia,  concentration  of  volatile  fatty  acids,  substrate degradation and production of biogas. The result showed that the composition of feed affects the physico-chemical characteristics of the feces, production of ammonia and volatile fatty acids, substrate degradation and production of biogas.  The feces of Sumatran elephant fed with elephant grasses has higher potential for decomposition to mineralization into biogas and produce a higher proportion of methane gas carbon dioxide, than those fed with the combinated feed. This result needs to be a concern because with the fiber-rich feed like in their natural habitats, elephants have the potential to emit higher gas emissions. Therefore the biogas released from the elephant feces or other animals should be processed and utilized to meet the energy needs in the wildlife park itself.

## Keywords: Biogas, feces, feed, elephant.
(Diterima: 03-06-2017; Disetujui: 14-02-2018)

## 1. Pendahuluan
Metana  merupakan  penyumbang  gas  rumah  kaca, dengan potensi pemanasan global mencapai 28-36 kali selama 100 tahun dibandingkan dengan karbondioksida (United  States  Environmental  Protection  Agency, 2017).  Hewan  ternak  dan  peliharaan  tercakup  dalam sektor  pertanian,  kehutanan,  dan  penggunaan  lahan lainnya,  yang  mengeluarkan  emisi  gas  rumah  kaca sebesar  24%  dari  emisi  global  (Intergovernmental Panel on Climate Change, 2014). Pada umumnya gas- gas  yang  bersumber  dari  hewan  dikeluarkan  dari fermentasi enterik dan  feses. Bagian dalam  yang  utuh dari  feses  memiliki  lingkungan  mikro  yang  sesuai untuk  pembentukan  metana;  dan  kalaupun  belum terbentuk,  peningkatan  aktivitas  bakteri  aerobik  dan jamur  dapat  menciptakan  lingkungan  anaerobik  di mana  bakteri  metanogenik dapat berkembang (Saggar et al. , 2004). Oleh karena itu, pengolahan feses hewan menjadi penting dilakukan, misalnya dengan mengolahnya  menjadi  sumber  energi,  yang  biasa disebut sebagai biogas.
Feses  gajah  merupakan  salah  satu  bahan  organik yang  dapat  menjadi  sumber  biogas.  Penelitian- penelitian  di  Asia  dan  Afrika  menunjukkan  bahwa feses  gajah  menghasilkan  jumlah  biogas  yang sebanding  dengan  feses  dari  hewan-hewan  lainnya, seperti  babi  dan  sapi  (Kasisira  dan  Muyiiya,  2009). Selain  itu,  besarnya  jumlah  feses  yang  dihasilkan menambah  besarnya  potensi  feses  gajah  sebagai sumber  biogas.  Rata-rata  seekor  gajah  mengeluarkan sekitar 100-130 kg feses per 200-270 kg pakan per hari (Sannigrahi, 2015). Feses gajah memiliki karakteristik tinggi  serat  pakan  karena  pencernaan  gajah  hanya mampu menyerap 40% nutrisi dari pakan yang dicerna dan selebihnya akan dibuang menjadi feses. Rendahnya penyerapan  menyebabkan  gajah  cenderung  banyak mengonsumsi  pakan,  dan  karenanya  menghasilkan banyak  feses.  Feses  gajah  secara  alami  mengalami dekomposisi yang relatif cepat dimulai, yaitu dalam 48 jam,  yang  diperankan  oleh  serangga  dan  komunitas jamur (Masunga et al ., 2006). Feses gajah yang hanya ditumpuk  akan  terdekomposisi  secara  alami  dan menjadi sumber emisi metana, selain menjadi masalah yang mengganggu estetika. Namun demikian,
terbatasnya populasi gajah dibandingkan hewan-hewan yang  diternakkan,  menyebabkan  potensinya  sebagai penyumbang emisi metana kurang menjadi perhatian.
Taman  Margasatwa  Ragunan  (TMR)  merupakan lembaga  konservasi ex  situ yang  memelihara  gajah Sumatera  ( Elephas  maximus  sumatranus Temminck, 1847)  sebagai  hewan  mamalia  yang  dilindungi. Berdasarkan  pengamatan  pendahuluan,  feses  gajah  di TMR belum diolah ataupun dimanfaatkan. Selama ini feses  gajah  di  TMR  dimasukkan  ke  dalam  lubang galian tanah, tanpa adanya proses pengelolaan  limbah lebih  lanjut.  Gajah  yang  dipelihara  biasanya  diberi pakan  berupa  rumput  gajah  ( Pennisetum  purpureum schaum )  sebagai  pakan  utama,  yang  ditambah pelengkap dari tanaman lain, seperti jagung ( Zea mays ), papaya  ( Carica  papaya ),  pisang  ( Musa  paradisiaca ), wortel ( Dacus carota ), kelapa, sayuran seperti kacang panjang  ( Vigna sp.),  tebu  ( Saccharum  officinarum ), dan  ubi  jalar  ( Hipomoea  batatas ).  Oleh  karena  itu, penelitian kami menyelidiki bagaimana potensi biogas dari  feses  gajah  Sumatera  berdasarkan  macam  pakan gajah, yaitu pakan utama dan pakan kombinasi tersebut. Tujuan  penelitian  ini  adalah  mengetahui  pengaruh macam  pakan  gajah  terhadap  potensi  biogas  yang dihasilkan  dari  feses  gajah,  sehingga  nantinya  dapat direkomendasikan  pakan  yang  sebaiknya  diberikan untuk mengurangi kontribusi emisi metana dari limbah feses gajah.

## 2. Metode Penelitian

## 2.1. Preparasi dan Pengambilan Sampel Feses Gajah
Pada  saat  pengambilan  sampel  terdapat  14  ekor gajah  di  TMR,  yang  berusia  30-35  tahun.  Populasi gajah dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu kelompok yang akan  diberi  pakan  rumput  gajah  dan  kelompok  yang akan diberi pakan kombinasi. Setiap kelompok terdiri atas  3  individu  gajah  yang  akan  diambil  sampel fesesnya.  Kelompok  dengan  perlakuan  pakan  rumput gajah  hanya diberi pakan berupa 95 kg rumput gajah, sedangkan  kelompok  dengan  perlakuan  pakan kombinasi diberi pakan berupa 65 kg rumput gajah, dan masing-masing  10  kg  pisang,  ubi  jalar,  serta  jagung. Jumlah pakan  yang diberikan sesuai kebutuhan pakan harian  gajah  (Sukumar,  1989)  dengan  estimasi  berat maksimal Gajah Asia (5000 kg) dikalikan 1,9% atau 95 kg.  Macam  pakan  kombinasi  mengikuti  standar  yang diberikan oleh TMR, yaitu untuk memenuhi kebutuhan nutrisi,  vitamin, atau sumber energi-segera  bagi gajah yang dipelihara.
Sebelum  dilakukan  sampling  feses,  gajah  terlebih dahulu  diaklimatisasi  dengan  jenis  pakan  yang  akan diujikan  selama  4  hari  untuk  mendapatkan  hasil  yang sesuai  dengan  tujuan  penelitian.  Pengambilan  feses gajah  dilakukan  pada  hari  ke-5  setelah  masa aklimatisasi  selesai.  Sampling  dilakukan  dengan  cara komposit,  yaitu  keseluruhan  feses  yang  dihasilkan melalui proses defekasi oleh gajah pada masing-masing
kelompok  perlakuan  uji  pada  hari  ke-5  dikumpulkan menjadi satu.

## 2.2. Pengukuran Karakteristik Fisika Kimia Feses Gajah
Karakteristik  fisika  kimia  dari  feses  gajah  hasil aklimatisasi dengan pakan uji yang diukur di antaranya adalah suhu, kadar air, kadar bahan organik, dan rasio C/N.  Suhu  diukur  menggunakan  termometer  digital. Kadar  air  dan  kadar  bahan  organik  diukur menggunakan metode Association of Official Analytical  Chemists (1999)  yang  dimodifikasi.  Rasio C/N diukur dengan mengukur kadar C-organik dengan metode spektofotometri dan kadar N-organik menggunakan metode Kjedahl (Agus et al ., 2005).

## 2.3. Fermentasi Feses Gajah
Sampel  feses  pada  hari  ke-5  setelah  masa aklimatisasi dikumpulkan dalam satu wadah, kemudian dicampur rata. Setelah feses tercampur rata, 1 kg feses ditambah  dengan  1  L  aquadest  dan  5  g  ragi  merek fermipan sebagai pembuat kondisi anaerob, setelah itu diaduk  rata  dan  dimasukkan  ke  dalam  fermentor (Gambar 1). Lama proses fermentasi sampel adalah 28 hari sejak dimasukkannya sampel ke dalam fermentor. Fermentor  diletakkan  pada  suhu  ruang  untuk merepresentasikan keadaan alami  di TMR.

## Gambar 1. Skema Fermentor dan Gas Collector
Karakteristik  fermentasi  yang  diukur  adalah  suhu, pH,  amonia, Volatile  Fatty  Acids (VFA),  degradasi substrat,  uji Most  Probable  Number (MPN), perhitungan volume total gas, dan proporsi komponen penyusun  biogas  pada  hari  ke-7,  14,  21  dan  28. Pengukuran  suhu  menggunakan  TDS-3  HM  Digital. Pengukuran  pH  menggunakan  pH  meter  Hanna. Pengukuran  konsentrasi  ammonia  menggunakan metode  mikrodifusi  Conway.  Pengukuran  konsentrasi VFA  menggunakan  metode  teknik  destilasi  uap (General Laboratory Procedure, 1966).
Pengukuran volume gas dilakukan dengan menggunakan prinsip Archimedes, yaitu setiap interval 7 hari gas  yang tertampung pada gas bag dimasukkan ke dalam container box berskala yang berisi air dengan volume terukur. Pertambahan volume air dari container box tersebut  kemudian  dicatat  sebagai  volume  biogas yang  dihasilkan.  Komponen  gas  yang  terbentuk
diperiksa  dengan  menggunakan  alat  MRU  Vario Plus Gas Analyzer.

## 2.4. Analisis Data
Setiap  parameter  diperiksa  dengan  dua  kali pengulangan. Data yang diperoleh dianalisis dengan uji statistik independent  samples  T-test pada  taraf  signi- fikansi  95%.  Analisis  ini  menggunakan  program Statistical Product and Service Solutions (SPSS) V.23.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Karakteristik Fisika dan Kimia Feses
Hasil  pengukuran  karakter  fisika-kimia  dari  feses gajah  tidak  menunjukkan  perbedaan  berdasarkan  uji statistik independent samples T-test (Tabel 1). Hasil ini menunjukkan bahwa pemberian pakan tidak mememberikan  pengaruh  terhadap  karakteristik  fisika dan  kimia  dari  feses  gajah.  Suhu  feses  gajah  kedua perlakuan  berkisar  antara  36-37°C.  Suhu  tersebut masih  dalam  kisaran  normal  suhu  feses  gajah  yang berkisar  36-38°C  (Urley,  1997).  Menurut  Sukumar (2003)  suhu  yang  dihasilkan  oleh  feses  gajah  dapat dipengaruhi  oleh  pakan,  tingkat  metabolisme,  dan kesehatan gajah. Hal ini berarti kedua perlakuan pakan yang  diberikan  tidak  memengaruhi  suhu  feses  yang dihasilkan gajah.
Tabel 1. Karakteristik fisika dan kimia feses gajah
Parameter Perlakuan Pakan Rumput gajah Kombinasi Suhu ( o C) 37±1.00 36±0.58 Rasio C/N 35.89±2.06 38.37±3.05 Kadar bahan organik (%) 93.33±2.43 94.73±0.40 Kadar air (%) 87.99±1.90 79.13±6.97
Rasio C/N kedua perlakuan termasuk dalam katagori tinggi  sebagai  bahan  baku  biogas  dan  akan memengaruhi volume biogas yang dihasilkan. Kisaran rasio  C/N  untuk  dihasilkan  biogas  adalah  25-30 (Triatmojo, 2004). Jika rasio C/N terlalu tinggi, maka nitrogen  akan  cepat  diasimilasi  oleh  mikroorganisme untuk  memenuhi  kebutuhan  protein  dan  tidak  akan tersedia  lagi  untuk  mengimbangi  karbon  yang  tersisa, sehingga  produksi  biogas  akan  berkurang.  Jika  rasio C/N terlalu rendah, maka nitrogen akan tersedia bebas dan  terakumulasi  dalam  bentuk  amonia.  Kondisi  ini akan  meningkatkan  pH  fermentor  yang  akan menyebabkan  efek  toksik  bagi  mikroorganisme metanogen (Abbasi et al ., 2012).
Rasio C/N yang terkandung dalam feses gajah akan berhubungan  dengan  kadar  bahan  organik  dari  feses. Kadar bahan organik dari suatu bahan memiliki urgensi dalam proses fermentasi biogas, karena merepresentasikan fraksi dari bahan yang dapat diubah menjadi biogas. Kisaran kadar bahan organik ( volatile solids ) yang berasal dari feses adalah 70-90% (Wilkie,
2015).  Kedua  feses  perlakuan  pakan  memiliki kandungan  bahan  organik  yang  melebih  kisaran tersebut, yang mendukung proses fermentasi. Biasanya semakin  besar  kandungan  organik  pada  bahan  baku, maka  akan  semakin  mudah  untuk  dapat  didegradasi menjadi  produk-produk  fermentasi  (Sanjaya et  al ., 2015).  Namun  demikian,  meskipun  kadar  bahan organik adalah indikator dari potensi produksi metana, kandungan  spesifik  metana  berdasarkan  kandungan bahan  organik  tidak  selalu  konstan.  Hal  ini  karena komposisi penyusun  bahan organik terdiri atas  materi yang  mudah  didegradasi  seperti  lemak,  protrein,  dan karbohidrat, serta materi yang sulit didegradasi, seperti lignoselulosa,  kompleks  polisakarida,  protein  struktur (keratin)  dan  materi  lainnya  yang  dapat  berbeda-beda pada setiap bahan baku (Wilkie, 2015).
Kadar air  yang terkandung dalam  feses gajah tidak menunjukkan  perbedaan  di  antara  kedua  perlakuan pakan,  berdasarkan  uji independent  samples  T-test . Kadar  air  dari  kedua  perlakuan  tersebut  kurang  dari 90%,  padahal  aktivitas  normal  dari  mikroorganisme metanogenik  membutuhkan  kadar  air  sekitar  90% untuk  dapat  mengoptimalkan  proses  fermentasi (Wiratma et al ., 2012). Oleh karena itu, kadar air yang terkandung  dalam  feses  gajah  tidak  mendukung pembentukan  biogas  yang  segera,  sehingga  air  harus ditambahkan  ketika  menjadikannya  sebagai  bahan baku biogas.

## 3.2. Karakteristik Feses Gajah Selama Fermentasi
Hasil  pengamatan  parameter  suhu  dalam  fermentor perlakuan  pakan  rumput  gajah  maupun  perlakuan pakan  kombinasi  mengalami  perubahan  selama  masa fermentasi. Suhu tertinggi adalah 31°C pada hari ke-14 untuk kedua perlakuan, dan terendah sebesar 29°C pada perlakuan  pakan  rumput  gajah,  serta  sebesar  28.5°C pada  perlakuan  pakan  kombinasi  (Gambar  2). Perubahan  suhu  selama  masa  fermentasi  pada  kedua perlakuan  menunjukkan  pola  yang  tidak  berbeda. Berdasarkan  uji independent  samples  T-test ,  suhu fermentor  yang  dibandingkan  setiap  interval  7  hari tidak menunjukkan perbedaan pada kedua perlakuan.
Peningkatan  suhu  menunjukkan  proses  degradasi anaerobik  dari  terdekomposisinya  senyawa-senyawa organik, yang berlangsung pada rentang suhu mesofilik (25-40°C)  hingga  rentang  termofilik  (50-60°C) (Gerardi,  2003).  Dengan  demikian,  suhu  yang dihasilkan  dari  proses  degradasi  anaerobik  pada perlakuan  pakan  rumput  gajah  maupun  perlakuan pakan kombinasi berada dalam kategori suhu mesofilik. Pada  rentang  suhu  tersebut  bakteri  mesofilik  dapat menoleransi  fluktuasi  suhu  ±3°C  tanpa  mengurangi secara signifikan keluaran metana (Weiland, 2010).
Proses  perubahan  suhu  pada  fermentor  akan memengaruhi  proses  metabolisme  mikroorganisme yang  akan  berdampak  pada  perubahan  pH  fermentor. Hasil pengamatan parameter pH fermentor pada kedua perlakuan memiliki pola perubahan yang serupa seiring waktu  (Gambar  3).  Hal  ini  didukung  oleh  hasil  uji independent  samples  T-test ,  yaitu  nilai  pH  fermentor yang  dibandingkan  setiap  interval  7  hari  tidak
menunjukkan  perbedaan  pada  kedua  perlakuan.  Nilai pH  tertinggi  terjadi  pada  hari  ke-0  sebesar  7.5  pada perlakuan pakan rumput gajah dan 7.25 pada perlakuan pakan  kombinasi.  Sementara  itu  nilai  pH  terendah terjadi  pada  hari  ke-14  sebesar  5.8  pada  kedua perlakuan.

## Gambar 2. Perubahan suhu dalam fermentor

## Gambar 3. Perubahan pH dalam fermentor
Nilai  pH  optimum  untuk  keseluruhan  proses degradasi  anaerobik  adalah  6.8-7.4  (Ertem,  2011). Perubahan  pH  pada  kedua  perlakuan  tidak  masuk dalam  katagori  pH  yang  optimum  untuk  proses degradasi  anaerobik.  Perubahan  pH  ini  diduga disebabkan  oleh  beberapa  faktor.  Faktor  pertama adalah  tahapan  fermentasi  yang  sedang  berlangsung. Penurunan  pH  dari  hari  ke-0  ke  hari  ke-7  dapat diasumsikan bahwa mikroorganisme asidogenesis aktif mengonversi  produk-produk  hasil  hidrolisis.  Asam amino,  asam  lemak,  dan  gula  sederhana  dari  tahap hidrolisis  difermentasikan  untuk  membentuk  VFA seperti asam laktat, propionat, butirat, dan valerat pada tahapan  ini.  VFA  yang  dihasilkan  ini  dapat menurunkan nilai pH, jika konsentrasinya terlalu tinggi. Faktor  kedua  adalah  konsentrasi  amonia  yang  dapat memengaruhi  pH  menjadi  alkali,  jika  konsentrasinya terlalu tinggi (Abbasi et al ., 2012).
Pengukuran  konsentrasi  amonia  fermentor  di- lakukan untuk menggambarkan degradasi protein pada feses  gajah.  Hasil  pengukuran  konsentrasi  amonia menunjukkan  terdapat  pola  perubahan  konsentrasi amonia  yang  serupa,  tetapi  memiliki  perbedaan  nilai pada kedua perlakuan selama proses fermentasi 28 hari (Gambar 4). Hal ini didukung oleh hasil uji independent samples  T-test, yaitu  konsentrasi  amonia  fermentor yang dibandingkan setiap interval 7 hari menunjukkan perbedaan pada kedua perlakuan. Konsentrasi amonia tertinggi pada kedua perlakuan terjadi pada hari ke-14
sebesar 18.7 mg/100 ml pada perlakuan pakan rumput gajah  dan  13.6  mg/100  ml  pada  perlakuan  pakan kombinasi. Sementara itu, konsentrasi amonia terendah terjadi  pada  hari  ke-0  sebesar  3.4  mg/100  ml  pada kedua perlakuan.
Amonia  dapat  terkandung  dalam  bahan  baku ataupun diproduksi saat proses degradasi (Ertem, 2011). Keberadaan  amonia  dalam  fermentor  ini  dapat berpengaruh  positif  maupun  negatif.  Ion  amonium dapat  digunakan  sebagai  sumber  nutrisi,  tetapi  di  sisi lain  seiring  dengan  peningkatan  pH  akibat  jumlah amonia  bebas  yang  bertambah  dapat  bersifat  toksik bagi  mikroorganisme  metanogenik  (Gerardi,  2003). Molekul  amonia  yang  bersifat  hidrofobik  dapat berdifusi ke dalam sel, menyebabkan tidak seimbangnya  proton  dan  kekurangan  kalium.  Namun demikian, konsentrasi amonia di bawah 20 mg/100 ml dapat  menghasilkan kapasitas buffer bagi sistem yang menguntungkan  bagi  mikroorganisme  (Chen et  al., 2008).  Dengan  demikian,  konsentrasi  amonia  pada kedua  perlakuan  pakan  termasuk  yang  mendukung aktivitas mikroorganisme metanogenik.

## Gambar 4. Konsentrasi amonia dalam fermentor
Hasil  pengamatan  VFA  menunjukkan  terdapat  per- ubahan dan perbedaan nilai konsentrasi VFA, baik pada perlakuan  pakan  rumput  gajah,  maupun  perlakuan pakan  kombinasi  selama  proses  fermentasi  28  hari (Gambar  5).  Perbedaan  ini  didukung  oleh  hasil  uji independent  samples  T-test ,  yang  menunjukkan perbedaan  pada  kedua  perlakuan.  Konsentrasi  VFA tertinggi terjadi pada hari ke-21 sebesar 93 mmol/100 ml  pada  perlakuan  pakan  rumput  gajah  dan  hari  ke-0 sebesar  70,20  mmol/  100  ml  pada  perlakuan  pakan kombinasi.  Sementara  itu  konsentrasi  VFA  terendah terjadi pada hari ke-7 sebesar 53.10 mmol/100 ml pada perlakuan pakan rumput gajah dan di hari ke-28 sebesar 55.20 mmol/100 ml pada perlakuan pakan kombinasi.
Peningkatan  konsentrasi  VFA  mengindikasikan bahwa mikroorganisme dalam fermentor  aktif memecah substrat menjadi VFA. Penurunan konsentrasi VFA mengindikasikan bahwa mikroorganisme menggunakan VFA untuk metabolismenya yang kemudian dapat dijadikan asetat, hidrogen, dan karbon dioksida pada tahap asetogenesis. Kondisi  berbeda  terjadi  pada  perlakuan  pakan kombinasi,  konsentrasi  VFA  yang  cenderung  terus mengalami  penurunan  diduga  disebabkan  oleh kurangnya  aktivitas  bakteri  asidogenesis  dalam memproses  produk  tahapan  hidrolisis,  sedangkan tingkat  asimilasi  VFA  lebih  tinggi.  Konsentrasi  VFA
25 30 35 0 7 14 21 28 S u h u ( o C ) Hari Pakan rumput gajah Pakan kombinasi 4,5 6 7,5 9 0 7 14 21 28 N il ai p H Hari Pakan rumput gajah Pakan kombinasi 0 5 10 15 20 25 0 7 14 21 28 Ko n se n tr as i N H3 (m g/100m l) Hari Pakan rumput gajah Pakan kombinasi
yang didapat dari hasil penelitian ini lebih rendah jika dibandingkan dengan konsentrasi VFA dari fermentasi campuran  feses  sapi  dan  ampas  tebu,  yang    tertinggi sebesar 275 mmol pada hari ke-30 (Saputra et al. , 2010).
Gambar 5. Konsentrasi VFA dalam fermentor

## 3.3. Presentase Degradasi Substrat
Presentase degradasi substrat yang berasal dari feses gajah,  baik  pada  perlakuan  pakan  rumput  gajah, maupun  perlakuan  pakan  kombinasi,  memiliki  nilai yang  berbeda  setelah  28  hari  (Gambar  6).  Persentase degradasi  substrat  menunjukkan  adanya  aktivitas metabolisme  mikroorganisme  dalam  mendegradasi polimer  seperti  karbohidrat,  protein  dan  lemak  yang berasal dari feses gajah. Perbedaan nilai presentasi ini juga didukung oleh hasil uji independent samples T-test .
Gambar 6. Persentase degradasi substrat feses gajah setelah 28 hari
Semakin  tinggi  nilai  degradasi  suatu  substrat  maka akan  semakin  tinggi  aktivitas  mikroorganisme  dan produk  fermentasi  yang  dihasilkannya.  Kondisi  ini dapat menyebabkan konsentrasi amonia, VFA, maupun produksi  gas  meningkat.  Hal  ini  sesuai  dengan  hasil pengukuran  amonia  dan  VFA  yang  ditunjukkan  pada Gambar  4  dan  5,  serta  hasil  pengukuran  gas  pada Gambar 7.
Perlakuan pakan rumput gajah memiliki konsentrasi amonia,  VFA  dan  produksi  gas  yang  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  perlakuan  pakan  kombinasi. Degradasi bahan organik dari feses gajah selama masa fermentasi  28  hari  ini  termasuk  sangat  rendah  jika dibandingkan  dengan  feses  hewan  lainnya.  Nilai degradasi  bahan  organik  dari  feses  sapi  sebesar  47% dengan  produksi  biogas  sebesar  0,15  L  per  kg  bahan organik  (Abubakar  dan  Ismail,  2012).  Sementara  itu, degradasi  feses  gajah  tertinggi,  yaitu  pada  perlakuan pakan rumput gajah di penelitian ini, hanya 5.1%, tetapi
dengan konsentrasi biogas hingga 5.42 L per kg bahan organik.  Hal  ini  menunjukkan  adanya  efisiensi  yang tinggi  dari  penggunaan  substrat  rumput  gajah  dalam feses untuk terminalisasi menjadi gas.

## 3.4. Produksi dan Komposisi Biogas
Hasil  dari  produksi  gas  menunjukkan  peningkatan seiring waktu pada perlakuan pakan rumput gajah dan perlakuan pakan kombinasi selama masa fermentasi 28 hari  (Gambar  7).  Berdasarkan  hasil  uji independent samples T-test produksi gas yang dibandingkan setiap interval  7  hari  menunjukkan  perbedaan  pada  kedua perlakuan.  Gas  hasil  fermentasi  feses  gajah  mulai teramati  pada  hari  ke-7  inkubasi.  Perlakuan  pakan rumput  gajah  menghasilkan  gas  sebesar  0.41  L, sedangkan pada perlakuan pakan kombinasi menghasilkan  0.38  L.  Produksi  maksimal  gas  pada masing-masing perlakuan terjadi pada  hari ke-28, dan cenderung  akan  terus  meningkat.  Perlakuan  pakan rumput gajah selama 28 hari menghasilkan 6.08 L gas, sedangkan pada perlakuan pakan kombinasi menghasilkan 3.59 L.

## Gambar 7. Volume total biogas yang dihasilkan selama masa fermentasi
Produktivitas gas dapat dipengaruhi oleh kandungan organik  dari  substrat  yang  difermentasi,  tetapi  pada penelitian  ini  baik  kandungan  organik  maupun  rasio C/N tidak terlalu terpaut jauh dan tidak berbeda secara statistik  (Tabel  1).  Kemungkinan  penyebab  utama tingginya  produksi  gas  oleh  perlakuan  pakan  rumput gajah adalah konsentrasi VFA. Konsentrasi VFA yang dihasilkan oleh perlakuan pakan rumput gajah terlihat lebih tinggi dibandingkan perlakuan pakan kombinasi mulai setelah hari ke-7 sampai ke-28 (Gambar 5). VFA merupakan senyawa perantara untuk dapat menghasilkan  biogas  yang  dihasilkan  pada  tahapan asidogenesis.  VFA  akan  diubah  menjadi  asam  asetat, gas  karbon  dioksida  dan  gas  hidrogen  pada  tahap asetogenesis,  baru  kemudian  diubah  menjadi  metana pada tahap methanogenesis (Weiland, 2010).
Proporsi  metana  pada  kedua  perlakuan  memiliki perbedaan, berdasarkan uji independent samples T-test , tetapi proporsi karbon dioksida pada kedua perlakuan tidak  memiliki  perbedaan  (Gambar  8).  Proporsi  gas metana  pada  kedua  perlakuan  mencapai  puncaknya pada hari ke-28, sebesar 59.64% pada perlakuan pakan rumput  gajah,  sedangkan  pada  perlakuan  pakan kombinasi  mencapai  38.73%.  Sementara  itu,  proporsi gas  karbon  dioksida  pada  kedua  perlakuan  mencapai
40 60 80 100 0 7 14 21 28 Ko n se n tr as i V F A (m m o l/ 100m l) Hari Pakan rumput gajah Pakan kombinasi 5,1 4,2 2 4 6 Pakan rumput gajah Pakan kombinasi % D egr ad as i S u b st rat 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 0 7 14 21 28 V o lu m e T o tal B io gas ( L ) Hari Pakan rumput gajah Pakan kombinasi
puncaknya  pada  hari  ke-14  sebesar  52.6%  pada perlakuan  pakan  rumput  gajah  dan  sebesar  45.19% pada perlakuan pakan kombinasi.

## Gambar 8. Komposisi biogas yang dihasilkan selama masa fermentasi 28 hari (atas:proporsi gas (%); bawah: volume biogas (L))
Secara total volume gas yang dihasilkan, komposisi gas  metana  terus  mengalami  peningkatan  pada  kedua perlakuan,  sedangkan  komposisi  gas  karbon  dioksida mengalami  penurunan  pada  hari  ke-28  (Gambar  8). Produksi gas metana maksimal terjadi pada hari ke-28, pada  perlakuan  1  sebesar  3.63  L,  sedangkan  pada perlakuan 2 sebesar 1.39 L. Hasil berbeda ditunjukkan pada  komposisi  gas  karbon  dioksida  dengan  produksi maksimal  terjadi  pada  hari  ke-21,  perlakuan  pakan rumput  gajah  menghasilkan  1.42  L,  sedangkan perlakuan pakan kombinasi menghasilkan 1.39 L.
Gas  metana  yang  mulai  terbentuk  pada  hari  ke-7 dapat disebabkan prekursor yang tersedia (asam asetat, CO 2 ,  dan  H 2 )  masih  terbatas  dalam  feses.  Kemudian pada  hari  ke-14  sampai  ke-28,  mikroorganisme  telah banyak  menghasilkan  prekursor  dari  proses  degradasi feses,  untuk  membuat  gas  metana.  Sementara  itu, berkurangnya proporsi karbon dioksida dapat disebabkan  oleh  asimilasi  oleh  bakteri  metanogenik, misalnya  bkteri Methanobacterium  formicium yang mengubah  gas  karbon  dioksida  dan  hidrogen  menjadi metana dan air melalui jalur hidrogenotrofik (Abbasi et al., 2012).  Berdasarkan  pembandingan  pada  kedua perlakuan  pakan,  feses  dari  gajah  yang  diberi  pakan berupa  rumput  gajah  menghasilkan  proporsi  gas metana:karbondioksida  yang  lebih  tinggi  daripada feses dari gajah yang diberi pakan kombinasi.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil-hasil  yang  telah  diuraikan,  feses gajah  Sumatera  di  Taman  Margasatwa  Ragunan  yang diberi pakan rumput gajah berpotensi lebih tinggi untuk
terdekomposisi  hingga  termineralisasi  menjadi  biogas dan menghasilkan proporsi gas metana:karbondioksida yang  lebih  tinggi,  daripada  yang  diberi  pakan kombinasi.  Hal  ini  perlu  menjadi  perhatian  karena dengan  pakan  yang  kaya-serat  seperti  di  habitat alaminya,  gajah  berpotensi  mengeluarkan  emisi  gas yang tinggi.

## Daftar Pustaka
[1] Abbasi, T., S. M. Tauseef, S. A. Abbasi, 2012. Biogas Energy. Springer, Berlin.
[2] Abubakar, B.  S. U., N. Ismail, 2012. Anaerobic digestion  of cow  dung  for  biogas  production.  ARPN  Journal  of Engineering and Applied Science. 7(2), pp. 169-172.
[3] Agus,  F.,  Sulaeman,  Suparto,  Eviati,  2005.  Petunjuk  Teknis Analisis  Kimia  Tanah,  Tanaman,  Air  dan  Pupuk.  Balai Penelitian Tanah, Badan Penelitian Pengembangan Teknologi (BPPT), Departemen Pertanian, Jakarta.
[4] Association  of  Official  Analytical  Chemist,  1999.  Official Methods  of Analysis, 16 th Edition. Association  of Analytical Chemists, Washington DC.
[5] Chen  Y.,  J.J.  Cheng,  K.S.  Creame,  2008.  Inhibition  of anaerobic  digestion  process:  A  review.    Bioresource Technology. 99, pp. 4044–4064.
[6] Ertem, F.C., 2011. Improving Biogas Production by Anaerobic Digestion  of  Different  Substrates–Calculation  of  Potential Energy  Outcomes.  Thesis:  Applied  Environmental  Science Halmstad University, Halmstad.
[7] General Laboratory Procedure, 1996. Report of Diary Science. University of Wisconsin, Madison.
[8] Gerardi, M., 2003. The Microbiology of Anaerobic Digesters. John Wiley & Sons. Inc., New Jersey.
[9] Intergovernmental Panel on Climate Change, 2014. Mitigation of  Climate  Change,  Chapter  11:  Agriculture,  Forestry  and Other Land Use (AFOLU). https://www.ipcc.ch/pdf/assessment- report/ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_chapter11.pdf  [20 Agustus 2017].
[10] Kasisira,  L.L., N.D. Muyiiya, 2009. Assessment of the effect of  mixing  pig  and  cow  dung  on  biogas  yield.  Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript PM 1329, XI, pp. 1-7.
[11] Masunga, G.S., Ø. Andresen, J.E. Taylor, S.S. Dhillion, 2006. Elephant dung decomposition and  coprophilous  fungi in two habitats  of  semi-arid  Botswana.  Mycological  Research. 110(10), pp. 1214-1226.
[12] Saggar S., R. Bhandral, C.B. Hedley, J.A. Luo,  2004. Review of  emissions  of  methane,  ammonia,  and  nitrous  oxide  from animal  excreta  deposition  and  farm  effluent  application  in grazed pastures. New Zealand J. Agric. Res. 47, pp. 513–544.
[13] Sanjaya, D., A. Haryanto, Tamrin, 2015. Produksi biogas dari campuran  kotoran  sapi  dengan  kotoran  ayam.  Jurnal  Teknik Pertanian Lampung. 4(2), pp. 127-136.
[14] Sannigrahi, A.K., 2015. Beneficial utilization of elephant dung through  vermicomposting.  International  Journal  of  Recent Scientific Research. 6(6), pp. 4814-4817.
[15] Saputra, T., S. Triatmojo, A. Pertiwiningrum, 2010. Produksi biogas  dari  campuran  feses  sapid  an  ampas  tebu  (baggase) dengan  rasio  C/N  yang  berbeda.  Buletin  Perternakan.  34(2), pp. 114-122.
[16] Sukumar,  R.,  1989.  The  Asian  Elephant:  Ecology  and Management.  Cambridge  Studies  in  Applied  Ecology  and Resource  Management.  Cambridge  University  Press, Cambridge, U.K.
[17] Sukumar,  R.,  2003.  The  Living  Elephants:  Evolutionary Ecology,  Behavior  and  Conservation.  Oxford  University Press, New York.
[18] Triatmojo,  S.,  2004.  Diktat  Penanganan  Limbah  Peternakan. Jurusan  Teknologi  Hasil  Ternak,  Fakultas  Peternakan Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.
0 50 100 0 7 14 21 28 P ro p o rs i Gas ( % ) Hari CH₄ CO₂ CH₄ CO₂ Pakan kombinasi Pakan rumput gajah 0,0 2,5 5,0 0 7 14 21 28 Ko m p o sis i B io gas ( L ) Hari CH₄ CO₂ CH₄ CO₂ Pakan rumput gajah Pakan kombinasi
[19] Understanding Global Warming Potentials.
https://www.epa.gov/ghgemissions/understanding-global- warming-potentials [20 Agustus 2017].
[20] Urley,  D.E.,  S.D.  Crissey  dan  H.F.  Hintz,  1997.  Elephants: Nutrition and Dietary Husbandry. Nutrition Advisory Group, Michigan.
[21] Weiland,  P.,  2010.  Biogas  production:  current  state  and perspectives.  Applied  Microbiology  and  Biotechnology.  85, pp. 849-860.
[22] Wilkie, A., 2015. Biogas a Renewable Biofuel; Feedstocks for Biogas  Production.  http://biogas.  ifas.ufl.edu/feedstocks.asp [25 Mei 2016].
[23] Wiratmana,  I.P.A.,  I.G.K.  Sukadana,  I.G.N.P.  Tenaya,  2012. Studi  eksperimental  pengaruh  variasi  bahan  kering  terhadap produksi dan nilai kalor biogas kotoran sapi. Jurnal Energi dan Manufaktur. 5(1), pp. 22-32.