Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang Disetujui: 5 Mei 2020 Jl. Soekarno-Hatta No.9, Malang, Indonesia © 2020 Politeknik Negeri Malang
E-mail: prayitno@polinema.ac.id

## Pembuatan Biogas dari Limbah Cair Tahu Menggunakan Bakteri Indigeneous

## Prayitno*, Sri Rulianah, Hilman Nurmahdi
Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang, Jl. Soekarno Hatta 9 Malang *E-mail: prayitno@polinema.ac.id

## ABSTRAK
Air limbah tahu merupakan bahan pencemar apabila dibuang ke lingkungan perairan karena dapat menimbulkan bau busuk, penyakit dan menurunkan konsentrasi oksigen terlarut. Pada sisi lain, air limbah tahu dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif yaitu biogas. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu fermentasi, volume substrat dan waktu pengadukan terhadap produksi biogas dan gas metana. Variabel yang digunakan dalam percobaan, antara lain: volume starter (10%, 20%, 30% dan 40% (v/v)); waktu pengadukan (1 hari, 7 hari, dan 14 hari), waktu fermentasi (5 hari, 10 hari, 15 hari, 20 hari, dan 25 hari). Penelitian dilakukan dengan menggunakan digester yang memiliki volume 50 liter yang diisi dengan starter berupa bakteri indigeneous dan limbah cair tahu pada persen volume tertentu. Selanjutnya  digester dialiri gas N 2 hingga digester berada pada kondisi anaerobik kemudian dilakukan pengadukan (1 hari, 7 hari, 14 hari) atau  tanpa pengadukan. Pada setiap 5 hari hingga 25 hari  dilakukan  pengambilan  sampel  dan  pengukuran  volume  biogas  dan  gas  metana  (CH 4 )  yang  dihasilkan menggunakan alat gas analyzer. Hasil percobaan menunjukkan bahwa volume biogas dan gas metana terbanyak dihasilkan  pada  waktu  fermentasi  20  hari,  dengan  pengadukan  14  hari,  dan  volume  starter  30%  dapat menghasilkan biogas dan gas metana (CH 4 ) masing – masing sebesar 5.000 ml dan 540 ml.
Kata kunci : Anaerobik, biogas, digester, fermentasi, indigeneous, starter .

## ABSTRACT
Tofu wastewater is a pollutant when discharged into the aquatic environment because it can cause foul odors, diseases and reduce the concentration of dissolved oxygen. On the other hand, tofu wastewater can be used as an alternative energy source, namely biogas. The study aims to determine the effect of fermentation time,  starter volume  and  stirring  time  on  biogas  and  methane  gas  production.  Variables  used  in  the  experiment  included: volume of starter (10, 20, 30, and 40% (v/v)); stirring time (1, 7, and 14 days), fermentation time (5, 10, 15, 20, and 25 days). The research was conducted using a digester that has a volume of 50 liters filled with starter as much as 10, 20, 30 and 40% (v/v). Then the  digester is flowed with N 2 gas until the  digester is  in anaerobic condition then stirring (1, 7, and 14 days) or without stirring. Every 5 days to 25 days a sample is taken and the amount of biogas and methane gas (CH 4 ) produced is measured directly using a gas analyzer. The experimental results show that the highest volume of biogas and methane gas produced during fermentation time of 20 days, with a stirring of 14 days, and a volume  of starter of 30% which can produce biogas and methane gas  (CH 4 ) respectively of 5,000 ml and and 540 ml.
Keywords : Anaerobic, biogas, digester, fermentation, indigenous, starter.

## 1.  PENDAHULUAN
Sebagian  besar  industri  tahu  tempe merupakan usaha mikro kecil dan menengah (UMKM)  yang  sebagian  besar  belum memiliki  instalasi  pengolahan  air  limbah (IPAL) sehingga air limbah yang dihasilkan dari proses produksi secara langsung dibuang ke  badan  air  penerima  (sungai)  yang
mengakibatkan  terjadinya  pencemaran  pada sungai. Hal ini disebabkan air limbah industri tahu tempe rata- rata mengandung biological oxygen demand (BOD): 5.000 – 10.000 mg/l, chemical  oxygen  demand (COD):  7.000 – 12.000  mg/l,  pH:  4 – 5,  suhu:  35 – 40 o C [1-3]. Disamping itu, air limbah tahu tempe juga menyebabkan dampak negatif lain pada
lingkungan, antara lain: gatal – gatal di kulit, bau tidak sedap, meningkatkan pertumbuhan nyamuk,  menurunkan  oksigen  terlarut  dan menurunkan estetika lingkungan sekitar [4]. Limbah  cair  yang  dihasilkan  oleh  industri pembuatan  tahu  berasal  dari  proses pencucian kedelai, perendaman dan pemasakan. Limbah cair tersebut mengandung bahan organik terbiodegradasi, misalnya:  protein,  karbohidrat,  lemak,  dan minyak [2].
Pada  sisi  lain,  limbah  cair  pabrik  tahu memiliki potensi untuk menghasilkan biogas melalui  proses  fermentasi  secara  anaerobik, senyawa – senyawa  organik  tinggi  akan mengalami  degradasi  oleh  bakteri  menjadi biogas  [5-7] .  Sani  [8]  menyebutkan  bahwa limbah cair tahu mengandung protein, lemak, dan  karbohidrat  atau  senyawa-senyawa organik yang masih cukup tinggi dan apabila senyawa-senyawa organik tersebut diuraikan baik  secara  aerob  maupun  anaerob  akan menghasilkan gas metana (CH 4 ), karbondioksida (CO 2 ), gas-gas lain, dan air. Pada  umumnya  sebagai  dekomposter (pengurai) senyawa organik dalam pembuatan  biogas  menggunakan  bakteri EM4 atau bakteri yang diperoleh dari kotoran sapi,  rumen  sapi  atau  bakteri  indigeneous yaitu  bakteri  yang  berasal  dari  limbah  itu sendiri, dimana mikroorganisme dekomposer terdiri dari bakteri Steptococci, Bacteriodes, Mathanobacterium, Desulfo-vibrio, Mathanobacillus,  Metanaosacaria,  dan Metanaococcus , [4], [9-11]. Produksi biogas dari  limbah  cair  industri  tahu  dipengaruhi oleh  beberapa  faktor,  antara  lain:  pH,  suhu, pengadukan,  rasio  substrat/starter,  dan  jenis mikroorganisme [12-15]. Untuk itu, penelitian  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh volume starter, waktu pengadukan dan  waktu  fermentasi  terhadap  produksi biogas  dengan  menggunakan  starter  berupa bakteri indigeneous yang’diperkaya’ .

## 2.  METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  mengikuti tahapan sebagai berikut: 1). Persiapan starter bakteri  indigeneous,  2).  Percobaan  dalam reaktor/digester anaerobik, dan 3). Sampling serta analisis sampel hasil percobaan.
Air limbah tahu yang digunakan diambil dari industri  tahu  di  daerah  Kota  Malang.
Air limbah tahu mengandung BOD:  1.500 – 4.000  mg/l,  COD:  3.300 – 7.500 mg/l, total suspended solid (TSS): 400 – 1.500 mg/l, dan NH 3 -N: 60 – 300 mg/l.
Reaktor  (Digester)  terbuat  dari poly  vinyl chlorida (PVC), dengan total volume cairan 50  liter,  dioperasikan  dalam  kisaran  suhu 29 – 32 o C dan kecepatan putaran pengadukan sebesar  3  rpm.  Reaktor  dioperasikan  dalam kondisi batch seperti  yang  terlihat  pada Gambar 1.
Variasi  konsentrasi  BOD  awal  air  limbah tahu  berkisar  antara  1.500 – 4.000  ppm, konsentrasi mixed-liquor  suspended  solid (MLSS)  sebesar  4.000 – 4.500  ppm. Sedangkan  variabel  yang  digunakan,  antara lain:  volume  starter  (10%,  20%,  30%  dan 40%  (v/v));  tanpa  pengadukan  dan pengadukan (1 hari, 7 hari, dan 14 hari); lama fermentasi (5 hari, 10 hari, 15 hari, 20 hari, dan 25 hari).

## 2.1 Persiapan starter indigeneous
Kultur  bakteri  sebagai  hasil  isolasi  bakteri yang  terdapat  dalam  air  limbah  tahu ditampung di dalam tabung reaksi kemudian diberikan  media  pertumbuhan  nutrien  agar (NA)  dan  ditutup  dengan  kapas  steril  dan dilakukan  inkubasi.  Selanjutnya  kultur bakteri  indigeneous  diambil  sebanyak  2  g kemudian  dituangkan  ke  dalam  erlenmeyer yang  steril,  ditambahkan  2  liter  air  distilat dan  nutrient  hingga  diperoleh  konsentrasi 1.000 ppm dan diaduk serta diatur pH hingga pH  mencapai  6,5 – 7,5.  Larutan  starter indigeneous diaklimatisasi (diperbesar volume starter) dengan cara
menumbuhkembangkan pada volume cairan yang  lebih  besar  yaitu  10  liter  dan menambahkan  nutrisi  sebanyak  5 – 10% volume,  menjaga  kondisi  anaerob,  pH  serta suhu pertumbuhan optimum [14]. Selanjutnya  dilakukan  pengukuran  MLSS untuk melihat jumlah pertumbuhan starter.

## 2.2 Percobaan dalam digester anaerobik
Ke  dalam  digester  bervolume  50  liter, dituangkan  starter  bakteri  indigeneus  yang
telah  diinkubasi  sebanyak  10%,  20%,  30% atau 40% volume, kemudian ditambahkan air limbah  tahu  hingga  volume  total  dalam digester  menjadi  50  liter.  Selanjutnya  ke dalam  digester  dialirkan  gas  N 2 hingga konsentrasi  oksigen  dalam  digester  menjadi terbatas  (kondisi  anaerob)  sehingga  proses fermentasi  atau  dekomposisi  bahan – bahan organik  oleh  bakteri  indigeneous  menjadi biogas  dan  gas  metana.  Digester  diaduk sesuai variabel: 1 hari, 7 hari, 14 hari, tanpa pengadukan.  Biogas  dan  gas  metana  yang dihasilkan  dialirkan  melalui  pipa  keluaran yang  terhubung  dengan  kantong  plastik (penampung  biogas)  dan  alat  pengukur konsentrasi gas metana ( gas analyzer ).

## 2.3 Sampling dan Analisa Sampel
Sampling dilakukan setiap 5, 10, 15, 20 dan 25 hari, melalui pipa keluaran gas. Konsentrasi  BOD  dianalisa  menggunakan metode  botol  winkler  standart  SNI  No.06- 6989.2-2004.  Konsentrasi  gas  metana dianalisa  menggunakan gas  analyzer equipment  ( s mart  censor  multi  -  gas analyzer) tipe AS8900.
Gambar 1 . Sketsa Peralatan Percobaan
Gambar 2 . Gas Analyzer

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  percobaan  dengan  menggunakan variasi  pengadukan  dan  tanpa  pengadukan terhadap  air  limbah  tahu  dalam  digester dengan  komposisi  starter  sebesar  30% diperoleh  data  percobaan  yaitu  volume biogas  dan  konsentrasi  gas  metana sebagaimana Gambar 3.
(a)
(b)
Gambar  3. Pengaruh  pengadukan  terhadap produksi (a) biogas dan (b) gas metana pada volume starter 30%.
Gambar 3 menunjukkan bahwa semakin lama pengadukan  dilakukan  maka  semakin  besar
volume  biogas  maupun  gas  metana  yang dihasilkan.  Sedangkan  tanpa  pengadukan maka  biogas  dan  gas  metana  paling  sedikit yang dihasilkan. Hal ini menunjukkan bahwa semakin  lama  pengadukan  maka  semakin terjadi  homogenisasi  bakteri  dalam  air limbah  sehingga  proses  dekomposisi/ fermentasi  bahan – bahan  organik  dapat berlangsung pada setiap titik dalam digester yang  berakibat  pada  semakin  besar biokonversi  bahan  organik  oleh  bakteri indigeneous  untuk  menghasilkan  biogas maupun gas metana. Demikian juga semakin lama proses fermentasi air limbah tahu oleh bakteri  indigenesous  maka  semakin  banyak biogas  maupun  gas  metana  yang  dihasilkan [12], [14].
Gambar 3 menunjukkan bahwa pada 20 hari dan pengadukan 14 hari merupakan kondisi produksi  biogas  dan  gas  metana  yang maksimal  dihasilkan  yaitu  masing-masing sebesar 5.000 ml dan 540 ml. Dibandingkan dengan tanpa pengadukan maka pengadukan menghasilkan  biogas  maupun  gas  metana lebih banyak yaitu sebesar 30%. Faisal, dkk. [16] melaporkan bahwa dengan beban COD sebesar  162,5  mg  dapat  menghasilkan  gas metana  maksimal  sebesar  15  ml  dengan waktu  fermentasi  6  hari.  Dengan  demikian adanya pengadukan serta penggunaan starter indigeneous  dalam  digester  memberikan hasil  gas  metana  yang  lebih  baik  dibanding tanpa pengadukan dan starter non indigeneous.
Selanjutnya dengan menggunakan perlakuan perubahan  komposisi  starter  terhadap substrat  (bakteri  indigeneous  terhadap limbah  cair  tahu  diperleh  data  percobaan sebagaimana Gambar 4.
Gambar 4 menunjukkan bahwa pada volume starter  yang  tetap,  semakin  lama  waktu fermentasi  maka  semakin  banyak  volume biogas maupun gas metana yang dihasilkan. Sedangkan  pada  volume  starter  30%  dan waktu fermentasi 20 hari mampu menghasilan volume biogas dan gas metana maksimal yaitu sebesar 5.000 ml dan 540 ml. Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak starter yang digunakan maka semakin banyak bakteri  indigeneous  yang  mendegradasi bahan-bahan  organik  dalam  limbah  tahu
menjadi biogas maupun gas metana. Namun demikian,  untuk  komposisi  starter  40% produk  biogas  maupun  gas  metana  yang dihasilkan  lebih  sedikit  dibanding  starter 30%.  Hal  ini  disebabkan  substrat  yang tersedia  sangat  terbatas  sehingga  proses biokonversi  menjadi  biogas dan gas  metana menjadi berkurang.
(a) (b)
Gambar 4 .Pengaruh volume starter terhadap produksi biogas (a) dan gas metana (b) pada pengadukan 14 hari
Hidayat,dkk.  [9]  dan  Putra,  dkk.  [17] menyebutkan  bahwa  dengan  menggunakan starter  berupa  kotoran  sapi  pada  volume starter  75%  serta  waktu  fermentasi  21  hari dapat mengahasilkan biogas sebesar 50,4 ml. Dengan demikian dalam pengolahan limbah cair  industri  tahu,  pemakaian  starter  berupa bakteri indigeneous pada rasio 30% volume memiliki  kemampuan  lebih  baik  dibanding starter berupa kotoran sapi.

## 4.  KESIMPULAN
Pengadukan dan volume
starter mempengaruhi  produksi  biogas  dan  gas metana, yaitu pada lama pengadukan 14 hari dan volume starter 30 % (v/v) menghasilkan biogas  dan  gas  metana  yang  maksimal masing-masing sebesar 5.000 ml dan 540 ml. Pengadukan dapat menghasilkan biogas dan gas  metana  30%  lebih  banyak  dibanding tanpa pengadukan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti  menyampaian  terima  kasih  pada Politeknik  Negeri  Malang  yang  telah memberikan dukungan dana, dan seluruh staf Jurusan  Teknik  Kimia  yang  membantu pelaksanaan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] N.  I.  Said  dan  H.  D.  Wahjono, Teknologi  Pengolahan  Air  Limbah Tahu-Tempe  dengan  Proses  Biofilter
Anaerob dan Aerob, Tek Lingk P3TL- BPPT , 1999.
[2] M. Faisal, P. N. Alam, dan H. Daimon, Wastewater Characteristics from Tofu Processing  Facilities  in  Banda  Aceh, in The Proceedings of The 4th Annual
International Conference Syiah Kuala University  (AIC  Unsyiah) ,  2014,  hal.
22 – 25.
[3] R.  R.  Saputra,  Potensi  Biogas  dari Limbah Pabrik Tahu di Desa Sindang Sari  Tanjung  Bintang  Lampung Selatan,  Skripsi,  Jurusan  Teknik Mesin, Universitas Lampung, Indonesia, 2017.
[4] N.  I.  Handayani  dan  I.  R.  J.  Sari, Teknologi  Pengolahan  Limbah  Cair Industri Tahu Sebagai Sumber Energi dan  Mengurangi  Pencemaran  Air,  in Seminar  Bisnis  dan  Eko-Industri Semarang , 2015, hal. 1 – 9.
[5] S.  S.  Rahayu,  T.  Prasetyo,  P. Purwanto,  dan  B.  Budiyono,  Biogas Productivity as Renewable Energy and Performance of Waste Water
Treatment  in  Tofu  Small  Scale Industry  using  an  AnSBR  Reactor, MATEC  Web  Conf. ,  vol.  156,  2018, hal. 1 – 3.
[6] H.  Nisrina,  dan  P.  Andarani, Pemanfaatan  Limbah  Tahu  Skala
Rumah  Tangga  Menjadi  Biogas Sebagai  Upaya  Teknologi  Bersih  Di Laboratorium Pusat Teknologi Lingkungan – BPPT," Jurnal
Presipitasi:  Media  Komunikasi  dan Pengembangan  Teknik  Lingkungan , vol. 15, no. 2, hal. 139-140, Sep. 2018.
[7]  S. S. Rahayu, Purwanto dan Budiono, Development  of  Water  Processing Technology of Tahu Industrial Waste : An Overview, International Journal of Applied Environmental Sciences, vol. 11, no. 1, hal. 165 – 172, 2016.
[8] E.  Y.  Sani,  Pengolahan  Air  Limbah Tahu Menggunakan Reaktor Anaerob Bersekat  Dan  Aerob,  M.Si.  Tesis, Program Study Magister Ilmu
Lingkungan, Universitas Diponegoro,
Indonesia, 2006. [9] M.  R.  Hidayat,  Hidayati,  dan  P.  P. Utomo, Produksi Biogas dari Limbah Cair  Industri  Tahu  dengan  Biokatalis Effectiev  Microoganisms  4  (EM  4),
Biopropal Ind. , vol. 3, no. 1, hal. 22 – 27, 2012.
[10]  P. Saputra, Potensi Campuran Limbah Cair  Industri  Tahu  dan  Kotoran  Sapi Sebagai  Substrat  Penghasil  Biogas, skripsi,  Jurusan  Biologi,  Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang, Indonesia,, 2016.
[11]  B.  N.  Widarti,  S.  Syamsiah,  dan  P. Mulyono, Degradasi Substrat Volatile Solid  pada  Produksi  Biogas  dari Limbah Pembuatan Tahu dan Kotoran Sapi, Jurnal Rekayasa Proses, vol. 6, no. 1, hal. 14 – 19, 2012.
[12]  R. J. T. Al Seadi, D. Rutz, H. Prassl,
M. Kottner, T. Finsterwalder, S. Volk,
R.  Janssen, Biogas  Handbook , University  of  Southern  Denmark Esbjerg, Denmark, 2008.
[13]  A.  Yilmaz,  S.  Ünvar,  A.  Kocer,  B. Aygün, Factors Affecting the
Production of Biogas, Int. J. Sci. Eng. Res. , vol. 9, no. 5, hal. 59 – 62, 2018.
[14]  P.  Iriani,  Y.  Suprianti,  dan  F.
Yulistiani,  Fermentasi  Anaerobik Biogas Dua Tahap dengan Aklimatisasi  dan  Pengkondisian  pH Fermentasi, J.  Tek.  Kim.  dan Lingkung. ,  vol.  1,  no.  1,  hal.  1 – 10,
2017.
[15]  H.  Hutagalung,  Pengaruh  Waktu Tinggal  dan  Komposisi  Bahan  Baku
Pada  Proses  Fermentasi  Terhadap Produktifitas  Biogas  Limbah  Cair Industri  Tahu  di  Desa  Sindangsari, skripsi,  Jurusan  Teknik  Mesin, Universitas  Lampung,  Indonesia,
2017.
[16]  M. Faisal, A. Gani, F. Mulana, dan H.
Daimon, Effect of Organic Loading on Production  of  Methan  Biogas  from Tofu Wastewater Treated by Thermophilic stirred Anaerobic Reactor, Rasayan J. Chem. , vol. 9, no.
2, hal. 133 – 138, 2016.
[17]  H. P. Putra, D. Andrio, dan S. Elystia, Pengaruh Rasio Pencampuran Limbah Cair Tahu dan Kotoran Sapi Terhadap Proses  Anaerob, JOM  F  TEKNIK. , vol. 3, no. 2, hal. 1 – 5, 2016.