ALGA HIJAU ( Ulva sp.) SEBAGAI BAHAN BAKU PRODUKSI BIOGAS

## GREEN ALGAE Ulva sp. AS RAW MATERIAL FOR BIOGAS PRODUCTION
Tri Dian Oktiana 1* , Joko Santoso 2 , dan Mujizat Kawaroe 3
1 Program Studi Teknologi Hasil Perairan, Sekolah Pascasarjana, IPB, Bogor *E-mail: Oktiana16@gmail.com
2 Departemen Teknologi Hasil Perairan, FPIK-IPB, Bogor
3 Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, FPIK-IPB, Bogor

## ABSTRACT
Ulva sp. is a non edible seaweed and posses a high growth rate. Therefore, this species is potential to be developed as a raw material for biogas production. One important factor on the biogas production is  to  determine  organic  loading  rate  (OLR).  The  aim  of  this  study  was  to  determine  the  potential  of Ulva  sp.  as  a  raw  material  for  biogas  and  to  find  out  the  optimum  loading  rate  in  the  process  of biogas production.  Biogas production was carried out in the digester with a capacity of 22 l that was made  of  fiber  and equipped  with  a  manual  stirrer  and  gas  flow  meter  to  measure  gas  production. Parameters analised were pH, COD, TSS, VSS, and gas composition.  Organic loading rates used in this study were 0.5, 1, 1.5, and 2 kg COD.m -3 .day -1 .  The results showed that the optimum loading rate was 1.5 kg COD.m -3 .day -1 . In the loading rate of 1.5 kg COD.m -3 .day -1 , we obtained the highest biogas production rate of 12.14 l/day with methane content of 42.96%, average COD removal of 51.97%, and methane production of 0.33 l/g COD.
Keywords : anaerobic , biogas, COD, loading, methane, Ulva sp.

## ABSTRAK
Ulva sp. merupakan rumput laut yang nonedible namun memiliki tingkat pertumbuhan yang tinggi dan tidak  dikonsumsi  sehingga Ulva sp .  potensial  untuk  dikembangkan  sebagai  bahan  baku  produksi biogas.  Salah  satu  faktor  penting  dalam  produksi  biogas  adalah  menentukan Organic  Loading Rate /pembebanan organik yang optimum. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan potensi Ulva sp. sebagai bahan baku pembuatan biogas dan untuk mendapatkan pembebanan organik yang optimum dalam proses produksi biogas. Parameter-parameter yang dianalisis adalah pH, COD, TSS, VSS, dan komposisi  gas.  Produksi  biogas  telah  dilakukan  di  dalam  digester  berkapasitas  22  l  yang  dibuat  dari bahan  fiber  dilengkapi  pengaduk  manual  dan gas  flow  meter untuk  mengukur  gas  yang  dihasilkan. Beban yang digunakan pada penelitian ini yaitu 0,5; 1; 1,5; dan 2 kg COD.m -3 .hari -1 . Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  pembebanan  optimum  adalah  1,5  kg  COD.m -3 .hari -1 .  Pada kondisi  pembebanan 1,5  kg  COD.m -3 .hari -1 diperoleh  laju  produksi  biogas  yaitu  12,14  l/hari  dengan  kandungan  metana sebesar 42,96%, rata-rata COD removal 51,97% dan produksi metana sebesar 0,33 l/g COD .
Kata kunci : anaerobik , biogas, COD, pembebanan, metana, Ulva sp.

## I. PENDAHULUAN
Biogas adalah produk akhir dari kon- versi bahan organik melalui proses peromba- kan  yaitu  secara  anaerob.  Komposisi  utama dari  biogas  adalah  metana  (55-65%),  karbon dioksida  (35-40%),  hidrogen  sulfida  (>1%), sedikit gas lainnya dan uap air (Kapdi et al ., 2006).  Saat  ini  sudah  banyak  pemanfaatan biogas dengan bahan baku berupa limbah pa-
dat  atau  cair  agroindustri,  limbah  pertanian, dan kotoran ternak. Untuk pulau-pulau di In- donesia  yang  minim  akses  dan  jauh  dari tempat bahan baku maka akan sulit mengem- bangkan  biogas  dari  limbah-limbah  tersebut, terutama yaitu di daerah pesisir yang jauh da- ri  agroindustri  ataupun  persawahan  dan  pe- ternakan.    Oleh  karena  itu,  menjadikan  rum- put laut sebagai bahan baku dalam pembuat- an biogas merupakan salah satu  solusi  untuk
menjadikan  pulau-pulau  kecil  di  Indonesia menjadi mandiri energi.
Rumput laut berpotensi  untuk  dikem- bangkan sebagai bahan baku biogas.  Viveka- nand et  al .  (2011)  melaporkan  bahwa  per- airan secara umum  dapat  menghasilkan 50% dari total biomasa di seluruh dunia.  Rumput laut memiliki  kandungan karbohidrat dan air yang tinggi serta rendah lignin dibandingkan dengan  tumbuhan  terestrial  sehingga  lebih mudah  didegradasi  (Sitompul et  al .,  2013; Vivekanand et al ., 2011; Bruhn et al ., 2011). Selain itu, keuntungan memanfaatkan rumput laut  sebagai  bahan  baku  pembuatan  biogas adalah rumput laut tidak membutuhkan lahan darat  dan  air  tawar  untuk  budidaya  sehingga tidak  akan  berkompetisi  dengan  budidaya tanaman pangan ataupun lahan pemukiman.
Beberapa  peneliti  di  luar  negeri  me- laporkan bahwa Ulva sp. dapat menghasilkan biogas  (Hansson,  1983;  Burhn et  al .,  2011; Costa at al ., 2012).  Penelitian mengenai po- tensi Ulva sp.  di  dalam  negeri  telah  dilaku- kan  Sitompul et  al .  (2013).    Perkembangan penelitian  mengenai  potensi  rumput  laut  se- bagai bahan baku pembuatan biogas di dalam negeri  masih  sangat  kurang,  khususnya  spe- sies Ulva sp.    Spesies Ulva sp.  sangat  po- tensial  untuk  dikembangkan  sebagai  bahan baku  biogas  karena  pertumbuhannya  yang cepat  (30%/hari)  dan  tidak  dikonsumsi  oleh manusia  (Pendersen  and  Borum,  1996; Morand et al ., 2006).
Laju  pembebanan  organik  ke  dalam bioreaktor  merupakan  faktor  yang  penting dalam  proses  produksi  biogas.    Mengetahui pembebanan  organik  yang  optimum  dapat meningkatkan  efisiensi  proses  biodegradasi. Proses  biodegradasi  dikatakan  efisien  jika biogas  yang  dihasilkan  banyak  atau  jumlah biomasa  yang  terdegradasi/tercerna  di  dalam biodigester  dalam  jumlah  yang  maksimal. Pemberian  beban  organik  yang  tidak  sesuai atau melebihi batas kemampuan reaktor akan menyebabkan  proses  yang  tidak  seimbang. Salah  satu  indikator  proses  tidak  seimbang yaitu  terjadinya  penurunan  pH  yang  sig- nifikan,  akibat  akumulasi  asam  organik
volatil.    Jika  hal  ini  terus  menerus  terjadi, maka pH sistem akan menjadi asam dan me- nyebabkan  terhambatnya  pembentukan  me- tana  oleh  bakteri metanogen .    Selain  itu  laju pembebanan  organik  yang  terlalu  tinggi  me- nyebabkan  waktu  tinggal  hidrolik  (WTH) menjadi  singkat  sehingga  populasi  mikro- organisme dapat tercuci ( washout ) (Deublein and  Steinhauser,  2008).  Penelitian  ini  ber- tujuan untuk menentuka mempelajari potensi Ulva sp.  sebagai  bahan  baku  pembuatan biogas  dan  mendapatkan  kondisi  pembeban- an optimum dalam proses produksi biogas.

## II. METODE PENELITIAN

## 2.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini telah dilaksanakan pada Bulan Desember 2013  sampai dengan  Agus- tus  2014  di  Laboratorium Surfactant  and Bioenergy Research Center (SBRC) IPB dan Laboratorium  Pengelolaan  Limbah  Agroin- dustri Universitas Lampung.

## 2.2. Bahan Baku
Bahan  utama  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  rumput  laut Ulva sp . yang berasal dari perairan Wakatobi Sulawe- si  Tenggara.  Rumput  laut  yang  diperoleh dalam  bentuk  kering.  Rumput  laut Ulva sp. sebagai bahan utama produksi biogas dianali- sis  kandungan  total  nitrogen  (AOAC,  2005), lignin  (Van  Soet,  1991),  dan  total  organik karbon (Walkey and Black, 1934).

## 2.3. Pembuatan Substrat
Substrat  dibuat  dengan  cara  rumput laut  kering  direndam  selama  2  jam  untuk mendapatkan  kondisi  awal.  Setelah  itu  diti- riskan  lalu  dicampur  air  dengan  perbanding- an rumput laut dan air sebesar 1:2 kemudian dihaluskan  dengan blander (Sitompul et  al ., 2013).  Substrat  yang  sudah  dibuat  dianalisis kandungan, Chemical  Oxygen  Demand (HA CH  Company,  2004), Total  Suspended  Solid (APHA,  1998), Volatile  Suspended  Solid (APHA, 1998).

## 2.4. Aklimatisasi Inokulum
Inokulum  yang  digunakan  adalah  ko- toran sapi yang berasal dari reaktor penghasil biogas  yang  sudah  beroperasi.  Inokulum  di- ambil kemudian disaring dan dimasukkan ke dalam reaktor (Gambar 1)  sebanyak 16 Liter sebagian  lagi  diambil  untuk  dianalisis Che- mical  Oxygen  Deman (COD), Total  Suspen- ded  Solid (TSS), Volatile  Suspanded  Solid (VSS),  dan  pH.  Inokulum  yang  sudah  dima- sukkan dalam reaktor dibiarkan selama bebe- rapa hari sampai pH inokulum tersebut men- capai  pH  normal  dan  stabil  serta  menghasil- kan  biogas.  Setelah  itu  inokulum  sudah  bisa diberi  pembebanan  dengan  cara  pemberian substrat.  Beban yang diberikan untuk proses aklimatisasi  sebesar  0,5  kg  COD.m -3 .hari -1 yaitu  sebesar  0,235  L/hari  (Sitompul et  al ., 2013).    Proses  penambahan  substrat  dilaku- kan sampai volume reaktor 21,305 L.  Untuk menghitung  jumlah  substrat  yang  akan  di- tambahkan dapat menggunakan Persamaan 1.
………………………….(1)
diman:  LPO=  laju  pembebanan  COD  (kg COD.m -3 .hari -1 ),  COD  in=  konsentrasi  COD umpan (kg/m 3 ),  F= laju alir umpan (L/hari), V= volume kerja reaktor (L).

## 2.5. Produksi Biogas
Selama produksi biogas proses pengumpanan dilakukan secara semikontinyu dan  pembebanan  organik  yang  meningkat. Pengumpanan secara semikontinyu dan pem- bebanan  organik  meningkat  artinya,  setiap hari  reaktor  diberikan  umpan  sesuai  pem- bebanan  dan  campuran/ slurry yang  ada  di dalam  reaktor  juga  dikeluarkan  sebanyak umpan yang diberikan (Gambar 2).
Selama  produksi  biogas,  parameter yang diamati adalah pH dan volume gas yang dilakukan  setiap  hari.    Analisis  COD,  TSS dan  VSS  dilakukan  seminggu  2  kali,  serta analisis komposisi gas  menggunakan kroma- tografi gas (Shimadzu Corp, 2004) 3 kali tiap 2  minggu.  Gas  pembawa  yang  digunakan pada  kromatografi  gas  yaitu  helium.  Kolom
yang  digunakan  jenis  shincarbon  st,  panjang kolom 6 m, diameter internal 3 mm, dan suhu injeksi 100 o C. Kondisi kromatografi gas saat proses  yaitu suhu gas pembawa dan detektor yaitu  200 o C,  sedangkan  suhu  kolom  150 o C. Laju  alir  pada  kolom  sebesar  43  mL/min. Data  COD  substrat  dan slurry digunakan untuk  menghitung  COD removal (CODr) dengan menggunakan Persamaan 2.
…. (2)
dimana:  CODr=  persentase  COD removal (%),  COD  in=  konsentrasi  COD  umpan (g/L),  COD  out=  konsentrasi  COD  aliran keluaran/s lurry (g/l)
Data  komposisi  gas  yang  dihasilkan dari  GC  dinyatakan  dalam  bentuk  persen. Data  tersebut  digunakan  untuk  menghitung volume gas metana yang dihasilkan. Perhitu- ngan  volume  CH 4 dihitung  dengan  menggu- nakan persaman 3.
CH 4 (l)=volume biogas (l) x metana (%) ...(3)

## 2.6. Total Nitrogen (AOAC, 2005)
Sampel  0,1  g  dimasukkan  ke  dalam labu kjeldahl. Ditambahkan 1,9 g K 2 SO 4 , 2,5 ml  H 2 SO 4 dan  tablet  kjeldahl.  Sampel  didi- dihkan sampai jernih. Didinginkan dan dipin- dahkan  ke  alat  destilasi.    Selanjutnya  dibilas dengan aquadest dan air bilasan tersebut juga dimasukkan  dalam  wadah  yang  terdapat  di bawah kondensor.  Ke dalam tabung destilasi ditambahkan  larutan  NaOH  40%  20  ml. Cairan  dari  kondensor  ditampung  dengan erlenmeyer 125 ml berisi  larutan H 3 BO 3 dan 3  tetes  indikator.  Destilasi  dilakukan  sampai diperoleh  kira-kira  200  ml  destilat.  Destilat dititrasi  dengan  menggunakan  HCl  0,1  N sampai  terjadi  perubahan  warna  menjadi merah. Kadar nitrogen dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 4 berikut:
N(%) ...(4)
Gambar 1.  Skema rangkaian bioreaktor skala laboratorium berkapasitas 22 l.
Gambar 2. Proses produksi biogas secara semikontinyu.

## 2.7. Total Organik Karbon (TOC) (Wal- key and Black, 1987)
Sampel  sebanyak  0,1  g,  dimasukkan ke  dalam  labu  takar  100  ml,  ditambahkan  5 ml  K 2 Cr 2 O 7 0,025  N.    Sebanyak  7,5  ml H 2 SO 4 pekat  ditambahkan  kemudian  erlen- meyer  digoyang  dengan  cepat,  lalu  dingin- kan. Ditambahkan aquades sampai batas tare dan  diamkan  semalaman.  Larutan  diukur absorbansinya  menggunakan  spektrofotome- ter  dengan  panjang  gelombang  561  nm.  De-
ngan  melakukan  prosedur  yang  sama menggantikan  sampel  dengan  glukosa  cair sebagai standar dan aquadest sebagai blanko. C-organik total dihitung dengan menggunakan Persamaan 5 berikut:
TOC(%) =
….(5)

## Minggu ke 3-4
substrat baru 1 kg COD.m -3 .hari -1 Slurry 1 kg COD.m -3 .hari -1 21,305L Minggu ke 1-2 Minggu ke 5-6 Minggu ke 7-8 substrat baru 0,5 kg COD.m -3 .hari -1 Slurry 0,5 kg COD.m -3 .hari -1 21,305L substrat baru 1,5 kg COD.m -3 .hari -1 Slurry 1,5 kg COD.m -3 .hari -1 21,305L substrat baru 2 kg COD.m -3 .hari -1 Slurry 2 kg COD.m -3 .hari -1 21,305L 9 Keterangan: 1 = Gagang pengaduk 2 = Tutup bioreaktor 3 = Saluran umpan/substrat 4 = Valve saluran umpan 5 = Badan keseluruhan bioreaktor 6 = Pengaduk manual 7 = Saluran pembuangan slurry 8 = Valve saluran slurry
9 = Saluran gas
10  = Gas flow meter 11     = Saluran pembuangan gas 1 2 3 4 6 5 7 8 1 0 1 1

## 2.8. Lignin (Van Soet, 1991)
Pengujian  lignin  menggunakan  me- tode  (Van  Soet,  1991)  yang  merupakan  ke- lanjutan dari analisa ADF dan selulosa.
2.9. Total Suspended Solid (TSS) (APHA, 1998) Sebanyak  30  ml  sampel  disentrifius pada  3000  rpm  selama  15menit.  Endapan yang  terbentuk  lalu  dioven  pada  suhu  105 o C sampai  beratnya  stabil.  Nilai  TSS  dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 6.
TSS (mg/L) =
………… (6)
2.10. Volatile Suspended Solid (VSS) (AP HA,1998)
Pengukuran  VSS  merupakan  kelan- jutan  dari  pengukuran  TSS.  Sampel  yang telah  dioven  kemudaian  dibakar  dalam  fur- nace 600 o C selama 40  menit), setelah itu di- nginkan. VSS dihitung dengan Persamaan 7.
VSS (mg/L)=
………...(7)
2.11. Chemical Oxygen Demand (COD)
(HACH Company, 2004)
Sebanyak  0,2  ml  sampel  dimasukkan ke dalam vial yang berisi 5 mL reagen COD lalu  dipanaskan  menggunakan reactor  unit DBR200  pada  suhu  150°C  selama  2  jam. Kemudian  didinginkan  sampai  suhu  ruang. Pengukuran nilai COD dengan menggunakan HACH  Spektrofotometri  DR4000  pada  pan- jang  gelombang  620  nm  (HACH  Company, 2004).

## 2.12. Rancangan Percobaan
Rancangan  percobaan  yang  diguna- kan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 4 taraf (Steel  and Torrie, 1993). Jika terdapat  pengaruh  nyata(p<0,05)  maka  dila-
kukan  uji  lanjut  Duncan.  Semua  data  di- analisis  dengan  menggunakan software SAS 9.1.3.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Karakteristik Bahan Baku
Kandungan  kimia  dari  makroalga  da- pat  mempengaruhi  tingkat  biodegradabilitas anaerobiknya. Kandungan lignin yang rendah yaitu  sebesar  3,36%  (Tabel  1.)  akan  memu- dahkan  proses  biodegradasi.    Hasil  ini  lebih tinggi  jika  dibandingkan  hasil  penelitian  Si- tompul et  al .  (2013)  yang  menyatakan  kan- dungan  lignin  pada Ulva  lactuca sebesar 1,54%.    Hal  ini  menunjukkan  bahwa  setiap spesies memiliki karakteristik tersendiri. Lig- nin  merupakan  senyawa  polimer  organik yang  paling  sulit  terbiodegradasi  dibanding- kan  dengan  komponen  organik  lainnya  (Yin et  al .,  2000).  Selain  itu  lignin  juga  menye- limuti  komponen  biodegradabel  seperti  selu- losa  dan  hemiselulosa  sehingga  mencegah penetrasi  enzim  pengurai  untuk  mencapai komponen  tersebut  (Sezun et  al .,  2010). Kandungan lignin dari Ulva sp. ini jauh lebih rendah  jika  dibandingkan  dengan  kadar lignin pada tanaman darat seperti batang jera- mi  padi,  rumput  gajah,  tandan  kosong  sawit serta  batang  pisang  yang  memiliki  kandung- an  lignin  5-23%  (Peupatung et  al .,  2009; Sitompul et  al .,  2012).  Kandungan  lignin Ulva sp. juga lebih rendah jika dibandingkan dengan  tanaman  air  tawar  yaitu  eceng  gon- dok yang memiliki kandungan lignin sebesar 5-9%  (Chang et  al .,  2010;  Sitompul et  al ., 2012).
Bakteri  anaerob  mengkonsumsi  kar- bon  sekitar  30  kali  lebih  cepat  dibanding  ni- trogen.    Nilai  C/N  rasio Ulva sp.  sebesar 20,46  nilai  ini  lebih  kecil  jika  dibandingkan penelitian  Sitompul et  al .  (2013)  yaitu  se- besar  23,58  (Tabel  1).  Nilai  tersebut  sangat baik  karena  rasio  optimum  untuk  digester anaerobik berkisar 20-30 (Haryati, 2006).
Chemical  Oxygen  Demand (COD) adalah  jumlah  oksigen  yang  dibutuhkan  un- tuk  mendegradasi  bahan  organik  secara
kimiawi.  Nilai  COD  menunjukkan  kandung- an  bahan  organik  yang  dapat  dimanfaatkan oleh  mikroorganisme  untuk  menghasilkan biogas.    Kandungan  COD  yang  tinggi  yaitu sebesar  33,98  g/L  (Table  1)  menunjukkan banyaknya  kandungan  bahan  organik  pada substrat  yang  dapat  didegradasi  menjadi  ba- han biogas.
Nilai Total Suspended Solid (TSS) dan Volatile Suspended Solid (VSS) dari Ulva sp. berturut-turut  sebesar  33,35  g/L  dan  28,87 g/L  (Tabel  1).  Nilai  TSS  menunjukkan  jum- lah  bahan  organik  dan  anorganik  yang  ter- kandung  dalam  substrat,  sedangkan  nilai VSS  menunjukkan  besarnya  kandungan  bio- masa  yang  terdapat  dalam  campuran  (Ha- andel and Lubbe, 2007).

## 3.2. Aklimatisasi
Proses  aklimatisasi  dilakukan  selama 23  hari  dengan  cara  menambahkan  beban substrat  rumput  laut  sebesar  0,5  kg  COD.m - 3 .hari -1 kedalam  reaktor  hingga  volume  yang awalnya  berisi  16  L  kotoran  sapi  menjadi 21,305  L.  Proses  aklimatisasi  bertujuan  agar bakteri  pendegradasi  yang  ada  di  dalam kotoran sapi (inokulum awal) dapat beradap- tasi  dengan  substrat  dan  lingkungan  yang baru. Nilai pH diukur selama proses aklimati- sasi diukur setiap harinya (Gambar 3).
Selama proses aklimatisasi pH berkisar antara  6,8-7,26.  Nilai  pH  mengalami  pola yang  menurun  saat  awal  proses  aklimatisasi. Hal ini dikarenakan terbentuknya asam-asam volatil  akibat  aktivitas  bakteri acidonegenik , yang  nantinya  asam-asam  volatil  ini  akan
Tabel 1. Karakteristik kimia Ulva sp .
Parameter Satuan Nilai Lignin % 3,36 C % 26,09 ± 0,36 N % 1,28 ± 0,01 C/N Rasio 20,46 ± 0,17 Total Suspended Solid (TSS) g/L 33,35 ± 0,46 Volatile Suspended Solid (VSS) g/L 28,87 ± 0,40 Chemical Oxygen Demand (COD) g/L 33,98 ± 2,15 pH 7,93
Gambar 3. Nilai pH selama proses aklimatisasi.
dikonversi  menjadi  metana  oleh  bakteri metanogenik .  Nilai  pH  selama  aklimatisasi cukup  baik  karena  masuk  dalam  interval  pH 6,8-8,5  yang  merupakan  interval  pH  terbaik proses pembentukan metana. Nilai pH di luar interval  tersebut  dapat  menyebabkan  proses tidak  seimbang.  Parameter  pH  berpengaruh pada  pertumbuhan  bakteri  dan  mempenga- ruhi disosiasi amonia, sulfida dan asam-asam organik  yang  merupakan  senyawa  penting untuk  proses  perombakan  anaerobik  (Bitton, 1999).

## 3.3. Produksi Biogas
Produksi  biogas  dilakukan  selama  57 hari  secara  semikontinyu  dengan  laju  pem- bebanan  organik  yang  meningkat  setiap  2 minggu.    Laju pembebanan organik  yang di- terapkan  yaitu  0,5;  1;  1,5  dan  2  kg  COD.m - 3 .hari -1 .  Parameter  yang  diamati  selama  pro- ses adalah pH, TSS, VSS, COD removal (CO Dr), volume biogas dan komposisi biogas.

## 3.3.1. Nilai pH
Nilai pH selama proses  produksi bio- gas disajikan pada Gambar 4.  Nilai pH ber- kisar  antara  6,93-7,28.    Nilai  ini  cukup  baik
karena  proses  pembentukan  metana  terjadi pada  pH  6,8-8,5  (Bitton,  1999).  Tingkat keasaman  cenderung  stabil,  artinya  proses peningkatan pembebanan tidak mempengaru- hi nilai pH secara signifikan.  Hal ini menun- jukkan bahwa selama proses produksi biogas kondisi kesetimbangan masih bisa dijaga.
3.3.2. Total Suspended Solid (TSS) dan Total Volatil Solid (VSS)
Campuran  di  dalam  reaktor  terdiri dari  padatan  tersuspensi  dan  cairan. Total Suspended  Solid (TSS)  mengandung  bahan- bahan  organik  dan  nonorganik.  Konsentrasi TSS  dapat  dihitung  dengan  cara  menyaring campuran dan mengeringkannya. Total Vola- tile Solid (VSS) adalah  bahan-bahan organik yang  akan  menguap  saat  campuran  dipanas- kan  pada  suhu  550°C.  Nilai  VSS  menunjuk- kan  besarnya  kandungan  biomassa  yang  ter- dapat  dalam  campuran  (Haandel  and  Lubbe, 2007).    Pengaruh  peningkatan  pembebanan organik  terhadap  nilai    TSS  dan  VSS  disaji- kan  pada  Gambar  5.  Nilai  rasio  VSS/TSS menggambarkan nilai aktivitas dari biomassa di dalam campuran yang ada di dalam reaktor (Gambar 6).
Gambar 4. Nilai pH selama proses produksi biogas.
0 ,5 kg COD/m -3 .hari -1
pH = 6,93 – 7,10 1 kg COD/m -3 .hari -1 pH = 7,03 – 7,20
2 kg COD/m -3 .hari -1 pH = 7,0 – 7,23
1,5 kg COD/m -3 .hari -1 pH = 7,0 – 7,28
Gambar 5.  Pengaruh peningkatan pembebanan organik terhadap nilai TSS  dan VSS.
Perlakuan  peningkatan  pembebanan tidak  memberikan  pengaruh  nyata  terhadap nilai  TSS dan VSS (P>0,05). Nilai  TSS ber- kisar antara 13,895 g/L – 15,118 g/L, sedang- kan  nilai  VSS  berkisar  antara  10,568  g/L  – 11,477  g/L.  Nilai  TSS  dan  VSS  cenderung stabil, menandakan proses masih berjalan de- ngan baik.   Fluktuasi  VSS  yang tinggi  dapat mengganggu kerja bakteri metanogenik .  Se- makin  stabil  dan  semakin  rendah  nilai  VSS selama proses biodegradsi anaerobik menun- jukkan  semakin  banyak  senyawa  organik yang terurai.
Rasio  VSS/TSS  juga  tidak  dipenga- ruhi oleh peningkatan pembebanan (P>0,05). Rasio  VSS/TSS  cukup  tinggi  yaitu  berkisar antara  0,73-0,81.  Nilai  ini  sesuai  dengan pernyataan Haandel and Lubbe (2007) bahwa rasio  VSS/TSS  pada  campuran  berkisar  an- tara  0,65-0,80  bergantung  dengan  jenis, sumber dan kondisi pengelola campuran.
Gambar 6.  Rasio VSS/TSS selama produksi biogas.

## 3.3.3. COD Removal
Peningkatan laju pembebanan organik pada  sistem  akan  meningkatkan  jumlah  ba- han organik  yang harus didegradasi oleh mi- kroorganisme. Hal ini akan berpengaruh pada kemampuan  mikroorganisme  dalam  mende- gradasi  substrat  yang  tersedia.  Pengaruh  pe- ningkatan pembebanan organik terhadap nilai COD removal disajikan pada Gambar 7.
Peningkatan  pembebanan  berpenga- ruh  nyata  terhadap  persentase  COD removal (Gambar  A)  (P<0,05).  Pembebanan  1,5  kg COD.m -3 .hari -1 memiliki  pengaruh  yang  sig- nifikan  dibandingkan  dengan  pembebanan 0,5 dan 2 kg COD.m -3 .hari -1 (P<0,05), namun tidak  berbeda  nyata  jika  dibandingkan  de- ngan perlakuan pembebanan 1 COD.m -3 .hari - 1 (P>0,05).  Jika  dilihat  secara  volumetrik, semua perlakuan memberikan pengaruh yang signifikan  terhadap  COD removal (P<0,05). COD removal tertinggi  diperoleh  saat  pem- bebanan  1,5  kg  COD.m -3 .hari -1 yaitu  sebesar 17,04 g/L.  Hal ini dikarenakan semakin ting- gi pembebanan yang diberikan maka volume substrat  yang  diberikan  juga  meningkat,  aki- batnya  walaupun  secara  persentase  antara pembebanan  1  dan  1,5  kg  COD.m -3 .hari -1 tidak berbeda nyata namun secara volumetrik berbeda nyata.
Laju  pembebanan  yaitu  1,5  kg COD.m -3 .hari -1 dari  perlakuan  yang  meng- hasilkan  nilai  tertinggi  COD  removal  baik secara persentase maupun volumetrik. Hal ini sesuai dengan pernyataan Kouba (2006) bah-
(A)
(B)
Gambar 7.  Pengaruh peningkatan pembebanan organik terhadap persentase COD removal (A) dan COD removal secara volumetrik (B).
wa  pembebanan  yang  bisa  diberikan  pada reaktor  yang  bekerja  dengan  sistem  seperti Lagoon /kolam  atau Continuous  Stirrer  Tank Reactor (CSTR),  yaitu  maksimal  2  kg COD.m -3 .hari -1 atau  bahkan  kurang  dari  itu. Nilai  COD removal tertinggi  yaitu  sebesar 51,97%.  Hasil  ini  lebih  tinggi  jika  diban- dingkan  penelitian  Sitompul et  al .  (2013) yang menggunakan rumput laut Ulva lactuca yaitu  hanya  sebesar  48,6%.  Nilai  COD removal Ulva sp.  masih  lebih  kecil  jika  di- bandingkan dengan nilai COD removal rum- put  laut  jenis Padina sp.  yaitu  sebesar  72% (Sitompul et  al .,  2013).    Hal  ini  disebabkan karena Ulva sp.  memiliki  kandungan  sulfur yang  tinggi  yaitu  sebesar  2,8-44%  (Briand and Morrand, 1997). Kandungan sulfat, sulfit atau  tiosulfat  dapat  menyebabkan  terbentuk- nya  hidrogen  sulfat  yang  menghambat  akti- vitas  bakteri-bakteri metanogenik .  Terham- batnya aktivitas  bakteri metanogenik dikare- nakan adanya kompetisi substrat antara  bak- teri  pereduksi  sulfat  dan  bakteri  pereduksi CO 2 menjadi  CH 4 .    Selain  itu  juga  beberapa trace elemen  (Fe,  Ni,  Co,  Mo)  dapat  me- ngendap  akibat  adanya  sulfida  (Spacee, 1983).

## 3.3.4. Laju Produksi Gas
Proses  degradasi  bahan  organik  seca- ra  anaerobik  akan  menghasilkan  gas,  teruta- ma CH 4 dan CO 2 . Laju produksi  biogas dia- mati dan diukur setiap hari. Pengaruh pening-
katan  pembebanan  organik  terhadap  laju produksi gas disajikan pada Gambar 8.
Dari  Gambar  8  dapat  dilihat  bahwa peningkatan  pembebanan  organik  akan  me- ningkatkan  laju  produksi  gas.    Peningkatan pembebanan  organik  berpengaruh  nyata  ter- hadap  laju  produksi  gas  (P>0,05).    Pembe- banan 1,5 kg COD.m -3 .hari -1 memiliki penga- ruh  yang  signifikan  jika  dibandingkan  de- ngan  pembebanan  0,5  dan  1  COD.m -3 .hari -1 (P<0,5).  Laju  produksi  gas  tertinggi  yaitu saat  pembebanan  1,5  COD.m -3 .hari -1 ,  yaitu sebesar  12,14  L/hari.  Hal  ini  sangat  ber- hubungan  dengan  persentase  COD removal . Semakin  tinggi  persentase  COD removal artinya  semakin  banyak  bahan  organik  yang dirombak oleh mikroorganisme untuk diubah menjadi gas.  Pembebanan 1,5 kg COD.m -3 .
Gambar 8. Pengaruh peningkatan pembeban- an organik terhadap laju produksi gas.
hari -1 (P>0,5),    namun  jika  dihubungkan  de- ngan  nilai  persentase  COD removal ,  pem- bebanan 2 COD.m -3 .hari -1 sudah tidak efektif karena  nilai  persentase  COD removal hanya sebesar 33,87% (Gambar 7).

## 3.3.5. Konsentrasi Metana dan Laju Pro- duksi Metana
Komposisi  utama  dari  biogas  adalah metana (CH 4 ) dan CO 2 .  Pengaruh peningkat- an pembebanan organik terhadap konsentrasi CH 4 dari  biogas  yang  dihasilkan  disajikan pada  Gambar  9.    Data  laju  produksi  metana dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 9. Pengaruh peningkatan pembeban- an  organik  terhadap  konsentrasi metana selama produksi biogas.
Gambar 10. Laju produksi metana selama produksi biogas.
Perlakuan  peningkatan  pembebanan tidak  memberikan  pengaruh  terhadap  nilai konsentrasi  CH 4 (P>0,05).  Konsentrasi  CH 4 berkisar antara 40,089% –42,957%. Rata-rata konsentrasi  CH 4 tertinggi  yang  bisa  dicapai dari  proses  biodegradasi  anaerobik  yaitu sebesar  42,96%.    Hasil  ini  lebih  rendah  jika dibandingkan  dengan  hasil  penelitian  Sitom- pul et  al .  (2012),  yang  menyebutkan  kan- dungan CH 4 hasil biodegradsi anaerobik dari Ulva  lactuca sebesar  49,9%.  Dari  data  kon- sentrasi dan laju produksi gas dapat diketahui laju  produksi  metana.  Produksi  metana  yang terbesar  dihasilkan  pada  saat  pembebanan 1,5  kg  COD.m -3 .hari -1 yaitu  sebesar  5,22 L/hari.  Hal  ini  jelas  terjadi  karena  laju  pro- duksi  gas  terbesar  dan  komposisi  CH 4 ter- tinggi juga terjadi pada pembebanan ini.
Proses  degradasi  anaerobik  melibat- kan  sejumlah  bakteri  yang  berbeda  sesuai dengan  jenis  reaksi  yang  terjadi.  Secara umum  ada  empat  kelompok  bakteri  yang terlibat  yaitu  kelompok  bakteri  hidrolisis, acidogenesis, acetogenesis dan  metanogene- sis  (Baloch et  al .  2007;  Zhou et  al .,  2011). Proses  pembentukan  CH 4 terjadi  pada  tahap metanogenesis  dengan  memanfaatkan  subs- trat  seperti  asam  format,  asam  asetat,  CO 2 dan  H 2 yang  merupakan  produk  dari  tahap sebelumnya  yaitu  hidrolisis, acidogenesis , dan acetogenesis. Secara  stoikiometri  satu mol  asam  format  hanya  akan  menghasilkan 0,25  mol  CH 4 ,  sedangkan  1  mol  asam  asetat akan  menghasilkan  1  mol  CH 4 .  hal  ini  me- nunjukkan  bahwa  produksi  CH 4 sangat ditentukan  oleh  kemampuan  tahap  sebelum metanogenesis  untuk  membentuk  asam asetat.
Dari  data  COD removal dan  laju produksi metana dapat diketahui berapa besar jumlah  metana  yang  dihasilkan  sistem  per gram  COD.  Data  produksi  metana/COD removal disajikan pada Gambar 11.
Produksi  metana/CODr  menunjukkan kemampuan sistem reaktor untuk menghasil- kan  metana  (liter)  dari  satu  gram  COD. Konversi secara stoikiomerti setiap satu gram COD dapat juga menghasilkan 0,35 L metana
Gambar 11. Produksi metana/penyisihhan COD. (Michaud et  al. ,  2002).  Hasil  perhitungan kandungan CH 4 dari biogas hasil biodegradsi anaerobik Ulva sp. dengan pembebanan yang berbeda  berkisar  antara  0,25-0,33  L  CH 4 /g. Pembebanan  sebesar  1,5  kg  COD.m -3 .hari -1 menghasilkan  nilai  tertinggi  yaitu  0,33  L CH 4 /g  dibandingkan  dengan  pembebanan lainnya.  Hasil  tersebut  masih  di  bawah konversi  secara  stoikiometri  (0,35  L/g).  Hal ini diduga karena proses metanogenesis yang tidak sempurna.

## KESIMPULAN
Karakteristik Ulva sp.  yang  rendah lignin  (3,36  %)  dan  nilai  C/N  rasio  (20,46) menjadikan Ulva sp.  sangat  potensial  untuk dijadikan  bahan  baku  pembuatan  biogas. Peningkatan pembebanan akan meningkatkan laju  produksi  biogas.    Pembebanan  optimum yaitu  sebesar  1,5  kg  COD.m -3 .hari -1 yang menghasilkan  laju  produksi  biogas  tertinggi yaitu  sebesar  12,14  L/hari  dengan  rata-rata COD removal sebesar  51,97%.    Kandungan CH 4 pada  biogas  yang  dihasilkan  sebesar 42,96%  sehingga  produksi  metana  yang diperoleh sebesar 0,33 L CH 4 /g COD.  Rasio VSS/TSS  sebesar  0,81  menunjukkan  nilai aktivitas biomassa yang tinggi.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Lembaga Pengelolaan Dana Pendidi- kan  (LPDP)  Kementerian  Keuangan  Repu-
blik  Indonesia  atas  bantuan  dana  penelitian dengan  nomor  kontrak  PJR-796/LPDP/2013, serta Laboratorium Surfactant and Bioenergy Research  Center (SBRC)  Institut  Pertanian Bogor  dan  Laboratorium  Pengelolaan  Lim- bah  Agroindustri  Universitas  Lampung  atas izin  dan  fasilitas  yang  diberikan  kepada  pe- nulis.

## DAFTAR PUSTAKA
American  Public  Health  Association.  1998. Standard methods for the examination Examinatio of water and wastewater . 20 th ed. Victor Graphics Inc. Baltimo- re. 1220p.
Association of Official Analytical  Chemists. 2005.  Official  methods  of  analysis. 18 th ed.  Association  of  Official  Ana- lytical  Chemists  Inc.  Washington. 1899p.
Baloch,  M.I.,  J.C.  Akunna,  and  P.J.  Collier. 2007.  The  performance  of  a  phase separated  granular  bed  bioreactor treating  brewery  wastewater. Biore- source Technol. , 98:1849-1855.
Bitton,  G.  1999.    Wastewater  microbiology.
2 nd ed.  Wiley-Liss  Inc.  New  York.
800p.
Briand,  X.  and  P.  Morand.  1997.  Anaerobic digestion  of Ulva sp.  1.  relationship between Ulva sp.  composition  and methanisation. J. of  Applied  Phyco- logy, 9:511-524.
Bruhn,  A.,  A.  Dahl,  H.B.  Nielsen,  L.  Niko- laisen,  S.  Markager,  B.  Olesen,  C. Arias, and  D. Jensen. 2011. Bioener- gy potential of Ulva lactuca , biomass yield,  methane  production  and  com- bustion. Bioresour  Technology, 102: 2595-2604.
Chang,  H,N.,  N.J.  Kim,  J.  Kang,  and  C.M. Jeong.  2010.  Biomass  derived  vola- tile  fatty  acid  platform  for  fuels  and chemicals. Biotechnology and  Bio- process Engineering , 15:1-10.
Costa,  J.C.,  P.R.  Gonçalves,  A.  Nobre,  and M.M.  Alves.    2012.    Biomethanation
potential of macroalgae Ulva spp. and Gracilaria spp.  and  in  codigestion with  waste  activated  sludge. Biore- source Technology , 114:320–326. Deublin,  D.  and  A.  Steinhauser.  2008.  Bio- gas  From  Waste  and  Renewable  Re- source.  Wiley-VCH  Verlag  GmbH  & Co. KgaA. Weinheim. 578p.
Haandel, A. and J. Lubbe.  2007.  Handbook Biological  Waste  Water  Treatment. Quist  Publishing.  Netherlands.  377- 380p.
HACH Company.  2004.   DR/4000 Spectro- photometer  Models  48000  and  User Manual  08/04  3ed.  HACH  Company World Headquarters. Corolado. 8p.
Hansson G.  1983.  Methane production from marine, green macro-algae. Resources and Conservation, 8:185-194.
Haryati,  T.  2006.  Biogas:  limbah  peternakan yang  menjadi  sumber  energi  alterna- tif.  Balai  Penelitian  Ternak. J.  War- tazoa, 16 (3):160-169.
Kapdi, S.S., V.K. Vijay, S.K. Rejesh, and R. Prasad.  2006.    Upgrading  biogas  for utilization  as  a  vehicle  fuel. AS.  J. Energy Env , 7(04):387-393. Kouba, J.F. 2006. Food waste to energy: bio- gas  and  anaerobic  digestion.  Ameri- can  Meat  Institute  Environmental Conference. WENCK Assotiates Res- ponsive  Patners  Exceptional  Outco- mes. 27 January 2006.
Michaud  S.,  N.  Bernet,  P.  Buffière,  M. Roustan,  and  R.  Moletta  R.    2002. Methane  yield  as  a  monitoring  para- meter  for  the  start  up  of  anaerobic fixed  film  reactors. Water  Research , 36(5):1385-1391.
Morand,  P.,  X.  Briand,  and  R.H.  Charlier. 2006.  Anaerobic digestion of Ulva sp 3  liquefaction  juices  extraction  by pressing and a technico economic bu- dget. J. Appl. Phycol , 18:741–755. Pedersen, M.F. and J. Borum. 1996.  Nutrient control  of  algal  growth  in  estuarine waters.  Nutrient  limitation  and  the importance  of  nitrogen  requirements
and  nitrogen  storege  among  phy- toplankton and species of macroalgae. Mar. Ecol. Prog. Ser. , 142:261-272. Paepatung,  N.,  A.  Nopharatana,  and  W. Songkasiri. 2009. Bio methane poten- tial  of  biological  solid  materials  and agricultural  wastes. Asian J.  of  Ener- gy and Environment , 10(01):19-27.
Sezun,  M.,  V.  Grilc,  and  R.M.  Loga.    2010.
Anaerobic  digestion  of  mechanically and  chemically  pretreated  lignocel- lulosic  subtrate,  Proceedings  Venice 2010. In: Third  International  Sympo- sium  on  Energy  from  Biomass  and Waste  Venice,  8-11  November  2010. 158-166pp.
Shimadzu  Corporation.  2004.  GC-2014  Gas chromathography  instruction  manual. Shimadzu  Corporation  Analitical  and Measuring Instrument Division. Kyo- to. Japan. 11p.
Sitompul,  J.P.,  A.  Bayu,  T.H.  Soerawidjaja, and H.W. Lee.  2012.  Studies of bio- gas  productian  from  green  seaweeds. J.  of  Enveronment  and  Bioenergy, 3(3):132-144.
Sitompul,  J.P.,  A.  Bayu,  T.H.  Soerawidjaja, dan  H.W.  Lee.    2013.    Biodegradasi anaerobik biomassa tanaman laut dan produksi  biogas  dalam  digester  skala mini-pilot. J. Teknik Kimia Indonesia , 11(4):173-179.
Spacee, R.E.  1983. Anaerobik biotechnology for  industrial  wastewater  treatment. Environ.  Science  Technology ,  17(9): 416-426.
Steel, R.G.D. and J.H. Torrie.  1993.  Prinsip dan  prosedur  statistika . Sumantri  B, Terjemahan. Gramedia. Jakarta. 647p.
Van  Soet  P.J.,  J.B.  Robertson,  and  B.A.
Lewis.  1991.  Methods for dietary fi- ber,  neutral  ditergent  fiber,  and  non- starch  polysaccharides  in  relation  to animal  nutrition .  J.  Dairy  Sci. ,  74: 3583-3597.
Vivekanand,V.,  V.G.H.  Eijsink,  and  S.J. Horn.  2011.  Biogas production from the  brown  seaweed Saccharina  la-
tissima :  thermal  pretreatment  and codigestion  with  wheat  straw. J.  of Applied Phycology , 24:1295-1301. Walkley, A. and  I.A. Black.  1934.  An exa- mination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid  titration  method. Soil  science , 37(1):29-38.
Wieland,  P.  1987.  Development of anaero- bic  filters  for  treatment  of  high  stre- nght agro-industrial wastewaters. Bio- process Engineering, 2:39-47.
Yin, C.R., D.I. Seo, K.M. Kim, and S.T. Lee.
2000.  Inhibitory  effect  of  hardwood
lignin  on  acetate  utilizing  methano- gens  in  anaerobic  digester  sludge. Bioetechnology Letters , 2-1531-1535. Zhou, Y., Z. Zhang, T. Nakamoto, Y. Yuan Li,
Y.  Yang,  M.  Utsumi,  and  N.  Sugiura. 2011. Influence of substrate to inoculum ratio on the batch anaerobic digestion of bean  curd  refuseokara  under  mesophilic conditions. Biomass  and  Bioenergy ,  35:
3251-3256.
Diterima : 6 April 2015 Direview : 29 Mei 2015 Disetujui : 17 Juni 2015