## PENGARUH KOMPOSISI CAMPURAN LIMBAH PADAT DAN CAIR INDUSTRI TAPIOKA TERHADAP PERSENTASE PENYISIHAN TOTAL SUSPENDED SOLID (TSS) DENGAN STARTER KOTORAN SAPI
Syervy Tanata, Mimi Richell Gunawan, Setiaty Pandia Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
Email: syervy.tanata@students.usu.ac.id

## Abstrak
Limbah  industri  tapioka  merupakan  limbah  organik  yang  masih  banyak  mengandung  senyawa- senyawa  penting  seperti  karbohidrat,  protein  dan  senyawa  gula  lainnya.  Penelitian  ini  bertujuan untuk mengetahui kualitas gas bio yang dihasilkan dari ampas singkong yang dikombinasikan dengan limbah  cair  singkong  dari  industri  tapioka  dengan  menggunakan  digester  anaerobik  sistem  batch  . Penelitian  diawali  dengan  mencampurkan  limbah  padat  dan  cair  dengan  perbandingan  70:30; 60:40;  50:50;  40:60;  dan  30:70  (w/w  )  dengan  starter  kotoran  sapi  di  dalam  digester  anaerobik sistem batch. Parameter uji yang dilakukan adalah terhadap  persentase penyisihan Total Suspended Solid  (TSS) . Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan,  diperoleh  persentase  penyisihan  Total Suspended  Solid  (TSS)  optimum  adalah  sebesar  76,2289%  pada  perbandingan  berat  limbah  padat dan cair sebesar 70:30 (w/w).
Kata kunci: limbah industri tapioka, digester anaerobik, TSS

## Abstract
The  waste  from  tapioca  industry  is  classified  as  an  organic  waste  that  contains  many  important compounds such as carbohydrate, protein and glucose. The research is aimed to know the quality of biogas  from  cassava  pulp  combined  with  wastewater  from  the  cassava  starch  industry  using  batch anaerobic  digester  system.  The  research  began  by  mixing  the  solid  and  liquid  wastes  from  tapioca industry at ratio 70:30; 60:40; 50:50; 40:60; and 30:70 (w/w) with starter from solid waste of cattle in  a  batch  anaerobic  digester.  From  this  research,  the  optimum  percentage  reduction  of  Total Suspended Solid (TSS) was 76,2289% at ratio of solid and liquid waste was 70:30 (w/w).
Key words: tapioka industry waste, anaerobic digester, TSS

## Pendahuluan
Produksi  energi  yang  berasal  dari  bahan bakar  fosil  menjadi  semakin  bermasalah  setelah sumber  daya  ini  semakin  sedikit  dan  hasil pembakaran  menyebabkan  efek  rumah  kaca  [7]. Hal ini menyebabkan munculnya beberapa pilihan, salah  satunya  adalah  penggunaan  gas  yang  dapat diperbaharui sebagai bahan bakar yaitu gas bio [6]. Bahan  baku  pembuatan  gas  bio  dapat  berasal  dari limbah.  Salah  satunya  adalah  limbah  industri tapioka  dimana  limbah  ini  memiliki  kontribusi terhadap  emisi  gas  metana  [9].  Limbah  tersebut baik  cair  maupun  padat  termasuk  limbah  organik yang  masih  banyak  mengandung  karbohidrat, protein  dan  gula.  Selain  itu,  limbah  padat  juga masih banyak mengandung senyawa-senyawa gula seperti  sukrosa,  glukosa,  fruktosa,  dekstran, galaktosa dan asam nitrat sehingga dapat dijadikan sebagai  bahan  baku  pembuatan  gas  bio  [17]. Perumusan  masalah  dalam  penelitian  ini  adalah mengetahui sejauh mana ampas singkong ( Manihot  utilissima )  bila  dikombinasikan  dengan limbah  cair  singkong  industri  tapioka  akan menghasilkan  gas  bio dengan  menggunakan digester    anaerobik  sistem batch .  Tujuan  dari
penelitian  ini  adalah  mengetahui  kualitas  gas  bio yang  dihasilkan  dari  ampas  singkong  yang dikombinasikan  dengan  limbah  cair  singkong  dari industri  tapioka  dengan  menggunakan  digester anaerobik sistem batch .

## Teori
Singkong  disebut  ketela  pohon  atau  ubi kayu.  Singkong  merupakan  bahan  baku  berbagai produk industri, seperti industri makanan, farmasi, tekstil dan  lain-lain. Industri  pengolahan  singkong dapat  digolongkan  menjadi  tiga,  yaitu  hasil fermentasi  singkong  (tape),  singkong  yang dikeringkan  (gaplek)  dan  tepung  singkong  atau tepung tapioka [17].
Pada  industri  pembuatan  tapioka  akan dihasilkan  limbah  cair  dan  padat.  Limbah  industri tapioka  mengandung  mineral-mineral  (nitrogen, karbon,  fosfor,  kalium,  kalsium,  magnesium, sulfur,  besi,  mangan,  tembaga  dan  natrium)  [13], sehingga  tidak  bisa  dibuang  langsung  ke lingkungan.  Selain  itu,    limbah  cair  mengandung karbohidrat  yang  besar  sehingga  dapat  diolah menjadi  produk  hasil  fermentasi  [16]  dan  dapat pula  menjadi  gas  bio  [11]. Begitu  pula  dengan
limbah  padat  yang  termasuk  limbah  organik  yang masih  banyak  mengandung  karbohidrat,  protein dan  gula.  Selain  itu  juga  masih  banyak mengandung senyawa-senyawa gula seperti sukrosa, glukosa, fruktosa, dekstran, galaktosa dan asam nitrat [17].
Gas  bio  adalah  gas  yang  dihasilkan  oleh makhluk  hidup,  yaitu  organisme  berupa  bakteri. Bakteri  melakukan  aktivitas  penguraian  bahan- bahan  organik  dalam  kondisi  anaerob  kemudian menghasilkan  suatu  gas.  Proses  penguraian  bahan organik  secara  anaerob  ini  disebut  sebagai pencernaan  anaerob  ( anaerob  digestion )  dan peralatan  yang  memfasilitasi  prosesnya  disebut sebagai digester [12].
Pencernaan  anaerobik  adalah  proses  yang banyak  digunakan  diunit  pengolahan  limbah  air kota.  Pengurangan  massa,  produksi  metana  dan peningkatan  mutu  air  atau sludge yang  diolah adalah  tujuan  utama  dari  proses  ini.  Proses penguraian  yang  lama  merupakan  kelemahan  dari sistem anaerobik. Proses pencernaan anaerobik ini dapat dilakukan pada kondisi psikrofilik, mesofilik dan  termofilik.  Secara  umum,  kondisi  mesofilik paling  banyak  digunakan  dibandingkan  termofilik karena  lebih  sedikit  energi  yang  dibutuhkan  dan stabilitas  proses  yang  tinggi  [3].  Selain  itu,  ada beberapa  faktor  yang  perlu  diperhatikan  dalam proses  pembentukan  gas  bio,  yaitu  rasio  C/N, kadar  air,  derajat  keasaman  (pH),  temperatur proses, lama fermentasi, keterlibatan mikroorganisme dan pengadukan [4].

## Metodologi Penelitian Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan adalah limbah padat dan  cair  industri  tapioka  sebagai  bahan  baku, sebagai  bahan  pembantu  digunakan  molase  dan mikroorganisme  yang  berasal  dari  kotoran  sapi yang  dicampur  dengan  air  dengan  perbandingan 1:1  yaitu  25%  dari  volume  reaktor  terisi  (400  L). Alat  utama  yang  digunakan  adalah digester anaerobik untuk proses fermentasi.

## Proses Pembuatan Gas Bio
Limbah  padat  dan  cair  industri  tapioka dimasukkan  ke  dalam  tangki  digester  yang memiliki  volume  400  L  dengan  variasi  komposisi limbah  padat  :  limbah  cair  adalah  70:30;  60:40; 50:50;  40:60  dan  30:70  (dalam  %  massa). Kemudian  ditambahkan starter (kotoran  sapi)  dan difermentasikan.  Tangki  digester  dihubungkan dengan bladder (tempat  penampungan  gas) sehingga  gas  yang  terbentuk  akan  masuk  ke bladder .  Volume  gas  diukur  setiap  tiga  hari.  Pada tahap  ini,  percobaan  dilakukan  pada  digester anaerobik  sistem batch dengan  pH  dijaga  konstan antara  6,7  –  7,6  dengan  menggunakan  larutan penyangga ( buffer ), yaitu larutan kapur (Ca(OH) 2 )
atau  kapur  (CaCO 3 )  pada  temperatur  lingkungan. Bakteri  anaerobik  yang  telah  diaklimatisasi dicampur  dengan  limbah  dengan  perbandingan jumlah  limbah  :  kotoran  sapi  adalah  75  :  25  (dari perancang  digester),  lalu  diamati  parameter- parameter  percobaan  yaitu Total  Suspended  Solid (TSS).  Periode  pengamatan  parameter  idealnya ditentukan  dengan  penyesuaian  terhadap  waktu yang  diperoleh  selama  tahap  aklimatisasi.  Tetapi dalam  penelitian  ini,  pengamatan  dilakukan  setiap 3 hari.

## Penentuan  Konsentrasi  Total  Suspended  Solid (TSS)
Kertas  saring  dipanaskan  pada  suhu  105 o C selama  1  jam  lalu  dinginkan  dalam  desikator  dan timbang  hingga  beratnya  konstan  (B  gram). Diambil 10  ml sampel lalu saring dan residu pada kertas saring dipanaskan pada 105 o C selama 1 jam lalu  masukkan  dalam  desikator  dan  timbang hingga berat konstan (A gram).
Kadar  zat  padat  tersuspensi  (TSS)  dapat dihitung dengan persamaan 1.
Dimana:
A  = Berat filter dan residu sesudah  pemanasan
105 o C (mg)
B  =  Berat  filter  kering  sesudah  pemanasan  105
o C  (mg) C  = Volume sampel (ml)

## Hasil dan Pembahasan
Pengaruh  Komposisi  Bahan  Baku  Terhadap Persentase  Penyisihan    Total  Suspended  Solid (TSS)
Karakteristik yang diperoleh pada pembuatan  gas  bio  dari  limbah  padat  dan  cair industri  tapioka  dengan  pengaruh  komposisi terhadap  persentase  penyisihan Total  Suspended Solid ) (TSS) dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar  1. Pengaruh  Komposisi  Terhadap Persentase  Penyisihan Total  Suspended  Solid (TSS)
0 20 40 60 80 Pe rsent a se Pe n y isi h a n T S S ( % ) (1) 70:30   60:40   50:50   40:60    30:70
Komposisi Limbah Padat:Cair (w/w)
Dari gambar 1 dapat dilihat bahwa persentase penyisihan TSS ( Total Suspended Solid ) cenderung berfluktuasi, namun memberikan persentase  tertinggi  yaitu  pada  perbandingan komposisi  berat  ampas  singkong  dan  limbah  cair 70:30  yaitu  76,2289%  dan  terendah  yaitu  pada perbandingan  komposisi  berat  antara  ampas singkong dan limbah cair 60:40 dengan persentase 48,4928% pada hari yang sama yaitu hari ke-33.
Pada  perbandingan  komposisi  berat  ampas singkong  dan  limbah  cair  70:30,  persentase penyisihan  TSS  ( Total  Suspended  Solid )  adalah 76,2289%,  untuk  perbandingan  komposisi  berat ampas singkong dan limbah cair 60:40, persentase penyisihan TSS adalah 48,4928% sedangkan pada perbandingan komposisi berat ampas singkong dan limbah  cair  50:50  diperoleh  persentase  penyisihan TSS yaitu 64,2857%. Kemudian untuk perbandingan komposisi berat ampas singkong dan limbah  cair  40:60  diperoleh  persentase  sebesar 60,1953%,  dan  untuk  perbandingan  komposisi berat  30:70  diperoleh  persentase  penyisihan  TSS sebesar 55,4636%.
Secara teori, TSS atau total suspended solid adalah  padatan  total  yang  tertahan  oleh  saringan dengan  ukuran  partikel  maksimal  2  μm  atau  lebih besar  dari  ukuran  partikel  koloid.  Yang  termasuk TSS  adalah  lumpur,  tanah  liat,  logam  oksida, sulfida,  ganggang,  bakteri  dan  jamur.  TSS umumnya  dihilangkan  dengan  flokulasi  dan penyaringan.  TSS  memberikan  kontribusi  untuk kekeruhan  ( turbidity )  dengan  membatasi  penetrasi cahaya untuk fotosintesis dan visibilitas di perairan, sehingga nilai kekeruhan tidak dapat dikonversi ke nilai TSS [8].
Dari  hasil  analisis  yang  dilakukan  oleh Widayatno  dan  Sriyani  (2008)  terhadap  sampel limbah  industri  tapioka  didapatkan  kadar Total Suspended Solid (TSS) sebelum pengolahan adalah 1160  mg/L,  sedangkan  hasil  campuran  antara ampas singkong dan limbah cair memberikan nilai TSS yang cukup tinggi pada berbagai perbandingan.
TSS yang relatif tinggi dalam aliran  umpan akan  membutuhkan  waktu  tinggal  cairan  lebih lama dalam reaktor agar dapat terlarut (terhidrolisis)  dan  terurai  oleh  mikroorganisme anaerob menjadi senyawa-senyawa lebih sederhana. Penggunaan waktu tinggal cairan 12-24 jam  belum  cukup  memadai  untuk  berlangsungnya proses hidrolisis dan degradasi biologis kandungan padatan  tersuspensi  dalam  aliran  umpan  limbah cair [5].
Dalam  hal  ini,  pada  proses batch dimana umpan sekaligus dimasukkan maka mikro organisme  memiliki  waktu  yang  cukup  untuk mendegradasi  kandungan  padatan  yang  ada  di dalam  limbah  sehingga  bila  kandungan  padatan
semakin  tinggi  maka  efisiensi  penyisihan  juga akan semakin besar [2].
Berdasarkan  Keputusan  Menteri,  batas maksimum  TSS  adalah  60  mg/L  [15]  dan  hasil pengolahan campuran ampas singkong dan limbah cair  menjadi  gas  bio  memberikan  hasil  akhir  TSS paling  sedikit  adalah  1238  mg/L  yaitu  pada perbandingan  berat  ampas  singkong  dan  limbah cair 70:30, tetapi penyisihan TSS paling kecil yaitu pada  perbandingan  berat  ampas  singkong  dan limbah cair 60:40.
Jadi,  dengan  nilai  TSS  yang  tinggi  tidak memungkinkan  untuk  dibuang  ke  lingkungan, sehingga perlu dimanfaatkan hasil samping gas bio yaitu  sebagai  pupuk  cair    [14]  dan  alternatif  lain seperti  yang  dilakukan  Siallagan  (2010)  dengan menambahkan  koagulan  yaitu  biji  asam  jawa sehingga persentase penyisihan TSS akan semakin besar  dan  memenuhi  baku  mutu  limbah  dengan nilai  TSS  limbah  cair  olahan  26  mg/L  tercapai pada  kondisi  perbandingan  limbah  cair  industri tahu  (dengan  proses  koagulasi)  dan  air  1:0,25 dimana  sebelum  proses  koagulasi  nilai  TSS sebesar 42 mg/L.
Berdasarkan  gambar  1.,  semakin  besar jumlah  limbah  padat  maka  semakin  besar penyisihan  TSS  walaupun  hal  ini  tidak  berlaku untuk  perbandingan  60:40.  Adapun  hal  ini kemungkinan  disebabkan  adanya  produk  tengah ( intermediate )  yang  dapat  membatasi  proses degradasi seperti proses degradasi lemak menghasilkan asam lemak yang dapat menghambat  proses  degradasi  selanjutnya,  adanya inhibisi  pada  metanogenesis  karena  peningkatan dari inhibitor tidak terhidrolisis seperti sulfida dan inhibisi  dalam  reaksi  karena  adanya  peningkatan dari amonia bebas [1].

## Kesimpulan
Pengaruh  antara  komposisi  bahan  baku terhadap  persentase  penyisihan Total  Suspended Solid (TSS)  adalah  semakin  besar  kandungan ampas  singkong  (limbah  padat)    maka  persentase penyisihan  akan  semakin  besar  walaupun  hal  ini tidak berlaku  pada perbandingan 60:40. Dalam hal ini,  persentase  penyisihan Total  Suspended  Solid (TSS)  terbesar  yaitu  pada  perbandingan  berat ampas  padat  dan  limbah  cair  70:30  dengan  nilai 76,2289%.

## Daftar Pustaka
[1]  Deublein,  Dieter  and  Steinhauser,  Angelika. “Biogas  From  Waste  and  Renewable Resources.  An  Introduction.”  (Wiley-VCH Verlag  GmbH  &  Co.:  Weinhem,  2008),  hal 49-65.
[2]  Febyanti,  Agnita,  Adrianto  Ahmad,  dan Bahruddin.,  Pengaruh  Laju  Alir  Umpan Terhadap  Penyisihan  Kandungan  Padatan
Limbah  Cair  Industri  Minyak  Sawit  Dengan Bioreaktor Hibrid Bermedia Batu Skala Pilot
Plant, Seminar Nasional Fakultas Teknik-UR, 29-30 Juni 2010, hal 1-10
[3]  Ferrer, Ivet; Sergio Ponsa; Felicitas Vasquez dan Xavier Font, Increasing Biogas
Production  by  Thermal  (70 o C)  Sludge  Pre-
Treatment  Prior  to  Thermophilic  Anaerobic Digestion,  Biochemical  Engineering  Journal 42 (2008) 186-192.
[4]  Harahap, Indri Vesalina, Uji Beda Komposisi Campuran  Kotoran  Sapi  Dengan  Berbagai Jenis  Limbah  Pertanian  Terhadap  Biogas Yang  Dihasilkan,  repository.usu.ac.id,  2009, diakses tanggal 25 April 2012.
[5]  Husin,  A,  Pengolahan  Limbah  Cair  Industri Tahu  Dengan  Biofiltrasi  Anaerob  Dalam Reaktor  Fixed  –  Bed,  Tesis,  Universitas Sumatera  Utara,  Medan  dalam  Siallagan,
Nurmay  Siska  Rosilawati,  2010,  Pengaruh Waktu  Tinggal  dan  Komposisi  Bahan  Baku Pada  Proses  Fermentasi  Limbah  Cair  Tahu Terhadap  Produksi  Biogas,  Departemen Teknik Kimia USU: Medan, 2008.
[6]  Kapdi, Shyam S.; Vijay, Virendra K.; Rajesh, Shivanalli K.; dan Prasad, Rajendra, Upgrading  Biogas  For  Utilization  as  a Vehicle  Fuel,  Asian  Journal  on  Energy  and Environment, As. J. Energy Env, 2006, 7(04), 387-393.
[7]  Krober,  Magdalena;  Bekel,  Thomas;  Diaz, Naryttza N.; Goesmann, Alexander, Jaenicke, Sebastian; Krause, Lutz; Dimitri Millera, Kai J.  Runte,  Prisca  Viehoverc,  Alfred  Puhler,
Andreas Schluter, Phylogenetic Characterization of a Biogas Plant Microbial
Community  Integrating  Clone  Library  16S- rDNA Sequences and Metagenome Sequence Data  Obtained  by  454-pyrosequencing, Journal of Biotechnology 142 (2009) 38-49.
[8]  Novie,  Total  Suspended  Solid  (TSS), http://environmentalchemistry.wordpress.co m/, Diakses pada tanggal 7 Maret 2013, 2012.
[9]  Panichnumsin,  Pornpan  dan  Nopharatana, Annop,  Anaerobic  Co-Digestion  of  Cassava Pulp  and  Pig  Manure  :  Effects  of  Waste Ratio and Inoculum-Substrate Ratio, JGSEE, 2008.
[10]  Siallagan, Nurmay Siska Rosilawati, Pengaruh  Waktu  Tinggal  dan  Komposisi
Bahan Baku Pada Proses Fermentasi Limbah Cair  Tahu  Terhadap  Produksi  Biogas,  Tesis.
USU: Medan, 2010.
[11] Surya, Optimasi Produksi Biogas Pengolahan Limbah  Cair  Industri  Tapioka  Sebagai Sumber Energi Alternatif Terbarukan. http://permimalang.wordpress.com/,  Diakses pada tanggal 29 April 2012, 2009.
[12] Tarigan,  Ramli,    Pemanfaatan  Biogas Kotoran  Ternak  Sapi  Sebagai  Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas. http://www.repository.usu.ac.id, Diakses
pada tanggal 3 Agustus 2012, 2008.
[13] Ubalua,  A.O,  Cassava  Wastes:  Treatment Options  and  Value  Addition  Alternatives, African  Journal  of  Biothechnology.  Vol  6 (18), pp. 2065-2053, 19 September 2007.
[14] Wahyuni,  Sri,  Biogas  Energi  Terbarukan Ramah  Lingkungan  dan  Berkelanjutan, Kipnas: Jakarta, 2011.
[15]  Widayatno,  Tri  dan  Sriyani,  Pengolahan Limbah  Cair  Industri  Tapioka  Dengan
Menggunakan Metode Elektroforesis, Prosiding  Seminar  Nasional  Teknoin  dalam Bidang Teknik Kimia dan Tekstil, Yogyakarta, 22 November 2008.
[16]  Widowati  dan  Dianawati,  Pemanfaatan Limbah Cair Tepung Tapioka Sebagai Bahan Baku Nata de Cassava, Buana Sains. Volume 9. Nomor 1- Juni 2009.
[17]  Zahro, L  Mu’nisatus,  Laporan  Final. http://eprints.undip.ac.id/, Diakses pada tanggal 25 April 2012, 2010.