## PENGARUH WAKTU FERMENTASI TERHADAP PERSENTASE PENYISIHAN PADATAN TERSUSPENSI TOTAL  (TSS) CAMPURAN LIMBAH CAIR INDUSTRI TAPIOKA DENGAN AIR
Wan Rizki Ansari, Umayi Belladiana, Setiaty Pandia Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,
Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
Email : wanrizkiansari@yahoo.com

## Abstrak
Limbah  cair  industri  tapioka  merupakan  limbah  hasil  proses  pencucian  bahan  baku,  penyaringan bubur  singkong  (ekstraksi)  dan  endapan  pati  yang  masih  mengandung  senyawa  organik  penting terutama  pati  dan  senyawa  lain  sehingga  dapat  dijadikan  sebagai  bahan  baku  pembuatan  gas  bio. Penelitian  ini  bertujuan untuk  mengetahui  pengaruh  waktu  fermentasi  terhadap persetase  penyisihan padatan  tersuspensi  total  (TSS)  dengan  menggunakan  digester  anaerobik  sistem  batch.  Penelitian dilakukan dengan mencampurkan limbah cair industri tapioka dengan air dengan perbandingan 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; dan 15:85 (v/v ) dengan starter kotoran sapi di dalam digester anaerobik sistem  batch  dengan  pH  campuran  diatur  netral.  Parameter  uji  yang  dilakukan  adalah  kandungan padatan  tersuspensi  total.  Persentase  penyisihan  padatan  tersuspensi  total  optimal  tercapai  pada perbandingan  volume  limbah  cair  dengan  air  sebesar  100:0  (v/v)  dengan  nilai  optimal  sebesar 89,851% pada hari ke-21.
Kata kunci: limbah cair industri tapioka, anaerob digester, TSS

## Abstract
The waste water of tapioca is the waste produced from the washing process raw materials, screening cassava  porridge  (extraction)  and  starch  sediment  containing  organic  compounds  which  are  still important,  especially  starch  and  other  compounds  that  can  be  used  as  raw  material  for  the manufacture  of  bio  gas.  This  study  aimed  to  determine  the  effect  of    fermentation  time  on  the elimination  percentage  of  Total  Suspended  Solid  (TSS)  using  batch  anaerobic  digester  system. Research was carried out by mixing the liquid waste of tapioca industry with water in the ratio 100:0; 85:15;  65:35;  50:50;  35:65,  and  15:85  (v  /v)  with  starter  in  an  anaerobic  digester  system  batch  in which  neutral  pH  of  the  mixture  was  set.  Parameter  observed  was  the  content  of  Total  Suspended Solid. Percentage of elimination of Total Suspended Solid was reached at the rasio of liquid waste to water 100:0 (v/v) with the optimal value of 89.851% on the 21 th day.
Keywords: tapioca industry liquid waste, anaerobic digester, TSS

## Pendahuluan
Menipisnya  bahan  bakar  pembangkit  yang tersedia  membuat  PLN  harus  mengurangi  daya listrik yang disalurkan sehingga dilakukan pemadaman  bergilir.  Bahan  bakar  listrik  yang digunakan  saat  ini  berasal  dari  bahan  bakar  fosil yang  tidak  dapat  diperbaharui  sehingga  suatu  saat pasti  akan  mengalami  kehabisan  stock  bahan bakar [15].
Solusi  kelangkaan  energi  (bahan  bakar) salah satunya adalah menerapkan teknologi biogas dengan  menggunakan  bahan  baku  tanaman holtikultura  dan  palawija.  Karena  limbah  hasil ekstraksi  tanaman  tersebut  mengandung  zat  pati yang  dapat  dengan  mudah  terfermentasi  oleh bakteri [2].
Metana  yang dihasilkan tersebut adalah gas yang  dapat  terbakar  sehingga  dapat  dijadikan sumber  energi  alternatif  terbarukan  dengan  cara menangkap  gas  tersebut  melalui  bioreaktor anaerobik  [14].  Pada  dasarnya  limbah  dapat
mengalami  perubahan  secara  biologis  sehingga dapat dikonversikan ke produk lain [16].
Berdasarkan  hasil  pengukuran  emisi  gas  di kolam  anaerobik  industri  tapioka  menunjukkan bahwa setiap satu ton ubi kayu dapat menghasilkan 24,4  m 2 biogas  atau  14,6-15,8  m 2 metana  per  ton ubi kayu yang diolah [1].
Diharapkan dengan diketahui kondisi fermentasi  yang  optimal  dalam  menghasilkan biogas,  energi  baru  terbarukan  yang  dihasilkan dapat  mensuplai  kebutuhan  energi  pada  industri tersebut  sehingga  dapat  mengurangi  dampak meningkatkan  daya  saing  industri,  dan  sekaligus dapat mengurangi dampak pemanasan global yang memicu  perubahan  iklim  global  [14].  Tujuan  dari penelitian  ini  adalah  mengetahui  pengaruh  waktu fermentasi  terhadap  persetase  penyisihan  TSS dengan  menggunakan  digester  anaerobik  sistem batch    dihasilkan  dari  limbah  cair  singkong  dari industri tapioka yang dikombinasikan dengan air.

## Teori
Ubi  kayu  ( Mannihot esculenta )  berbatang berkayu  dan  beruas  -  ruas  yang  tingginya mencapai  3  meter  atau  lebih  [11].  Bagian  tengah dari  ubi  kayu  bergabus  dan  termasuk  tumbuhan yang tinggi. Ubi kayu bisa mencapai ketinggian 1- 4  meter.  Pemeliharaannya  mudah  dan  produktif [17].  Kandungan  kimia  yang  terdapat  pada  ubi kayu  adalah  kalori,  protein,  lemak,  karbohidrat, akalsium, fosfor, besi, vitamin B1, vitamin C1, dan air [9].
Limbah  industri  tapioka  dapat  dibedakan menjadi dua yaitu limbah padat dan limbah cair [4]. Menurut  Greenfield  [8],  limbah  pabrik  tapioka banyak  mengandung  bahan  organik  seperti  pati, serat,  protein,  gula  dan  sebagainya.  Komponen limbah  ini  merupakan  bagian  sisa  pati  yang  tidak terekstrak  serta  komponen  non  pati  yang  terlarut dalam  air.  Sehingga  tepung  tapioka  adalah komponen  pati  yang  hampir  murni.  Namun industri  tepung  tapioka  pada  saat  ini  sering menimbulkan  masalah  lingkungan.  Limbah  padat seperti  kulit  singkong  dapat  dimanfaatkan  untuk pakan  ternak  dan  pupuk,  sedangkan  onggok (ampas)  dapat  digunakan  sebagai  sebagai  bahan baku  pada  industri  pembuatan  saus,  campuran kerupuk,  obat  nyamuk  bakar  dan  pakan  ternak. Limbah  cair  dapat  dimanfaatkan  untuk  pengairan sawah  dan  ladang,  selain  itu  limbah  cair pengolahan tapioka dapat diolah menjadi minuman nata de cassava dan pembuatan gas bio [17].
Gas  bio  adalah  gas  yang  dihasilkan  oleh aktifitas  anaerobik  atau  fermentasi  dari  bahan bahan  organik  termasuk  diantaranya  kotoran manusia  dan  hewan,  limbah  domestik,  sampah biodegradable  atau  setiap  limbah  organik  yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon  dioksida  [6].  Biogas  hanya  dapat  terbakar apabila  kandungan  metana  di  dalamnya  mencapai 45% atau lebih [7].
Bahan organik CH 4 + CO 2 + CO + N 2 + H 2 + H 2 S + O 2
(mikroorganisme/anaerobik) [12]
Pada proses anaerob, bahan organik didegradasikan  menjadi  metana  dan  karbon dioksida  melalui  tahap-tahap  berlainan  yang merupakan  serangkaian  kegiatan  metabolik  dari kelompok-kelompok mikroorganisme yang berbeda.  Adapun  tahap-tahap  ini  dapat  dibedakan menjadi  4  tahap  utama  yaitu:  Hidrolisis  dan Asidifikasi, Asidogenesis. Asetogenesis dan Metanogenesis  [3].  Faktor-faktor  lingkungan utama  yang  mempengaruhi  proses  metanogenesis adalah  komposisi  air  limbah,  suhu,  pH,  waktu tinggal  hidrolik  dan  konsentrasi  asam  -  asam volatil [18].

## Metodologi Penelitian Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  adalah  limbah  cair industri  tapioka  dan  air  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.

## Prosedur Penelitian
Limbah  cair  industri  tapioka dan  air dimasukkan  ke  dalam  tangki  digester  yang memiliki  volume  400  L  dengan  variasi  komposisi limbah cair : air adalah 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65  dan  15:85  (dalam  %  volume).  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  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  TSS.  Dalam  penelitian ini, pengamatan dilakukan setiap 3 hari.

## Penentuan  Konsentrasi  Padatan  Tersuspensi Total
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  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)
…………………….(1)

## Hasil dan Pembahasan
TSS  merupakan  salah  satu  parameter  yang penting dalam pengolahan limbah industri tapioka. Oleh  karena  itu,  dari  gambar  dibawah  ini  dapat dilihat  perubahan  nilai  TSS  selama  proses fermentasi di dalam digester anaerobik.
Pengaruh waktu
fermentasi terhadap persentase  penyisihan  TSS  dapat  dilihat  pada gambar 1.
Gambar 1. Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Persentase Penyisihan Total Suspended Solid
Dari  gambar  1  dapat  dilihat  bahwa  waktu fermentasi  berpengaruh  terhadap  %  penyisihan TSS  secara  fluktuatif.  Pada  perbandingan  volume rasio  limbah  cair  dan  air  100:0  dengan  persentase penyisihan  TSS  terbesar  yaitu  89,85%  pada  hari ke-21,  untuk  perbandingan  volume  rasio  limbah cair  dan  air  85:15  dengan  persentase  penyisihan TSS  terbesar  yaitu  43,36%  pada  hari  ke-18.  Pada perbandingan  volume  rasio  limbah  cair  dan  air 65:35  dengan  persentase  penyisihan  TSS  terbesar yaitu 66,27% pada hari ke-21, untuk perbandingan volume  rasio  limbah  cair  dan  air  50:50  dengan persentase  penyisihan  TSS  terbesar  yaitu  49,54% pada  hari  ke-21.  Pada  perbandingan  volume  rasio limbah  cair  dan  air  35:65  dengan  persentase penyisihan  TSS  terbesar  yaitu  48,88%  pada  hari ke-18,  untuk  perbandingan  volume  rasio  limbah cair  dan  air  15:85  dengan  persentase  penyisihan TSS terbesar yaitu 68,98% pada hari ke-21.
TSS atau total zat padat tersuspensi diklasifikasikan  menjadi  zat  padat  dan  melayang yang  bersifat  organis  dan  zat  padat  terendap  yang dapat  bersifat  organis  dan  anorganis.  Zat  padat terendap  adalah  zat  padat  dalam  suspensi  yang dalam  keadaan  tenang  dapat  mengendap  setelah waktu  tertentu  karena  pengaruh  gaya  beratnya. Penentuan  zat  padat  terendap  tersebut  dapat melalui  volumenya  yang  disebut  dengan  analisis volume lumpur ( sludge volume ) dan dapat melalui bobotnya  yang  disebut  dengan  analisis  lumpur
kasar  atau  umumnya  disebut  zat  padat  terendap ( settleable solids )[13]. Adapun hasil yang berfluktuasi dapat disebabkan oleh beberapa faktor lingkungan proses juga  harus  direkayasa  dan  dikendalikan.  Faktor- faktor  lingkungan  utama  yang  mempengaruhi proses metanogenesis adalah komposisi air limbah, suhu,  pH,  waktu  tinggal  hidrolik  dan  konsentrasi asam-asam  volatil.    Produksi  gas  metana  selama proses  degradasi  bahan  organik  dipengaruhi  oleh jumlah  dan  komposisi  air  limbah  yang  digunakan sebagai substrat [18].
Total  Solid yang  dimiliki  oleh  limbah  cair industri  tapioka  menurut  SK  MENLH  KEP- 51/MENLH/I0/1995 belum layak apabila langsung dilepaskan ke perairan lepas, yaitu lebih besar dari pada  150  mg  L -1 .  Pada  penelitian  ini, Total  Solid yang  paling  sedikit  dimiliki  oleh  perbandingan rasio  limbah  cair  industri  tapioka  dan  air  100:0 (v/v)  adalah  370  mg  L -1 pada  hari  ke-21.  Proses fermentasi selama 21 hari telah mendegradasi TSS yang  terdapat  dalam  limbah.  Perombakan  TSS oleh mikroorganisme telah mengakibatkan penurunan  nilai  TS.  Proses  fermentasi  selama  21 hari  menghasilkan  TSS  sebesar  370  mg  L -1 ternyata  belum  mampu  menurunkan  nilai  TSS hingga  memenuhi  syarat,  meskipun  persentasi penurunan  pada  perlakuan  TSS  merupakan persentase terbesar dibandingkan perlakuan lainnya. Alternatif lain seperti yang dilakukan Belladiana (2013) dengan menambahkan adsorben dari kulit singkong sehingga persentase penyisihan TSS  akan  semakin  besar  sehingga  nilai  TSS limbah  cair  turun  dari  976  mg/L  menjadi  39,26 mg/L  yang  tercapai  pada  kondisi  perbandingan volume  limbah  cair  industri  tapioka  dan  air  100:0 (kondisi terbaik).

## Kesimpulan
Pengaruh waktu fermentasi terhadap persentase  penyisihan  TSS  adalah  semakin  lama waktu fermentasi maka persentase penyisihan akan semakin  besar.  Dalam  hal  ini,  persentase penyisihan TSS terbesar pada hari ke-21 diperoleh pada  perbandingan  volume  limbah  cair  industri tapioka dan air 100:0 (v/v) yaitu 89,851%.

## Daftar Pustaka
[1]  Adelekan, B.A dan Bamgboye, A.I,
Comparison  of  Biogas  Productivity  of Cassava Peels Mixed in Selected Ratios with Major  Livestock  Waste  Types,  African Journal  of  Agricultural  Research,  Vol  4,  pp. 571-577, Juli 2009.
[2]    Agung,  Cara  Cepat  Membuat  Biogas  Dari Kotoran  Hewan  dan  Sampah  Dirumah, http://rumahenergi.com/, Diakses pada tanggal 16 Mei 2012, 2012.
0 20 40 60 80 100 0  3  6  9 12  15  18 21 % P eny is iha n T SS Waktu (hari ke)
Rasio Limbah Cair : Air 100 : 0 (v/v) Rasio Limbah Cair : Air 85 : 15 (v/v) Rasio Limbah Cair : Air 65 : 35 (v/v)
[3]  Agustina,  Fransiska,  Aplikasi  Parameter Produk  Biogas  dari  Limbah  Cair  Industri Tapioka  dalam  Bioreaktor  Anaerobik  2 Tahap,  Tesis,  Teknik  Kimia,  Universitas Diponegoro, Semarang, 2011.
[4]  Bangun, J. F. Sihombing, Penggunaan Media Filtran  dalam  Upaya  Mengurangi  Beban Cemaran Limbah Cair Industri Kecil Tapioka, Skripsi,  Departemen  Teknologi  Industri Pertanian,  Fakultas  Teknologi  Pertanian Institut Pertanian, 2007.
[5]  Belladiana,  Umayi,  Pengaruh  Komposisi Campuran  Limbah  Cair  Industri  Tapioka dengan Air terhadap Gas Bio yang dihasilkan, Laporan Hasil Penelitian, Departemen Teknik  Kimia,  Fakultas  Teknik,  Universitas Sumatera Utara, 2013, hal. 43 – 44.
[6]  Fitri,  Produksi  Angkak  oleh Monascus Purpureus dalam  Medium  Limbah  Tapioka, Ampas  Tapioka  dan  Ampas  Tahu,  Buletin,
Teknik  dan  Industri  Pangan,  Vol.  V,  no.  3, 2009.
[7]  Garcelon  dan  Clark,  Komposisi  Biogas, http://www.Gasbio.com/, Diakses pada tanggal 29 April 2012, 2007.
[8]  Greenfield,  R.  E,  Industrial  Waste  Water Control.  A  Text  Book  and  Reference  Book, Departement  of  Civil  Engineering  Illionis, Institute  of  Technology  Chicago,  Illionis, 1971.
[9]  IPTEK,  Tanaman  Obat  Indonesia,      Sentra Informasi IPTEK, BPPT, 2010.
[10]  Lampiran B, VIII KEP-51/ MNLH/ 10/, 1995.
[11]    Rukmana,  Rahmat,  Ubi  Kayu  Budi  Daya  dan Pascapanen,  (Yogyakarta:  Kanisius,  1997), hal. 71
[12] Sangyoka. S, Reungsang. A dan Monamart. S,
Repeated-batch Fermentative for Bio- hydrogen  Production  from  Cassava  Starch Manufacturing  Wastewater,  Department  of Biotechnology  and  Fermentation  Research Center for value Added Agricultural Products, Faculty of Technology, Khon KaenUniversity, A.  Thailand,  Pakistan  Journal  Of  Biological Sciences 10 (1):1782-1789, 2007.
[13] Suroso, Erdi, Model Proses Produksi Industri Tapioka Ramah Lingkungan Berbasis
Produksi  Bersih,  Tesis,  Institut  Pertanian
Bogor, 2011. [14]  Surya,  H,  Produksi  Biogas  Pengolahan Limbah Cair Industri
Tapioka, http://tapiokapati.com/,  Diakses  pada  tanggal 12 Mei 2012, 2009.
[15]  Sutrisno,  Aplikasi  Reaktor  Biogas  Sistem Colar  sebagai  Alternatif  Sumber  Energi sebagai  Upaya  Pemanfaatan  Limbah  Cair
Industri  Tapioka,  Tesis,  Institut  Pertanian Bogor, 2010.
[16]  Ubalua,  Cassava  Wastes:  Treatment  Options and  Value  Addition  Alternatives,  Cassava Research  Programme,  African  Journal  of Biotechnology Vol. 6 (18), pp. 2065-2053, 19 September 2007.
[17]  Widianta,  Ardhiles  dan  Deva,  Widi  Prima,
Ubi  Kayu  (Manihhot  esculenta)  Sebagai Bahan Alternatif Pengganti Bensin
(Bioethanol)  yang  Ramah  Lingkungan, SMA Negeri  6  Bengkulu,  Diakses  pada  tanggal  3 Mei 2012.
[18]  Wintolo,  Marhento  dan  Rochman  Isdiyanto, Prospek Pemanfaatan Biogas dari Pengolahan Air  Limbah  Industri  Tapioka,  Skripsi,  Pusat Penelitian  dan  Pengembangan  Teknologi Ketengalistrikan,  Energi  Baru,  Terbarukan dan Konservasi Energi, 12:103-112, 2011.