## STUDI POTENSI BIOGAS DARI SAMPAH DAUN PISANG MELALUI PENGURAIAN SECARA ANAEROBIK
Made Gunamantha 1 , Ni Wayan Yuningrat 2
1,2 Jurusan Analis Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan Ganesha
Singaraja, Indonesia
e-mail: md_gunamantha@yahoo.com, niwyuningrat@yahoo.com

## Abstrak
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  potensi  produksi  biogas  dari sampah  daun  pisang  dan  karakteristik  residu  yang  dihasilkan  dalam  potensinya sebagai  pupuk.  Daun  pisang  dipilih  karena  merupakan  komponen  sampah biorganik utama khususnya pada sampah yang ditimbulkan di wilayah perkotaan di Bali.  Percobaan  dilakukan  melalui  perlakuan  awal  terhadap  substrat  daun pisang.yang  telah  dikecilkan  ukurannya.  Perlakuan  awal  dilakukan  dengan merendam substrat dalam  larutan NaOH 0%, 0,25%, 0,75%,  1,25%,  dan   1,75% (selanjutnya  dinyatakan  sebagai  P0,  P1,  P2,  P3,  dan  P4)  dengan  rasio larutan/daun  pisang  (1  L:250  gr)  selama  1  hari  pada  temperatur  udara  sekitar sebelum diinkubasi dalam digester yang telah diisikan inokulum. Hasil penelitian ini menunjukkan  bahwa  biogas  yang  dihasilkan  sangat  tergantung  pada  kondisi perlakuan  awal.    Produksi  biogas  komulatif  dari  masing-masing  digester  berturut- turut untuk P0, P1, P2, P3, dan P4 adalah 1438, 2159, 2255, 2443, dan 2722 mL. Adapun  biogas yield (L/kg  VS)  yang  dihasilkan  dari  masing-masing  perlakuan berturut-turut untuk P0, P1, P2, P3, dan P4 adalah 146; 220; 229; 248; dan  277 L biogas  per  kilogram volatile  solid (VS)  substrat.  Hasil  penelitian  ini  menunjukkan bahwa  dengan  semakin  meningkatnya  konsentrasi  NaOH  yang  diberikan  dalam perlakuan awal, biogas yield yang dihasilkan juga semakin meningkat.
Kata kunci : sampah, daun pisang, lignin, biogas yield

## Abstract
This  study  was  conducted  to determine  the  potential  of  biogas  production from banana leaf litter and the characteristics of the resulting residue in its potential as a fertilizer. Banana leaves have been a major component biorganik garbage in garbage  generated  especially  in  urban  areas  in  Bali.  Experiments  conducted through  pretreatment  of  the  substrate  leaves  pisang.yang  been  reduced  in  size. Initial  treatment  is  done  by  immersing  the  substrate  in  a  solution  of  NaOH  0%, 0.25%,  0.75%,  1.25%,  and  1.75%  (hereinafter  referred  to as  P0, P1,  P2,  P3, and P4)  with  a  weight  ratio  solution/banana  leaf  (2:1)  for  1  day  at  ambient  air temperature before it was incubated in the digester is loaded inoculum. The results of  this  study  showed  that  the  biogas  produced  is  highly  dependent  on  the pretreatment  conditions.  Cumulative  biogas  production  from  digester  P0,  P1,  P2,
P3, and  P4 were 1438, 2159, 2255, 2443, and 2722 mL. The biogas yield resulting from each treatment or digester P0, P1, P2, P3, and P4 were 146; 220; 229; 248 , and 277 L of biogas per kilogram of volatile solids substrate (L / kg VS). The results of this study indicate that with the increasing concentration of NaOH were given in the initial treatment, the yield of biogas produced was also increasing.  In terms of the quality of sludge generated  in  its potential  as a fertilizer,  the ratio C  / N in the sludge  has  met  national  standards  of  organic  fertilizer.  However,  in  the  fluid  part, the C / N ratio did not met the national standard of organic fertilizers.
Keywords : garbage, banana leaf, lignin, biogas yield

## PENDAHULUAN
Proses pengolahan secara anaerobik  pada  awalnya  digunakan untuk  mengolah  limbah  domestik  dan kotoran  hewan  (Owen  et  al.,  1979; Palmisano,  1996).  Mengingat  biogas yang  dihasilkan  dari  proses  penguraian secara  anaerobik  ini  memiliki  nilai  kalor yang cukup tinggi (5000 – 5500 kcal/kg), saat  ini  pemanfaatan  proses  ini  telah berkembang luas seperti untuk
pengolahan  limbah  industri  dan  limbah perkotaan termasuk sampah.
Terdapat  beberapa  faktor  yang mempengaruhi  rancangan  dan  kinerja proses  penguraian  secara  anaerobik. Beberapa  diantarnya  berkaitan  dengan karakteristik  masukan  sebagai  substat, rancangan  digester  dan  kondisi  operasi (FAO, 1997; Iglesias et al., 2000; Zhang et al., 2007). Karakteristik fisik dan kimia substrat  adalah  informasi  yang  sangat penting untuk merancang dan mengoperasikan digester anaerobik karena  mempengaruhi  produksi  biogas dan stabilitas proses selama penguraian secara  anaerobik.  Karakteristik  tersebut meliputi  tetapi  tidak  terbatas  pada kandungan air, volatile solid , kandungan nutrien, ukuran partikel,
dan biodegradabilitas (Buffiere et al., 2006).
Biodegradabilitas menjadi penting  terutama  bila  biomassa  dari
tanaman  digunakan  sebagai  substrat dalam digester anaerobik seperti misalnya  jerami  padi,  kulit  kopi,  fraksi organik  sampah,  dan  limbah  industri pertanian. Penguraian
biomassa- biomassa  tersebut  umumnya  lambat dan  memerlukan  waktu  yang  lama  di dalam  digester.  Hal  ini  terutama  karena kandungan  lignosellulosa  yakni  polimer- polimer  yang  resisten  terhadap  proses degradasi  biologik  dari  bahan-bahan tersebut.
Lignosellulosa merupakan kompoen yang cukup besar dalam fraksi organik sampah. Lignosellulosa tersusun  atas  sellulosa,  hemisellulosa, lignin, bahan-bahan ekstraktif dan beberapa bahan inorganik. Daun pisang memiliki  kandungan  lignin,  sellulosa, dan  hemisellulosa  berturut-turut  24,3; 20,4;  dan  32,1%  (Yadvika  et  al.,  2004; Mohaputra  et  al.,  2010).  Sellulosa, hemisellulosa,  dan  lignin  membentuk struktur  yang  disebut  dengan  mikrofibril yang memediasi stabilitas secara struktural  sel  tanaman  (Rubin,  2008  in Mtui,  2009).  Oleh  karena  itu,  tidak seperti  stark  dan  sukrosa  yang  dapat dibiodegradasi  dengan  mudah  menjadi monosakarida, pemanfaatan bahan- bahan  legnosellulosik  dalam  proses biokonversi  memerlukan  pengolahan awal.  Tujuan  utama  dari  pengolahan
awal  ini  adalah  untuk  merubah  atau menyisihkan penghalang secara struktur dan  komposisional  untuk  menghidrolisis dan  dan  dilanjutkan  dengan  tahapan penguraian  berikutnya.  Dalam  hal  ini adalah upaya untuk meningkatkan
degistabilitinya, meningkatkan laju hidrolisis
enzim, dan akhirnya meningkatkan hasil produk yang diinginkan (Hendriks and Zeeman, 2009). Vacciano  et  al.  (1987  dalam Taherzadeh et al., 2008) telah mempelajari pengaruh pengolahan awal dengan  SO 2 ,  Na 2 CO 3 ,  dan  NaOH terhadap  digistabilitas  enzimatik  pada kulit  buah  anggur.  Hasil  penelitiannya menunjukkan bahwa pengaruh degradasi terbesar diperoleh dari pengolahan  awal  dengan  konsentrasi larutan  NaOH  10%  pada  120 o C.  Neves et  al.  (2006)  menggunakan  NaOH sebagai alkali untuk melakukan pengolahan awal terhadap fraksi organik sampah    (FOS)  perkotaan.  Ditegaskan bahwa pengolahan awal terhadap bahan-bahan yang mengandung lignosellulosik dapat meningkatkan biodegradabilitasnya. Penelitian terkait yang memanfaatkan  daun  pisang  belum dilakukan.  Mengingat  potensi  limbah daun pisang di Bali cukup dominan dala komponen sampah, penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui potensi produksi biogas dari sampah  daun  pisang  yang  diberikan perlakuan  awal  mengunakan  larutan NaOH.

## METODE Penetapan Perangkat Percobaan
Digester dibuat  dari  botol  besar air  mineral  ukuran  17  L.    Volume  kerja digester dirancang  10  L.  Sisanya  7  L pada  bagian  atas  disediakan  sebagai ruang  untuk  timbulan  gas.  Lima  botol besar  (selanjutnya  disebut  tabung  A) digunakan  dengan  disediakan  penutup dari rubber stopper pada bagian atasnya yang dilengkapi pipa penyalur gas. .Gas diukur dengan metode
water displacement  method dengan  cara membalik  botol  plastik  volume  1  L (selanjutnya  disebut  tabungl  B).  Setiap botol  A  dihubungan  dengan  botol  B menggunakan  selang  plastik.  Botol  B diisikan dengan larutan NaCl jenuh agar biogas  yang  dihasilkan  tidak  larut  di dalamnya.  Biogas  yang  dihasilkan  dari botol A akan mengalir melalui selang ke botol  B.  Selanjutnya  gas  yang  mengalir ke botol B akan menekan larutan dalam botol  B  sehingga  akan  memindahkan larutan tersebut. Larutan yang dipindahkan ditampung dalam tabung C. Banyaknya  larutan  yang  dipindahkan inilah  dipertimbangkan  sebagai  jumlah biogas  yang  dihasilkan  (Gambar  1).
Gambar 1. Rangkaian Peralatan Percobaan. Langkah Percobaan 1.  Daun  pisang  yang  telah  dicacah untuk  dijadikan  umpan  (substrat) disiapkan sebelumnya dan diberikan pengolahan awal. 2.  Pengolahan  awal  terhadap  daun pisang dilakukan dengan merendam  daun  pisang    dalam larutan  NaOH  0%  (Blanko),  0,25%,
0,75%,  1,25%,  dan    1,75%  dengan rasio  250 gr daun pisang dalam 1 L larutan  NaOH  selama  1  hari  pada temperatur udara sekitar.
3. Digester dioperasikan dengan volume  kerja  yang  sama  untuk tanpa substrat (starter/inokulum saja), untuk substrat tanpa pengolahan awal dan untuk substrat yang diberikan pengolahan awal. 4.  Inokulum  yang  telah  disiapkan dimasukkkan  ke  dalam  masing- masing digester sebanyak  30%  (3 L) dari volume kerja digester (17 L). 5.  Substrat  daun  pisang  yang  telah diberikan perlakuan awal dimasukkan  ke  dalam  masing- masing digester dan  ditambahkan dengan  air  bebas  klor  hingga volumenya mencapai 10 L. 6. Digester yang  hanya  berisi  starter ditambahkan  air  hingga  volume kerja  reaktor  dan  dinkubasi  pada temperatur  yang  sama  sebagai koreksi  biogas  yang  dihasilkan  dari satarter 7. Digester ditutup dengan rapat. 8. Digester diinkubasi  selama  34  hari pada suhu udara sekitar. 9.  Biogas yang dihasilkan diamati dari jumlah  larutan  yang  dipindahkan dari tabung B ke tabung C.
10. Bagian  cairan  dan sludge yang dihasilkan  setelah  10  hari  inkubasi dianalisis  kandungan  Total  karbon organik dan nitrogennya.
Metode Analisis Parameter- Parameter yang Diamati Untuk  mengkarakterisasi  sampah daun  pisang  dan  mengevaluasi  kinerja digester ,  beberapa  parameter  diukur dan ditentukan dengan mengikuti metode  standar  American  of  Public Health Association (APHA) dan American  Standar  for  Testing  Metterial (ASTM).  Total  solid  (TS)  dan Volatile Solid ditentukan dengan metode ASTM sedangkan  Karbon  Organik,  dan  Total Kjehdal  Nitrogen  (TKN)  ditentukan menurut metode APHA.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Daun  pisang  yang  digunakan
dipotong secara manual menjadi partikel-partikel dengan ukuran 2-5 mm. Setelah  dikeringkan  di  udara  bebas, partikel-partikel  daun  diwadahi  plastik gelap  dan  disimpan  dalam  lemari  es menunggu  untuk  digunakan.  Adapun inokulum yang digunakan dalam penelitian  ini  disiapkan  dari  kotoran sapi segar. Sebelum digunakan, inokulum  diadaptasikan  dulu  dengan daun  pisang  pada  kondisi  anaerobik.
Hal  ini  dilakukan  agar  mikroorganisme dalam  inokulum  dapat  menyesuaikan diri dengan substrat baru. Penentuan  karakteristik  daun sebagai substrat dan inokulum dilakukan  sebelum  substrat  dinkubasi. Parameter-parameter uji yang
ditentukan  meliputi  ukuran  partikel, kadar  air, total  solid (TS), volatile  solid (VS),    dan  kandungan  total  karbon organik dan nitrogen. Tabel 1 menunjukkan karakteristik substrat daun pisang dan inokulum. Tabel 1 Karakteristik Daun pisang dan Inokulum Bahan Nilai Partikel daun pisang Ukuran partikel (mm) 2 - 5 Kandungan air (%) 68,96 TS (%) 31,04 VS (%) 88,71 Kandungan C dalam TS (basis kering) (%) 3,55 Kandungan N dalam TS (basis kering) (%) 0,78 Inokulum TS (g/L) 61,79 VS (g/L) 99,84 Kandungan C dalam TS (basis kering) (%) ppm 0,19 Kandungan N dalam TS (basis kering) (%) 0,02
Penguraian  secara  anaerobik adalah  proses  biologis  di  mana  bahan organik  biodegradable  diurai  dalam ketiadaan  oksigen  untuk  menghasilkan biogas  yang  merupakan  campuran  dari gas CH 4 ( 55-75 % ) , CO 2 ( 25-45 % ), H 2 (  0-3  %  )  ,  N 2 (  1-5  %  ),  CO  (  0-0,3 %), H 2 S ( 0,1-0,5 ), dan uap air ( dalam jumlah  kecil  )  (  Pauss  et  al.,1987). Bahan organik dapat terdegradasi melalui rangkaian tahapan proses hidrolitik,  asidogenik,  asetogenik,  dan methanogenik untuk menghasilkan biogas. Meskipun,  daun pisang memiliki kandungan  selulosa  tinggi  tetapi  juga
mengandung  lignin  dan  silika  yang menghambat  aktivitas  mikroba  untuk memproduksi  biogas.  Oleh  karena  itu, perlu dilakukan pengolahan awal terhadap daun pisang untuk
memungkinkan  selulosa  menjadi  lebih mudah  diakses  oleh  mikroorganisme secara  enzimatis.  Dalam  penelitian  ini pengolahan awal dilakukan secara kimia dengan  hidrolisis  basa  menggunakan NaOH.
Beberapa  faktor  lain  yang  juga mempengaruhi adalah ketersediaan subtrat, dan inokulum.  Substrat sedapat mungkin harus dikarakterisasi
khususnya untuk komponen total padatan  (TS)  dan  padatan  mudah menguap  (VS),  karbon  organik,  total nitrogen,  dan  fosfor.  Karakteristik  lain yang  penting  adalah  kandungan  lignin, selulosa,  dan  hemiselulosa,  khususnya substrat  yang  berasal  dari  turunan tanaman atau limbah pertanian. Karakterisasi terhadap
komponen- komponen tersebut harus selalu dipertimbangkan  karena  keberadaan lignin yang tidak diuraikan akan berkontribusi  terhadap  potensi  biogas yang  dihasilkan  oleh  substrat  (Buffière et al . 2006).
Tabel  1  menunjukkan  bahwa ukuran  partikel  substrat  daun  pisang yang  digunakan  berkisar  antara  2-5 mm.Ukuran  partikel  juga  faktor  penting yang  mempengaruhi  cepat  lambatnya proses biodegradasi. Ukuran yang semakin  kecil  akan  memiliki  luas permukaan  yang  lebih  besar  sehingga akan  lebih  mudah  diuraikan.    Kadar padatan  total  (TS)  dari  substrat  adalah 31,04% atau kadar airnya 68,96%. Pada penguraian secara
anaerobik kandungan    padatan  terlarut  umumnya berada  pada  rentangan  5 –  10%.  Oleh karena  itu  dalam  hal  ini  diperlukan penambahan  air.  Dalam  penelitian  ini massa  subtrat  yang  digunakan  pada masing-masing digester adalah  250  gr dalam  7  liter  air.  Mengingat  TS  daun pisang  adalah  31,04%  maka  sebanyak 77,6 gr berat kering daun atau 11,086 gr TS/L  sebagai  kondisi  substrat  awal  dari masing-masing digester .  Kadar  VS partikel  daun  adalah  88,71%  sehingga VS  awal  dari  substrat  dalam  volume kerja digester adalah 9.834 g/L . Adapun kadar  total  karbon  dan  nitrogen  pada bahan  baku  berturut-turut  adalah  3,55 dan 0,78 % (basis kering).
Ketersediaan
substrat berpengaruh secara signifikan  dalam uji biometnanation  potential (BMP)  atau produksi  gas  karena  mempengaruhi rasio  antara  permukaan  dan  volume untuk  setiap  partikel  organik.  Rasio  ini sangat  penting  karena  mikroorganisme hanya  dapat  mendegradasi  zat  pada permukaan  padatan  organik  (Esposito et.  al.,  2012).  Rasio  substrat/inokulum (S/I)  juga  mempengaruhi  kinerja  uji BMP.  Menurut    Neves  et  .  al  (2004 dalam  Esposito)  rasio  S/I  berkisar antara  0,5  dan  2,3  gVS/gVS  dapat mencegah terjadinya pengasaman.
Ketidakstabilan dalam proses anaerobik, seperti  tingginya  beban  organik  dalam effluent dan  akumulasi  asam  lemak volatil dapat terjadi karena rasio S/I tidak sesuai  (Suharso  et.  al.,  2012).  Feng  et al.  (2013)  melaporkan,  rasio  S/I  1 menghasilkan  gas yield tertinggi  dan rasio  S/I  6  menghasilkan  biogas yield terendah.    Berbeda  dengan  Feng, Suharso  et  al.  (2012)  melaporkan bahwa  biogas yield tertinggi  dihasilkan pada  rasio  S/I  pada  rentangan  17,64 – 35,27. Namun demikian, kedua penelitian  tersebut  menggunakan  jenis substrat  dan  inokulum  yang  berbeda. Dalam  penelitian  ini  rasio  S/I  yang digunakan adalah 0,45.
Pengolahan  awal  terhadap  daun pisang  dilakukan  dengan  merendam daun  pisang    dalam    larutan  NaOH  0% (Blanko),  0,25%,  0,75%,  1,25%,  dan 1,75%. Hasil dari masing-masing perlakuan ini selanjutnya dimasukkan ke dalam digester berturut-turut
diidentifikasi  sebagai  digester  P0,  P1, P2,  P3,  dan  P4. Digester - digester tersebut diinkubasi selama 34 hari pada suhu  sekitar.  Produksi  biogas  dari masing-masing digester ditentukan
dengan metode volumetrik, dalam hal ini menggunakan peralatan pemindah likuid ( liquid  displacement  methods ).  Biogas dari  reaktor  yang  masuk  pada  tabung yang berisi cairan selanjutnya memindahkan  volume  likuid  dalam jumlah  yang  ekuivalen.  Dalam  upaya untuk  mencegah  biogas  terlarut    dalam air, larutan garam yang telah diasidifikasi disipakan dengan menambahkan  NaCl  ke  air  hingga larutan superjenuh terbentuk. Dua
hingga  tiga  tetes  asam  sulfat  pekat ditambahkan untuk mengasidifikasi larutan  garam.  Larutan  yang  telah terbentuk  ini  dimasukkan  dalam  tabung palstik  1000  mL.  Biogas  yang  mulai dihasilkan  di  dalam digester akan mengalir  masuk  mengisi  tabung  yang berisi  larutan  garam.  Mengingat  biogas tidak  larut  dalam  larutan,  kenaikan tekanan  akan  memberikan  daya  dorong untuk  memindahkan  larutan.  Larutan yang dipindahkan diukur yang
merepresentasikan  jumlah  biogas  yang dihasilkan.  Jumlah  biogas  ditentukan baik melalui volume larutan garam yang dipindahkan. Selanjutnya biogas yang dihasilkan dihitung dengan mengurangkan  biogas  yang  dihasilkan oleh inokulum dari biogas yang dihasilkan dalam uji dengan menggunakan  subtrat  daun  pisang  dan inokulum. Komulatif biogas yang dihasilkan dihitung sebagai jumlah
biogas yang dihasilkan sepanjang
periode  inkubasi.  Data  produksi  gas harian  dan  komulatif  ditunjukkan  pada
Gambar 2.
Produksi  biogas  terhadap  waktu dari digester P0,  P1,  P2,  P3,  dan  P4 ditunjukkan  pada  Gambar  2.  Substrat P0  (tanpa  perlakuan  awal)  memerikan biogas yield yang  terendah.  Seperti ditunjukkan  dalam  Gambar  2,    pada awal proses penguraian (dari hari kedua hingga  keenam),  dihasilkan  107,  141, 142,  130,  dan  123  ml  biogas  berturut- turut pada hari ke-2, 3, 4, 5,  dan 6 atau 643  mL  biogas  komulatif  dihasilkan pada keseluruhan hari tersebut. Selanjutnya  4  hari  tidak  aktif  dan  baru aktif  lagi  pada  hari  ke-11  hingga  ke-16. Aktivitas  terhenti  lagi  hingga  hari  ke-20 dan aktif lagi pada hari ke-21 hingga ke- 25  sehingga  komulatif  biogas  yang dihasilkan  2160  mL.  Aktifitas  yang periodikal  ini  mungkin  disebabkan  oleh metanogen mengalami proses pertumbuhan methamorphik dengan mengkonsumsi  prekursor  metana  yang dihasilkan  dari  aktifitas  di  awal  proses. Sebagaimana  yang  dilaporkan  oleh Deublein and Steinhauser, (2008), pada tahap  awal  dari  keseluruhan  proses produksi  biogas,  bakteri  pembentuk asam menghasilkan asam lemak mudah menguap  atau volatile  fatty  acid (VFA) yang mengakibatkan penurunan pH dan mengurangi pertumbuhan bakteri metanogenik dan methagogenesis. Artinya, pembentukan asam yang berakibat  pada  penurunan  nilai  pH berpengaruh  terhadap  inaktivasi    dalam memproduksi biogas. Perubahan jumlah bakteri fermentasi dan metanogen serta pH juga dapat mengakibatkan perubahan produksi biogas harian hingga  akhirnya  tidak  diproduksi  biogas lagi (Soewarno, dkk., 2011).
Gambar 2. Produksi Gas Harian dan Komulatif
Digester P1 dalam 4 hari pertama  menunjukkan  adanya  produksi biogas. Pada hari ke-6 hingga hari ke-11 biogas tidak diproduksi. Pada hari ke-12 baru  ada  produksi  lagi  hingga  hari  ke- 18.  Selanjutnya  kembali  mengalami masa inaktif hingga hari ke-23. Lamanya masa  tidak  aktif  disebabkan  oleh kandungan  lignin  yang  masih  tinggi dalam  substrat.  Produksi  biogas  terjadi lagi  pada  hari  ke-24  hingga  hari  ke-28 kemudian  mengalami  periode  tidak  aktif lagi hingga hari ke 34. Digester P2 pada awal  periode  operasi  (hari  ke-2  hingga ke-4)  menunjukkan  adanya  produksi biogas.  Jumlah  biogas  yang  dihasilkan pada  hari  ke-2,  3,  dan  4  berturut-turut adalah  221  mL,  195  mL,  dan  180  mL. selanjutnya  mengalami  fase  inaktif hingga hari ke-7. Pada hari ke-8 hingga ke-11  biogas  diproduksi  lagi  begitu selanjutnya  mengalami  fase  inaktif  lagi hingga  hari  ke-18.    Pada  periode berikutnya  produksi  biogas  terjadi  lagi yakni  dari  hari  ke19  hingga  hari  ke-25 dan  mengalami  fase  inaktif  hingga  hari terakhir pengamatan.. Dalam digester ini ditunjukkan bahwa waktu retensi substrat adalah 25 –  28  hari. Keberadaan lignin sangat mempengaruhi  waktu  retensi  substrat. Pada digester P3  diamati  total  produksi
biogas  2543  mL.  Pola  produksi  biogas pada digester ini  juga  bersifat  periodic. Selama  34  hari  pengamatan,  terdapat tiga  periode  produksi  biogas  yakani pada  periode  pertama  dari  hari  ke-2 hingga ke-5, periode kedua dari hari ke- 11 hingga hari ke-17 dan periode ketiga dari  hari  ke-24  hingga  ke-28.    Volume komulatif  biogas  yang  dihasilkan  dari digester ini lebih tinggi daripada digester P2.
Sebagaimana pada digester
yang  sebelumnya,  pada digester P4, produksi  biogas  juga  terjadi  secara periodik.  Pada  periode  pertama  biogas diproduksi dari hari ke-2 hingga hari ke- 5  selanjutnya  mengalami  fase  inaktif hingga  hari  ke-8.  Biogas  diproduksi  lagi pada  hari  ke-9  hingga  hari  ke-11  dan inaktif  lagi  hingga  hari  ke-19.  Pada  hari ke-20 biogas diproduksi lagi hingga hari ke-25  dan  selanjutnya  mengalami  fase inaktif lagi hingga akhir pengamatan.
Penelitian ini menunjukkan
bahwa  biogas  yang  dihasilkan  sangat tergantung  pada  karakteristik  substrat. Mengingat kandungan lignin dan sellulosa  yang  masih  tinggi  pada substrat  P0,  maka  produksi  biogas kumulatif yang dihasilkan paling rendah. Produksi  biogas  komulatif  dari  masing- masing digester berturut-turut  untuk  P0,
Produksi Biogas (mL) Waktu (hari) Inokulum P0 P1 P2 P3 P4
P1,  P2,  P3,  dan  P4  adalah  1438,  2159, 2255,  2443,  dan  2722  mL.  Adapun biogas yield (L/g  VS)  yang  dihasilkan dari  masing-masing  perlakuan  atau digester berturut-turut untuk P0, P1, P2, P3,  dan  P4  adalah  0.146;  0,220;  0,229; 0,248;  dan  0,277  L  biogas  per  gram volatile  solid (VS)  substrat.  Bila  biogas yield dinyatakan  dalam  L/kg  TS  maka berturut-turut untuk P0, P1, P2, P3, dan
P4  adalah  165,  248,  258,  280,  dan  321 L/kg TS. Hasil penelitian ini menunjukkan  bahwa  dengan  semakin meningkatnya konsentrasi sodium hidroksida yang diberikan dalam
perlakuan  awal,  biogas yield yang dihasilkan  juga  semakin  meningkat. Hosseini  et.  al.  (2011)  melaporkan
bahwa dengan
meningkatnya konsentrasi  sodium  hidroksida  dari  15 hingga  30  gr/L  telah  meningkatkan biodegradabilitas  jerami  padi  sehingga meningkatkan  biogas  yang  dihasilkan. Namun,  penting  untuk  dicatat  bahwa penggunaan  NaOH  yang  terlalu  banyak akan  memberikan  suasana  basa  pada substrat  yang  terlalu  tinggi  sehingga akan mempengaruhi aktifitas mikroorganisme. Bila  dibandingkan  dengan  hasil-
hasil penelitian sebelumnya yang dilakukan  dengan  tanpa  pengolahan dari berbagai limbah biomassa memberikan biogas yield yang berbeda- beda.  Hasil-hasil  penelitian  tersebut ditunjukkan pada Tabel 2 berikut .

## Tabel 2 Perbandingan dengan Hasil Penelitian Sebelumnya
No. Peneliti Substrat Biogas Kondisi 1 Iyagba et.al (2009)  Kotoran ternak dan sekam padi 10,78 L/kg TS; 13,49 L/kg VS Temperature kamar 26 – 29 o C 2 Kavitha (2007) Limbah sayur 391 L/kg VS Temperatur kamar 3 Lei et et.al (2010) Jerami padi 280 – 300 L/kg TS; 330 – 350 L/kg VS Temperatur kamar 4 Soewarno, dkk. Sampah organik 401 L/kg TS Pada suhu kama (mesofilik) 25 – 30 o C 5 Anunputtikul and Rodtong (2004) Umbi singkong 356,35 L/kg TS 6 Bardiya et.al (1996) Kulit buah pisang 231 L/kg TS Temperatur kamar 7 Kalia et. al (2000) Batang pisang 267 – 271 L/kg TS Mesofilik Walaupun tidak diberikan perlakuan  awal  terhadap  bahan  sumber substrat, beberapa substrat
sebagaimana  yang  ditunjukkan  dalam
Tabel 4.5 memiliki potensi untuk
menghasilkan biogas lebih besar
dibandingkan dengan hasil penelitian ini. Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa bila  tanpa  dilakukan  pengolahan  awal, biogas yield yang  dihasilkan  165  L/Kg
TS.  Kecuali  bila  dibandingkan  dengan sekam padi, biogas yield yang diberikan jauh  lebih  rendah  dibandingkan  dengan substrat lainnya. Namun demikian setelah diberikan perlakuan awal,
biogas yield yang  dihasilkan  dari  daun pisang dapat mendekati substrat lainnya yang  ditunjukkan  pada  Tabel  2.    Hal  ini menunjukkan tingginya kandungan lignin pada pada daun pisang.
Mohapatra  et  al.  (2010)  melaporkan bahwa daun pisang memiliki kandungan lignin  tertinggi  (24,3%)  dibandingkan dengan bagian-bagian dari pohon pisang lainnya. Kenyataan ini
menunjukkan  bahwa  daun  pisang  relatif kurang  potensial  untuk  menghasilkan biogas  demikian  pula  pengolahan  awal dengan menggunakan NaOH juga kurang  efektif  dibandingkan  dengan substrat lainnya yang tanpa pengolahan awal.  Gambar  3  menunjukkan  potensi
biogas yield dari masing-masing perlakuan.
Kualitas Sludge dan Cairan Sludge dan  cairan  adalah  dua komponen  utama  yang  dihasilkan  dari proses  penguraian  secara  anaerobik .
Kandungan C-organik dan total Nitrogen adalah informasi penting untuk
mengetahui  potensi  sludge  dan  cairan sisa  hasil  pengolahan  secara  anaerobik untuk  dimanfaatkan  sebagai  pupuk. Kedua  unsur  tersebut  merupakan  unsur hara  utama  yang  dibutuhkan  oleh tanaman.  Karbon  organik  merupakan salah satu yang diperlukan oleh tanaman  dalam  jumlah  banyak  dan berfungsi  sebagai  pembangun  bahan organik.  Adapun  nitrogen  berfungsi sebagai  nutrient  atau  biostimulan.  Hasil analisis  kandungan  karbon  organik  dan total  nitrogen  dan  nilai  C/N  dari sludge dan  cairan  ditunjukkan  pada  Gambar  4.
Gambar 3 Potensi Biogas (komulatif) untuk Berbagai Perlakuan Awal Terhadap Substrat Biogas Yield (L/kg VS) Perlakuan
Gambar 4 Kualitas Sludge dan Cairan setelah Penguraian
Gambar  4  menunjukkan  bahwa kandungan  karbon  organik  dan  N  total dari masing-masing perlakuan
bervariasi  dari  1,14 –  2,34  dan  0,13  – 0,19  berturut-turut  untuk  kandungan  C dan  N  pada  bagian sludge .    Demikian pula  pada  bagian  cairan, kandungan  C dan  N  otalnya  bervariasi  dari  0,13 – 0,39 dan 0,04 -0,04 berturut-turut untuk kandungan C dan N total. Adapun rasio C/N  yang  ditunjukkan  pada  masing- masing  bagian  adalah  dari  7,13 –  13 dan  3,75 –  13  berturut-turut  untuk bagian sludge dan cairan. Menurut SNI 19-7030 tahun 2004, standar rasio C/N untuk  pupuk  cair  organik  adalah  11 – 20. Berdasarkan standar tersebut maka hanya satu perlakuan yang
menunjukkan  rasio  C/N  pada  bagian cairannya  telah  memenuhi  standar tersebut.  Pada  sisi  lain  hampir  semua perlakuan,  rasio  C/N  pada  bagian sludgenya  telah  memenuhi  standar tersebut.  Perbedaan  rasio  C/N  pada bagian  cairan  dan  sludge  yang  cukup lebar  ini,  menunjukkan  bahwa  substrat pada  bagian  cairan  adalah  yang
diuraikan oleh mikroorganisme sedangkan pada bagian sludge
merupakan  sel-sel  yang  sudah  mati atau sisa substrat yang tidak diuraikan. Pada  kondisi  anaerobik karbon  organic tersebut  telah  diubah  menjadi  sel-sel mikroorganisme  baru,  karbondioksida, methan,  dan  gas  lainnya  dalam  jumlah kecil.

## SIMPULAN DAN SARAN
Penelitian ini menunjukkan bahwa  biogas  yang  dihasilkan  sangat tergantung  pada  karakteristik  substrat. Mengingat  kandungan  lignin  yang masih  tinggi  pada  substrat  P0,  maka produksi biogas kumulatif yang dihasilkan  paling  rendah.  Produksi biogas  komulatif  dari  masing-masing digester berturut-turut untuk P0, P1, P2, P3,  dan  P4  adalah  1438,  2159,  2255, 2443,  dan  2722  mL.  Adapun  biogas yield (L/kg  VS)  yang  dihasilkan  dari masing-masing perlakuan atau digester berturut-turut untuk P0, P1, P2, P3, dan P4 adalah 146; 220; 229; 248; dan 277 L biogas per kilogram volatile solid (VS)
P0 P1 P2 P3 P4
substrat.
Hasil penelitian ini menunjukkan  bahwa  dengan  semakin meningkatnya  konsentrasi  NaOH  yang diberikan dalam perlakuan awal, biogas
yield yang  dihasilkan  juga  semakin meningkat.  Bila  dilihat  dari  kualitas
sludge yang dihasilkan dalam
potensinya  sebagai  pupuk,  rasio  C/N pada sludge telah  memenuhi  standar pupuk  organik  nasional.  Namun  tidak demikian halnya dengan bagian cairan. Rasio  C/N  pada  bagian  ini  tidak memenuhi standar pupuk organik nasional.

## DAFTAR PUSTAKA
Anunputtikul, W and Rodtong, S. 2004. Laboratory  Scale  Experiments  for Biogas  Production  from  Cassava
Tubers. The  Joint  International Conference on “Sustainable Energy  and  Environment  (SEE.
Hun-Hin Thailand.
Bardiya, N., Somayaji, D., and Khanna.
1996 . Biomethanation  of  Banana Peel and Pineapple Waste. Bioresource Technology 58 (1996) 73-76 Buffiere,  P.;  Loisel,  D.;  Bernet,  N.; Delgenes,  J.P.  2006. Towards New  Indicators  for  The  Prediction of Solid Waste Anaerobic Digestion  Properties .  Water  Sci. Technol. 53, 233-241. Deublein,  D  and  Steinhauser,  A.  2008. Biogas From Waste and Renewable  Resources .  Wiley- Vch. Singapore Esposito,  G.,  Frunzo,  L.,,  Liotta,  F., Panico,  A.,    and  Pirozzi,  F.  Bio- Methane Potential Tests To
Measure  The  Biogas  Production From  The  Digestion  and  Co- Digestion  of  Complex  Organic Substrates. The Open Environmental Engineering Journal, 2012 , 5, 1-8 FAO,  1997.  Renewable  Biological Systems for Alternative Sustainable  Energy  Production. FAO Agricultural Services Bulletin – 128 Hendriks  ATWM,  Zeeman  G.  2009. Pretreatments  to  Enhance  The Digestibility of Lignocelluloses Biomass. Bioresour. Technol . doi:10.1016/j.biortech.2008.05.02 7. 100(1)10-18. Hosseini  S.M.,  Aziz,  H.A.,  Meisam,  S., Kiamahalleh V. 2011. Optimization  of  NaOH  thermo- chemical pretreatment for enhancing  solubilisation  of  rice straw by Response Surface Methodology .  11th  edition  of  the World  Wide  Workshop  for  Young Environmental Scientists (WWWYES-2011) - Urban Waters: resource or risks?, Arcueil : France
Iglesias,  J.R.,  Pelaez,  L.C.,  Maison, E.M., 2000. Biomethanization of municipal  solid  waste  in  a  pilot plant. Water Research 34, 447 – 454. Iyagba, E.T., Mengibo, I.A., Mohammad, Y.S. 2000. The study of  cow  dung  as  co-substrate  with rice  husk  in  biogas  production . Scientific  Research  and  Essay Vol.4 (9), pp. 861-866
Kalia,  V.C.,  Sonakya,  V.,  and  Raizada, N.  2000. Anaerobic  Digestion  of
Banana Stem Waste . Bioresource Technology 73 (2000) 191-193 Kavitha,  E.S  dan  Joshep,  K.  2007. Biomethanation of Vegetable.
Wastes .  Journal  of  The  IPHE India, Vol2007-08. No.3 Lei, Z., Chen, J., Zhang, Z., Sugiura, N. 2010. Methane  production  from rice straw with acclimated anaerobic sludge: Effect of phosphate supplementation . Bioresource Technology 101 (2010) 4343 –4348 Mohaputra,  D.,  Mushra,  S.,  and  Sutar,
N.  2010.  Banana  and  its  by- product  utilization:  an  Overview. Journal  of  Scientific  &  Inddustri Research. Vo. 69. 323-329.
Mtui, G.Y.S. 2009. Recent advances in pretreatment of lignocellulosic wastes  and  production  of  value added  products.  African  Journal of  Biotechnology  Vol.  8  (8),  pp. 1398-1415,
Neves,  L.,Ribeiro,  R.,  Oliveira,  R.,  and Alves,  M.M.  2006.  Enhancement of  Methane  Production  From Barley Waste. Biomass and Bioenergy 30, 599 –603 Owen,  W.F.,  Stuckey,  D.C.,  Healy  Jr., J.B.,  Young,  L.Y.,    and  McCarty, P.L. 1979. Bioassay for monitoring  biochemical  methane potential  and  anaerobic  toxicity, Water  Resour. ,  vol.  13,  pp.  485- 492
Palmisano,  A,C;  Barlaz,M,A.  1996. Microbiology of Solid waste . Florida. CRC Press. Inc
Pauss,  A.,  Naveau,  H.,  and  Nyns,  E.J.
1987 . Biogas  Production.  In: Biomass  (eds.  Hall,  D.O.  & Overend,  R.P.)  pp.  273-291.  A Wiley-Interscience Publication, New York. Soewarno, N., Sato, A., and Muchayat. 2009. Pengolahan Sampah Organik untuk Memproduksi Biogas  Sebagai  Sumber  Energi Terbarukan. 2009. Prosiding Seminar  Nasional  Teknik  Kimia Indonesia-STNKI  2009.  Institut Teknologi Bandung. Bandung. Sunarso,  Johari,    Widiasa,  I.N.,  and Budiyono.  The  Effect  of  Feed  to Inoculums Ratio on Biogas Production Rate  from Cattle Manure  Using  Rumen  Fluid  as
Inoculums. Internat.  J.  of  Waste Resources, Vol. 2(1):1-4.
Taherzadeh,  M.J  and  Karimi,  K.  2008. Pretreatment  of  Lignocellulosic Wastes  to  Improve  Ethanol  and Biogas  Production:  A  Review.
International  Journal  of  Molecular Sciences. 9, 1621-1651 Yadvika., Santosh., Sreekrishnan., T.R.,  Kohli,  S.,  and  Rana,  V. 2004.  Enhancement  of  Biogas
Production  from  Solid  Substrates Using  Different  Techniques ––a review. Bioresource  Technology xxx  (2004)  xxx –xxx.  Science direct. Elsevier.
Zhang  R.,  El-Mashad,  H.M.,  Hartman,
K., and Wang F. 2007. Characterization of food waste as feedstock for anaerobic digestion.
Bioresource Technology 98, 929 – 935.