## PERBANDINGAN SAMPAH ORGANIK RUMAH TANGGA DENGAN SAMPAH ORGANIK PASAR TERHADAP PROSENTASE KANDUNGAN GAS METANA PADA BIOGAS
Subur Mulyanto 1 , Zulkifli 2 , Elisabeth Milaningrum 3
Jurusan Teknik Mesin - Politeknik Negeri Balikpapan
1 subur.mulyanto@poltekba.ac.id,
2 zulkifli.as@poltekba.ac.id
3 elisabeth.milaningrum@poltekba.ac.id

## Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui bagaimana cara dan proses pembuatan biogas untuk mendapatkan hasil yaitu gas metana  (CH 4 )  secara  maksimal  dengan  menggunakan  bahan  dari  sampah  organik  makanan  rumah  tangga  dan  sampah organik pasar. Jenis penelitian ini adalah eksperimen, dimana penulis melakukan perencanaan, perancangan, pembuatan, dan pengujian  secara  langsung  dilapangan  untuk  mengetahui  hasil  dari  percobaan  tersebut.  Proses  dalam  penelitian menggunakan bahan baku sampah pasar dan sampah organik rumah tangga yang kemudian masing–masing difermentasi selama 12 hari, setelah  dilakukan pengambilan sampel untuk uji nyala dan uji kandungan gas metana yang dihasilkan. Hasil penelitian  menunjukan  bahwa  sampah  organik  pasar  lebih  baik  digunakan  sebagai  bahan  untuk  pembuatan  biogas dibandingkan  dengan  sampah  makanan  rumah  tangga  dikarenakan  sampah  organik  pasar  tidak  memerlukan  waktu  yang lama untuk terbakar, pada proses pengujian kandungan gas metana sampah organik pasar memiliki kandungan gas metana yang lebih tinggi yaitu 52,8 % dibandingkan dengan sampah organik rumah tangga yang hanya 0,29 %
Kata kunci: Biogas, Gas metana (CH 4 ), Sampah organik pasar, Sampah organik rumah tangga, fermentasi

## Abstract
This study aims to find out how the  way  and process of biogas production to  obtain the results  of methane  (CH 4 ) to the maximum  by  using  materials  from  organic  household  food  waste  and  organic  waste  market.  This  type  of  research  is experimental, where the authors do the planning, design, manufacture, and testing directly in the field to find out the results of  the  experiment. The process  in  this study  includes the selection  of materials divided  into  2,  namely market  waste and household organic waste which then each fermented for 12 days, after sampling for the test flame and test the methane gas content  produced. The results showed that the market organic  waste  is better used  as a  material for the manufacture of biogas compared with household food waste because the market organic waste does not require a long time to burn, in the process of testing the methane gas content of organic waste market has a higher methane gas content 52.8% compared with household organic waste which is only 0.29%.
Keywords: Biogas, Methane (CH 4 ), Organic waste market, Household organic waste, fermentation

## 1. Pendahuluan
Biogas  merupakan  sumber renewable  energy yang  mampu  menyumbangkan  andil  dalam  usaha memenuhi  kebutuhan bahan bakar. Bahan baku sumber energi ini merupakan bahan non fosil, umumnya adalah sampah organik dan kotoran sapi.  Biogas sebagian besar mengandung  gas  metana  (CH 4 )  dan  karbon  dioksida (CO 2 ),  dan  beberapa  kandungan  yang  jumlahnya  kecil diantaranya hidrogen sulfida (H 2 S), ammonia (NH 3 ) dan hydrogen  (H 2 )  serta  nitrogen  (N 2 )  yang  kandunganya sangat kecil [1].
Gas Metana (CH 4 )  yang dihasilkan secara alami oleh  kotoran  atau  sampah  yang  menumpuk  merupakan gas yang dapat diolah menjadi sebuah energi yang dapat diperbarui,  gas  metana  juga  sebagai  gas  penyumbang
terbesar  pada  efek  rumah  kaca,  jumlah  gas  yang dihaslikan  melebihi  dari  jumlah  oksigen  (O 2 )  yang terdapat di atmosfer [2]. Namun adapaun kendala dalam memperoleh  bahan  baku,  dalam  hal  ini  adalah  kotoran sapi.  Sehingga  diharapkan  dapat  memanfaatkan  bahan lainnya  seperti  sampah  organik  yang  didapatkan  dari pasar  dan  rumah  tangga.  Sedangkan,  produksi  dari sampah organik sisa buah dan sayuran pasar dan sampah organik sisa makanan rumah tangga diduga menghasilkan  kandungan  gas  metana  (CH 4 )  yang berbeda.  Dari  data-data  tersebut  peneliti  tertarik melakukan penelitian tentang biogas dari limbah sampah sisa  makanan  rumah  tangga  dan  sampah  sisa  buah  dan sayuran pasar untuk mengetahui perbandingan dari kedua
bahan  tersebut  terhadap  kandungan  gas  metana  (CH 4 ) yang dihasilkan [3]. Biogas sebagian besar mengandung gas  metana  (CH 4 )  dan  karbon  dioksida  (CO 2 ),  dan beberapa  kandungan  yang  jumlahnya  kecil  diantaranya hidrogen  sulfida  (H 2 S)  dan  ammonia  (NH 3 )  serta hidrogen  (H 2 O),  untuk  nitrogen  yang  kandunganya sangat kecil.
Tabel 1. Komposisi kandungan biogas Komponen Rumus Persentase Metana CH 4 55 – 75 % Karbondioksida CO 2 25 – 45 % Nitrogen N 2 0 – 3 % Hidrogen H 2 1 – 5 % Oksigen O 2 0,1 – 0,5 % Hidrogen Sulfida H 2 S 0 – 3 %
Adapuun selain menggunakan bahan dari kotoran sapi  produksi  biogas  dapat  digunakan  dari  sampah organik  [1]  Sampah  organik  adalah  sampah  yang  bisa mengalami pelapukan (dekomposisi) dan terurai menjadi bahan  yang  lebih  kecil dan tidak berbau  (sering disebut dengan kompos). Sampah yang berasal dari pemukiman umumnya sangat beragam, tetapi secara umum minimal 75% terdiri dari sampah organik dan sisanya anorganik.
Gambar 1 (a). Sampah organik kering, (b) Sampah organik basah
Banyak faktor  yang mempengaruhi keberhasilan produksi  biogas. Faktor pendukung untuk  mempercepat proses  fermentasi  adalah  kondisi  lingkungan  yang optimal  bagi  pertumbuhan  bakteri  perombak.  Pertama yaitu  faktor  suhu.  Suhu  udara  maupun  suhu  di  dalam tangki  pencerna  mempunyai  pengaruh  besar  dalam memproduksi  biogas.  Peranan  suhu  udara  berhubungan dengan proses dekomposisi anaerobik [4] Kedua, faktor keasaman.  Peranan  Ph  berhubungan  dengan  media untuk aktivitas mikroorganisme, pengontrolan pH secara alamiah  dilakukan  oleh  ion  NH4+  dan  HCO 3 -.  Ion–ion ini akan menentukan besarnya pH [4] Ketiga, Faktor C/N Rasio.  Bila  nitrogen  terlalu  banyak  (C/N  rasio  rendah: mislanya  30/15),  maka  karbon  habis  lebih  dulu  dan proses  fermentasi berhenti  [5] Keempat  faktor  kelarutan gas.  Dalam  proses  anaerobik,  gas  terbentuk  dalam  fase cair dan cenderung lepas ke udara. Perpindahan fase cair menjadi  gas  sangat  penting  dalam  proses  penguraian anaerobik  [1]  Kelima  fakto  nutrisi,  Biodegradasi  yang efisien membutuhkan nutrisi seperti nitrogen, fosfor dan unsur – unsur lainya dalam jumlah yang cukup.

## 2. Metode Penelitian
Dalam  penelitian  ini  menggunakan  jenis penelitian experiment .  Penelitian  dengan  melakukan perencanaan,  perancangan,  pembuatan,  dan  pengujian secara langsung dilapangan guna untuk mengetahui hasil dari  percobaan  ( Experiment )  jenis  data  yang  digunakan adalah  data  primer  yang  diperoleh  dari  pengukuran kuantitas produksi biogas dari sampah pasar dan sampah rumah  tangga.  Pengumpulan  data  dalam  penelitian  ini adalah  dengan  cara  praktek  pembuatan  biogas.  Jenis sampah organik yang digunakan ada dua, yakni sampah organik  dari  pasar  dan  sampah  organik  limbah  rumah tangga..
Dalam  praktek  penelitian  ini  dibuat  2  unit percobaan produksi biogas dengan bahan  yang berbeda. Setelah pengambilan sampel hasil biogas akan dilakukan uji  nyala  yang  bertujuan  tingkat  keberhasilan  biogas dalam  hal  penyalaan.  Jika  gas  sampel  tidak  terbakar maka pengambilan sampel dilakukan ulang, dan apabila gas  terbakar  pada  saat  uji  nyala  maka,  masuk  ke  tahap berikutnya  yaitu  uji  kandungan  biogas  (kuantitas) menggunakan GC-MS  (Gas  Chromatography  Mass Spectrophometry). Dari hasil uji pada instrument tersebut akan  mendapatkan  data  dari  masing-masing  variasi bahan untuk dilakukan perbandingan antara keduanya.
Gambar 2. Diagram alur penelitian
Penelitian  dilakukan  di  workshop  teknik  mesin Politeknik Negeri Balikpapan. Digester dibuat menggunakan  jenis  Reaktor  balon  dengan  kapasitas 200L. Proses fermentasi menggunakan sistem anaerobik, sehingga  harus  kedap  udara  agar  gas  metana  yang dihasilkan maksimal.
Gambar 3. Digester reaktor balon
Setelah  pembuatan  digester  langkah  selanjutnya adalah  menyiapkan  bahan,  yakni  dari  sampah  organik pasar  dan  sampah  organik  rumah  tangga.  Menyortir sampah organik yang akan digunakan. Dimana  sampah organik buah dan sayuran diambil dari sampah pasar dan sampah  sisa  makanan  dari  rumah  tangga  dan  rumah makan.  Setelah  sampah  disortir  kemudian  dicampurkan dengan  air  lalu  di mixing dengan  perbandingan  1:1, setelah itu masukan campuran tersebut ke dalam digester sebanyak  80%  dari  kapasitas  digester  atau  sebanyak 160L. Setelah bahan dimasukkan ke dalam digester tutup valve  dan  pastikan  tidak  ada  kebocoran  pada  digester. Tunggu sampai 12 hari kemudian diambil sampel
Gambar 4. (a) Sampah organik dari pasar, (b) Sampah organik rumah tangga
3. Hasil Dan Pembahasan
3.1 Pengujian Hasil Biogas
3.1.1 Uji nyala biogas
Setelah  proses  fermentasi  selama  12  hari kemudian dilakukan uji bakar. Pada hari ke 12 gas sudah bisa  terbakar,  sehingga  selanjutnya  akan  dilakukan  uji kandungan  gas  Metana.  Secara  garis  besar  uji  nyala  ini dilakukan  untuk  memastikan  bahwa  gas  dihasilkan memiliki  sifat flamable ,  yang  mengindikasikan  bahwa bahan bakar gas sudah terbentuk.
Gambar 4. Uji nyala biogas

## 3.1.2 Uji kandungan biogas
Setelah  gas  sudah  bisa  terbakar  kemudian dilakukan  pengujian  kandungan  gas  metana  dengan menggunakan Gas  Chromatography .  Berikut  adalah beberapa tabel hasil uji yang menunjukan kandungan gas Metana,  Karbondioksida,  dan  Nitrogen.  Pada  tabel  2  di bawah menunjukkan hasil uji kandungan CH 4
Tabel 2. Hasil uji kandungan gas metana
Pada  tabel  2  terlihat  bahwa  sampah  pasar  memiliki kandungan  gas  metana  lebih  besar  dari  kedua pengambilan  sampel..  Sedangkan  hasil  uji  kandungan CO 2 dapat dilihat pada tabel 3 dibawah ini:
Tabel 3. Hasil uji kandungan karbondioksida
Kandungan  CO 2 seperti  yang  ditunjukkan  pada tabel 3, bahwa kandungan CO 2 pada bahan sampah pasar juga lebih tinggi dibandingkan bahan dari sampah rumah tangga.
Gambar 5. Grafik kandungan biogas ( CH 4 , Co 2 , N) dari bahan sampah rumah tangga
Dari grafik diatas dapat kita lihat kandungan gas metana pada hari ke-12 yaitu 0,29 % dan pada hari ke-22 kandungan  gas  metana  turun  menjadi  0%.  Begitupun dengan kandungan Nitrogen yang sangat tinggi pada hari ke-12 yaitu 84,4 % turun menjadi 67,75 % di hari ke-22. Berbeda dengan karbondioksida dimana pada hari ke-12 memiliki  kandungan 15,3  %  kemudian  pada  hari  ke-22 naik menjadi 18,2 %.
Gambar 6. Grafik kandungan biogas ( CH 4 , Co 2 , N) dari bahan sampah pasar
Dari  grafik  diatas  dapat  kita  lihat  semua kandungan  pada  hari  ke-12  berada  pada  posisi  tertinggi kemudian semua kandungan turun pada hari ke-22. Gas metana pada hari ke-12 memiliki kandungan 52,8 % lalu turun  menjadi  46,3  %  di  hari  ke-22.  Begitupun  dengan karbondioksida  dan  nitrogen  dimana  karbondioksida 29,5% dan nitrogen 27,4% turun menjadi 24,25 % pada karbondioksida dan 19,8 % pada nitrogen di hari ke-22.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dan  pembahasan  yang  penulis  lakukan  mengenai perbandingan sampah organik pasar dan sampah organik rumah  tangga  terhadap  kandungan  gas  metana  (CH 4 ) yang  dihasilkan  pada  biogas,  maka  dapat  diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Sampah  organik  pasar  lebih  baik  digunakan sebagai bahan untuk pembuatan biogas dibandingkan  dengan  sampah  organik  rumah tangga  dikarenakan  pada  hari  ke-12  sampah organik pasar sudah terbakar, dibandingkan dengan
sampah  organik  rumah  tangga  yang  tidak  bisa terbakar.
2. Pada  proses  pengujian  kandungan  gas  metana sampah  organik  pasar  memiliki  kandungan  gas metana  yang  lebih  tinggi  yaitu  52,8  % dibandingkan  dengan  sampah  organik  rumah tangga yang hanya 0,29  %

## 5. Ucapan Terima Kasih
Peneliti  mengucapkan  terimakasih  kepada  Pusat Penelitian  dan  Pemngabdian  Masyarakat  (P3M) Politeknik  Negeri  Balikpapan,  Jurusan  dan  pengelola workshop  teknik  mesin  Politeknik  Negeri  Balikpapan yang  telah  memberikan  kesempatan  kepada  penulis untuk melakukan penelitian biogas.

## Daftar Pustaka
[1] Mulyanto,  S.,  I.B.  Dharmawan,  dan  I.  Adzannni. (2016).  “Perbandingan  Variasi  Bakteri  Starter terhadap  Nilai  Kalor  Biogas  dari  Sampah Organik”. JTT  (Jurnal  Teknologi  Terpadu) ,  4(2), pp. 88-93.
[2] Thalib. A. (2008). “Isolasi dan Identifikasi Bakteri Asetogenetik  dari  Rumen  dan  Rusa  Potensinya sebagai inhibitor  metanogenetis” . JITV.  12(30. 197-206
[3] Tuti, H . (2006). “Limbah peternakan yang menjadi sumber  energi  alternatif”, buletin  ilmu  peternakan Indonesia-Wartazoa. 10(3). Pp.149-156.
[4] Junaidi  M.  2012. Pemanfaatan  Energi  Biogas diperusahaan  susu  umbul  katon  Surakarta . Laporan  program  vucer  2012.  Dikti-  UMS, Surakarta
[5] Indraswati,  S.  (2005).  “Pembagkitan  biogas  dari kotran sapi, hidrolisi termal pada tahap pengolahan pendahuluan”. Jurnal  Teknik  Kimia .  Institut Sepuluh November. Surabaya