## PENGARUH PENAMBAHAN GAS HIDROGEN TERHADAP
PENINGKATAN GAS METAN (CH 4 ) PADA PROSES DEKOMPOSISI SAMPAH ORGANIK
Bambang Iswanto,  Widyo Astono,   Yulfi Rezi
Jurusan Teknik Lingkungan, FALTL, Universitas Trisakti, Jl Kyai Tapa No.1, Jakarta 11440, Indonesia
biswanto@trisakti.ac.id

## Abstrak
Pengaruh penambahan gas hidrogen terhadap peningkatan gas metan (CH 4 ) pada proses dekomposisi sampah organik yang dilakukan di WorkShop Teknik Lingkungan Universitas Trisakti, Grogol, Jakarta Barat, bertujuan untuk  mengetahui  dan  menganalisis  karakteristik  sampah  organik  (sayur)  dan  pengaruhnya  terhadap penambahan gas hidrogen (H 2 ) dengan sistem anaerob pada produksi gas metan, dan kondisi optimum proses pembentukan gas metan dengan menggunakan tiga variasi dosis penambahan gas hidrogen. Pada reaktor RH 1 penambahan gas H 2 sebanyak 900 L, reaktor RH 2 sebanyak 1800 L, reaktor RH 3 sebanyak 2700 L. Analisis karakteristik sampah organik meliputi analisis fisik dan kimia. Analisis fisik berupa komposisi sampah dan densitas sampah. Komposisi sampah merupakan persentase dari jenis sampah yang digunakan. Analisis kimia sampah  yang  diukur  adalah  kadar  air,  C/N  rasio,  dan  Volatile  Solid  (VS)  yang  dilakukan  di  Laboratorium Lingkungan  Universitas  Trisakti.  Pengukuran  pH  menggunakan  pH  meter,  untuk  pengkuruan  suhu menggunakan thermometer dan untuk pengukuran kelembaban dilihat pada humiditymeter, ketiganya terdapat pada  rangkaian  reaktor.  Pengukuran  gas  metan  menggunakan  metode  Gas Chromatography yang  diuji  di Laboratorium  Rekayasa  Produk  Kimia  dan  Bahan  Alam,  Universitas  Indonesia.  Hasil  analisis  laboratorium didapatkan  nilai  kadar  air  sebesar  78,2%,  kadar  VS  sebesar  33%,  nilai  C/N  rasio  sebesar  24,  dan  densitas sampah 230 kg/m 3 . Karakteristik sampah organik tersebut masih dalam kisaran optimum dalam dekomposisi sampah secara anaerob.Nilai pH dan suhu bahan dengan adanya penambahan gas hidrogen selama penelitian masih dalam kondisi optimum untuk proses dekomposisi sampah organik secara anaerob. Dalam waktu 55 hari proses dekomposisi dengan variasi penambahan bioaktivator, pH bahan berkisar antara 5,75 – 7,5, suhu bahan berkisar antara 32˚C – 36˚C, dan kelembaban bahan berkisar antara 32,5% – 70%. Namun kelembaban pada semua reaktor belum memenuhi kisaran optimum dalam proses dekomposisi sampah organik secara anaerob hal ini ditandai dengan kelembaban bahan pada semua reaktor mencapai 32,5%. Berdasarkan hasil analisis gas dari laboratorium, produksi biogas terbesar pada pengukuran hari ke 39 terlihat bahwa volume biogas pada reaktor RH 2 adalah yang paling tinggi yaitu sebesar 28,2% dengan jumlah penambahan gas hidrogen sebanyak 1,8 m 3 , dan kondisi parameter seperti pH adalah 7, suhu 36°C, dan kelembaban 50%. Dari hasil perhitungan ! yang merupakan persentase gas H 2 yang bereaksi menghasilkan CH 4 , maka nilai ! reaktor RH 2 adalah yang paling besar dengan nilai 0,2261 dengan kecepatan reaksi ∆# ∆$ = 8,0594 x 10 /0 12 345
6789 .
Kata kunci : Kata kunci : Biogas, Sampah Sayur, Anaerob Digestion, Gas Hidrogen, Gas Metan

## Abstract
The organic waste decomposition process by adding hidrogen gas in order to raise methane gas (CH 4 )  is done in Environmental Engineering Work Shop of Trisakti University, Grogol District, West Jakarta.The aim of this study is to know and to analyse the characteristics of organic waste that comes from traditional markets, the effect  by  adding  hidrogen  has  (H 2 )  towards  methane  gas  production  in  an  anaerobic  system,  and  also  the optimum  condition  of  methane  gas  production  by  adding  hidrogen  gas  in  3  different  doses.  The  amount  of hidrogen  gas  added  in  RH 1 reactor  is  900  L,  1800  L  for  RH 2 reactor,  and  2700  L  for  RH 3 reactor.The characteristics  of  organic  waste  are  analysed  physically  and  chemically.  Physical  analysis  includes  waste composition and density. Waste composition is the precentage of the kind of waste that has been used. Moisture content, C/N ratio, and Volatile Solid (VS) are measured and analysed chemically in Environmental Laboratory
of  Trisakti  University.  The  pH  levels  are  measured  using  pH  meters,  temperature  measurement  using thermometer, and humidity meter for measuring humidity where they are all placed in each series of reactors. Methane  gas  production  is  measured  using  a  Gas  Chromatography  Method,  which  was  examined  in  the Laboratory of Chemical Product and Natural Matter Engineering of Indonesia University. The laboratory results show  78,2%  for  moisture  content,  33%  for  VS,  24  for  C/N  ratio,  and  230  kg/m 3 for  waste  density.  The characteristics of organic waste is still optimum in an anaerobic process of decomposition. The pH level and the material temperature when hidrogen gas is added during the experiment is still in an optimum condition for this anaerobic organic waste decomposition. Within 55 days of decomposition process with different doses of bioactivator addition, the pH range of the material is about 5,75 – 7,5, temperature is about32˚C – 36˚C, and humidity 32,5% - 70%. Nevertheless, the humidity from all of the reactors has not yet met the optimum range at that time in the anaerobic process of organic waste decomposition and it is shown the humidity of all the reactors only reached 32,5%. Based on the laboratory result, biogas production shows the highest in day 39 and that  RH 2 reactor  has  the  highest  with  a  precentage  of  28,2%  from  the  hidrogen  gas  addition  1,8  m 3 ,  and parameter conditions such as pH is 7, temperature    36°C, and humidity 50%. The ! calculation in RH 2 is the highest with a result value 0,2261 and the reaction velocity ∆# ∆$ = 8,0594 x 10 /0 12 345
:7; .
Key Word : Biogas, Vegetable Waste, Anaerob Digestion, Hydrogen Gas, Methane Gas

## 1. PENDAHULUAN
Pertumbuhan  pembangkit  listrik  meningkat seiring  dengan  bertambahnya  permintaan  energi listrik. Saat ini upaya pembangkitan listrik sebagian besar  masih  menggunakan  bahan  bakar  fosil  yang tidak  dapat  diperbaharui  dan  tidak  ramah lingkungan.  Padahal  potensi  sumber  energi terbarukan ( renewable energy) yang tersedia sangat melimpah namun hingga kini belum tergarap secara optimal.  Salah  satu  sumber  energi  terbarukan ( renewable energy) tersebut adalah sampah. Selama ini  sampah  selalu  dianggap  sebagai  masalah  yang lazim  ditemukan  pada  wilayah  perkotaan.  Energi alternatif  yang  sekarang  sedang  dikembangkan adalah  energi  yang  berasal  dari  bahan–bahan organik,  hal  ini  dikarenakan  senyawa  organik tersebut  tergolong  energi  yang  dapat  diperbaharui. Keberadaaan  bahan-bahan  organik  tersebut  mudah didapat dan terjamin kontinuitasnya, selain itu yang terpenting  bahan-bahan  organik  tersebut  ramah lingkungan.  Hal  ini  yang  menjadi  faktor  utama keberadaan  bahan-bahan  organik  dipertimbangkan sebagai  energi  masa  depan  dalam  rangka mewujudkan teknologi hijau ( green technology ).
Biogas  merupakan  salah  satu  produk  dari teknologi hijau yang sekarang sedang dikembangkan.  Hal  ini  dikarenakan  gas  yang dihasilkan dari proses biologis ( anaerobic digester ) mampu  menghasilkan  gas  –  gas  seperti  CH 4 ,  CO 2 , H 2 S, H 2 O dan gas-gas lain. Dalam hal ini tentu saja yang dimanfaatkan adalah gas metana (CH 4 ), karena CH 4 memiliki  nilai  kalor  atau  panas  yang  dapat digunakan  sebagai  bahan  bakar.  Pada  proses pembuatan  biogas  diharapkan  bahwa  gas  yang dihasilkan  mempunyai  kadar  metana,  CH 4 ,  sebesar
mungkin.  Hal  utama  untuk  proses  metanasi  adalah sampah  yang  akan  diolah.  Hal  penting  lainnya berupa  jenis  cairan  yang  dihasilkan  dari  sampah tersebut yaitu berupa CH 3 COOH, dan H 2 + CO 2 yang berupa  gas.  Pada  proses  metanasi  ini  yang  paling berperan penting adalah cairan CH 3 COOH, menurut Smith  dan  Mah  (1966)  menunjukkan  bahwa  37% metana  dihasilkan  dari  CH 3 COOH  dan  selebihnya dibandingkan  dengan  didalam  seluruh  proses  yang ada  dalam  proses  tersebut  berperan  juga  C 6 H 12 O 6 (karbohidrat) dan lemak.
Pada topik yang telah dijelaskan di atas dalam reaksi  pembentukan  metan  yang  ada,  gas  hidrogen mempengaruhi  jumlah  gas  metan  walaupun jumlahnya  sediki  sehingga,  untuk  meningkatkan jumlah  gas  metan  yang  dihasilkan  maka  akan digunakan  penambahan  gas  hidrogen  ke  dalam reaktor.
Umumnya sampah organik dapat terurai secara alami  oleh  mikroorganisme,  seperti  sisa  makanan, sisa sayuran, sisa buah-buahan, kotoran, kain, karet, kulit  dan  sampah  halaman  (Tchobanoglous,  1993). Sampah  organik  mengandung  berbagai  macam  zat seperti karbohidrat, protein, lemak, mineral, vitamin, dsb.  Secara  alami,  zat-zat  tersebut  mudah terdekomposisi  oleh  pengaruh  fisik,  kimia,  enzim yang dikandung oleh sampah itu sendiri dan enzim yang  dikeluarkan  oleh  organisma  yang  hidup  di dalam  sampah  (Wahyono,  2001).  Sampah  organik sayur-sayuran  adalah  salah  satu  substrat  terbaik untuk  menghasilkan  biogas  (Hammad  et  al,  1999 dimuat  dalam  Hermawan  .  B,  dkk.  2007). Keuntungan  pembuatan  biogas  dari  sampah  kota yaitu tidak perlu penambahan nutrien, karena jumlah N dan P pada sampah kota yang dalam penelitian ini
berupa sampah sayur sangat besar (Oemar.G.R, dkk, 2007).
Biogas  adalah  campuran  beberapa  gas, tergolong  bahan  bakar  gas  yang  merupakan  hasil fermentasi dari bahan organik dalam kondisi anaerob dan gas yang dominan adalah gas metana (CH 4 ) dan gas karbon dioksida (CO 2 ) (Simamora, 1989). Untuk dapat  mengubah  unsur  karbon  (C)  menjadi  metan (CH 4 )  perlu  ditambahkan  unsur  Hidrogen  (H), pencampuran    antara  limbah  kotoran  sapi  dan  air dengan  ukuran  yang  stiokiometri  (khas).  Menurut Wahyuni  (2011)  prinsip  dasar  teknologi  biogas adalah proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme  dalam  kondisi  tanpa  udara (anaerob)  untuk  menghasilkan  campuran  dari beberapa gas, di antaranya metan dan CO 2 . Biogas dihasilkan  dengan  bantuan  bakteri  metanogen  atau metanogenik. Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah  yang  mengandung  bahan  organik,  seperti limbah ternak dan sampah organik. Secara  alami  biogas  terbentuk  dari  limbah peternakan,  kotoran  manuisa,  tumpukan  sampah, dasar danau atau rawa. Beberapa manfaat dari biogas diantaranya  adalah  mengurangi  volume  sampah yang  tidak  termanfaatkan,  mengurangi  pencemaran lingkungan  dan  bahan  bakar  alternatif.  Jumlah  dan kualitas  biogas  yang  dihasilkan  berbeda-beda tergantung dengan jenis dan jumlah bahan baku yang digunakan,  komposisi  masukan  dan  waktu fermentasi (Bahrin, David dkk. 2011).
Persentase  gas-gas  campuran  yang  dihasilkan dari  biogas  seperti  gas  metana  (CH 4 ),  karbon dioksida (CO 2 ), dan sejumlah kecil gas-gas lainnya dapat dilihat pada Tabel 2.1 dibawah ini.
Tabel 2.1  Komposisi dan Persentase Biogas Jenis Gas Jumlah (%) Metana (CH 4 ) 50-70 Karbon Dioksida (CO 2 ) 30-40 Hidrogen (H 2 ) 5-10 Nitrogen (N 2 ) 1-2 Kadar Air (H 2 O) 0,2 Hidrogen Sulfida (H 2 S)
Sedikit Sekali Sumber : Yadav dan Hesse (1981)
Dekomposisi  anaerobik  pada  biopolimer organik kompleks mejadi gas metan dilakukan oleh aktivitas  kombinasi  mikroba.  Secara  umum dekomposisi  ini  dapat  digolongkan  dalam  empat tahapan  raksi,  yaiut  hidrolisis,  asidogenesis asetogenesis  dan  metanogenesis  (Gijzen,  1987 dimuat dalam Khaerunnisa, 2013). Secara garis besar pembentukan  biogas  dibagi  dalam  3  tahap  yaitu: hidrolisis,  asetogenik  dan  asidogenesis,  dan metanogenik.

## 1) Hidrolisis
Hidrolisis, pada tahap ini mengahasikan enzim selulotik , lipolitik dan proteolitik yang bekerja untuk penguraian  bahan-bahan  organik  mudah  larut pencernaan  bahan  organik  yang  komplek  menjadi sederhana,  perubahan  struktur  bentuk  polimer menjadi  bentuk  monomer.  Menurut  Deublein  and Steinhauser (2008) dalam Zupancic (2012) yaitu pH pada fase hidrolisis berkisar antara 5,2 – 6,3.

## 2) Asidogenesis dan Asetogenesis
Pada  pembentukan  asam  organik  ini  terjadi  2 tahap  yaitu:  Asidogenesis,  terjadi  karena  adanya bakteri  pembentuk  asam  yang  disebut  bakteri asetogenik.  Bakteri  ini  memecah  struktur  organik komplek  menjadi  asam  volatil  (struktur  kecil), protein  menjadi  asam  amino,  karbohidrat  dipecah menjadi  gula  dengan  struktur  yang  sederhana,  dan lemak dipecah menjadi asam yang berantai panjang. Asetagenesis,  terjadi  proses  penguraian  produk asidogenesis menghasilkan H 2 , CO 2 , dan CH 3 COOH - (asetat).  Menurut  Sidik  dan  Sudrajat (2008)  Proses  acetogenesis,  yaitu  perubahan  asam organik  dan  alkohol  menjadi  asam  asetat.  Pada proses  ini  senyawa  asam  organik  dan  etanol diuraikan acetogenic bacteria menjadi asam format, asetat, CO 2 , dan H 2 .

## 3) Metanogenik
Tahap  terakhir  dan  sekaligus  yang  paling menentukan,  yakni  dilakukan  penguraian  dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk menghasilkan  gas  metan  (CH 4 ).  Hasil  lain  dari proses ini berupa karbon dioksida (CO 2 ), air (H 2 0), dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.
Menurut  Sidik  dan  Sudrajat  (2008)  proses methanogenesis,  yaitu  perubahan  dari  asam  asetat menjadi  methan.  CH 4 adalah  produk  akhir  dari degradasi  anaerob.  Pembentukan  methan  dapat terjadi  melalui  dua  cara.  Cara  pertama  adalah fermentasi  dari  produk  utama  dari  tahap pembentukan asam, yaitu asam asetat menjadi CH 4 dan CO 2 : CH 3 COOH → CH 4 + CO 2 Cara  kedua  adalah  penggunaan  H 2 oleh  beberapa methanogen  untuk  mereduksi  CO 2 menjadi  CH 4 . Reaksi yang terjadi adalah: 4H 2 + CO 2 → CH 4 + 2H 2 O
Pembentukan biogas oleh mikroorganisme dalam proses  degradasi  bahan  organik  dipengaruhi  oleh beberapa  faktor  seperti:  C/N  ratio,  Temperatur, hidrolisis, pH, kadar air bahan/umpan, kelembaban, ukuran dan densitas umpan, waktu retensi.
Hidrogen merupakan unsur pertama dalam tabel periodik.  Dalam  kondisi  normal,  hidrogen merupakan gas yang tidak berbau dan tidak berwarna yang  dibentuk  oleh  molekul  diatomik,  H 2 .  Atom hidrogen, simbol H, dibentuk oleh inti dengan satu unit  muatan  positif  dan  satu  elektron.  Nomor  atom hidrogen  adalah  1  dan  berat  atom  1,00797  g/mol. Hidrogen merupakan salah satu unsur utama dalam air dan semua bahan organik serta tersebar luas tidak hanya di bumi tetapi juga di seluruh alam semesta.
Adapun  maksud  dan  tujuan  dari  penelitian  ini adalah:
1. Menganalisis karakteristik sampah organik yang berasal dari pasar.
2. Mengetahui  dan  menganalisis  pengaruh penambahan  gas  hidrogen  (H 2 )  dengan
sistem  anaerob  terhadap  produksi  gas metan.
Mengetahui dan menganalisis kondisi optimum proses
pembentukan gas metan dengan menggunakan  tiga  variasi  dosis  penambahan  gas hidrogen.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  dari  bulan Agustus  sampai  dengan  bulan  November  tahun 2014. Adapun tempat penelitian dilakukan di Work Shop Teknik  Lingkungan  Universitas  Trisakti, Grogol, Jakarta Barat. Pengukuran uji kromatografi gas  dilakukan  di  Laboratorium  Rekayasa  Produk Kimia dan Bahan Alam, Universitas Indonesia.
Gambar 3.1 Skema Reaktor Keterangan: 1. Kondensor, digunkan untuk mendinginkan gas.
2. Valve,  digunakan  untuk  menutup  dan membuka saluran gas dari reaktor.
3. Ruang  kosong,  berfungsi  sebagai  tempat penampungan gas yang terdapat dalam reaktor.
4. Tanah Penutup
5. Pipa penyalur gas, berfungsi untuk menyalurkan  gas  yang  terdapat  dalam tumpukan media menuju ruang kosong.
6. Sampah organik 50 Kg
7. Ruang leachate ,  berfungsi  sebagai  tempat penampungan licit sementara. 8. Valve leachate ,  berfungsi  untuk  mengatur keluarnya licit dari reaktor.
9. Flowmeter,  berfungsi  sebagai  kontrol  debit aliran gas
10. Valve,  berfungsi  untuk  mengatur  jumlah  gas yang akan masuk ke dalam reaktor
11. Barometer, berfungsi untuk membaca tekanan gas yang masuk ke reactor
12. Valve,  berfungsi  untuk  mengatur  jumlah  gas yang akan keluar dari tabugn gas hydrogen
13. Tabung gas hydrogen
14. Selang gas hidrogen
Metode  yang  digunakan  pada  penelitian  ini yaitu  treatment  sampah  organik  dalam  reaktor anaerob  dengan  penambahan  gas  hidrogen.
Rancangan  percobaan  dalam  penelitian  ini sebagai berikut:
R H0 = 50 Kg sampah organik (Kontrol)
R H1 =  50 Kg sampah organik + 900 L gas H 2
R H2 =  50 Kg sampah organik + 1800 L gas H 2 R H3 =  50 Kg sampah organik + 2700 L gas H 2
Tahapan kerja penelitian sebagai berikut:
1. Proses persiapan media Media  berupa  bahan  organik  berupa sampah  sayuran  dicacah  terlebih  dahulu, sampai  berukuran  panjang  ±  3  cm. Kemudian  dikumpulkan  didalam  reaktor yang didesain tempat dekomposisi sampah organik.
2. Proses persiapan sampah organik Sampah  disiapkan  sebanyak  50  kg  untuk setiap reaktor, yang terdiri dari sayur sawi putih, kol, cesim, dan wortel. Sampah sayur yang sudah ada, lalu dicacah sepanjang 2-3 cm untuk mempercepat dan mempermudah proses dekomposisi.
3. Proses dekomposisi Setelah  proses  pencampuran,  bahan dimasukkan  kedalam  reaktor  lalu  ditutup dan didiamkan selama ± 55 hari.
4. Penambahan gas hidrogen Gas hidrogen mulai ditambahkan jika kadar oksigen  sudah  mulai  menurun,  diketahui dari analisis gas yang dilakukan.
5. Kontrol kualitas parameter Parameter yang diukur dalam penelitian ini berupa  pH,  suhu,  dan  kelembaban.
Pengukuran  parameter  dilakukan  untuk melihat adanya indikasi proses perombakan bahan baku oleh mikroorganisme. Pengukuran  pH  menggunakan  pH  meter yang  tersedia  pada  rangkaian  reaktor.
Pengukuran suhu menggunakan
termometer  yang  tersedia  pada  rangkaian reaktor. Pengukuran
kelembaban menggunakan humiditymeter yang tersedia pada  rangakaian  reaktor.  Pengukuran parameter  dilakukan  setiap  2  hari  sekali dimulai pada hari ke-1 hingga hari ke-55.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  karakteristik  sampah organik meliputi karakteristik fisik dan karakteristik kimia.  Karakteristik  fisik  dilihat  dari  komposisi sampah yang digunakan dan densitas sampah.Sedangkan  untuk  karakteristik  kimia sampah  meliputi  parameter  kadar  air  sampah,  C/N Rasio sampah, dan Volatile Solid (VS). Karakteristik sampah dapat dilihat pada Tabel 1
Tabel  1.  Hasil  Analisis  Karakteristik  Sampah Organik
No. Komponen Satuan  Jumlah 1. Sayuran: % 92,20 Sawi Putih % 35,45 Daun Kembang Kol % 34,25 Caisim % 14,10 Kulit Jagung % 8,40 2. Buah-buahan % 4,18 Tomat % 2,20 Wortel % 1,98 3. Daun-daunan/rumput- rumputan % 3,62 4. Kadar Air Awal % 78,2 5. C/N Rasio 24 6. Densitas kg/m ³ 230 7. Volatile Solid (VS) Awal % 13

## Gambar 4.1 Hasil Pengukuran Perubahan pH pada Reaktor Kompos
Berdasarkan  Gambar  4.1,  nilai  pH  pada minggu  pertama  cenderung  rendah  berkisar  5,75  – 6,5. Nilai pH naik pada minggu berikutnya dari pH asam menjadi pH netral sekitar 6,5-7 sampai dengan akhir  penelitian.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa penambahan  gas  hidrogen  dapat  menjaga  stabilitas pH optimum dalam reaktor anaerobik. Peningkatan pH  secara  perlahan  disebabkan  hasil  dekomposisi bahan  organik  seperti  asam  organik  dikonversikan sebagai methan dan CO 2 (Pholpraset, 1999).
Peningkatan  nilai  pH  menunjukkan  bahwa nilai  bahan  organik  mengalami  penurunan.  Hal tersebut  menandai  bahwa  sampah  telah  memasuki fase metanogenesis (fase pembentukan gas metan). Produksi metan akan baik pada kondisi netral.

## Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Perubahan Suhu pada Reaktor Kompos
Berdasarkan  grafik  diatas,  maka  dapat diketahui  bahwa  perubahan  suhu  bahan  pada proses dekomposisi sampah dengan menggunakan
gas Hidrogen berkisar antara 32˚C – 36˚C, keadaan ini  masih  berada  dalam  kisaran  suhu  optimum dalam  pembentukan  gas  metan.  Diketahui  bahwa temperatur ideal untuk proses pembentukan biogas berkisar  32˚C  –  42˚C  (Deublein  &  Steinhauser,
5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 pH Waktu Tinggal Hidrolis (Hari) RH₁ RH₂ RH₃ RH₀ 30 31 32 33 34 35 36 37 1 3 5 7 9 1113151719212325272931333537394143454749515355 O C Waktu Tinggal Hidrolis (Hari) RH₁ RH₂ RH₃ RH₀
2008) dan pada temperatur 25˚C – 35˚C umumnya mampu  mendukung  laju  reaksi  biologi  secara
optimal dan menghasilkan pengolahan yang lebih stabil (Metcalf and Eddy, 2003).

## Gambar 4.3 Hasil Pengukuran Perubahan Kelembaban pada Reaktor Kompos
Berdasarkan  gambar  diatas,  maka  dapat diketahui  bahwa  perubahan  kelembaban  bahan pada  proses  dekomposisi  sampah  berkisar  antara 32,5%  –  70%,  keadaan  inimasih  berada  dalam kisaran  suhu  optimum  dalam  pembentukan  gas metan.  Diketahui  bahwa  kelembaban  optimum untuk proses pembentukan biogas berkisar 40% – 60% dan umumnya mikroorganisme dapat bekerja
dengan kelembaban sekitar 40% – 60% (Indriani, 2000).
Pengukuran  produksi  biogas  dilakukan sebanyak 4 kali, yaitu pada hari ke 13. 26, 39, dan 52.  Komposisi  udara  yang  ada  dalam  setiap pengukuran  telah  di  koreksi,  hal  ini  disebabkan proses vakum yang tidak kedap udara.
Tabel 4.2 Persentase Biogas 20 30 40 50 60 70 80 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 % Waktu Tinggal Hidrolis (Hari) RH₁ RH₂ RH₃ RH₀
Reaktor Hari Ke- H 2 CH 4 CO 2 RH 1 0 0 0 0
13 0.020438 1.5693431 98.41240876 26 0.003295 5.601318 94.39868204 39 37.07991 19.438445 43.412527 52 0.002227 10.91314 89.16109874
RH 2 0 0 0 0
13 0.011878 1.4446228 98.55537721 26 0.006329 6.7088608 93.2278481 39 11.92938 28.246014 59.68109339 52 0.00712 11.787975 88.21202532 RH 3 0 0 0 0
13 0.008388 1.0222805 98.95150721 26 0.015884 13.535912 86.4640884 39 2.775652 24.869565 72.34782609
Analisis sampel hari ke-13 produksi biogas sangat kecil,  hal  ini  menunjukan  keempat  variasi  bahan masih dalam fase hidrolisis dan fase asidogenesis. Hal ini didukung dengan parameter pH dan suhu, pH bahan pada pengambilan sampel gas hari ke-13 berkisar 5,5 – 6,5. Kisaran pH tersebut merupakan kisaran  pH  pada  fase  hidrolisis  dan  fase asidogenesis.  Hal  ini  didukung  juga  dengan penelitian Deublein and Steinhauser (2008) dalam Zupancic (2012) yaitu pH pada fase hidrolisis dan asidogenesis berkisar antara 5,2 – 6,3. Suhu bahan pada pengambilan sampel gas hari ke-13 berkisar 33°C  –  35°C.  Kisaran  suhu  tersebut  merupakan kisaran suhu pada fase hidrolisis dan asidogenesis. Hal ini didukung juga dengan penelitian Deublein and  Steinhauser  (2008)  dalam  Zupancic  (2012) yaitu  suhu  pada  fase  hidrolisis  dan  asidogenesis 25˚C - 35˚C.
Seperti  pada  Gambar  4.4,  pada  reaktor kontrol (RH 0 ) persentase gas metan tertinggi pada analisis sampel hari ke-52 yaitu sebesar 8,7%. Hal ini  dapat  dikatakan  bahwa  reaktor  RH 0 tanpa perlakuan apapun paling lama dalam memproduksi gas  metan  jika  dibandingkan  dengan  variasi lainnya. Hal ini diakibatkan karena gas metan yang dihasilkan  hanya  berasal  dari  sampah  yang digunakan  dalam  penelitian  sehingga  proses dekomposisi  secara  anaerobik  berlangsung  lebih lama  dibandingkan  dengan  variasi  penambahan gas hidrogen.
Pada variasi perlakuan dengan penambahan 900 L gas hidrogen (RH 1 ) hasil analisis gas metan sampel hari ke-26 sampai dengan sampel hari ke- 39  meningkat  secara  perlahan.  Pada  variasi  ini produksi gas metan tertinggi pada analisis sampel hari  ke-39  yaitu  sebesar  19,43%.  Berdasarkan parameter  pH,  suhu,  dan  kelembaban  fase metanogenesis pada variasi RH 1 dimulai sejak hari ke-24 yaitu dengan pH adalah 6,75, suhu 35°C, dan kelembaban  50%.  Pada  variasi  perlakuan  dengan penambahan  2700  L  gas  hidrogen  (RH 3 )  hasil analisis  gas  metan  sampel  hari  ke-26  sampai dengan  sampel  hari  ke-39  meningkat  secara perlahan.  Pada  variasi  ini  produksi  gas  metan tertinggi  pada  analisis  sampel  hari  ke-39  yaitu sebesar 28,24%. Berdasarkan parameter pH, suhu, dan  kelembaban  fase  metanogenesis  pada  variasi RH 3 dimulai  sejak  hari  ke-15  yaitu  dengan  pH adalah 6,75, suhu 33°C, dan kelembaban 50%.
Berdasarkan hasil analisis
Gas Chromatography , variasi RH 2 memiliki persentase rata-rata  tertinggi  dibandingkan  dengan  variasi lainnya  dan  reaktor  kontrol.  Rata-rata  persentase gas  metana  (CH 4 )  pada  RH 2 sebesar  12,04%  dan persentase  tertinggi  terjadi  pada  pengambilan sampel  hari  ke-39  yaitu  sebesar  28,24%.  Dapat dikatakan, penambahan 1800 L gas hidrogen dapat meningkatkan  produksi  gas  metan  (CH 4 )  dengan waktu  yang  lebih  singkat  dibandingkan  dengan variasi lainnya dan reator kontrol (RH 0 ).
52 0.005961 6.2096374 93.79036264
RH 0 0 0
0 0 13 0.002281 1.9551935 98.02443992 26 0.010767 8.7855297 91.17140396 39 0.006351 8.1120092 91.88799076 52 0.070175 8.7719298 91.22807018
Gambar 4.4 Perbandingan Gas Metan Pada Reaktor RH 0 , RH 1 , RH 2 , RH 3
Pada hari ke-26 sampai hari ke-39 maka reaksi CO 2 +  4H 2 → CH 4 +  2H 2 O Jika ! merupakan persentase gas H 2 yang bereaksi menghasilkan CH 4 , maka Gas H 2 sisa dari reaksi di atas = 1 − 4α Gas CH 4 yang terbentuk = ! Hasil analisa gas pada hari ke-39 adalah CH 4 = 19,4 %
H 2 = 37,07%
Asumsi tidak ada gas H 2 yang keluar / bocor Sehingga P
= 1 bar = 10 5 Pascal V = 900 L = 0,9 m 3 R = 8314 3? .  A7 B2 345 .  1
T          = 34,2143°C = 307,2143 K n = A .C D .  E = FGHA7 .G,I 3? JKF0 L? .  MN OP LQR .  S    .  KGT,UF0K 1 = 0,035236 Kg mol
1 − 4α α = H U CH 0 1 − 4! ! = 37,07 19,4 1 − 4! = 1,91 !
1 = 5,91 !
! = 0,1692
Gas H 2 yang bereaksi = 4 x 0,1692 x 0,035236 Kg mol
= 0,023843 kg mol
Gas CH 0 terbentuk = 0,1692 x 0,035 Kg mol = 5,960916 x 10 /K Kg mol Berat Kg = 5,960916 x 10 /K Kg mol x 16 = 0,095374 Kg/CH 0 Gas H 2 Sisa = 1 − 4 α x 0,035236 Kg mol = 0,011388 Kg mol
Jadi total CO 2 yang terbentuk pada hari ke-39 adalah : CO 2
= 43,4 % (Hasil Laboratorium) CO 2 sisa = #k l #6 m x n CH 0 = 0K,0 FI,0 x 5,960916 x 10 /K Kg mol = 0,013335 Kg mol sehingga CO 2 produk sampah
= (0,005960916 + 0,013335 ) Kg mol = 0,019295 Kg mol
Persamaan kinetik pada reaksi di atas
− dC dt =  K .  C 6 l 0 .  C #k l Dimana C 6l yang bereaksi =  0,023843 kg mol C #kl yang bereaksi =  5,960916 x 10 /K Kg mol C #6m yang terbentuk = 5,960916 x 10 /K Kg mol
Karena hanya satu titik saja, maka ∆# ∆$ dimana C #6m pada hari ke-24 - C #6m hari ke-39 0 5 10 15 20 25 30 0 13 26 39 52 % Hari Ke- Metan RH1 RH2 RH3 RH0
Tabel 4.3 Konsentrasi Gas Metan Reaktor RH 1
t
(hari) C #6 m (Lab) C #6 m (perhitungan) 24 5,601318 % = 5,601318 19,438445 x 5,960916 x 10 /K Kg mol = 1,7176 x 10 /K Kg mol 39 19,438445 % 5,960916 x 10 /K Kg mol ∆C ∆t = 5,960916 x 10 /K Kg mol − 1,7176 x 10 /K Kg mol
15 Hari
= 4,24396 x 10 /K Kg mol 15 Hari = 2,829277 t 10 /0 Kg mol Hari Persamaan kinetik pada reaksi di atas
− dC dt =  K .  C 6 l 0 . C #k l 2,829277 t 10 /0 =  K .  0,023843 0 . 5,960916 x 10 /K u = 146865,1902
Reaktor  RH 1 Reaktor  RH 2 Reaktor  RH 3 ∆C ∆t 2,829277 t 10 /0 Kg mol Hari 8,0594  x 10 /0 Kg mol Hari 7,81933 x 10 /0 Kg mol Hari K 146865,1902 3142,1832 270,536

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan:
1. Hasil  analisis  laboratorium  didapatkan  nilai kadar  air  sebesar  78,2%,  kadar  VS  sebesar 33%, nilai C/N rasio sebesar 24, dan densitas sampah  230  kg/m 3 .  Karakteristik  sampah organik  tersebut  masih  dalam  kisaran optimum  dalam  dekomposisi  sampah  secara anaerob.
2. Nilai  pH  dan  suhu  bahan  dengan  adanya penambahan  gas  hidrogen  selama  penelitian masih  dalam  kondisi  optimum  untuk  proses dekomposisi sampah organik secara anaerob. Dalam  waktu  55  hari  proses  dekomposisi dengan  variasi  penambahan  bioaktivator,  pH bahan berkisar antara 5,75 – 7,5, suhu bahan berkisar antara 32˚C – 36˚C, dan kelembaban bahan  berkisar  antara  32,5%  –  70%.  Namun kelembaban  pada  semua  reaktor  belum memenuhi  kisaran  optimum  dalam  proses dekomposisi  sampah  organik  secara  anaerob hal  ini  ditandai  dengan  kelembaban  bahan pada semua reaktor mencapai 32,5%.
3. Berdasarkan hasil analisis gas dari laboratorium,  produksi  biogas  terbesar  pada pengukuran hari ke 39 terlihat bahwa volume biogas  pada  reaktor  RH 2 adalah  yang  paling
tinggi  yaitu  sebesar  28,2%  dengan  jumlah penambahan  gas  hidrogen  sebanyak  1,8  m 3 , dan  kondisi  parameter  seperti  pH  adalah  7, suhu  36°C,  dan  kelembaban  50%.  Volume biogas  untuk  reaktor  RH 3 adalah  24,8% dengan  jumlah  penambahan  gas  hidrogen sebanyak 2,7 m 3 dan kondisi parameter seperti pH  adalah  7,  suhu  36°C,  dan  kelembaban 50%.  Volume  biogas  untuk  reaktor  RH 1 adalah  19,4,%  dengan  penambahan  gas hidrogen  sebanyak  0,9  m 3 dan  kondisi parameter seperti pH adalah 7,25, suhu 36°C, dan  kelembaban  50%.  Volume  biogas  untuk reaktor  reaktor  RH 0 adalah  8,11%  tanpa penambahan  gas  hidrogen  dan  kondisi parameter  seperti  pH  adalah  7,  suhu  35,5°C, dan kelembaban 40%.
4. Dari  hasil  perhitungan ! yang  merupakan persentase gas H 2 yang bereaksi menghasilkan CH 4 ,  maka  nilai ! reaktor  RH 3 adalah  yang palig  besar  dengan  nilai  0,2432  dengan kecepatan reaksi ∆# ∆$ = 7,81933 x 10 /0 12 345 6789 .  Nilai ! reaktor  RH 2 adalah 0,2261 dengan kecepatan reaksi ∆# ∆$ = 8,0594 x 10 /0 12 345 6789 .  Nilai ! reaktor  RH 1
adalah 0,1692 dengan kecepatan reaksi ∆#
∆$ = 2,829277 x 10 /0 12 345 6789

## DAFTAR PUSTAKA
Bahrin, David dkk. 2011. “Pengaruh Jenis Sampah, Komposisi  Masukan  dan  Waktu  Tinggal Terhadap  Komposisi  Biogas  Dari  Sampah Organik  Pasar  Kota  Palembang”  dalam Prosiding  Seminar  Nasional  AvoER  Ke-3. Palembang : Universitas Sriwijaya
Hermawan. B., Lailatul Qodriyah, dan Candrarini Puspita.  2007.  Sampah  Organik  sebagai Bahan Baku Biogas untuk Mengatasi Krisis Energi  Dalam  Negeri.  Karya  Tulis  Ilmiah Mahasiswa.  Universitas  Lampung.  Bandar Lampung.  diakses  pada  tanggal  30 September 2010 dari http://chemistryaddict.wordpress.com
Smith, Paul. H and Mah, Robert. A. 1965. Kinetics of  Acetate  Metabolisme  During  Sludge Digestion.  In  American  Society  for Microbiology Vol. 14, No. 3. USA
Simamora  S.  1989.  Pengelolaan  Limbah
Peternakan  (Animal  Waste  Management). Teknologi Energi Gasbio. Falultas
Politeknik  Pertanian  IPB.  Bekerjasama dengan  Direktorat  Pendidikan  Menengah Kejuruan.  Dirjen  Pendidikan  Dasar  dan Menengah, Departemen P dan K.
Sidik, P. 2008. “Perbandingan Unjuk Kerja Proses
Fermentasi Anaerobik Single StageDengan Double Stage Sebagai Alternatif Pengolahan  Sampah  Kota”.  Teknik  Kimia ITENAS. 2008
Sudradjat,  R.  2006.  “Mengelola  Sampah  Kota”. Bogor.
Tchobanoglus, et al. 1993. Integrated Solid Waste Management. Singapore : Mc. Graw-Hill.
Wahyuni, Sri. 2001. “Pengolahan Sampah Organik Dan  Aspek  Sanitasi“  dalam  Jurnal Teknologi  Lingkungan  BPPT,  Vol.  2,  No.
2, mei 2001, pp 113-118 Yadav,  L.S  and  P.R    Hesse.  1981.  The Development and Use of Biogas Technology  in  Rural  Areas  of  Asia  (A Status  Report  1981).Improving  Soil Fertility  through  Organic  Recycling, FAQ/UNDP Regional Project RAS/75/004, Project Field Document No. 10
Zupancic, Gregor. 2012. Management of Organic
Waste . Institute for Environmental
Protection and Sensors, Slovenia.