Judul: Characterization and Pre-treatment of POME (Palm Oil Mill Effluent) as a substrate for Dark Fermentation Process on Biohydrogen Production
Abstrak: Proses fermentasi gelap menggunakan bahan baku POME memiliki keterbatasan karakteristik fisik, kimia, dan biologis untuk digunakan secara langsung sebagai substrat. Kondisi awal POME segar tidak mendukung untuk pertumbuhan dan metabolisme bakteri penghasil biohidrogen. POME memerlukan perbaikan kultur untuk memperoleh produksi gas biohidrogen yang optimal dengan menerapkan perlakuan kontrol bioreaktor dan pra-perlakuan yang tepat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik POME dan pengaruh pra-perlakuan terhadap produksi gas H2 secara fermentasi gelap. Pra-perlakuan POME terdiri dari penyaringan (mesh 10); variasi pengkondisian pH awal 6, 7, dan 8 dengan larutan NaOH 6 M; dan proses termal pada suhu 100 oC selama 60 menit. Bioreaktor dipertahankan pada kondisi termofilik dengan suhu 60 oC selama 24 jam. Pengambilan sampel uji dilakukan setiap 2 jam selama proses fermentasi gelap berlangsung untuk mengukur produksi gas H2 dan melihat perubahan parameter pH, DO, dan ORP pada POME. Hasil uji karakteristik POME menunjukkan konsentrasi DO yang rendah <0,5 mg/L, akibat tingginya beban organik yang memberikan keuntungan bagi bakteri anaerob obligat untuk tumbuh. Nilai rasio BOD/COD dari hasil karakterisasi diperoleh sebesar 0,47 sehingga tingkat keteruraian secara biologik relatif lambat dan membutuhkan rekayasa limbah untuk meningkatkan biodegradasi POME. Kandungan asam asetat sebesar 851,52 mg/Kg dan etanol sebesar 0,08 %w/w mengindikasikan telah berlangsungnya fase asidogenesis pada substrat POME segar. Parameter yang digunakan untuk melihat keseimbangan makronutrien di dalam POME diperoleh dari nilai rasio C/N sebesar 213 dan C/P sebesar 640. Kompleksitas karakteristik alamiah POME menghambat evaluasi ketercukupan makronutrien pada substrat. Hal tersebut dikarenakan nilai rasio C/N/P yang ideal pada produksi hidrogen yang optimal, diperoleh dari substrat murni pada kondisi biologik terkendali, sehingga hasil literatur tidak dapat dibandingkan dengan data terukur pada penelitian ini. Hasil analisis uji keanekaragaman bakteri pada POME menunjukkan dominasi dari spesies bakteri fermentatif penghasil hidrogen sebesar 89,36 %, dengan konsentrasi tertinggi terdapat pada spesies Caldanaerobius polysaccharolyticus sebesar 88,92 %. Sedangkan kelimpahan relatif bakteri metanogen diperoleh sebesar 0,04 %, dengan konsentrasi tertinggi terdapat pada spesies Methanothermobacter crinale sebesar 0,02 %. Bakteri metanogen yang teridentifikasi pada sampel POME diketahui dapat tumbuh pada suhu dan pH yang sama dengan bakteri fermentatif penghasil hidrogen, khususnya pada lingkungan termofilik. Karakteristik bakteri metanogen mumungkinkan untuk tetap dapat hidup pada suhu kontrol bioreaktor, meskipun akan terhambat pertumbuhannya saat kondisi pH POME mejadi lebih asam. Kemungkinan terjadinya proses reduksi hidrogen lebih dikhawatirkan pada bakteri fermentatif jenis LAB, NRB, dan SRB dengan kelimpahan relatif genus sebesar 1.59 % yang dapat mengkonsumsi hidrogen akibat pergeseran jalur metabolisme. Sampel POME yang digunakan sebagai substrat pada penelitian ini mengalami perubahan sifat pH, ORP, dan DO akibat dari penyimpanan dan pra-perlakuan yang diberikan. Selama proses penyimpanan terjadi penurunan pH sedangkan ORP meningkat (oksidatif), sebaliknya penambahan NaOH meningkatkan nilai pH ke arah basa dan penurunan ORP (reduktif). Pra-perlakuan alkali (NaOH 6 M) dan termal (100 oC) mengakibatkan terbentuknya beberapa reaksi kimia lain pada POME seperti saponifikasi, netralisasi, yang ditunjukkan dengan peningkatan viskositas, dan perubahan warna. Pergeseran sifat awal POME terhadap lama waktu penyimpanan dan perubahan karakteristik biologis selama proses fermentasi gelap mempengaruhi tingkat produksi biohidrogen yang dihasilkan. Pra-perlakuan termal diduga menekan pertumbuhan bakteri alamiah pada POME segar, karena terdapat spesies bakteri yang tidak
Keyword: Biohydrogen, Dark fermentation, POME, Thermophilic