Pengaruh Penambahan Biochar terhadap Produksi Biogas pada Pemanfaatan Limbah Biomassa Lignoselulosa Metode Two Phase Anaerobic Digestion

Insiyah, Lailatul and Fajri Anugroho, STP., M.Agr., Ph.D and Yusron Sugiarto, STP., M.Sc., MP., Ph.D (2024) Pengaruh Penambahan Biochar terhadap Produksi Biogas pada Pemanfaatan Limbah Biomassa Lignoselulosa Metode Two Phase Anaerobic Digestion. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Limbah biomassa lignoselulosa merupakan bahan organik yang jumlahnya melimpah. Limbah organik dapat dimanfaatkan sebagai inovasi energi baru terbarukan salah satunya untuk produksi biogas. Produksi biogas memerlukan adanya bahan penunjang untuk kelangsungan proses kerjanya. Salah satunya yaitu dengan memanfaatkan biochar sebagai bahan tambahan dan sumber karbon untuk membantu aktivitas mikroba di dalam digester. Tujuan dari penelitian yaitu untuk mengetahui pengaruh masing-masing limbah biomassa lignoselulosa (jerami padi, batang jagung dan eceng gondok) terhadap produksi biogas. Mengetahui pengaruh penambahan biochar terhadap produksi biogas dengan limbah lignoselulosa (jerami padi, batang jagung dan eceng gondok). Mengetahui variasi terbaik penambahan biochar terhadap produksi biogas tertinggi. Penelitian dilakukan menggunakan metode two phase anaerobic digestion. Fase pertama untuk menghasilkan kondisi asam dengan cara sludge disterilkan. Fase ke-2 untuk menghasilkan metana dengan cara menambahkan sludge non-steril. Bahan yang digunakan untuk perlakuan antara lain tanpa limbah lignoselulosa (0 g/L), limbah jerami padi (16,67 g/L), limbah batang jagung (16,67 g/L), dan limbah eceng gondok (16,67 g/L), biochar dosis 0 g/l, 5 g/l, 15 g/l dan 25 g/l. Pretreatment limbah dengan pengeringan, pengecilan ukuran dan perendaman dengan bahan kimia NaOH 2,5% + NH4OH sebanyak 10 mL. Total volume kerja sebanyak 60 mL dengan aquades sebanyak 40 – 50 mL dan sludge 10 mL. Jumlah variasi sampel sebanyak 16 sampel dengan 3 kali ulangan. Penyusunan komposisi bahan setiap perlakuan dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Set up perlakuan berupa pencampuran bahan dan inkubasi sampel pada suhu 32°C pada tahap pertama dan 37°C pada tahap ke dua. Pengukuran gas setiap hari dengan metode perpindahan air, pengambilan sampel setiap 7 hari sekali, serta pengukuran pH pada awal dan akhir penelitian. Karakterisasi sampel berupa uji analisis ultimate dan kadar air, TS (Total Solids), kadar abu, serta TVS (Total Volatile Solids). Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan adanya pengaruh dari penambahan substrat limbah lignoselulosa dan biochar. Akumulasi produksi biogas pada limbah lignoselulosa antara lain 3390,71 mL/L pada limbah jerami padi, 4374,16 mL/L limbah batang jagung, dan 2979,71 mL/L limbah eceng gondok dengan persentase kenaikan 31,56%, 40,71%, dan 27,73%. Penambahan biochar pada seluruh limbah menghasilkan akumulasi produksi lebih tinggi dari pada tanpa penambahan biochar. Variasi dosis terbaik penambahan biochar metode two phase anaerobic digestion yaitu pada dosis 5 g/L, dengan hasil akumulasi 4692,19 mL/L pada limbah jerami padi, 5059,15 mL/L pada limbah batang jagung, dan 3894,66 mL/ pada limbah eceng gondok dengan persentase kenaikan 26,52%, 27,31%, dan 29,00%. Pengukuran pH pada fase ke-1 berada pada rentang nilai pH 4 – 6 sehingga mendorong terjadinya pengasaman. Kemudian nilai pH pada fase ke-2 berada pada pH rentang 7 – 8 yang menunjukkan pH netral sehingga mikroba metanogen dapat berkembang dengan baik. Hasil perhitungan potensi biogas masing-masing limbah (jerami padi, batang jagung, eceng gondok) antara lain CH4 45,53%, 48,67%, 49,44% dan CO2 54,47%, 51,33% 50,56%.

English Abstract

Lignocellulosic biomass waste is an abundant organic material. Organic waste can be utilized as an innovation for renewable energy, one of which is biogas production. Biogas production requires supporting materials to sustain the process, one of which is using biochar as an additive and a carbon source to aid microbial activity in the digester. The aim of the study was to determine the effect of each lignocellulosic biomass waste (rice straw, corn stalks, and water hyacinth) on biogas production. It also aimed to determine the effect of biochar addition on biogas production with lignocellulosic waste (rice straw, corn stalks, and water hyacinth) and to find the best biochar addition variation for the highest biogas production. The research was conducted using the two-phase anaerobic digestion method. The first phase aimed to create acidic conditions by sterilizing the sludge. The second phase aimed to produce methane by adding non-sterile sludge. The materials used for treatment included no lignocellulosic waste (0 g/L), rice straw waste (16.67 g/L), corn stalk waste (16.67 g/L), and water hyacinth waste (16.67 g/L), with biochar doses of 0 g/L, 5 g/L, 15 g/L, and 25 g/L. The pretreatment of waste included drying, size reduction, and soaking with 2.5% NaOH + 10 mL NH4OH. The total working volume was 60 mL with 40-50 mL of distilled water and 10 mL of sludge. The sample variations totaled 16 samples with 3 replicates each. The composition of materials for each treatment was arranged using a Completely Randomized Design (CRD). The setup included mixing the materials and incubating the samples at 32°C in the first phase and 37°C in the second phase. Gas measurement was conducted daily using the water displacement method, sampling every 7 days, and pH measurement at the beginning and end of the study. Sample characterization included ultimate analysis, moisture content, Total Solids (TS), ash content, and Total Volatile Solids (TVS) analysis. The research results showed the influence of adding lignocellulosic waste substrate and biochar. The cumulative biogas production for lignocellulosic waste was 3390.71 mL/L for rice straw waste, 4374.16 mL/L for corn stalk waste, and 2979.71 mL/L for water hyacinth waste, with increases of 31.56%, 40.71%, and 27.73%, respectively. The addition of biochar to all wastes resulted in higher cumulative production compared to no biochar addition. The best biochar addition variation in the two-phase anaerobic digestion method was at a dose of 5 g/L, with cumulative results of 4692.19 mL/L for rice straw waste, 5059.15 mL/L for corn stalk waste, and 3894.66 mL/L for water hyacinth waste, with increases of 26.52%, 27.31%, and 29.00%, respectively. pH measurement in the first phase ranged from 4 to 6, promoting acidification. In the second phase, the pH ranged from 7 to 8, indicating a neutral pH, allowing methanogenic microbes to develop well. The calculated biogas potential for each waste (rice straw, corn stalks, water hyacinth) was CH4 at 45.53%, 48.67%, 49.44%, and CO2 at 54.47%, 51.33%, 50.56%, respectively.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	052410
Uncontrolled Keywords:	Biochar, Biogas, Limbah Biomassa Lignoselulosa, Two Phase Anaerobic Digestion-Biochar, Biogas, Lignocellulosic Biomass Waste, Two Phase Anaerobic Digestion
Divisions:	Fakultas Teknologi Pertanian > Keteknikan Pertanian
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	19 Sep 2024 08:10
Last Modified:	19 Sep 2024 08:10
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/225922

Text (DALAM MASA EMBARGO) Lailatul Insiyah.pdf Restricted to Registered users only Download (10MB)

Actions (login required)

View Item