Perpustakaan Digital ITB

Air limbah industri tahu merupakan salah satu limbah cair yang dihasilkan melimpah di Indonesia. Whey tahu, air limbah dari sisa proses penggumpalan protein dan pengepresan tahu, memiliki kandungan senyawa organik yang tinggi sehingga memungkinkan untuk diolah menjadi biogas. Kandungan protein yang tinggi memungkinkan air limbah tahu memiliki kemampuan buffer untuk mencegah penurunan pH pada tahap asidogenesis. Di Indonesia, telah terdapat beberapa IPAL anaerobik untuk mengolah air limbah tahu menjadi biogas menggunakan reaktor unggun tetap. Penggunaan reaktor unggun tetap multi tahap bertujuan untuk mengoptimalkan proses dengan menyediakan kondisi yang sesuai untuk masingmasing kelompok mikroba yang berperan pada tahapan-tahapan pembentukan biogas pada reaktor yang berbeda-beda. Meskipun demikian, belum terdapat data kinerja reaktor yang memadai. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis kinerja reaktor unggun tetap tiga tahap berbahan baku air limbah industri tahu untuk pembuatan biogas. Analisis kinerja dimulai dengan mengevaluasi kemampuan buffer air limbah tahu melalui percobaan batch, start-up percobaan kontinyu menggunakan reaktor unggun tetap, dan kemudian melakukan analisis kinerja reaktor unggun tetap tiga tahap melalui percobaan semi kontinyu. Analisis kinerja reaktor unggun tetap dilakukan dengan memvariasikan laju beban organik (OLR) atau waktu tinggal (HRT) setelah start-up berhasil. Terdapat lima variasi waktu tinggal yang dilakukan yaitu HRT total 6,07-14,17 hari; 3,75-4,36 hari; 2,09-3,54 hari; 1,31-1,48 hari; dan 0,62-1,20 hari atau OLR 0,49-1,32 kg COD/m3/hari; 1,58-1,75 kg COD/m3/hari; 2,18-2,42 kg COD/m3/hari; 2,98-5,54 kg COD/m3/hari; dan 6,66-9,81 kg COD/m3/hari. Dari data yang diperoleh pada berbagai waktu tinggal, dilakukan pemodelan kinetika dengan penyederhanaan-penyederhanaan sehingga dapat mewakili proses yang terjadi pada pembentukan biogas dari air limbah tahu. Hasil percobaan batch menunjukkan bahwa air limbah tahu memiliki kemampuan buffer sehingga dapat menjaga pH cairan selama proses diantara 6,8 dan 8,4. Pemanfaatan air limbah tahu sebagai substrat pada pembentukan biogas juga dimungkinkan dilakukan tanpa penambahan bahan-bahan aditif, baik untuk menaikkan pH maupun sebagai sumber nutrisi. Produksi CH4 spesifik yang diperoleh adalah sebesar 284,6 NmL CH4/g VS substrat. Hasil percobaan di dalam reaktor unggun tetap selama periode start-up menunjukkan kinerja start-up yang baik, dengan penyisihan COD mencapai lebih dari 80% setelah hari ke-90. Keberagaman bakteri di dalam reaktor pada hari ke-73 menunjukkan bahwa pemanfaatan protein dan karbohidrat kompleks lebih banyak terjadi di Reaktor 1, dan pemanfaatan karbohidrat sederhana lebih banyak terjadi di Reaktor 2 dan Reaktor 3. Keberagaman arkea di dalam reaktor menunjukkan bahwa metanogenesis di Reaktor 1 didominasi dari substrat hidrogen, dan metanogenesis di Reaktor 3 memanfaatkan hidrogen dan asetat sebagai substrat. Hasil penelitian di dalam reaktor unggun tetap pada berbagai laju beban organik menunjukkan kinerja reaktor yang baik, dengan penyisihan COD mencapai lebih dari 80% pada setiap variasi laju beban organik yang diberikan. Mikroorganismemikroorganisme anaerobik di dalam reaktor dapat menyesuaikan diri dengan baik terhadap peningkatan beban organik yang diberikan. Proses di Reaktor 1 didominasi oleh tahapan asidogenesis sedangkan di Reaktor 2 dan Reaktor 3 didominasi oleh tahapan metanogenesis. Hasil analisis sintrofi menunjukkan nilai 1 TG? reaksi pemanfaatan propionat berada pada kisaran kesetimbangan tetapi tidak menunjukkan kemungkinan terjadinya akumulasi VFA di dalam reaktor. Nilai konsentrasi asam propionat dapat dijaga di bawah 0,8 g asetat/L. Neraca massa COD dapat mengkonfirmasi nilai perolehan CH4 dengan baik. Dibandingkan penelitian sebelumnya menggunakan reaktor unggun tetap satu tahap, reaktor unggun tetap tiga tahap terbukti dapat beroperasi pada waktu tinggal yang lebih pendek dengan laju beban organik yang lebih tinggi. Produktivitas CH4 tertinggi diperoleh pada laju beban organik 6,7 kg COD/m3/hari (waktu tinggal total 1,1 hari), mencapai 1,74 Nm3 CH4/m3-hari. Model kinetika dengan dua tahapan proses asidogenesis dan metanogenesis dapat mewakili kondisi yang terjadi di dalam reaktor, dengan kesalahan relatif rata-rata sebesar 10,58%. Nilai konstanta-konstanta kinetika yang diperoleh berupa , ma ? , sa K COD Xa Y , VFA Xa Y , CO2 Xa Y , H2 Xa Y , mb? , sb K , VFA Xb Y , CH4 Xb Y , CO2 Xb Y dan ? berturutturut adalah sebesar 0,83?0,19 hari-1, 7,60?1,98 g COD/L, 10,57?2,56 g COD/g, 539,28?213,91 mmol/g, 102,95?44,78 mmol/g, 4,25?1,58 mmol/g, 0,29?0,14 hari-1, 36,90?20,55 mmol/L, 207,31?74,45 mmol/g, 109,58?47,76 mmol/g, 39,63?13,80 mmol/g dan 0,31?0,06. Peluang penelitian ke depan adalah menambahkan pengamatan biofilm di dalam masing-masing reaktor untuk mengetahui perkembangan mikroorganisme yang terjadi. Bersamaan dengan itu dapat dilakukan validasi model kinetika dengan mengkonfirmasi nilai konsentrasi mikroba asidogen dan metanogen. Penelitian yang lebih luas adalah aplikasi pembuatan biogas dari air limbah industri tahu pada skala besar dengan waktu tinggal yang lebih pendek dan laju beban organik yang lebih tinggi untuk mengurangi biaya investasi dan meningkatkan produktivitas biogas.