Jurnal Rekayasa Proses
Not a member yet
238 research outputs found
Sort by
Pemanfaatan Limbah Kulit Kakao Menjadi Briket Arang sebagai Bahan Bakar Alternatif dengan Penambahan Ampas Buah Merah
Full text linkA B S T R A C TThe conversion of cocoa shell waste into char briquettes has been carried out through various methods. However, the product characteristics do not meet the SNI briquettes requirements. Therefore, it is necessary to improve process engineering by mixing cocoa peel waste with red fruit pulp to get char briquettes in order to improve quality of briquette products. This research was carried out through pyrolysis process with temperthwatures up to 500 oC and held for 4 hours. The research objective was to produce char briquettes from cacao pod shell waste with the addition of red fruit pulp and its characteristic test. The study was designed with 2 variables, namely independent variables in the form of char raw material powder that passed 50 mesh sieve, weight ratio of cocoa shell char powder and red fruit pulp char powder (100:0, 70:30, 50:50, 30:70, and 0%:100%), pressure (100 kg/cm2), 10% starch adhesive from raw materials, and briquette diameter of 40 mm. Whereas the dependent variables are the moisture content (%), volatile content (%), ash content (%), fixed carbon content (%), and calorific value (cal/g). The results showed that the process of pyrolysis of char briquettes waste cocoa shell with red fruit pulp can increase its calorific value. The best characteristics of briquette were obtained from mixed briquettes (composition of 30%:70%) with moisture content of 5.63%, volatile content of 18.65%, ash content of 9.45%, fixed carbon content of 66.27%, and calorific value of 6422 cal/g.A B S T R A KPemanfaatan limbah kulit buah kakao menjadi briket arang telah banyak dilakukan melalui berbagai metode tetapi belum memenuhi persyaratan SNI briket arang. Oleh karena itu, perlu diupayakan untuk mendapatkan briket arang yang memenuhi persyaratan SNI. Salah satunya dengan cara mencampurkan limbah kulit kakao dengan ampas buah merah karena ampas buah merah memiliki nilai kalor yang cukup tinggi. Penelitian ini dilakukan melalui proses pirolisis dengan suhu sampai dengan 500 oC dan ditahan selama 4 jam. Tujuan penelitian untuk memproduksi briket arang dari limbah kulit buah kakao dengan penambahan ampas buah merah serta uji karakteristiknya. Penelitian dirancang dengan 2 variabel, yaitu variabel bebas (independent variable) berupa ukuran serbuk bahan baku arang yang lolos saringan 50 mesh, rasio massa campuran serbuk arang kulit kakao dengan serbuk arang ampas buah merah (100:0, 70:30, 50:50, 30:70, dan 0%:100%), tekanan pengempaan (100 kg/cm2), perekat kanji 10% dari bahan baku, dan diameter briket 40 mm. Variabel terikat (dependent variable) yang diukur yaitu kadar air (%), kadar zat mudah menguap (%), kadar abu (%), kadar karbon terikat (%), dan nilai kalor (kal/g). Hasil penelitian menunjukkan bahwa, dengan melalui proses pirolisis briket arang limbah kulit kakao dengan ampas buah merah dapat meningkatkan nilai kalor-nya. Karakteristik briket terbaik diperoleh dari briket komposisi campuran (30%:70%) dengan kadar air 5,63 %, kadar zat mudah menguap 18,65 %, kadar abu 9,45 %, kadar karbon terikat 66,27 %, dan nilai kalor 6422 kal/g
Pelarutan Emas pada Pelindian Konsentrat Emas Hasil Roasting Menggunakan Reagen Tiosianat
Full text linkA B S T R A C TDissolution of gold from roasting concentrate of gold ore using potassium thiocyanate with the presence of ferric chloride as an oxidizer was investigated. The concentrate was taken from Lengkukai gold mine. Gold ore particles under 53 µm in size were roasted at varied temperature, separated using wet magnetic separator, and finally leached. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that there were phase changes after roasting with the emergence of new phases such as hematite, pyrrhotite, and almandine. Leaching of gold concentrate after roasting and magnetic separation showed that gold was in non-magnetic concentrate at 950oC with the highest gold dissolution of 0.95 mg/L, while magnet concentrate was completely absent. Experiments with the addition of Fe3+ ion oxidizers for 24-hour range did not have significant effect on gold dissolution. The highest gold concentration obtained of 2.29 mg/L was obtained at 12 hours with 0.1 M FeCl3. The increase of thiocyanate reagent concentrations, which showed a linear correlation to gold dissolution, produced up to 2.25 mg/L of gold concentration (12 hours at 0.3 M KSCN).Keywords: ferric ion gold dissolution; gold concentrate; roasting; thiocyanate A B S T R A KPelarutan emas dari konsentrat hasil roasting bijih emas tambang Lengkukai menggunakan reagen pelindi kalium tiosianat dengan penambahan ferric chloride sebagai oksidator telah diteliti. Partikel bijih emas dengan ukuran di bawah 53 µm di-roasting pada berbagai temperatur kemudian dipisahkan menggunakan pemisah magnetik basah dan akhirnya dilindi. Hasil analisis X-ray diffraction (XRD) menunjukkan adanya perubahan fase setelah roasting dengan munculnya fase-fase baru yaitu hematit, pirohitit dan almandin. Pelindian konsentrat emas hasil roasting dan pemisahan magnetik menunjukan emas berada pada konsentrat non magnet temperatur roasting 950 oC dengan pelarutan emas paling tinggi sebesar 0,95 mg/L, berbeda dengan konsentrat magnet yang sama sekali tidak ada. Percobaan dengan penambahan oksidator ion Fe3+ selama rentang 24 jam tidak memberikan efek yang signifikan terhadap pelarutan emas. Dari penelitian ini didapatkan konsentrasi emas tertinggi sebesar 2,29 mg/L pada 12 jam dengan konsentrasi FeCl3 0,1 M. Sedangkan penambahan konsentrasi reagen tiosianat, yang menunjukan hubungan linier terhadap pelarutan emas, menghasilkan konsentrasi besar hingga 2,25 mg/L selama 12 jam pada konsentrasi KSCN 0,3 M.Kata kunci: ion besi III; konsentrat emas; pelarutan emas; roasting; tiosiana
Pengembangan Teknologi Berbasis Media Air Subkritis dan CO2 Bertekanan untuk Intensifikasi Proses
Full text linkA B S T R A C TGreen solvent, an environmentally friendly solvent in form of subcritical water (SBCW) and pressurized CO2, has been used as media in process intensification. It has characteristic of having low or even zero toxicity. Hence it can simplify purification procedure. In this communication, development of technology applications of those green solvents, i.e. extraction, particle synthesis, and reaction engineering, is briefly presented. In general, studies show a positive utilization of green solvents of subcritical water and pressurized CO2. For example, in pectin extraction, yield up to 90% has been obtained when the combined solvent was used. In another application, hydrolysis using SBCW-CO2 as combined solvent has facilitated 100% conversion of pinene.Keywords: carbon dioxide; intensification process; subcritical water A B S T R A KGreen solvent, yakni pelarut yang ramah lingkungan dalam bentuk air subkritis (subcritical water, SBCW) dan CO2 bertekanan yang telah dikembangkan untuk media pemrosesan, sebagai salah satu upaya intensifikasi proses. Solven ini dikatakan ramah lingkungan karena tingkat toksisitas air subkritis maupun CO2 sangat rendah, atau bahkan tidak ada sama sekali, sehingga mempersingkat prosedur purifikasi. Pada artikel pendek ini, pengembangan aplikasi teknologi tersebut diulas sebagai telaah (review) pendek dalam teknologi pemisahan (ekstraksi), sintesis partikel, dan rekayasa reaksi. Hasil-hasil studi pada umumnya memberi konfirmasi positif tentang potensi pemakaian dua fluida ramah lingkungan, yaitu SBCW dan CO2, dalam rekayasa proses. Sebagai contoh pada studi ekstraksi pektin, proses menggunakan green solvent berhasil mencapai yield hingga 90%. Hasil serupa dapat dilihat dari konversi pinene melalui proses hidrolisis hingga mencapai 100%.Kata kunci: air subkritis; karbon dioksida; intensifikasi prose
Comparative Study of Nyamplung (Callophylum inophyllum) Kernel Oil Obtained from Mechanical and Chemical Extraction for Biofuel Production
Full text linkNyamplung (Callophylum inophyllum) contains oil around 40-73% in its seed. It has recently gained recognition as a potential source for biofuel production. The oil recovery process from renewable sources such as nyamplung is widely carried out by using chemical extraction with solvents. Nevertheless, this method is considered costly and there are safety issues as well as environmental concerns related to the solvents used. Therefore, mechanical extraction has emerged as an alternative method. In this study, the nyamplung oil recovered by mechanical extraction via hydraulic press and chemical extraction utilizing Soxhlet extraction was compared. Soxhlet extraction was carried out by using n-hexane as a solvent with a temperature of 70 oC for 5 hours. Before the extraction process, the kernel was initially pretreated to reduce the particle sizes and the water content. The results show that the oil yield recovered using the hydraulic press is 58%, which is comparable with the value obtained from Soxhlet extraction (65%). The oil characteristics were also compared, and the profiling shows no significant difference in the properties (saponification value, acid value, and iodine value) of oils recovered using both methods. The composition of fatty acids was also analyzed for utilization as a biofuel feedstock. Higher content of oleic acid was observed in oil resulted from chemical extraction while mechanical extraction yielded oil with higher palmitic acid content.A B S T R A KNyamplung (Callophylum inophyllum) mengandung minyak sebesar 40-73% dalam bijinya dan belakangan ini diakui sebagai sumber potensial untuk pembuatan biofuel. Proses perolehan minyak nabati dari biji nyamplung pada umumnya dilakukan menggunakan ekstraksi kimia dengan pelarut. Akan tetapi, metode ini cenderung berbiaya tinggi serta memiliki isu berkaitan dengan keselamatan proses dan dampak lingkungan berkaitan dengan penggunaan pelarut. Oleh karena itu, metode ekstraksi mekanis banyak dikembangkan sebagai alternatif metode ekstraksi minyak. Dalam penelitian ini, hasil perolehan minyak nyamplung melalui penekanan hidrolik dibandingkan dengan hasil dari ekstraksi Soxhlet. Ekstraksi Soxhlet dilakukan dengan pelarut n-heksana pada suhu 70 oC selama 5 jam. Sebelum proses ekstraksi, biji nyamplung mengalami perlakuan awal terlebih dahulu dengan cara digiling untuk mengurangi ukuran biji dan dipanaskan untuk mengurangi kadar air. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa yield minyak dari ektraksi mekanik sebesar 58% sementara yield dari ekstraksi Soxhlet adalah 65%. Karakteristik minyak yang dihasilkan melalui kedua metode ini tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam hal nilai saponifikasi, nilai asam, dan nilai iodine. Analisis komposisi asam lemak dari kedua minyak yang dihasilkan menunjukkan bahwa minyak yang diperoleh dari ekstraksi kimia mengandung asam oleat dengan persentase yang lebih tinggi sementara minyak dari hasil ekstraksi mekanik memiliki persentase asam palmitat yang lebih tinggi
Studi Kondisi Operasi dalam Pemisahan Asam Laktat dari Produk Konversi Katalitik Tandan Kosong Sawit Melalui Esterifikasi-Hidrolisis
Full text linkLactic acid is a platform chemical that is usually used to form various chemical products. Nowadays, the need of lactic acid is increasingly high especially for bio-based chemical as a substitute for petroleum-based one. Catalytic chemical conversion is seemingly potential to substitute the bioconversion pathway. This research aims to determine the best operating condition for separating lactic acid from its mixture (the catalytic conversion product of oil palm empty fruit bunch) by esterification-hydrolysis in order to produce the highest yield and purity. The esterification of the mixture was carried out by using n-butanol as a solvent and wet Amberlyst-15 as a catalyst. The esterification process was conducted by reacting n-butanol and lactic acid for 6 hours in a batch reactor. Hydrolysis was then followed by reacting organic phase as an esterification product and water in batch reactor system for 4 hours. The result showed that the higher reactant volume ratio, temperature, and catalyst concentration were used, the higher yield of both esterification and hydrolysis products would be. The highest esterification yield of 98.64%-w/w was achieved when the temperature was at 90oC, with a reactant volume ratio of 4, and the catalyst concentration of 2.5%-w/w. Moreover, the experiment results showed that the highest hydrolysis yield of 98.64%-w/w was achieved by the temperature of 90 oC, the reactant volume ratio of 20, and the catalyst concentration of 2.5%-w/w. It was revealed that the most significant variable for esterification was reactant volume ratio while both reactant volume ratio and temperature become the prominent variables for hydrolysis counterpart. Additionally, another modified method of separation was conducted by applying reactive distillation. This modified process increased the hydrolysis yield up to 82.34%-w/w by using pure butyl lactate as feed while the usage of the catalytic butyl lactate as feed could produce lactic acid with the yield of 74.01%-w/w. A B S T R A KAsam laktat adalah bahan kimia antara yang bermanfaat untuk pembentukan berbagai macam produk kimia. Permintaan asam laktat dewasa ini sangat tinggi terutama sebagai bahan kimia berbasis alam yang digunakan sebagai substitusi untuk penggunaan bahan kimia tak terbarukan. Terdapat banyak alternatif proses yang sudah dilakukan oleh peneliti untuk menemukan metode alternatif yang efektif sebagai pengganti proses fermentasi dan konversi katalitik merupakan proses yang berpotensi untuk diaplikasikan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi operasi yang menghasilkan perolehan asam laktat tinggi pada reaksi esterifikasi-hidrolisis asam laktat dari produk reaksi katalitik tandan kosong sawit menggunakan n-butanol p.a., dan katalis Amberlyst-15 basah. Esterifikasi dilakukan dengan mereaksikan n-butanol dan umpan hasil konversi katalitik tandan kosong sawit selama 6 jam. Hidrolisis dilakukan dengan mereaksikan air dan fase organik esterifikasi selama 4 jam. Hasil menunjukkan semakin tinggi temperatur reaksi, rasio volume reaktan, dan konsentrasi katalis, semakin tinggi perolehan asam laktat esterifikasi dan hidrolisis yang dihasilkan. Perolehan butil laktat tertinggi pada reaksi esterifikasi diperoleh sebesar 98,64%-b/b pada kondisi 90 oC, rasio volume 4 dan konsentrasi katalis 2,5%-b/b. Perolehan asam laktat tertinggi pada reaksi hidrolisis diperoleh sebesar 67,97%-b/b pada kondisi 90 oC, rasio volume 20 dan konsentrasi katalis 2,5%-b/b. Variabel signifikan pada esterifikasi adalah rasio volume reaktan, sedangkan pada hidrolisis adalah rasio volume reaktan dan temperatur. Penggunaan distilasi reaktif pada hidrolisis mampu meningkatkan perolehan asam laktat hingga 82,34%-b/b untuk butil laktat murni sebagai umpan dan 74,01%-b/b untuk butil laktat katalitik sebagai umpan
Mathematical Modelling and Simulation of Hydrotropic Delignification
Full text linkA B S T R A C TDelignification is a fundamental step in bio-refinery for lignocellulose feedstock processing. Hydrotropic delignification is considered as a promising alternative compared to other conventional delignification processes due to the use of mild chemicals. In this paper, a quantitative description of hydrotropic delignification for a cylindrical biomass particle is presented by using fundamental concepts of chemical kinetics and transport processes. The development of hydrotropic delignification model was based on following assumptions: i) lignin in the biomass is immobile, ii) delignification is considered as a simultaneous process which involves intra-particle diffusion of hydrotropic agent followed by second order reaction for lignin and hydrotropic chemical, as well as intra-particle product diffusion. Finite difference approximation was applied to solve the resulting partial and ordinary differential equations. The simulation results of the proposed model may describe the concentration profiles of lignin, hydrotropic agent and soluble product distributions in a cylindrical solid particle as a function of radial position and time. In addition, the model could also predict the concentration of hydrotropic agent and soluble product in the liquid phase as well as the yield and conversion as a function of time. A local sensitivity analysis method using one factor at a time (OFAT), has been applied to investigate the influence of particle size and hydrotropic agent concentration to the yield and conversion of the hydrotropic delignification model. Validation of the proposed model was conducted by comparing the numerical results with an analytical solution for a simple case diffusion in cylinder with constant surface concentration and in the absence of chemical reaction. The validation result showed that the hydrotropic delignification model was in good agreement with the analytical solution.Keywords: cylindrical particle; delignification; hydrotropic; modelling; simulation A B S T R A KDelignifikasi merupakan tahap penting dalam proses biorefineri biomassa berlignoselulosa. Delignifikasi hidrotropi adalah salah satu alternative proses yang memiliki beberapa kelebihan dibandingkan proses-proses delignifikasi konvensional karena tidak menggunakan bahan kimia berbahaya. Dalam artikel ini disajikan deskripsi kuantitatif proses delignifikasi hidrotropi untuk partikel berbentuk silinder dengan menggunakan konsep fundamental kinetika reaksi dan proses-proses perpindahan. Penyusunan model proses delignifikasi hidrotropi dilakukan berdasarkan asumsi-asumsi bahwa i) lignin pada biomassa bersifat immobile, ii) proses delignifikasi dipandang sebagai suatu rangkaian proses simultan yang terdiri atas proses difusi intrapartikel senyawa hidrotrop, reaksi order dua terhadap lignin dan senyawa hidrotrop, serta difusi intrapartikel produk delignifikasi. Finite difference approximation (FDA) digunakan untuk menyelesaikan persamaan simultan berbentuk persamaan diferensial ordiner dan persamaan diferensial parsial dalam tahap pemodelan. Hasil simulasi memberikan gambaran profil distribusi konsentrasi lignin, konsentrasi senyawa hidrotrop dan produk delignifikasi di dalam partikel padatan yang berbentuk silinder sebagai fungsi posisi dan waktu. Model yang dikembangkan juga dapat memprediksi konsentrasi senyawa hidrotropik dan produk di fasa cairan, serta yield dan konversi sebagai fungsi waktu. Metode analisis sensitivitas lokal, yakni metode one factor at a time (OFAT), digunakan untuk mengkaji pengaruh ukuran partikel dan konsentrasi senyawa hidrotropik terhadap yield dan konversi proses delignifikasi. Validasi model yang diajukan dilakukan dengan membandingkan hasil analisa numerik dengan hasil penyelesaian analitis untuk kasus difusi pada silinder dengan konsentrasi permukaan yang konstan serta tidak melibatkan reaksi kimia. Hasil validasi model menunjukkan bahwa model delignifikasi hidrotropi yang diajukan memiliki kesesuaian yang tinggi dengan hasil penyelesaian analitis.Kata kunci: delignifikasi; hidrotropi; pemodelan; silinder; simulas
Pengaruh Derajat Keasaman (pH) dalam Proses Presipitasi Hidroksida Selektif Ion Logam dari Larutan Ekstrak Spent Catalyst
Full text linkA B S T R A C TNickel hydroxide [Ni(OH)2] is an important compound in producing rechargeable batteries. The synthesis of Ni(OH)2 can be carried out using a hydroxide precipitation method from a solution containing nickel (II) (Ni2+) ions. In this study, the synthesis of Ni(OH)2 was investigated from the solution of extracted spent catalyst using sulfuric acid (H2SO4) solution. The selective precipitation was conducted using sodium hydroxide (NaOH) solution and the degree of acidity (pH) was varied in the range of 4–14. The operating temperature was kept constant at 30oC. The experimental results showed that the optimum precipitation conditions of Al3+ and Ni2+ ions were obtained at different pH where the optimum pH values were 6 and 10, respectively. Precipitate samples were characterized and the results showed that the purity of Ni(OH)2 in those samples was 13.1%. The XRD results indicated that the structure of precipitate still contains other impurities, such as Na2SO4, Al(OH)3 and those compounds were mutually agglomerate.A B S T R A KNikel hidroksida [Ni(OH)2] merupakan senyawa penting dalam produksi baterai yang dapat didaur ulang. Sintesis senyawa Ni(OH)2 dapat dilakukan melalui metode presipitasi hidroksida dari suatu larutan yang mengandung ion nikel (II) (Ni2+). Pada studi ini, sintesis Ni(OH)2 dilakukan dari larutan induk hasil ekstraksi spent catalyst dengan menggunakan larutan asam sulfat (H2SO4). Proses presipitasi selektif dilakukan dengan menggunakan larutan natrium hidroksida (NaOH) dan derajat keasaman (pH) divariasikan pada kisaran 4 hingga 14. Temperatur operasi dijaga konstan pada 30 oC. Hasil percobaan menunjukkan bahwa proses presipitasi ion Al3+ dan ion Ni2+ mencapai keadaan optimum pada pH yang berbeda dengan nilai pH optimumnya adalah 6 dan 10, secara berurutan. Hasil karakterisasi sampel menunjukkan bahwa kemurnian Ni(OH)2 dalam sampel sebesar 13,1%. Hasil pengujian XRD mengindikasikan bahwa struktur presipitat yang terbentuk masih mengandung senyawa pengotor lain, seperti senyawa Na2SO4, Al(OH)3 dan senyawa–senyawa tersebut saling mengaglomerasi.
Synthesis of Curcumin Nanoparticle from Curcuma xanthorrhiza Roxb Extract by Solvent-Antisolvent Precipitation Method
Full text linkA B S T R A C TCurcumin is an active compound found in temulawak (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) extract which is widely used for biomedical application. However, the utilization of curcumin is still limited due to its properties i.e. hydrophobicity, poor stability, and low water solubility. Modification of curcumin molecule and process optimization during the extraction and purification process is needed to minimize the aforementioned limitations. One of the approaches is producing curcumin in nano size. This present research aims to optimize the synthesis of curcumin nanoparticle from Curcuma xanthorrhiza Roxb. extract using solvent-antisolvent precipitation method. Curcumin colour stability was also enhanced by controlling the pH during raw materials preparation. The obtained curcumin nanoparticle was then characterized using particle size analysis (PSA). Result showed that Curcuma xanthorrhiza Roxb. extract colour could be controlled by maintaining acidic environment. At the pH of 3, yellow colour of extract was obtained, meanwhile at neutral pH, the colour of extract changed into dark brown. PSA result showed that optimum stirring condition of precipitation process was obtained using 500 rpm stirring rate for 45 minutes which resulted in curcumin nanoparticle in the size range of 164.37±3.29 nm. Thus, by controlling the pH of extract at 3 during extraction process and using optimum stirring condition at 500 rpm for 45 minutes during precipitation process, more stable and soluble curcumin was successfully produced. A B S T R A KKurkumin merupakan salah satu senyawa aktif yang terkandung dalam ekstrak temulawak (Curcuma xanthorrhiza Roxb.) yang banyak digunakan untuk aplikasi biomedis. Meskipun demikian, pemanfaatan kurkumin masih terbatas dikarenakan sifatnya yang hidrofobik, stabilitas yang rendah, serta kelarutan di air yang rendah. Modifikasi kurkumin serta optimisasi proses ekstraksi maupun purifikasi perlu dilakukan untuk mengatasi kelemahan tersebut. Salah satu pendekatan yang dapat dilakukan adalah dengan membuat kurkumin dalam ukuran nano. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi pembuatan nanopartikel kurkumin dari ekstrak Curcuma xanthorrhiza Roxb. menggunakan metode presipitasi solven-antisolven. Stabilitas warna kurkumin dijaga dengan mengontrol pH saat persiapan bahan baku. Hasil nanopartikel kurkumin yang didapat kemudian dianalisis menggunakan particle size analysis (PSA). Hasil menunjukkan bahwa warna ekstrak Curcuma xanthorrhiza Roxb. dapat dijaga pada kondisi asam. Pada pH 3, ekstrak berwarna kuning cerah sedangkan pada pH netral, warna ekstrak berubah menjadi coklat gelap. Hasil PSA menunjukkan bahwa kondisi pengadukan yang optimum pada saat proses presipitasi diperoleh menggunakan kecepatan pengadukan 500 rpm selama 45 menit yang menghasilkan nanopartikel kurkumin dengan ukuran 164,37±3,29 nm. Dengan mengontrol ekstrak pada pH 3 selama proses ekstraksi dan menggunakan kondisi pengadukan optimum pada 500 rpm selama 45 menit pada proses presipitasi, kurkumin dengan stabilitas dan kelarutan yang baik dapat diperoleh.
Pengaruh Komposisi Subtrat dari Campuran Kotoran Sapi dan Rumput Gajah (Pennisetum purpureum) terhadap Produktivitas Biogas pada Digester Semi Kontinu
Full text linkA B S T R A C TThis study aims to determine the effect of substrate composition on biogas production from a mixture of cow dung and elephant grass using semi-continuous digester. Fresh cow dung and elephant grass were obtained from Department of Animal Husbandry, Faculty of Agriculture, University of Lampung. Elephant grass was knife-chopped, crushed using a blender and then mixed with cow dung at a total solid (TS) ratio between elephant grass and cow dung varies from 35:65 (P1), 40:60 (P2), 45:55 (P3), and 50:50 (P4). This mixture was then diluted with tap water until its TS content reach 5% and was used as substrate. Four semi-continuous digesters (labeled as P1 to P4) having a capacity of 36 L and working volume of 28 L were initially loaded with 22 L of diluted fresh cow dung (dilution ratio of 1:1) as a starter (source of bacteria) and were left until stable condition. When the biogas was produced, the prepared substrate was added daily into the respective digester at a loading rate of 500 mL.d-1. Parameters to be observed included daily temperature and pH of the substrate, daily biogas production, TS and VS content, and biogas quality. The results showed that the digester worked at average pH of 6.9 and the daily temperature 26.3 to 29.7°C. The total biogas production for 60 days was 608.4, 676.8, 600.0, and 613.3 L, respectively for P1, P2, P3, and P4. Biogas yield after the substrate achieving the designed composition was 254 (P1), 260 (P2), 261 (P3), and 271 L.m-3 of the substrate (P4). The addition of elephant grass up to 50% could maintain high production of biogas.Keywords: biogas; cow dung; elephant grass; productivity; semi-continuous A B S T R A KPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh komposisi substrat terhadap produktivitas biogas dari campuran kotoran sapi dan rumput gajah pada digester semi kontinu. Rumput gajah dan kotoran sapi segar diperoleh dari Jurusan Peternakan, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung. Rumput gajah dipotong menggunakan pisau dan dihancurkan dengan blender hingga halus dan dicampurkan dengan kotoran sapi pada perbandingan berat padatan kering (TS) 35:65 (P1), 40:60 (P2), 45:55 (P3), dan 50:50 (P4). Campuran ini diencerkan dengan air hingga kandungan TS mencapai 5% dan digunakan sebagai substrat. Empat digester semi kontinu (diberi label P1 hingga P4) dengan volume kerja 28 L mula-mula diisi dengan 22 L starter kotoran sapi segar yang diencerkan dengan air pada perbandingan berat 1:1 dan dibiarkan hingga stabil. Setelah gas mulai diproduksi, substrat yang telah dipersiapkan (sesuai label) ditambahkan ke dalam masing-masing digester dengan laju pembebanan 500 mL hari-1. Parameter yang diamati meliputi suhu harian, pH substrat, kandungan TS dan VS, produksi biogas, dan kualitas biogas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa digester bekerja pada pH rata-rata 6,9 dan suhu harian antara 26,3–29,7°C. Total produksi biogas selama 60 hari adalah 608,4; 676,8; 600,0; dan 613,3 L berturut-turut untuk P1, P2, P3, dan P4. Produktivitas biogas setelah substrat mencapai komposisi yang direncanakan adalah 254 (P1), 260 (P2), 261 (P3), dan 271 L/m-3 substrat (P4). Penambahan rumput gajah hingga 50% masih menghasilkan biogas yang tinggi.Kata kunci: biogas; kotoran sapi; produktivitas; rumput gajah; semi-kontin
Kinetics of Anaerobic Digestion of Dairy Fat Waste with Saponification Pre-Treatment
Full text linkAnaerobic digestion has been an attractive field of research in the era of energy crisis. Biogas, which is the product of anaerobic digestion, provides alternative energy, while at the same time it also prevents pollution due to organic waste accumulation. Among various organic wastes, dairy fat waste is a potential substrate for anaerobic digestion. Fat waste has high theoretical biogas potential because of its high lipid content. However, anaerobic digestion of organic waste with high lipid content is quite challenging. The main obstacle in anaerobic digestion of fat waste is its tendency to form insoluble floating layer on top of the liquid phase. This phenomenon hinders the access of hydrolytic bacteria to the substrate. Saponification is one of the methods to increase the solubility of the floating layer and hence to improve the availability of substrate for the bacteria. Saponification changes the lipid content into soap which has both polar and non-polar functional groups and the polar side will increase the solubility of the substrate in water. This study evaluated the effect of different dosage of base added as the reactant during saponification pre-treatment on the productivity of anaerobic digestion of dairy fat waste. The kinetics of the anaerobic digestion process was analyzed by mean of mathematical model. The variations of the alkaline dosages studied for saponification pre-treatment were 0.04 mol base/g sCOD; 0.02 mol base/g sCOD; and no pre-treatment for control reactor. This study proved that saponification increased the solubility of dairy fat waste. This result was confirmed by the hydrolysis constant value (kH) of 0.00782/day for reactor with saponification, which was twenty times of magnitude higher than the kH value of 0.00032/day in the reactor without saponification. However, the exposure to high pH during the saponification pre-treatment might somewhat inhibit indigenous acidogenic bacteria in the waste which results in lower methane yield in the reactors with saponification to be compared to the control reactor. A B S T R A KPeruraian anaerobik merupakan salah satu bidang riset yang sangat menarik perhatian dalam era krisis energi. Biogas tidak hanya menyediakan energi alternatif, tetapi juga dapat mencegah pencemaran akibat limbah organik. Limbah lemak susu adalah substrat yang potensial untuk proses peruraian anaerobik karena memiliki potensi biogas teoritis yang tinggi akibat kandungan lemaknya yang tinggi. Namun, peruraian anaerobik dari limbah organik dengan kandungan lemak yang tinggi memiliki tantangan tersendiri. Hambatan utama dalam peruraian anaerobik dari limbah lemak susu adalah kecenderungan untuk membentuk lapisan padatan yang tidak larut dan mengapung di bagian atas fase cair. Fenomena ini menghambat akses bakteri hidrolisis terhadap substrat. Saponifikasi adalah salah satu cara untuk meningkatkan kelarutan lapisan padatan tersebut, sehingga meningkatkan ketersediaan substrat untuk bakteri. Saponifikasi akan mengubah kandungan lemak menjadi sabun yang memiliki gugus fungsi polar maupun non-polar. Gugus fungsi yang bersifat polar akan meningkatkan kelarutan substrat dalam air. Studi ini mengevaluasi pengaruh dari berbagai dosis larutan basa yang ditambahkan sebagai reaktan selama perlakuan awal saponifikasi terhadap peruraian anaerobik limbah lemak susu. Kinetika proses peruraian anaerobik dianalisis dengan menggunakan model matematika. Variasi dosis yang diamati pengaruhnya untuk perlakuan awal saponifikasi adalah 0,04 mol basa/g sCOD; 0,02 mol basa/g sCOD; dan nol (tanpa perlakuan awal saponifikasi). Dari penelitian ini, terbukti bahwa saponifikasi berhasil meningkatkan kelarutan limbah lemak susu dan juga ditunjukkan oleh nilai konstanta hidrolisis (kH) 0,00782/hari lebih tinggi dua puluh kali lipat dibandingkan dengan nilai kH 0,00032/hari pada reaktor tanpa saponifikasi. Akan tetapi, penelitian ini juga mengindikasikan bahwa bakteri asidogenik bawaan substrat terhambat kinerjanya oleh paparan pH yang tinggi selama perlakuan awal saponifikasi berlangsung sehingga hasil gas metan yang diperoleh lebih rendah daripada reaktor kontrol