Electronic Theses and Dissertation

Industri perkebunan kelapa sawit indonesia merupakan yang terbesar di dunia, dengan luas perkebunan mencapai 16.833.985 ha dan produksi minyak kelapa sawit sebesar 48.235.405 ton pada tahun 2023. pengolahan minyak kelapa sawit menghasilkan limbah cair (pome) yang berpotensi mencemari lingkungan karena kandungan bod dan cod yang tinggi. pome diolah melalui proses anaerobik untuk menghasilkan biogas, yang ramah lingkungan dan mengurangi emisi gas rumah kaca. teknologi microbial fuel cells (mfcs) yang diintegrasikan dengan anaerobic digestion dapat meningkatkan efisiensi produksi biogas. penggunaan rumen sapi dikarenakan cairan dalam rumen sapi mengandung bakteri yang dapat menguraikan bahan organik dan menghasilkan biogas. proses pengolahan anaerobik atau pembentukan biogas terdiri dari empat tahap utama dan terbagi dalam dua fase utama yaitu asidogenesis dan metanogenesis. biogas adalah gas yang dihasilkan melalui proses biologis yang disebut fermentasi anaerobik, di mana mikroorganisme menguraikan bahan organik, seperti sisa tanaman, limbah pertanian, limbah peternakan, atau sisa makanan tanpa adanya oksigen. proses ini menghasilkan campuran gas utama, yaitu metana (ch4) dan karbon dioksida (co2), serta sejumlah kecil gas lainnya seperti hidrogen sulfida (h2s) dan uap air. pengurangan co2 dalam biogas dilakukan melalui absorpsi, dengan biogas dilewatkan melalui larutan naoh. proses ini meningkatkan rasio ch4 terhadap co2, konsentrasi naoh yang lebih tinggi meningkatkan efektivitas absorpsi. konsentrasi naoh 3,25 m dapat menyerap co2 hingga 98,211%, dan meningkatkan kemurnian ch4 dalam biomethane hingga 87,76%. penelitian dilakukan di laboratorium teknik pasca panen universitas syiah kuala. reaktor c-mfcs terdiri dari dua chamber dengan yang digunakan sebagai asidifikasi sebelum ke reaktor anaerobik digester, proses dilanjutkan dari tahap asidifikasi ke metanogenesis, pengukuran gas menggunakan metode water displacement, dan dioperasikan dalam thermostatic water bath pada suhu mesofilik. fermentasi berlangsung selama 25 hari dengan sampling harian sebanyak 52 ml dianalisis dan disimpan. kemudian membandingkan penggunaan ad dengan dan tanpa mfcs dalam produksi biomethane menggunakan limbah pome dan rumen sapi sebagai bioaktivator. reaktor ab mengalami fluktuasi dengan puncak tertinggi 420 ml pada hari ke-21. sementara reaktor ac menunjukkan tren produksi yang stabil dengan puncak tertinggi 500 ml pada hari ke-30 dan ke-31. produksi kumulatif biomethane reaktor ab mencapai 9.975 ml, sementara reaktor ac mencapai 12.345 ml pada hari ke-32, menunjukkan bahwa reaktor ac lebih efektif. kedua reaktor memiliki ph netral yang stabil, mendukung proses anaerobic digestion. penurunan tds pada kedua reaktor, dengan reaktor ac memiliki nilai yang lebih rendah, menandakan pengoptimalan kondisi lingkungan bagi mikroorganisme. reaktor ac lebih efektif dalam mengurangi total solid (ts) dan volatile solid (vs) dibandingkan reaktor ab, mengindikasikan penguraian bahan organik yang lebih efisien. pengurangan cod pada reaktor ab sebesar 60,83% dan pada reaktor ac sebesar 69,98%, menunjukkan efisiensi yang lebih tinggi pada reaktor ac berkat tambahan c-mfcs. amonia diproduksi selama proses penguraian nitrogen organik dan tingkat konsentrasinya perlu dijaga agar tidak mengganggu kinerja proses anaerobic digestion.

The Indonesian palm oil plantation industry is the largest in the world, with a plantation area of 16,833,985 hectares and a palm oil production of 48,235,405 tons in 2023. The processing of palm oil generates Palm Oil Mill Effluent (POME), which has the potential to pollute the environment due to its high BOD and COD content. POME is treated through an anaerobic process to produce biogas, which is environmentally friendly and reduces greenhouse gas emissions. The integration of Microbial Fuel Cells (MFCs) with anaerobic digestion can enhance biogas production efficiency. The use of cow rumen fluid is due to the presence of bacteria that can decompose organic materials and produce biogas. The anaerobic processing or biogas formation process consists of four main stages and is divided into two main phases: acidogenesis and methanogenesis. Biogas is produced through a biological process called anaerobic fermentation, where microorganisms break down organic matter, such as plant residues, agricultural waste, livestock waste, or food scraps, in the absence of oxygen. This process produces a mixture of gases, primarily methane (CH4) and carbon dioxide (CO2), along with small amounts of other gases such as hydrogen sulfide (H2S) and water vapor. The reduction of CO2 in biogas is carried out through absorption, with biogas passed through a NaOH solution. This process increases the CH4 to CO2 ratio, with higher NaOH concentrations improving absorption efficiency. A NaOH concentration of 3.25 M can absorb up to 98.211% of CO2 and increase CH4 purity in biomethane to 87.76%. The research was conducted at the Post-Harvest Engineering Laboratory of Syiah Kuala University. The C-MFCs reactor consists of two chambers, used for acidification before the anaerobic digester. The process continues from the acidification stage to methanogenesis, with gas measurement using the water displacement method, operated in a thermostatic water bath at mesophilic temperatures. Fermentation lasted for 25 days, with daily sampling of 52 ml analyzed and stored. The study compared the use of anaerobic digestion (AD) with and without MFCs in biomethane production using POME and cow rumen as bioactivators. Reactor AB experienced fluctuations with a peak of 420 ml on the 21st day. Meanwhile, reactor AC showed a stable production trend with peaks of 500 ml on the 30th and 31st days. The cumulative biomethane production of reactor AB reached 9,975 ml, while reactor AC reached 12,345 ml on the 32nd day, indicating that reactor AC was more effective. Both reactors maintained a stable neutral pH, supporting the anaerobic digestion process. The reduction in Total Dissolved Solids (TDS) in both reactors, with reactor AC having lower values, indicated optimized environmental conditions for microorganisms. Reactor AC was more effective in reducing Total Solids (TS) and Volatile Solids (VS) compared to reactor AB, indicating more efficient organic matter decomposition. The COD reduction in reactor AB was 60.83%, while in reactor AC it was 69.98%, showing higher efficiency in reactor AC due to the addition of C-MFCs. Ammonia is produced during the decomposition of organic nitrogen, and its concentration levels need to be maintained to not disrupt the anaerobic digestion process.