Jurnal Bengkulu Mandiri

Membangun Bengkulu Menuju Budaya Riset

PENGELOLAAN LIMBAH KULIT KOPI MENJADI ENERGI ALTERNATIF BIOGAS August 25, 2012

Filed under: Pertanian — Urip Santoso @ 8:02 pm
Tags: ,

 

Disusun oleh : Reti Puspita, SP

ABSTRAK

            Tanaman kopi adalah salah satu komoditi andalan Indonesia yang berkembang cukup pesat, selain menghasilkan produksi kopi yang tinggi, juga  menghasilkan produk samping atau limbah pabrik berupa limbah padat dan cair yang cukup tinggi.Hasil penelitian menunjukkan pada proses   pengolahan biji kopi,dihasilkan biji kopi sekitar 65 persen dan   35 persen berupa limbah kopi yang merupakan     bahan organic berkadar selulose yang mengandung beberapa zat kimia beracun seperti alkaloids, tannins dan polyphenolics,yang membuat lingkungan  degradasi bilogis terhadap material organic lebih sulit. Pengelolaan limbah kulit kopi menjadi energy alternative biogas merupakan  salah satu potensi dengan  konsep nir limbah (zero waste) dengan mengefisienkan penggunaan  bahan baku dan memaksimalkan nilai gunanya  yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.

Para peneliti terus berupaya mengurangi ketergantungan energi pada listrik, minyak dan gas bumi karena tidak dapat terbarui dan membutuhkan biaya yang semakin mahal,sehingga biogas yang dihasilkan pada pengolahan limbah kulit kopi ini dapat  jadikan alternatif pengganti Bahan Bakar Minyak (BBM), karena memiliki beberapa keuntungan, diantaranya memiliki kandung oksigen yang lebih tinggi 39 persen  sehingga terbakar lebih sempurna , bernilai oktan lebih tinggi 1,8 persen dan ramah lingkungan  karena mengandung emisi gas CO lebih rendah 19 -25 persen. Proses pembuatan biogas dilakukan  dengan  gas dekomposisi bahan organik maupun secara anaerobic (tertutup dari udara bebas)  untuk menghasilkan suatu gas yang sebagian besar berupa metan (memiliki sifat yang mudah terbakar) dan karbon dioksida . Gas yang terbentuk  disebut rawa atau biogas. Proses dekomposisi anaerobic dibantu sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metanogenik, suhu yang baik  untuk proses fermentasi adalah 30 –  55C. Pada suhu tersebut miroorganisme dapat bekerja secara optimal merombak bahan-bahan organik  .

Kata kunci : Limbah kulit kopi, zero waste, bakteri fermentasi, biogas

 

BAB I.PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Pengembangan  industri pertanian seperti industri pengolahan kopi, minyak kelapa sawit dan sebagainya harus diikuti dengan  sistem penanganan limbah yang baik agar pencemaran dan kerusakan lingkungan dapat dikurangi. Pada umunya limbah  industri pertanian masih mengandung bahan terlarut yang tinggi, sehingga perlu penanganan limbah sebelum dilepas ke  sungai.Limbah kopi mengandung beberapa zat kimia beracun seperti alkaloid, tannin dan polyphenolic, yang dapat membuat lingkungan degradasi biologis terhadap material organic lebih sulit.

Dampak polusi organik limbah kopi yang paling berat terjadi pada perairan dimana limbah (effluen) kopi dikeluarkan. Dampak di area ini  berupa pengurangan oksigen karena tingginya BOD dan COD,substansi organic  terlarut dalam air limbah secara perlahan dengan menggunakan proses mikrobiologi di air yan membutuhkan oksigen dalam air, karena terjadinya pengurangan oksigen terlarut , permintaan oksigen untuk menguraikan material organic melebihi ketersediaan oksigen ,sehingga menyebabkan kondisi anaerobic. Kondisi ini dapat berakibat fatal bagi mahluk yang berada dalam air , yang juga menyebabkan bau tak sedap, sehingga mengganggu kesehatan dan mencemari sumber air.

Sejalan dengan  semakin berkurangnya cadangan  minyak bumi dan gas alam dimana  penambangan selalu bergerak dari daratan, ketepi pantai hingga ke dasar laut, yang menggunakan tehnologi modern dan padat modal.Sementara permintaan minyak dari tahun ketahun semakin meningkat, hal ini membuat harga minyak semakin meningkat dan subsidi pemerintah pun tidak berpengaruh besar terhadap harga, di masyarakat , maka perlu dilakukan   pengolahan limbah  kulit kopi yang dapat menghasilkan biogas  sebagai alternatif bahan bakar minyak (BBM)  yang ramah lingkungan dan hasil samping pupuk organic yang kaya unsur yang dibutuhkan tanaman.

Saat ini , banyak Negara maju meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mernatifkanis pada tempat pengolahan/ bak penampung limbah, namun kapasitas terpasang pemanfaatan  biogas adalah kurang dari satu persen dari potensi yang ada.

Biogas adalah  gas yang dihasilkan oleh aktivititas anaerobic atau fermentasi dari bahan-bahan organic termasuk diantaranya kotoran mandusia dan hewan, limbah domestic (rumah tangga), sampah biodegrable atau setiap limbah organik kondisi anaerobic, kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon diosida. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan mapun untuk menghasilkan listrik.

B. Rumusan Masalah

Apa pengertian Limbah kopi

Apa pengertian tehnologi biogas

Apa manfaat yang diperoleh dari proses pengelolaan limbah kopi menjadi biogas

C. Tujuan

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, makalah ini bertujuan untuk               memperkenalkan tehnologi biogas dengan memanfaatkan hasil samping dari   limbah organik (limbah kopi) yang banyak tersedia disekitar kita dijadi energi alternatif terbarukan .Membahas bagaimana pengelolaan limbah kulit kopi yang  banyak tersedia disekitar kita menjadi energi alternative  biogas yang lebih ramah   lingkungan dan berkelanjutan, serta dapat meminimalisasi dampak negatif yang    ditimbulkan, sehingga akan lebih berdaya dan berhasil guna.

D. Manfaat

Makalah ini kiranya dapat bermanfaat dalam memberikan informasi tentang cara pengelolaan limbah kulit kopi , tehnologi fermentasi  biogas, dan manfaat yang dihasilkan bagi kita dalam pengendalian pencemaran lingkungan

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Limbah Kopi

Hasil samping  yang diperoleh dari proses pengolahan buah kopi hingga menjadi biji kopi yang diharapkan disebut limbah kopi,  dimana limbah kopi dibedakan menjadi dua macam, yakni limbah pada pengolahan kopi merah (masak) dan limbah pada pengolahan kopi hijau (mentah). Pengolahan kopi merah dimulai dengan proses pencucian, perendaman, dan pengupasan kulit luar. Proses ini akan menghasilkan 65 persen biji kopi dan 35 persen limbah kulit kopi. Biji kopi lalu dikeringkan dengan oven atau pengeringan matahari langsung. Hasil biji kopi kering oven sekitar 31 persen dan akan digiling untuk menghasilkan kopi bubuk 21 persen, Sedangkan  10 persennya lagi berupa limbah kulit dalam kopi.

Proses pengolahan kopi hijau  diawali dari penjemuran sampai bobot mencapai 38 persen dari basah. Kopi kering digiling akan menghasilkan kopi bubuk sebesar 16,5 persen, sisanya 25,5 persen berupa campuran limbah kulit luar dan kulit dalam.

Limbah kopi padat yang terdiri dari kulit luar dan kulit dalam kopi ini dapat diminimalisasi dengan pengolahan menjadi pengganti briket batubara, seperti yang telah dilakukan oleh PT. Sari Indofood di Pematang siantar, pengolahan menjadi biodiesel dan hasil samping dari  proses biogas yang merupakan pupuk organik.

Limbah cair hasil proses pengolahan kopi mengandung tingkat polusi yang tinggi. Komposisi utama limbah cair adalah bahan-bahan dan organic yang berasal dari depulping dan proses pengelupasan kulit kopi yang berlendir. Sebagian besar dari material organic di dalam limbah cair tersebut mengangdung nilai COD yang sangat tinggi sebesar 50000 mg /l sedangkan BOD mencapai 20000 mg/l.

Table 1. Composition of coffee pulp

Contents Propor tion (%)

Ether extract 0.48
Crude fibre 21.40
Crude protein 10.10
Ash 1.50
Nitrogen free extract 31.30
Tannis 7.80
Pectic substances 6.50
Non reducing sugars 2.00
Reducing sugars 12.40
Chlorogenic acid 2.60
Caffeine 2.30
Total caffei acid 1.60

Saurce : GTZ-PPP,2002

Table 2. Composition of mucilage

Content Proportion (%)

Water 84.20
Protein 8.00
Sugars-Glucose (reducing)

– Sucrose (non reducing)

1.60
Pectin 1.00
Ash 0.70

Source : GTZ-PPP,2002

2.2. Pengertian Teknologi biogas

TEKNOLOGI BIOGAS

Tehnologi konversi biomassa dari limbah pertanian menjadi biogas telah dkembangkan di Indonesia sejak tahun 1980-an , namun tehnologi ini belum berkembang sesuai harapan karena beberapa kendala seperti kurangnya technical expertise,tidak berfungsinya reaktor biogas, disain tidak user friendly, memerlukan penanganan manual serta biaya pembuatan masih mahal  , oleh karena itu diperlukan metode dan cara pendekatan baru dalam pengembangan dan penerapan tehnologi biogas ini (Badan Litbang Pertanian, 2011)

Biogas merupakan campuran gas yang dihasilkan oleh peruraian senyawa organik berupa gas-gas lain.Biomassa memiliki berat 20 % lebih ringan dibanding  udara dan mempunyai nilai panas pembakaran antara 4800 – 6700 kkal / m3. Nilai ini sedikit lebih rendah dari nilai pembakaran gas metana murni yang memcapai 8900 kkal/m3.Sedangkan factor eksternal yang berpengaruh terhadap proses adalah suhu, laju pengumpanan, pengadukan dan konsistensi masukan, serta waktu tinggal dalam reactor  (widodo et al, 2011)

\Proses Biogas dan upaya meminimalisasi Limbah cair kopi

Kandungan COD dan BOD yang tinggi dalam limbah cair kopi dapat dikurangi dengan penyaringan dan pemisahan pulp. Pada proses ini kandungan COD dan BOD akan menjadi jauh lebih rendah, yakni  COD mencapai 3429 – 5524 mg / l dan BOD .

Bahan bahan organic padat yang berupa pectin dapat diambil langsung dari air , bila tidak diambil akan menyebabkan kenaikan pH dan COD. Untuk memaksimalkan proses anaerobic pada limbah cair tersebut perlukan ditingkatkan pH sebesar 6,5 – 7,5 dari pH limbah sebelumnya yang sangat asam yakni 4. Peningkatan pH ini dapat dilakukan dengan penambahan kalsium hidroksida (CaOH2) pada limbah cair kopi tersebut, hasil yang diperoleh tingkat solubilitas pectin dapat meningkat serta peningkatan COD dari rata-rata 3700 ml /l menjadi rata-rata 12650 mg /l.

The Central Pollution Control Board (CPCB) India menyarankan solusi tehnis yang berdasarkan desain Nasional Environmental Engineering Research Institute (NEERI) untuk mengolah limbah kopi , yang terdiri dari 3 fase yaitu : Fase pertama adalah fase netralisasi dimana limbah yang bersifat asam dinetralkan dengan kapur, lalu diikuti dengan pengolahan anaerobic dalam laguna dan yang terakhir adalah fase aerobic. Tujuan pengolahan ini untuk menyesuaikan BOD dan COD sesuai dengan tingkat yang tidak membahayakan. Biogas reactor atau bioreactor juga  dapat menjadi alternatif pilihan untuk  mengolah limbah cair kopi dengan cara anaerobic.

Gambar 1. Skema bioreactor

Gambar 1. Menunjukkan  tahap-tahap pada pengolahan effluen dari kulit kopi yang “dibersihkan” dan diatur oleh biogas. Tiga komponen utama pada bioreactor adalah tanki penyamaan, digester dan tanki daur ulang. Effluen dari unit pengolahan kopi (dengan BOD /COD yang tinggi) ditambah dengan kapur pada tanki penyamaan, dengan tujuan untuk mengurangi tingkat keasaman, yakni meningkatkan pH sekitar 6, 5 – 7,5. Effluen tersebut dialirkan ke digester,  dua bulan setelah sesi pulping metanogenik dan biomassa ditambahkan ke digester untuk memulai proses anaerobic. Hasilnya adalah biogas (campuran CH4 dan CO2 dengan perbandingan 3 :2). Gas ini disimpan di gas bags untuk dijadikan sumber bahan bakar gas.Air limbah kemudian menuju tanki daur ulang untuk dialirkan kembali ke digester selama 2 – 3 jam per hari untuk mencapai pengurangan BOD atau COD .Setelah didaur ulang, air limbah dapat digunakan untuk mengisi pulping serta dapat dimanfaatkan untuk kegiatan lain, tetapi tidak bias untuk diminum langsung.

Proses pembuatan biogas

Bahan input biogas berupa limbah kopi (limbah organik/kotoran ternak segar) dimasukkan kedalam reaktor dengan proses sebagai berikut :

a. Bahan input biogas (limbah kopi) dicampur dengan air, perbandingan satu bagian limbah kopi satu bagian air.

b. Campuran tersebut diaduk, lalu kemudian dialirkan ke dalam reaktor biogas  sampai batas optimal lubang pengeluaran.

c. Didiamkan selama 2 -3 minggu, dengan posisi kran gas control dan kran gas pengeluaran ke kompor   dalam keadaan tertutup.

d. Hasil proses fermentasi terlihat pada akhir minggu ke 2, karena sifatnya ringan biogas akan terkumpul dibagian atas kubah reaktor.

e. Gas pertama yang terbentuk dikeluarkan sampai keluar bau khas biogas.

f. Apabila pemakaian biogas setiap hari, maka pengisian bahan input biogas setiap hari.

g. Produksi biogas akan berlangsung secara terus menerus, tergantung pengisian dan pemeliharaan instalasi.

h. Menghindari masuknya pestisida, disinfektan, larutan deterjen/ sabun/shampoo kedalam reaktor biogas.

Gambar.2 Gambar bagian-bagian reaktor biogas

Potensi Bahan

Sumber biomassa cukup tersedia yang diperoleh dari perkebunan rakyat dan pe rusahaan/ perkebunan swasta yang cukup luas, yakni luas lahan untuk kopi arabika sebesar 5.318 dan kopi robusta 86.000 ha dan produksi total sekitar 55.555  ton per tahun (Disbun Bengkulu,2012)

4. Kandungan energi

Komposisi biogas bervariasi tergantung dari asal proses anaerobic yang terjadi. Gas landfill memiliki konsentrasi metana sekitar 50 %, sedang pengolahan limbah maju dapat menghasilkan biogas 55 – 75 % metana.

Nilai kalori 1 meter kubik biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel, Selanjutnya menurut Menurut hasil penelitian setengah kubik limbah yang telah diproses dapat menyalahkan tanki reactor selama hampir 2 jam., Sementara generator listrik yang dihasilkan dari energi biologis mampu mensuplai daya sekitar 750 watt hingga 1000 watt.Oleh karena itu biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif  yang ramah lingkungan pengganti  minyak tanah, LPG, butane, batubara maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil karena biaya yang dikeluarkan untuk bahan bakar mesin produksi bisa ditekan hingga 30 % , bila hasil diterapkan  kepemukiman penduduk, akan mengurangi ketergantungan pada energi bahan bakar minyak dan listrik yang semakin mahal saat ini.

5. Bakteri metanogenik

Bakteri metanogenik atau metanogen adalah bakteri yang terdapat pada bahan-bahan organik yang menghasilkan metan dan gas-gas lain dalam proses keseluruhan rantai hidupnya dalam keadaan anaerobic, sebagai organisme-organisme hidup ,dengan kecenderungan menyukai kondisi tertentu dan peka pada iklim mikro dalam pencerna. Terdapat berbagai spicies dari metanogen dan variasi sifat-sifatnya.

Bakteri –bakteri pembentuk  metan memiliki sifat-sifat  fisiologi seperti bakteri pada umumnya, namun morfologi selnya heterogen.

Bakteri metanogenik berkembang lambat dan sensitif terhadap perubahan mendadak pada kondisi-kondisi fisik dan kimiawi.

6. Manfaat lain yang diperoleh

Pemanfaatan biogas  sebagai sumber energi dapat memberi pengaruh yang multiple effect selain mengurangi efek gas rumah kaca, mengurangi bau yang tidak sedap,mencegah penyebaran  penyakit, menghasilkan panas daya (mekanik / listrik) serta hasil samping berupa pupuk padat dan cair,  sedang pada industri kecil menjadi penggerak dinamika pembangunan pedesaan, dipergunakan untuk meningkatkan nilai tambah dengan pemberian green labeling pada produk- produk olahan yang diproses dengan menggunakan green energy ,dapat melakukan usaha yang bersinergi dengan kegiatan ini, seperti peternakan cacing untuk pakan ikan/unggas atau usaha lain yang dapat menciptakan lapangan kerja baru

KESIMPULAN

Pengelolaan limbah industri pertanian menjadi energi terbarukan (biogas) seperti pada limbah kopi atau limbah pertanian lainnya memegang peranan yang sangat penting karena dengan jumlahnya yang tersedia besar dapat menyebabkan pencemaran lingkungan (tanah , air , udara dan mahluk hidup) lainnya.

Pencemaran ini  dapat mengganggu kualitas lingkungan hidup,yang akhirnya berdampak pada kesehatan manusia dan hewan .  Limbah sebaiknya dikelola guna meminimalisir dampak negatif  dan meningkatkan semaksimal mungkin keuntungan dengan tetap memperhatikan kesimbangan antara sistem produksi dengan lingkungan, yakni dengan prinsip zero waste sehingga proses produksi mengacu pada wawasan  lingkungan dan berkelanjutan.

Penanganan limbah kopi dengan sistem fermentasi anaerobic menggunakan reactor biogas  memiliki beberapa keuntungan seperti mengurangi gas rumah kaca, mengurangi bau yang tak sedap, menghasilkan gas/ energi yang lebih bersih, mencegah penyebaran penyakit, juga  memberi hasil samping berupa pupuk organik

UCAPAN TERIMA KASIH

Syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan hidayahNya tugas Penyajian ilmiah ini dapat selesai pada waktunya, dan terima kasih kepada bapak Prof. Ir. Urip Santoso, S.IKom.,M.Sc.,Ph.D. selaku dosen pembimbing yang telah memberi masukan dan petunjuk secara langsung.

DAFTAR PUSTAKA

–          Abdullah,K.,Abdul Kohar Irwanto, Nirwan Siregar, Endah Agustina, Armansyah H Tambunan, M Yasin, Edy Hartulistiyoso, Y Aris Purwanto 1991. Energi dan Listrik Pertanian, JICA-DGHE/IPB Project/ADAET, JTA-9a(132).Anon2. 1984. Updated Guidebook on Biogas Development – Energy Resources Development series 1984, No. 27, United Nations,New York, USA.

–          Anon3.1997. Biogas Utilization. GTZ.

Http://ww5.gtz.de/gate/techinfo/biogas/appldev/operation/utilizal.hlml.ld.

–          Areas of Asia (A Status Report 1981).Improving soil Fertitility through Organic Recycling, FAO/ UNDP Regional Project RAS/75/004,Project Field Document No. 10.

–          DISBUN Provinsi Bengkulu, Efek Terapkan Integrasi Kopi dan Ternak, 2012

–          Gunnerson.C.G and Stuckev. D.C. 1986. Anaerobic diqestion: Preinceples and practices for biogas system.The work and Washington. D.C., USA.

–          Suhut Simamora, Salundik, Sri Wahyuni, & Surajudin, Membuat Bio Gas Pengganti Bahan Bakar Minyak & Gas dari Kotoran Ternak AgroMedia Pustaka, Jakarta,2006.    http ://www. i-sis org.uk/Biogas China.php.

–          Teguh Wikan Widodo, Ana N., A.Asari dan Elita R.Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian Untuk Energi Biogas, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Serpong Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian.2011

–          Yadava, L.S and P.R Hesse . 1981.The development  and Use Biogas Technology in Kurai

–          Wikipedia. 18 Februari 2010.http://en.wikepedia.org/wiki/Coffee_watewater (diakses Mei 1, 2009).

–          “Direktori Artikel Aneka Ilmu pengtahuan” Blogger.18 Desember 2008.

http://anekailmu.blogspot.com/2008/12/limbah-kopi-sebagai-bahan-baku.html

(diakses Mei 1,2010)

–          “Gayo Oh Gayo” multiply 22 Februari 2009.

http://winbathin.multiply.com/journal/item/43/Proses_Pengelohan_Kopi_secara_umum

(diakses Mei 1,2010).

–          “Produksi Biogas dari Limbah Ternak Salah satu Potensi Sumber Energi Alternatif Terbuka dan Ramah Lingkungan di Perkebunan Kopi Rakyat

Pusat Peneliti Kopi dan Kakao Indonesia, Jl. Yos Sudarso Jatim.

 

3 Responses to “PENGELOLAAN LIMBAH KULIT KOPI MENJADI ENERGI ALTERNATIF BIOGAS”

  1. T. Iswanto M. Tohir Says:

    Pas UripSantoso,saya ingin tanya terkait pembuatan biogas dari kulit biji kopi. Apakah sejauh ini gas hasil fermentasi kulit biji kopi itu yield-nya banyak?


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s