Makalah Biomassa

Oleh Desi Nurmala

457,6 KB 9 tayangan 0 unduhan
 
Bagikan artikel

Transkrip Makalah Biomassa

MAKALAH BIOMASSA FERMENTASI HIDROGEN, ASAM LAKTAT, SILASE DAN PENGOMPOSAN Disusun Oleh : Desi Nurmala Sari : 061440410771 Weny Septiani : 061440410786 Kelas : 5EGA Instruktur : Zurohaina S.T., M.T. JURUSAN TEKNIK KIMIA PRODI TEKNIK ENERGI POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2016 KATA PENGANTAR Bismillahirrahmanirrahim. Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya, makalah ini dapat diselesaikan. Segala hambatan dan rintangan yang penulis alami dalam proses pembuatan makalah ini telah menjadi sebuah tantangan dan pelajaran untuk meningkatkan kinerja dan kesolidan penulis. Keberhasilan penulisan makalah ini merupakan kerja keras tim yang tentunya tak lepas dari dukungan dan bantuan berupa moril maupun materil dari berbagai pihak. Karena itu, izinkanlah penulis sampaikan ucapan terima kasih yang tak terkira kepada Dosen mata kuliah Biomassa jurusan Teknik Kimia di program studi Teknik Energi, Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. Serta kepada rekan dan kakak tingkat penulis. Bahkan, kepada pihakpihak lain yang secara langsung maupun tidak langsung telah terlibat dalam proses penulisan makalah ini. Makalah yang berjudul “fermentasi hidrogen, fermentasi asam laktat, silase dan pengomposan ” ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Biomassa. Besar harapan penulis agar makalah ini dapat menjadi jendela kecil bagi mahasiswa untuk dapat lebih memahami bagaimana proses fermentasi hidrogen, asam laktat, silase dan pengomposan begitu pula dengan hasil produksinya dan penggunaannya dalam keidupan sehari-hari. Sesungguhnya penulis juga menyadari bahwa kesempurnaan hanyalah milik Tuhan Yang Maha Esa, untuk itu penulis sangat menerima kritik dan saran membangun bagi kebaikan penulis dalam penyusunan dan penulisan makalah selanjutnya. Palembang, 4 Oktober 2016 DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada zaman sekarang ini, sumber minyak sudah semakin menipis. Bahan bakar semakin sulit ditemukan, karena itu telah banyak penemuan – penemuan yang baik untuk menanggulangi keadaan ini. Seperti ditemukannya biodiesel,biosolar, dan lain sebagainya. Kita tentu perlu tahu bagaimana semua proses pembuatan terjadi, dimana semua biomasa itu diciptakan dengan bahan – bahan alami yang biasanya berupa ampas – ampas tumbuhan dan lain sebagainya. Biomassa sangatlah menguntungkan bagi kita semua, selain menjaga kelestarian minyak bumi serta barang barang yang tak dapat diperbaharui lainnya, namun juga dengan kita menggunakan energi dan produksi biomassa kita juga dapat turut andil dalam pelestarian lingkungan. Dalam makalah ini kami membahas fermentasi hidrogen, fermentasi asam laktat, silase dan pengomposan. Fermentasi merupakan jalur reaksi respirasi anaerob yang terjadi pada organisme. Reaksi ini berlangsung tanpa melibatkan oksigen dan organel respirasi. Fermentasi terbagi Kebutuhan energi dunia yang semakin meningkat dan penurunan cadangan bahan bakar fosil telah meningkatkan harga bahan bakar fosil. Kondisi ini berpengaruh kepada semua sektor kehidupan. Efek negatif emisi CO2 akibat pembakaran bahan bakar fosil juga menjadi ancaman bagi kelestarian lingkungan oleh karena itu perlu dicari alternatif bahan bakar yang melimpah terbarukan dan ramah lingkungan 1.2 Rumusan Masalah 1.2.1. Apa yang dimaksud dengan fermentasi hidrogen ? 1.2.2. Bagaimana reaksi fermentasi hidrogen ? 1.2.3. Berapa efisisensi energi fermentasi hidrogen ? 1.2.4. Apa saja produk fermentasi hidrogen ? 1.2.5. Apa yang dimaksud dengan fermentasi asam laktat ? 1.2.7. Apa saja bakteri pada asam laktat ? 1.2.8. Apa saja fermentasi asam laktat dari sampah rumah tangga ? 1.2.9. Bagaimana pemurniaan asam laktat ? 1.2.10. Apa yang dimaksud dengan fermentasi silase? 1.2.11. Bagaimana pembuatan silase pada teknologi kekinian ? 1.2.12. Apa yang dimaksud dengan pengomposan ? 1.2.13. Bagaimana prinsip pengomposan dan tekonologi apa saja yang digunakan ? 1.3. Tujuan 1.3.1. Mengetahui pengertian dari fermentasi hidrogen. 1.3.2. Mengetahui karakteristik fermentasi hidrogen. 1.3.3. Mengetahui reaksi fermentasi hidrogen. 1.3.4. Mengetahui efisisensi energi fermentasi hidrogen. 1.3.5. Mengetahui produk fermentasi hidrogen. 1.3.6. Mengetahui pengertian dari fermentasi asam laktat. 1.3.7. Mengetahui bakteri pada asam laktat 1.3.8. Mengetahui fermentasi asam laktat dari sampah rumah tangga. 1.3.9. Mengetahui pemurniaan asam laktat 1.3.10. Mengetahui pengertian dari fermentasi silase. 1.3.11. Mengetahui pembuatan silase pada teknologi kekinian. 1.3.12. Mengetahui pengertian dari pengomposan. 1.3.13. Mengetahui prinsip pengomposan dan tekonologi digunakan BAB II PEMBAHASAN 2.1. Fermentasi Hidrogen 2.1.1. Apa itu fermentasi hidrogen? Fermentasi anaerobik adalah reaksi dimana mikroorganisme anaerobik secara oksidatif mengurai bahan organik untuk mendapatkan energi dalam kondisi anaerobik. Kita sebut reaksi fermentasi ini fermentasi hidrogen jika hidrogen adalah produk akhir proses. Dalam proses fermentasi hidrogen, beberapa bahan organik dan alkohol diproduksi bersama dengan hidrogen. Meskipun akseptor elektron terakhir adalah oksigen atau bahan anorganik dalam respirasi, bahan organik yang terurai dan karbon dioksida dan lain-lain dari bahan substrat adalah produk akhir dalam fermentasi. Sebagai contoh, produk akhir adalah etanol dan karbon dioksida dari glukosa selama fermentasi etanol. Sementara sintesis ATP digabungkan dengan rantai transfer elektron dalam respirasi, ATP dihasilkan dalam reaksi pada tingkat substrat dalam fermentasi. Energi yang diperoleh dari fermentasi lebih kecil daripada yang dari respirasi untuk jumlah substrat yang sama. Hidrogen merupakan sumber energi yang bersih dan efisien. Gas tersebut memiliki kandungan energi tertinggi (143Gjton-1) per unitnya dan merupakan bahan bakar yang tidak terikat secara kimia dengan karbon (Purwanto, 2005). Dengan demikian, pembakaran hidrogen tidak akan menimbulkan efek rumah kaca, penipisan lapisan ozon, atau hujan asam. Hal tersebut karena proses pembakarannya di udara hanya akan menghasilkan uap air dan energi panas (Nath dan Das, 2004). Hidrogen adalah suatu agen pembawa energi yang cukup menjanjikan di masa depan. Kalor pembakaran hidrogen sebesar 120,1 MJ/kg atau setara dengan tiga kali kalor pembakaran gasoline (Widjaja, 2010). Hidrogen juga merupakan bahan bakar ramah lingkungan karena pembakarannya hanya menghasilkan air dan dapat diproduksi dari biomassa (Husin dkk., 2014). Salah satu proses produksi hidrogen yang murah dan tidak membutuhkan energi yang tinggi adalah dengan fermentasi gelap. Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi hidrogen dengan fermentasi gelap ini adalah limbah-limbah biomassa. Hidrogen yang diproduksi dari limbah biomassa ini disebut biohidrogen. Produksi biohidrogen dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu perubahan secara fotobiologis dan melalui teknik fermentasi (Sirait, 2007). Teknik fotobiologis hanya dapat dilakukan pada siang hari ketika ada cahaya matahari. Hal ini dikarenakan mikroba fotosintetik menggunakan cahaya matahari sebagai sumber energinya. Sementara itu, teknik fermentasi dapat berlangsung siang maupun malam hari (dalam keadaan gelap). Hal ini tergantung pada tipe mikroba yang digunakan dalam fermentasi. Sebagian besar bakteri aerob dan anaerob memproduksi biohidrogen dengan pendekatan fotosintesis dan fermentasi (fotofermentasi) (Rahman et al., 1997). 2.1.2. Proses Produksi Biohidrogen dengan Cara Fotofermentasi Gas hidrogen yang diproduksi oleh bakteri fotosintetik dihasilkan melalui proses fotofermentasi. Fotosistem pada bakteri fotosintetik hanya melibatkan satu fotosistem (PS1). Fotosistem terjadi di dalam membran intraseluler. Fotosistem pada bakteri ini tidak cukup kuat untuk memecah air. Pada kondisi anaerob, bakteri fotosintetik dapat dengan baik menggunakan asam organik sederhana seperti asam asetat sebagai donor elektron (Sirait, 2007). Elektron dari senyawa organik akan dipompakan oleh sejumlah besar pembawa elektron. Selama transport elektron, proton dipompakan melewati membran sehingga terjadi gradien proton. Gradien proton yang terjadi digunakan oleh enzim ATP sintase untuk menghasilkan ATP. Energi ATP yang terbentuk dapat digunakan untuk transport lebih jauh elektron ke elektron akseptor feridoksin. Jika molekul nitrogen tidak ada, maka enzim nitrogenase dapat mereduksi proton menjadi gas hidrogen dibantu energi dalam bentuk ATP dan elektron yang diperoleh dari feridoksin (Chen et al., 2005). Fotosistem bakteri tidak menghasilkan oksigen sehingga tidak menghambat kerja enzim nitrogenase, lagipula enzim nitrogenase sensitif terhadap oksigen (Akkerman, 2002). 2.1.3. Mikroorganisme Penghasil Biohidrogen Bakteri dan mikroalga sering digunakan untuk memproduksi biohidrogen. Mikroorganisme fotosintetik seperti bakteri fotosintetik dan sianobakteria dapat menguraikan air menjadi hidrogen oksigen dengan bantuan cahaya matahari (Sirait, 2007). Keuntungan organisme tersebut adalah tidak menggunakan senyawa organik sebagai substrat tetapi menggunakan sinar matahari. Sayangnya, produksi biohidrogen cenderung lambat, sistem reaksinya membutuhkan energi yang besar, dan pemisahan gas hidrogen dan oksigen membutuhkan penanganan yang khusus. Bakteri anaerob tidak menggunakan air sebagai senyawa penghasil biohidrogen namun menggunakan senyawa organik. Keuntungannya adalah reaksi pembentukan hidrogen yang cepat dan tidak memerlukan energi matahari. Kelemahannya, penguraian senyawa organik akan menghasilkan asam-asam organik. Asam organik itu menjadi permasalahan baru bila tujuan produksi ingin menanggulangi limbah. Bakteri fotosintetik membutuhkan senyawa organik untuk memproduksi hidrogen dan energi cahaya untuk membantu reaksi energi yang terlibat dalam produksi hidrogen. Keuntungan bakteri tersebut dibandingkan sianobakteria adalah energi yang dibutuhkan lebih kecil. Senyawa organik yang dapat digunakan sebagai substrat adalah asam lemak, gula, tepung, dan selulosa (Sirait, 2007). Bakteri fotosintetik selalu melibatkan senywa organik, fotosistem I, feridoksin, dan enzim nitrogenase dalam produksi biohidrogen. Terdapat berbagai macam mikroorganisme yang dapat menghasilkan biohidrogen (Miyake, 1998) baik yang fotosintetik maupun non fotosintetik. Bakteri yang termasuk fotosintetik adalah Rhodopseudomonas, Rhodobacter, Anabaena, Chlamydomonas, Chromatrium, dan Thiocapsa. Sedangkan bakteri yang termasuk non fotosintetik adalah Klebsiella, Clostridium, Enterobacter, Azotobacter, Metanobacteria, dan Eschercia coli. 2.1.4. Reaksi fermentasi hidrogen Bakteri penghasil hidrogen diklasifikasikan menjadi 2 jenis oleh perbedaan dalam reaksi enzim. Salah satunya adalah bakteri dengan hidrogenase, dan yang lainnya dengan nitrogenase. Hidrogenase : 2H+ + X2Nitrogenase : 2H+ + 2e- + 4 ATP X = pembawa elektron Pi = fosfat organik H2 + X (5.4.1) H 2 + 4ADP +Pi (5.4.2) Seperti ditunjukkan pada reaksi di atas, hidrogenase mengkatalisis reaksi kebalikan dari evolusi dan penyerapan hidrogen. Di sisi lain, reaksi oleh nitrogenase membutuhkan energi (ATP). Pada fermentasi anaerob, reaksi oleh hidrogenase utamanya diperiksa. Penggambaran reaksi fermentasi hidrogen adalah sebagai berikut: C6H12O6 + 2H2O C6H12O6 2CHCOOH + 2CO 2 + 4H2 CH 3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2 G0` = - 184 KJ (5.4.3) G0` = -257 KJ (5.4.4) Gambar 5.4.1 menunjukkan jalur fermentasi hidrogen. Hidrogen terbentuk dari hidrogenase baik melalui NADH dan ferredoxin, melalui ferredoxin saja, atau melalui format-liase. Dalam proses fermentasi hidrogen, hidrogen diproduksi dari dekomposisi oksidatif dari substrat organik. Oleh karena itu, fermentasi hidrogen digunakan dalam perlakuan limbah dan air limbah. Dalam kasus tersebut, perlakuan berikut seperti fermentasi metana atau metode lumpur aktif diperlukan, karena proses fermentasi hidrogen menyertai produksi asam organik. Laju reaksi fermentasi hidrogen cepat dibandingkan dengan fermentasi metana. Hal ini mungkin menjanjikan pada metode pra-perlakuan fermentasi metana. 2.1.5. Efisiensi energi fermentasi hydrogen Karena proses fermentasi hidrogen menyertai produksi asam organik, perlu untuk mempertimbangkan gabungan sistem total dengan metode perlakuan berikutnya seperti fermentasi metana. Dalam proses fermentasi hidrogen, 4 mol hidrogen secara teoritisdihasilkan dari 1 mol glukosa (Persamaan (5.4.3)). Ketika kemudian membentuk asetat digunakan untuk fermentasi metana dan diubah menjadi metana, reaksinya ditunjukkan sebagai berikut: 2CHCOOH CH 4 + 2CO2 (5.4.5) Reaksi total metana-hidrogen fermentasi dua-tahap ditunjukkan sebagai berikut: C6H12O6 + 2H2O 3CO 2 + 4H2 + 2CH4 (5.4.6) Jumlah nilai panas yang tinggi dari produk ini adalah 2,924 MJ (2924 kJ). Di sisi lain, pada fermentasi metana saja, reaksinya ditunjukkan sebagai berikut: C6H12O6 3CO 2 + 3CH4 (5.4.7) Nilai kalor tinggi produk dari Persamaan (5.4.7) adalah 2,671 MJ (2671 kJ). jelas terlihat dari hasil ini bahwa hasil energi dari fermentasi hidrogen-metana meningkat 10% dibandingkan dengan fermentasi metana saja. 2.1.6. Produk fermentasi hydrogen Produk gas berevolusi dari fermentasi hidrogen dan metana mungkin dapat digunakan untuk bahan bakar sel yang memiliki efisiensi konversi energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan turbin gas dan mesin gas. Metana dari fermentasi metana harus diubah menjadi hidrogen untuk bahan bakar sel. CH4 + 2H2O CO 2 + 4H2 G0` =253 KJ (5.4.8) Karena Persamaan 5.4.8 adalah reaksi endotermik, pasokan energi dibutuhkan untuk melanjutkan reaksi. Umumnya, gas metana diubah menjadi gas hidrogen dengan katalis nikel pada 650-750°C. Di sisi lain, dalam fermentasi hidrogen, hasil energi lebih tinggi dari fermentasi metana dan konversi katalitik dari metana tidak diperlukan untuk membuat gas hidrogen menjadi bahan bakar sel. 2.2. Fermentasi Asam Laktat 2.2.1. Apa itu fermentasi asam laktat? Asam laktat memiliki gugus alkohol (OH) dan karboksilat (COOH) di dalam molekulnya. Karena termasuk karbon kiral, maka memiliki dua isomer kiral, D-asam laktat dan L-asam laktat. Baru-baru ini, permintaan poli-laktat, plastik biomassa, meningkat, dan permintaan asam laktat juga meningkat sebagai bahan baku poli-laktat. Kemudian asam laktat dengan hampir 100% kemurnian optik sangat diperlukan. Umumnya, asam laktat diproduksi melalui sintesis kimia atau oleh fermentasi mikroba. Dalam sintesis kimia, biasanya digunakan metode yang menggunakan hidrolisis lakto-nitril, menghasilkan D-asam laktat dan L-asam laktat setengah demi setengah dimana kemurnian optiknya nol. Jadi asam laktat untuk produksi poli-laktat selalu diproduksi melalui fermentasi. Asam laktat dapat dihasilkan baik oleh bakteri ataupun jamur. Di sini difokuskan pada fermentasi asam laktat dengan bakteri. Fermentasi asam laktat adalah proses selular yang umum terjadi di banyak bakteri, ragi dan sel-sel otot manusia. Mari kita lihat bagaimana produksi asam laktat membantu memberikan energi dengan pergi melalui artikel ini. Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob. Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi enzim Prosesnya: 1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis). enzim C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi 2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat. 2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD piruvat dehidrogenasa Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat : 8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP. Fermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh fungi dan bakteri tertentu digunakan dalam industri susu untuk membuat keju dan yoghurt. Aseton dan methanol merupakan beberapa produk samping fermentasi mikroba jenis lain yang penting secara komersil. Dalam fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya, tanpa melepaskan CO2. Pada sel otot manusia, fermentasi asam laktat dilakukan apabila suplay oksigen tubuh kurang. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat. Bakteri asam laktat mampu mengebah glukosa menjadi asam laktat. Bakeri tersebut adalah Laktobbacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus dan Bifidobacterium. Ada 2 kelompok fermentasi asam laktat, yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Homofermentatif menggunakan glikolisis melalui jalur EMP dan heterofermentatif menggunakan glikolisis melalui jalur HMP. Asam laktat merupakan suatu senyawa organik dengan rumus senyawa CH3CHOHCOOH. Karakterisasi asam laktat dapat dilihat pada tabel ini: Lactic-acid-skeletal (Photo credit: Wikipedia) Berat molekuler 90,08 Titik lebur 16,8oC 82oC pada 0,5 mmHg Titik didih 122oC pada 14 mmHg Konstanta disosiasi (Ka) pada 25oC 1,37 x 10-4 Entalpi pembakaran (ΔHc) 1361 kJ/mol Kalor spesifik (Cp) pada 20oC 190 J/mol/oC L: +3,82o Rotasi spesifik R: -8.25o Sumber: Narayanan et al., 2004 2.2.2. Bakteri asam laktat Bakteri asam laktat memproduksi banyak asam laktat dari beberapa jenis gula. Mereka adalah gram positif tipe batang atau bakteri bulat yang dapat tumbuh di bawah kondisian aerobik. Mereka tidak menunjukkan mobilitas dan negatif pada reaksi katalitik. Mereka tidak membentuk spora. Mereka hanya menggunakan gula sebagai sumber energi untuk menghasilkan asam laktat, dan mengonversi lebih dari 50% dari gula yang dikonsumsi. Ada empat kelompok dalam spesies bakteri yang dapat memenuhi kondisi yang disebutkan di atas: Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, dan Streptococcus. Bakteri asam laktat dapat tumbuh dengan tingkat pertumbuhan yang lebih tinggi dan menghasilkan asam laktat denganproduktivitas yang lebih tinggi. Karena mereka membutuhkan banyak nutrisi termasuk asam amino dan vitamin, Pembuatan komposisi cairan fermentasi tidaklah sederhana. Kita dapat mengklasifikasikan fermentasi asam laktat menjadi dua kelompok, fermentasi asam homo-laktat dan fermentasi asam hetero-laktat. Dalam fermentasi homo dua mol asam laktat dan dua mol ATP dapat dihasilkan dari satu mol mono-sakarida dengan hasil hampir 100% laktat. Di sisi lain, dalam fermentasi hetero, dihasilkan asam laktat dan senyawa lain; diklasifikasikan menjadi dua kelompok: 1) satu menghasilkan asam laktat, etanol dan karbon dioksida. 2) satu menghasilkan satu mol asam laktat dan 1,5 mol asam asetat dari satu mol mono-sakarida. Bakteri asam laktat memiliki kedua tipe D dan tipe L atau kedua jenis tipe D atau tipe L dari laktat dehidrogenase. Jadi D-asam laktat dan (atau) L-asam laktat dapat diproduksi oleh bakteri. Kebanyakan dari bakteri asam laktat memiliki enzim yang merasemat asam laktat yang dihasilkan, mempengaruhi kualitas kiral dari asam laktat. Laktobasilus rhamnosus hanya dapat menghasilkan L-asam laktat dengan hampir 100% kemurnian optik, yang digunakan sebagai bahan baku untuk produksi poli-laktat. Mikroba yang Digunakan Jenis-jenis mikroba dapat digolongkan berdasarkan sumber nutrisi dan sumber energi yang digunakannya : 1. Mikroba autotroph, yaitu jenis mikroba yang mensintesa semua struktur kimia kompleks dalam selnya ( protein, lemak, karbohidrat, vitamin, dinding sel, asam nukleat dll) dari karbondioksida di atmosfir atau senyawa karbonat dan beberapa senyawa inorganik sederhana seperti ammonium sulfate, magnesium sulfate, ferric chloride, potassium phosphate dan sodium chloride. Mikroba autotroph dapat dibagi lagi berdasarkan kemampuannya menggunakan sumber energi dari cahaya (phototrophs) dan dari reaksi kimia (chemotrophs). 2. Mikroba heterotroph, yaitu jenis mikroba yang menggunakan senyawa organik baik sebagai sumber energi atau materi organik untuk mensintesa komponen-komponen sel. 3. Lithotroph adalah jenis mikroba yang menggunakan karbon dioksida sebagai satusatunya sumber karbon dan memperoleh energi dari cahaya (photolithotroph) atau dari oksidasi substrat organik (chemolithotroph). Organothroph adalah mikroba yang memilih substrat organik yang mudah teroksidasi dan menggunakan energi cahaya untuk mengasimilasi karbondioksida atau senyawa organic (photoorganotroph) atau mengoksidasi/fermentasi senyawa organic (chemmoorganotroph) untuk tumbuh. Jenis mikroba yang berperan penting dalam industri fermentasi seperti ragi, jamur atau actynomycetes kebanyakan berasal dari golongan chemmoorganotroph (Greasham, 1993). Fermentasi asam laktat oleh bakteri telah banyak dikembangkan. Bakteri Lactobacillus delbreuckii merupakan bakteri homofermentatif yang mampu menghasilkan asam laktat dalam jumlah cukup besar. Keterbatasan fermentasi bakterial adalah tingginya biaya untuk pretreatment hidrolisis substrat menjadi glukosa, penambahan nutrient spesifik seperti yeast ekstrak dan vitamin-B, pengaturan pH selama proses fermentasi untuk menjaga pertumbuhan bakteri, recovery dan purifikasi asam laktat pada proses hilir (Jin Bo et al., 2005). Penambahan yeast ekstrak 15% pada kultur Lactobacillus delbreuckii menghasilkan perolehan asam laktat tertinggi (Busairi and Mat HB, 2005). Rhizopus oryzae termasuk dalam kelompok mikroba chemmoorganotroph. Genus Rhizopus diklasifikasikan di bawah family Mucoraceae, ordo Mucorales dan phylum Rhizopus oryzae. Rhizopus oryzae ditemukan pada permukaan sayuran yang membusuk, buah-buahan dan bijinya, biji-bijian dan roti berjamur. Genus Rhizopus memiliki stolon dan rhizoid yang berpigmen, sporangiosphores single atau berkelompok dihasilkan oleh nodes yang terdapat diujung rhizoid. Koloni Rhizopus oryzae cepat sekali tumbuh dan menutupi permukaan agar padat dengan struktur seperti kapas, awalnya berwarna putih kemudian menjadi abu abu atau kekuningan. Jamur Rhizopus oryzae merupakan spesies yang potensial untuk menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat dengan menggunakan Rhizopus lebih menguntungkan karena dapat menekan biaya untuk proses pretreatment bahan baku dan penyediaan komponen nitrogen kompleks seperti yeast ekstrak. Rhizopus memiliki sifat amylolytic karena itu mampu menghasilkan asam laktat dari berbagai material saccharidic seperti tepung kentang tanpa proses sacharifikasi terlebih dahulu (J.M Dominguez et al., 1999). Rhizopus memiliki ketahanan cukup tinggi terhadap konsentrasi substrat dibandingkan jenis bakteri. Konsentrasi glukosa melebihi 50 g/l pada kultur bakteri akan menurunkan pertumbuhan karena terjadi penghambatan pertumbuhan oleh substrat (dehidrasi sel). Konsentrasi glukosa yang lebih tinggi (di atas 200 g/l) dapat ditoleransi oleh ragi dan jamur (Shuler and Kargi, 1992). Rhizopus oryzae memiliki kemampuan melakukan proses sakarifikasi dan fermentasi secara berkesinambungan (SSF, Simultaneous Saccharification and Fermentation) dalam satu tahap. Jamur tersebut memiliki kapasitas metabolik dan kemampuan enzimatik yang tinggi untuk memanfaatkan sumber karbon dalam bentuk polisakarida (pati) untuk menghasilkan asam laktat, sehingga faktor penghambatan oleh substrat dapat dihindari. Selain menghasilkan asam laktat, dalam media kultivasi yang sama juga dihasilkan biomassa Rhizopus oryzae yang memiliki kandungan protein cukup tinggi berkisar 40-45%. Rhizopus arrhizus 36017 mampu merombak 20 – 40 g/l gula total menjadi asam laktat dengan laju konversi starch dan gula 84-95% dan 93- 97%. Rhizopus oryzae 2062 menunjukkan kemampuan menghasilkan biomassa 15-20 g/l bersamaan dengan produksi asam laktat sebesar 20 g/l . Sehingga produksi asam laktat dapat digabungkan dengan produksi biomassa jamur dengan bahan baku yang sama. Rhizopus oryzae NRRL 395 menghasilkan asam laktat 60-80 g/l yang diperoleh selama 3 hari dalam fermentasi batch dengan yield 65-78% (J.M Dominguez et al., 1999). 2.2.3. Proses Fermentasi asam laktat Asam laktat dapat diproduksi dengan dua cara yaitu secara sintesa kimia dan fermentasi karbohidrat. Bahan baku untuk proses produksi asam laktat secara sintesa kimia adalah lactonitrile. Hydrogen cyanide direaksikan dengan acetaldehyde akan menghasilkan lactonitrile. Reaksi ini terjadi pada fasa cair pada tekanan atmosfir yang cukup tinggi. Lactonitrile mentah yang dihasilkan dipisahkan dan dimurnikan dengan proses distilasi, kemudian dihidrolisa oleh HCl atau H2SO4 pekat sehingga diperoleh asam laktat dan garam ammonium. Asam laktat dan methanol kemudian diesterifikasi menjadi methyl lactate, kemudian dipisahkan dan dimurnikan dengan proses distilasi. Methyl lactate dihidrolisa oleh air dalam kondisi asam sehingga dihasilkan asam laktat dan methanol. Proses sintesa kimia menghasilkan campuran dua isomer asam laktat. Dua perusahaan besar yaitu Musashino, Japan dan Sterling Chemicals Inc. USA menggunakan teknologi tersebut. Berbagai metoda sintesa kimia lain yang menghasilkan asam laktat adalah penguraian gula dengan katalis, oksidasi propylene glycol, reaksi antara acetaldehyde, carbon monoxide dan air pada suhu dan tekanan tinggi, dan hidrolisis chloropropionic acid (Narayanan, 2004). Asam laktat dihasilkan pula dari proses fermentasi dengan bahan baku gula atau amilum. Jenis mikroorganisma yang menghasilkan asam laktat adalah golongan bakteri dan jamur. Secara umum karakteristik industri yang menggunakan mikroorganisma sebagai agen perubah adalah kemampuan dan kecepatan mengfermentasi bahan baku yang murah dengan penambahan komponen nitrogen serendah mungkin. Mikroorganisma yang dipilih memiliki kriteria mampu menghasilkan asam laktat dengan perolehan yang tinggi, pada kondisi pH yang rendah dan temperatur yang tinggi, menghasilkan sejumlah kecil massa dan produk samping lain (Vickroy, 1985). Fermentasi asam laktat telah banyak dipelajari oleh peneliti terdahulu dengan menggunakan berbagai jenis mikroorganisme, sumber karbon, sumber nitrogen, dan kondisi operasi ( pH, suhu, volume dan konsentrasi inokulum). Jenis mikroorganisme yang menghasilkan asam laktat adalah bakteri (Lactobacillus, Streptococcus dan Pediococcus) dan jamur (Rhizopus). Jenis bakteri penghasil asam laktat dapat digolongkan sebagai homofermentative lactic acid bacteria karena pada proses metabolismenya mampu menghasilkan asam laktat dalam jumlah besar, sel dan sedikit produk samping, melalui Embden-Meyerhof pathway. Rhizopus digolongkan sebagai heterofermentative lactic acid. Sel Rhizopus dapat menghasilkan 1,5 mol asam laktat dari 1 mol glukosa dalam kondisi aerobik dan sisanya diubah menjadi miselia, glycerol, fumarate atau etanol [Skory, 2000]. 2.2.4. Sumber daya biomassa untuk fermentasi asam laktat Glukosa merupakan substrat utama untuk fermentasi asam laktat, yang biasanya diperoleh dari hidrolisis pati. Pati sekarang diperoleh dari tanaman. Namun, kadang-kadang kita khawatir tentang persaingan antara energi atau bahan dan makanan, seperti diklaim pada produksi etanol dari sumber daya biomassa. Jadi biomassa selulosa lunak seperti sekam padi yang tidak digunakan saat ini diharapkan untuk bisa menjadi sumber daya biomassa. Bagaimanapun biomassa yang tidak digunakan seperti ini memiliki kualitas yang rendah dan itulah sebabnya sampai saat ini belum digunakan. Jadi beberapa kondisi harus dipertimbangkan untuk pemanfaatannya dalam fermentasi. Pertama, diperlukan pasokan yang konstan dan stabil dari biomassa. Selanjutnya, gula harus dapat diperoleh dengan mudah dengan energi sesedikit mungkin. Tentu saja, diperlukan teknologi yang lebih efektif dan canggih untuk fermentasi, dan terlebih lagi, penting juga untuk memecahkan masalah yang menyertai terkait dengan transportasi dan penyimpanan biomassa dalam hal energi, biaya, dll. 2.2.5. Peranan Asam Laktat Peran utama bakteri asam laktat dalam fermentasi adalah menghasilkan asam pada pangan yang difermentasi. Asam tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri-bakteri penyebab penyakit (bakteri patogen) dan bakteri pembusuk makanan. Bakteri asam laktat adalah kelompok bakteri yang menghasilkan asam laktat sebagai produk utama dari fermentasi karbohidrat atau gula. Nama bakteri asam laktat selalu diasosikan dengan bakteri yang mengasamkan susu, walaupun pada saat ini diketahui peranan bakteri asam laktat tidak hanya terbatas pada pengasaman susu, namun berperan juga pada proses fermentasi pangan lainnya seperti fermentasi sawi asin, kecap, tauco, keju dan ikan. Kelompok bakteri asam laktat dikenal sebagai bakteri yang tahan asam. Sifat lain yang dimiliki oleh bakteri asam laktat adalah aerotoleran, di mana bakteri ini dapat mentoleransi keberadaan oksigen dalam lingkungannya, namun dia tidak membutuhkan oksigen untuk hidupnya. Untuk mendukung pertumbuhan bakteri asam laktat, perlu keberadaan nutrisi yang lengkap. 2.2.6. Manfaat bakteri asam laktat Sebagian bakteri asam laktat berpotensi memberikan dampak positif bagi kesehatan dan nutrisi manusia, beberapa di antaranya adalah meningkatkan nilai nutrisi makanan, mengontrol infeksi pada usus, meningkatkan digesti (pencernaan) laktosa, mengendalikan beberapa tipe kanker, dan mengendalikan tingkat serum kolesterol dalam darah. Sebagian keuntungan tersebut merupakan hasil dari pertumbuhan dan aksi bakteri selama pengolahan makanan, sedangkan sebagian lainnya hasil dari pertumbhan beberapa BAL di dalam saluran usus saat mencerna makanan yang mengandung BAL sendiri. Bakteri asam laktat dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain dengan memproduksi protein yang disebut bakteriosin. Salah satu contoh bakteriosin yang dikenal luas adalah nisin, diproduksi oleh Lactobacillus lactis ssp. lactis. Nisin dapat menghambat pertumbuhan beberapa bakteri, yaitu Bacillus, Clostridium, Staphylococcus, dan Listeria. Senyawa bakteriosin yang diproduksi BAL dapat bermanfaat karena menghambat bakteri patogen yang dapat merusak makanan ataupun membayakan kesehatan manusia, sehingga keamanan makanan lebih terjamin. Selain bakteriosin, senyawa antimikroba (penghambat bakteri lain) yang dapat diproduksi oleh BAL adalah hidrogen peroksida, asam lemah, reuterin, dan diasetil. Senyawa-senyawa tersebut juga berfungsi untuk memperlama masa simpan dan meningkatkan keamanan produk pangan. BAL menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) untuk melindungi selnya terhadap keracunan oksigen. Namun, H2O2 dapat bereaksi dengan senyawa lain (contohnya tiosianat endogen dalam susu mentah) hingga menghasilkan senyawa penghambat mikroorganisme lain. Mekanisme ini disebut sebagai sistem antimikroba laktoperoksidase.[ Asam laktat dan asam lemah lain yang dihasilkan BAL dapat memberikan efek bakterisidal untuk bakteri lain karena pH lingkungan dapat turun menjadi 3-4,5. Pada pH tersebut, BAL tetap dapat hidup sedangkan bakteri lain, termasuk bakteri pembusuk makanan yang merugikan akan mati. Reuterin adalah senyawa antimikrobial efektif untuk melawan berbagai jenis bakteri (bersifat spektrum luas), yang diproduksi oleh Lactobacillus reuteri selama pertumbuhan anaerobik terjadi dengan keberadaan gliserol. Diaseteil adalah senyawa yang menentukan rasa dan aroma mentega, serta aktif melawan bakteri gram negatif, khamir, kapang. Sebagian BAL dapat mengurangi jumlah bakteri patogen secara efektif pada hewan ternak, contohnya bakteri jahat E. coli O157 dan Salmonella. Di samping itu, BAL juga dikonsumsi manusia dan hewan sebagai bakteri probiotik, yaitu bakteri bakteri yang dimakan untuk meningkatkan kesehatan atau nutrisi tubuh. Beberapa spesies BAL merupakan probiotik yang baik karena dapat bertahan melewati pH lambung yang rendah dan menempel atau melakukan kolonisasi usus. Akibatnya, bakteri jahat di usus akan berkurang karena kalah bersaing dengan BAL. 2.2.7. Fermentasi asam laktat dari sampah dapur Jepang adalah negara yang sempit dan memiliki kepadatan penduduk yang tinggi. Itulah sebabnya kami tidak dapat menggunakan metode pembuangan yang sederhana untuk pengolahan sampah di Jepang. Jadi kita memiliki sekitar dua ribu tungku untuk membakar sampah. Setiap hari, sampah dikumpulkan di tungku dan dibakar untuk mendapatkan energi panas, yang sebagiannya digunakan untuk pembangkit listrik. Oleh karena itu, uap yang tidak terpakai dengan tekanan rendah tersedia. Sampah dapur terdiri dari 30% dari total sampah di Jepang. Terutama, sampah dapur dari sektor bisnis termasuk supermarket dan toko dapat dengan mudah dipisahkan dari yang lain. Sampah dapur Jepang dapat menjadi sumber yang baik untuk gula karena setengah dari padatan dalam sampah dapur terdiri dari pati, meskipun komposisi dari sampah dapur berubah setiap harinya. Jadi sampah dapur berisi berbagai nutrisi termasuk vitamin dan itu baik untuk fermentasi asam laktat. Gambar 5.5.1 menunjukkan hasil asam laktat dari sampah dapur dalam fermentasi asam laktat setelah perlakuan enzimatik dengan glukoamilase menggunakan Lactobacillus rhamnosus. Umumnya, sampah dapur mengandung kelembaban sebesar 80% dan menunjukkan bahwa sekitar 10% dari hasil asam laktat yang ditunjukkan pada gambar seharusnya cukup tinggi 2.2.8. Pemurnian asam laktat Asam laktat untuk poli-laktat diminta untuk menjamin tidak hanya kemurnian optik cukup tinggi, tetapi juga kemurnian cukup tinggi sebagai asam laktat. Dalam fermentasi asam laktat, setiap kelas teknologi pemurnian yang lebih tinggi untuk menghasilkan asam laktat murni diperlukan karena cairan fermentasi mengandung berbagai komposisi. Biasanya teknologi distilasi diadopsi untuk tujuan ini: Dalam pemurnian asam laktat dari fermentasi sampah dapur, butil-laktat dipisahkan dengan distilasi setelah esterifikasi asam laktat dengan butanol. Selain itu, amonia dapat dipulihkan dalam reaksi estirifikasi, yang dapat digunakan lagi untuk penyesuaian pH dalam fermentasi. Namun, dalam proses ini lebih banyak energi akan diperlukan untuk menghilangkan air untuk mendorong reaksi esterifikasi. Ketika energi akan dipasok dari sumber daya fosil, maka secara ekologis maupun ekonomis tidak cocok. Pemanfaatan energi panas yang tidak terpakai dari tungku bisa menjadi solusi yang dapat diterima. 2.3. Silase 2.3.1. Apa itu silase? Silase sekarang pada umumnya adalah pakan ternak dan domba yang diawetkan di banyak negara. Silase dihasilkan oleh fermentasi terkontrol dari tanaman dengan kelembaban tinggi. Silase adalah suatu proses fermentasi yang terdiri atas tanaman hijauan dan rumput dalam silo (Gambar 5.6.1). Jenis-jenis silo dimana petani dapat memilih untuk memfermentasi panen mereka sangat bervariasi. Untuk kenyamanan, silo komersial dapatdiklasifikasikan ke dalam kategori utama: tumpukan atau penjepit tanpa dinding penahan, menara, bunker, vakum, sosis plastik dan bal gulungan. Dibandingkan dengan jerami, asupan pakan, kecernaan dan nilai gizi silase sangat baik. Silase dapat dibuat dari banyak produk damping dari tanaman dan makanan, dan bahan lainnya. 2.3.2. Pembuatan silase Silase berasal dari Mesir kuno. penelitian silase pada mekanisme fermentasi telah membuat kemajuan pesat pada abad ke-20. Silase dapat dibuat dari tanaman hijauan dan rumput pada tahap optimum pertumbuhan dengan kelembaban yang cocok, sekitar 50% sampai 70%. Bahan pakan dikumpulkan, dirajang menjadi panjang sekitar 10 sampai 20 mm dan dikemas ke dalam silo. Pemanen mekanis digunakan untuk mengumpulkan tanaman dan memotong bahan makanan ternak, dan menyimpannya dalam truk atau gerobak. Pemanen hijauan ini dapat berupa ditarik traktor atau berjalan sendiri. Pemanen meniup silase ke gerobak melalui saluran di bagian belakang atau sisi mesin. Inokulan LAB digunakan untuk membuat silase berkualitas tinggi (Gambar 5.6.2). Prinsip Pembuatan Silase : Prinsip pembuatan Silase yaitu usaha untuk mencapai dan mempercepat :  Keadaan hampa udara (anaerob).  Terbentuk suasana asam dalam penyimpanan (terbentuk asam laktat). Untuk mendapatkan suasana anaerob dikerjakan dengan cara :  Pemadatan Bahan Silase (hijauan) yang telah dicacah dengan cara ditekan, baik dengan menggunakan alat atau diinjak-injak sehingga udara sekecil mungkin (minimal).  Tempat penyimpanan (silo) jangan ada kebocoran dan harus tertutup rapat yang diberi pemberat. Pembentukan suasana asam dengan cara penambahan Bahan pengawet atau Bahan imbuhan (additif) secara langsung dan tidak langsung. Pemberian bahan pengawet secara langsung dengan menggunakan:  Natrium bisulfate  Sulfur oxide  Asam chloride  Asam sulfat  Asam propionate dll. Pemberian bahan pengawet / Bahan imbuhan (additif) secara tidak langsung ialah dengan memberikan tambahan bahan-bahan yang mengandung hidrat arang (carbohydrate) yang siap diabsorpsi oleh mikroba, antara lain :  Molase (melas) : 2,5 kg / 100 kg hijauan.  Onggok (tepung) : 2,5 kg/ 100 kg hijauan.  Tepung jagung : 3,5 kg/ 100 kg hijauan.  Dedak halus : 5,0 kg/ 100 kg hijauan.  Ampas sagu : 7,0 kg/ 100 kg hijauan. Pembuatan silase pada temperatur 27-35 derajat C., menghasilkan kualitas yang sangat baik. Hal tersebut dapat diketahui secara organoleptik, yakni: a) mempunyai tekstur segar b) berwarna kehijau-hijauan c) tidak berbau d) disukai ternak e) tidak berjamur f) tidak menggumpal Panjang pemotongan rumput: Rumput yang dipotongnya terlalu panjang, akan menyulitkan saat pengepakan ke dalam silo, dan kemungkinan masih banyak oksigen yang tersisa.Jadi ini akan menyulitkan tercapainya suasana anaerob. Sedangakan pemotongan/pencincangan rumput yang terlalu lama akan berakibat menurunnya kandungan lemak susu, ruminasi, proses memamah biak, pengeluaran air liur (salivasi) dan menyebabkan rendahnya pH rumen (acidosis). Jenis hijauan yang dapat dibuat silase : - Rumput - Sorghum. - Jagung. - Biji-bijian Kecil Metode Pencampuran Hijauan dicampur bahan lain dahulu sebelum dipadatkan (bertujuan untuk mempercepat fermentasi, mencegah tumbuh jamur dan bakteri pembusuk,meningkatkan tekanan osmosis sel-sel hijauan. Bahan campuran dapat berupa: asam-asam organik (asam formiat, asam sulfat, asam klorida, asam propionat), molases/tetes, garam, dedak padi, menir /onggok dengan dosis per ton hijauan sebagai berikut:  asam organik: 4-6kg  molases/tetes: 40kg  garam : 30kg  dedak padi: 40kg  menir: 35kg  onggok: 30kg Pemberian bahan tambahan tersebut harus dilakukan secara merata ke seluruh hijauan yang akan diproses. Apabila menggunakan molases/tetes lakukan secara bertahap dengan perbandingan 2 bagian pada tumpukan hijauan di lapisan bawah, 3 bagian pada lapisan tengah dan 5 bagian pada lapisan atas agar terjadi pencampuran yang merata. Kualitas Silase yang baik :  pH sekitar 4  Kandungan air 60-70%.  Bau segar dan bukan berbau busuk.  Warna hijau masih jelas.  Tidak berlendir.  Tidak berbau mentega tengik.  Menghambat pertumbuhan jamur.  Memusnahkan telur cacing yang terdapat dalam jerami. 2.3.3. Fermentasi silase Pengawetan tanaman hijauan sebagai silase tergantung pada produksi asam yang cukup untuk menghambat aktivitas mikroorganisme yang tidak diinginkan dalam kondisi anaerobik. Bakteri asam laktat epifit (LAB) yang secara alami ada pada tanaman hijauan merubah gula menjadi asam laktat dalam proses silase. Hal ini sudah ditetapkan bahwa LAB memainkanperan penting dalam fermentasi silase. LAB merupakan komponen utama dari flora mikroba yang hidup dalam berbagai jenis tanaman pakan ternak. LAB biasa tumbuh dengan mikroorganisme lainnya yang terkait dengan tanaman selama proses fermentasi silase, dan mereka umumnya menentukan karakteristik fermentasidari silase. Silase pertanian yang lembab didasarkan pada fermentasi asam laktat alami. LAB epifit mengubah karbohidrat yang larut dalam air menjadi asam organik selama proses silase. Akibatnya, pH berkurang dan hijauan diawetkan. Namun, ketika silo dibuka dan kondisi aerobik berlaku pada waktu makan, silase dipengaruhi oleh pertumbuhan mikroba aerobik dan karena itu berpotensi tidak stabil. Selanjutnya, silase yang memburuk meningkatkan hilangnya bahan kering dan mengurangi nilai gizi. Umumnya, silase yang terawat baik dianggap lebih tahan terhadap kerusakan aerobik dibandingkan silase dengan fermentasi yang buruk dan beberapa mikroorganisme aerobik dapat berbahaya bagi kesehatan ternak. Oleh karena itu, ramalan kerusakan aerobik merupakan tugas penting dalam pembuatan silase. 2.3.4. Pengawetan Hijauan dengan Pembuatan Silase Pengawetan hijauan merupakan bagian dari sistem produksi ternak.Pengawetan hijauan dengan pembuatan silase bertujuan agar pemberian hijauan sebagai pakan ternak dapat berlangsung secara merata sepanjang tahun, untuk mengatasi kekurangan pakan di musim paceklik harus dilaksanakan pengawetan.Tanaman mempunyai kecepatan tumbuh yang besar di musim penghujan, jadi ketersediaan hijauan ataupun limbah hasil pertanian pada musim tersebut akan berlimpah (jerami padi,sisa tanaman jagung,kacang-kacangan). Fungsi pengawetan akan tercapai bila setelah hijauan ataupun limbah pertanian dipanen segera dilakukan pencacahan baik dengan golok atau chopper rumput. Hal ini merupakan upaya agar proses respirasi yang terjadi pada sel tanaman segera terputus dan berhenti. Tujuannya adalah agar kandungan air hijauan dapat mencapai titik dimana aktivitas air dalam sel tanaman dapat mencegah perkembangan mikroba.Pengawetan tersebut akan berdampak pada keadaan fisik serta komposisi kimia hijauan tersebut antara lain dengan kehilangan sebagian dari zat makanan (gizi tanaman/nutrien) yang nantinya akan berdampak pada nilai nutrisi hijauan tersebut. 2.3.5. Bal gulungan silase Bal gulungan adalah bentuk lain dari pakan yang disimpan. Rumput dipotong dan digulung ketika masih cukup basah. Jika terlalu basah, tidak dapat digulung dan disimpan sama seperti jerami. Dengan demikian, kandungan kelembaban yang tepat untuk membuat bal gulungan silase adalah sekitar 60 sampai 70%. Bal-bal tersebut dibungkus erat dengan 6 lapisan 0,025 mm plastik film tebal di pembungkus bal. Material tersebut kemudian melalui fermentasi terbatas di mana asam lemak rantai pendek diproduksi untuk melindungi dan mengawetkan hijauan tersebut. Metode ini menjadi populer pada beberapa peternakan. Di Jepang, metode persiapan bal gulungan silase jerami padi segar dikembangkan (Gambar 5.6.3), dan produksi pakan ternak dari sumber daya biomassa diharapkan untuk mendapatkan penggunaan terbaik dari teknologi bal gulungan. 2.3.5. Kekinian teknologi Dalam beberapa tahun terakhir, jumlah silase yang diawetkan sebagai bal gulungantelah meningkat secara dramatis, dan sistem pembuatan silase kini banyak dipraktikkan di Jepang dan negara-negara lain. Saat ini, inokulan silase baru, LAB dan jenis baru penggulung bal rajangan dikembangkan untuk pembuatan silase jagung dan padi. Penelitian sumber daya biomassa yang tidak digunakan untuk pembuatan silase dari tanaman dan produk samping makanan sangat maju di Jepang. 2.4. Pengomposan 2.4.1. Apa itu pengomposan? Kompos adalah campuran dari bahan organik biodegradable seperti jerami, sekam, kulit kayu, produk limbah hewani dan bahan organik hewan/tanaman (tidak termasuk lumpur dan organ ikan) yang terakumulasi atau dicampur, dan terurai oleh panas. Namun lumpur dan organ ikan dapat dianggap sebagai kompos jika diproses dengan benar. Kompos adalah hasil penguraian parsial/tidak lengkap dari campuran bahan-bahan organik yang dapat dipercepat secara artifisial oleh populasi berbagai macam mikroba dalam kondisi lingkungan yang hangat, lembab, dan aerobik atau anaerobik. Sedangkan proses pengomposan adalah proses dimana bahan organik mengalami penguraian secara biologis, khususnya oleh mikroba-mikroba yang memanfaatkan bahan organik sebagai sumber energi. Membuat kompos adalah mengatur dan mengontrol proses alami tersebut agar kompos dapat terbentuk lebih cepat. Proses ini meliputi membuat campuran bahan yang seimbang, pemberian air yang cukup, pengaturan aerasi, dan penambahan aktivator pengomposan. Pengomposan adalah proses mengumpulkan, mencampurkan dan mengaerasi bahan organik untuk mengurainya dengan bakteri aerobik dalam bahan, menguapkan kelembaban yang dihasilkan dengan panas dari dekomposisi, dan mensterilkan atau membuat mikroba berbahaya atau biji gulma tidak aktif, untuk membuat campuran kompos yang aman dan higienis. Pengomposan menawarkan keuntungan yaitu: 1. Mudah dalam penanganan oleh pengguna yang berpikiran higienis karena menghilangkan bau berbahaya dan rasa penanganan produk limbah biologis. 2. Menghasilkan hara dalam jumlah unsur yang tepat untuk pupuk yang aman dan berkualitas tinggi untuk tanah dan tanaman. 3. Memberikan kontribusi untuk menciptakan sebuah masyarakat yang mendaur ulang sumber dayanya. Keuntungan dari pengomposan bagi tanah/tanaman : 1. Meningkatkan kesuburan tanah 2. Memperbaiki struktur dan karakteristik tanah 3. Meningkatkan kapasitas serap air tanah 4. Meningkatkan aktivitas mikroba tanah 5. Meningkatkan kualitas hasil panen (rasa, nilai gizi, dan jumlah panen) 6. Menyediakan hormon dan vitamin bagi tanaman 7. Menekan pertumbuhan/serangan penyakit tanaman 8. Meningkatkan retensi/ketersediaan hara di dalam tanah 2.4.2. Prinsip-prinsip dasar pengomposan Pengomposan adalah proses mengumpulkan, mencampurkan dan mengaerasi bahan organik untuk mengurainya dengan bakteri aerobik dalam bahan, menguapkan kelembaban yang dihasilkan dengan panas dari dekomposisi, dan mensterilkan atau membuat mikroba berbahaya atau biji gulma tidak aktif, untuk membuat campuran kompos yang aman dan higienis. Gambar 5.7.1 menunjukkan proses pengomposan. Pengomposan menawarkan keuntungan yaitu: (1) mudah dalam penanganan oleh pengguna yang berpikiran higienis karena menghilangkan bau berbahaya dan rasa penanganan produk limbah biologis, (2) menghasilkan hara dalam jumlah unsur yang tepat untuk pupuk yang aman dan berkualitas tinggi untuk tanah dan tanaman, dan (3) memberikan kontribusi untuk menciptakan sebuah masyarakat yang mendaur ulang sumber dayanya. 2.4.3. Proses Pengomposan Memahami dengan baik proses pengomposan sangat penting untuk dapat membuat kompos dengan kualitas baik. Proses pengomposan akan segera berlangsung setelah bahanbahan mentah dicampur. Proses pengomposan secara sederhana dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu tahap aktif dan tahap pematangan. Selama tahap-tahap awal proses, oksigen dan senyawa-senyawa yang mudah terdegradasi akan segera dimanfaatkan oleh mikroba mesofilik. Suhu tumpukan kompos akan meningkat dengan cepat. Demikian pula akan diikuti dengan peningkatan pH kompos. Suhu akan meningkat hingga di atas 50 o 70o C. Suhu akan tetap tinggi selama waktu tertentu. Mikroba yang aktif pada kondisi ini adalah mikroba Termofilik, yaitu mikroba yang aktif pada suhu tinggi. Pada saat ini terjadi dekomposisi/penguraian bahan organik yang sangat aktif. Mikroba-mikroba di dalam kompos dengan menggunakan oksigen akan menguraikan bahan organik menjadi CO2, uap air dan panas. Setelah sebagian besar bahan telah terurai, maka suhu akan berangsur-angsur mengalami penurunan. Pada saat ini terjadi pematangan kompos tingkat lanjut, yaitu pembentukan komplek liat humus. Selama proses pengomposan akan terjadi penyusutan volume maupun biomassa bahan. Pengurangan ini dapat mencapai 30-40% dari volume/bobot awal bahan. Proses pengomposan dapat terjadi secara aerobik (menggunakan oksigen) atau anaerobik (tidak ada oksigen). Proses yang dijelaskan sebelumnya adalah proses aerobik, dimana mikroba menggunakan oksigen dalam proses dekomposisi bahan organik. Proses dekomposisi dapat juga terjadi tanpa menggunakan oksigen yang disebut proses anaerobik. Namun, proses ini tidak diinginkan selama proses pengomposan karena akan dihasilkan bau yang tidak sedap. Proses aerobik akan menghasilkan senyawa-senyawa yang berbau tidak sedap, seperti: asam-asam organik (asam asetat, asam butirat, asam valerat, puttrecine), amonia, dan H2S Proses pengomposan tergantung pada : 1. Karakteristik bahan yang dikomposkan 2. Aktivator pengomposan yang dipergunakan 3. Metode pengomposan yang dilakukan 2.4.4. Unsur dasar pengomposan Pengomposan pada dasarnya terdiri atas (a) praproses, (a) proses fermentasi, dan (c) proses pembentukan produk. (a) Praproses Praproses membutuhkan peralatan untuk menyesuaikan faktor-faktor seperti kelembaban dan bahan organik, ukuran partikel, dan aerasi untuk membuat kompos dengan sifat yang diinginkan. Ketika memulai pengomposan, kelembaban biasanya harus disesuaikan antara 55 sampai 70% dan aerasi yang baik harus disediakan. Praproses ini termasuk metode aditif (penambahan bahan penyesuaian seperti cangkang, sekam, serbuk gergaji, dan potongan kayu), metode kembali (mengembalikan produk kompos dan mencampurnya dengan bahan baku kompos), dan metode pengeringan (pengeringan menggunakan energi eksternal). (b) Fermentasi Fermentasi membutuhkan tangki fermentasi, peralatan aerasi dan peralatan hidrolisis.Tangki fermentasi mengurai bahan organik dan memancarkan panas untuk menaikkan suhu bahan yang terakumulasi dalam tangki fermentasi sehingga kondisi untuk menghasilkan kompos yang aman dan higienis dicapai dengan menaikkan suhu keseluruhan bahan kompos sampai 65°C atau lebih tinggi dan mempertahankan suhu tersebut selama 48 jam atau lebih. Metode fermentasi secara umum dikelompokkan ke dalam metode akumulasi dan metode pengembalian mekanis. Dalam metode akumulasi, bahan seperti kompos, bahan penyesuai, dan kompos yang dikembalikan menumpuk di lantai dan kemudian berulang kali dibalik saat diperlukan dengan sekop, dll. Dalam metode pengembalian mekanis, sebuah perangkat agitasi yang memiliki slot untuk pengisian bahan dan slot drainase untuk pencampuran bahan dipasang di dinding sisi atas dari tangki fermentasi. Peralatan aerasi mempertahankan material pada keadaan aerobik yang seragam dan menyediakan ventilasi untuk membuat uap air menguap dari bahan secara simultan dan menyebabkan fermentasi. Peralatan hidrolisis memasok air untuk bahan untuk memastikan fermentasi aerobik terus berlangsung karena aktivitas mikroba dalam bahan berhenti ketika kelembaban dalam bahan turun di bawah 40%. (c) Proses pembentukan produk Proses pembentukan produk meliputi sortasi mekanis dan peralatan pengantongan/pengemasan untuk meningkatkan nilai produk dan membuat produk kompos lebih mudah untuk ditangani. Fasilitas lainnya mungkin termasuk peralatan penghilang bau sebagai bagian dari pengukuran lingkungan. 2.4.5. Teknologi pengomposan saat ini Tabel 5.7.1 menunjukkan bahan utama yang dapat digunakan dalam pembuatan kompos. Sekam dan bahan berkayu memiliki indeks bahan biodegradable rendah sehingga dekomposisinya membutuhkan waktu lama tetapi efektif untuk meningkatkan kualitas tanah dan dapat digunakan dalam kombinasi dengan bahan lain untuk menghasilkan kompos berkualitas tinggi. Sampah mentah mengandung banyak bahan yang tidak bisa difermentasi seperti plastik, logam, dan kaca, dan juga memerlukan pemilahan menyeluruh dan praproses yang tepat. Lumpur mungkin memerlukan langkah-langkah khusus untuk penanganan logam berat, dll. Di antara teknologi daur ulang kompos, biogas, pengeringan, karbonisasi, pakan ternak, dan pembakaran, pengomposan dapat menggunakan berbagai jenis bahan dan menawarkan keuntungan yang signifikan dalam hal teknologi dan distribusi. Namun, jumlah dan periode permintaan produknya terbatas, dan beberapa daerah memiliki persediaan kompos berlebih. Upaya produksi masa depan akan membutuhkan kontrol kualitas yang terperinci, pembuatan kompos dari semua bahan yang diproduksi di daerah, dan konsumsi regional dari seluruh jumlah yang diproduksi di daerah tersebut. Metode atau teknologi pengomposan dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok berdasarkan tingkat teknologi yang dibutuhkan, yaitu : 1. Pengomposan dengan Teknologi Rendah Teknik pengomposan yang termasuk kelompok ini adalah Windrow Composting. Kompos ditumpuk dalam barisan tumpukan yang disusun sejajar. Tumpukan secara berkala dibolak-balik untuk meningkatkan aerasi, menurunkan suhu apabila suhu terlalu tinggi, dan menurunkan kelembaban kompos. Teknik ini sesuai untuk pengomposan skala yang besar. Lama pengomposan berkisar antara 3 hingga 6 bulan, yang tergantung pada karakteristik bahan yang dikomposkan. 2. Pengomposan dengan teknologi sedang antara lain adalah : a. Aerated static pile : gundukan kompos diaerasi statis Tumpukan/gundukan kompos (seperti windrow system) diberi aerasi dengan menggunakan blower mekanik. Tumpukan kompos ditutup dengan terpal plastik. Teknik ini dapat mempersingkat waktu pengomposan hingga 3-5 minggu. b. Aerated compost bins : bak/kotak kompos dengan aerasi Pengomposan dilakukan di dalam bak-bak yang di bawahnya diberi aerasi. Aerasi juga dilakukan dengan menggunakan blower/pompa udara. Seringkali ditambahkan pula cacing (vermikompos). Lama pengomposan kurang lebih 23 minggu dan kompos akan matang dalam waktu 2 bulan. 3. Pengomposan dengan Teknologi Tinggi Pengomposan dengan menggunakan peralatan yang dibuat khusus untuk mempercepat proses pengomposan. Terdapat panel-panel untuk mengatur kondisi pengomposan dan lebih banyak dilakukan secara mekanis. Contoh-contoh pengomposan dengan teknologi tinggi antara lain :  Rotary Drum Composter Pengomposan dilakukan di dalam drum berputar yang dirancang khusus untuk proses pengomposan. Bahan-bahan mentah dihaluskan dan dicampur pada saat dimasukkan ke dalam drum. Drum akan berputar untuk mengaduk dan memberi aearasi pada kompos.  Composting System Pengomposan dilakukan dalam kotak-kotak/bak skala besar. Bahanbahan mentah akan dihaluskan dan dicampur secara mekanik. Tahap-tahap pengomposan berjalan di dalam beberapa bak/kotak sebelum akhirnya menjadi produk kompos yang telah matang. Sebagian dikontrol dengan menggunakan komputer. Bak pengomposan dibagi menjadi dua zona, zona pertama untuk bahan yang masih mentah dan selanjutnya diaduk secara mekanik dan diberi aerasi. Kompos akan masuk ke bak zona ke dua dan proses pematangan kompos dilanjutkan. Mechanical Compost Bins Sebuah drum khusus dibuat untuk pengomposan limbah rumah tangga.  BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan 3.2. Saran Beberapa saran yang dapat kami ambil dari makalah ini adalah : 1. Jagalah kelestarian lingkungan kita dari berbagai macam polusi. 2. Mulailah kita mengembangkan energy – energy alternative untuk menyelamatkan cadangan minyak bumi yang telah kritis. 3. Belajar bagaimana menciptakan ide – ide baru sebagai gerakan menyelamatkan lingkungan. DAFTAR PUSTAKA Ahira, Anne. T.t. Peranan Asam Laktat. http://www.anneahira.com/bakteri-asamlaktat.htm. diakses tanggal 16 Mei 2013. Anonim. 2000. Fermentasi. http://kambing.ui.ac.id/bebas/v12/sponsor/Sponsor-Pendamping/Praweda/Biologi/ 0118%20Bio%203-1g.htmAnonim. 2013. Asam Laktat. http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_laktat. diakses tanggal 16 Mei 2013. Anonim. 2012. Fermentasi. http://blognyapakarilmu.blogspot.com/2012/10/fermentasi_29.html. diakses tanggal 16 Mei 2013. Anonim. 2013. Bakteri Asam Laktat. http://id.wikipedia.org/wiki/Bakteri_asam_laktat. diakses tanggal 16 Mei 2013. Anonim. 2013. Fermentasi. http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasi. diakses tanggal 16 Mei 2013. Alim, Tantri. 2013. Fermentasi Asam Laktat. http://www.biologi-sel.com/2013/03/fermentasiasam-laktat.html. diakses tanggal 16 Mei 2013. Nimonoire. 2013. Asam Laktat dan Uji kadarnya. http://bisakimia.com/2013/02/22/asam-laktatdan-uji-kadarnya/. diakses tanggal 16 Mei 2013.

Judul: Makalah Biomassa

Oleh: Desi Nurmala


Ikuti kami