GEA, MARKUS (2024) MANUFAKTUR REAKTOR ANAEROB DUA TAHAP DAN OPTIMASI PRODUKSI BIOHIDROGEN DARI AMPAS TEBU. S2 thesis, Universitas Mercu Buana Jakarta.
|
Text (HAL COVER)
01 COVER.pdf Download (579kB) | Preview |
|
![[img]](https://repository.mercubuana.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text (BAB I)
02 BAB 1.pdf Restricted to Registered users only Download (221kB) |
|
|
Text (BAB II)
03 BAB 2.pdf Restricted to Registered users only Download (466kB) |
|
|
Text (BAB III)
04 BAB 3.pdf Restricted to Registered users only Download (925kB) |
|
|
Text (BAB IV)
05 BAB 4.pdf Restricted to Registered users only Download (857kB) |
|
|
Text (BAB V)
06 BAB 5.pdf Restricted to Registered users only Download (192kB) |
|
|
Text (DAFTAR PUSTAKA)
07 DAFTAR PUSTAKA.pdf Restricted to Registered users only Download (186kB) |
|
|
Text (LAMPIRAN)
08 LAMPIRAN.pdf Restricted to Registered users only Download (466kB) |
Abstract
The reliance on fossil fuels leads to considerable environmental pollution due to carbon dioxide (CO₂) emissions, intensifying global warming. Hydrogen is regarded as an environmentally friendly alternative energy source, as it only emits water vapor when burned and possesses a high heating value. In this study, a two-stage anaerobic reactor was designed using SolidWorks software, with a Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) configuration for the first stage and an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) for the second stage. Biohydrogen production was achieved through anaerobic fermentation of NaOH- and H₂O₂-pretreated bagasse. The anaerobic fermentation process was conducted in 16 variations, combining NaOH concentrations (0%, 5%, 7%, 10%) with molasses additions (0%, 2.5%, 5%, 7.5%), using cow rumen as the inoculum. The biohydrogen production results were analyzed and optimized using Response Surface Methodology (RSM) in Minitab software to determine optimal conditions. The anaerobic reactor was successfully designed and constructed with a 6-liter volume, using SS 316 material, and equipped with temperature, pH, pressure, stirrer, and heater indicators to maintain optimal fermentation conditions. Experimental results demonstrated that the two-stage reactor effectively separated hydrolysis and acidogenesis processes from methanogenesis, enhancing the efficiency of organic matter degradation and biogas production. Optimization results revealed that the combination of 7.17% NaOH and 4.92% molasses concentrations achieved a gas flow rate of 41.46 mL/day of H₂ and a total H₂ volume of 124.37 mL, with a composite desirability of 0.5774. These findings indicate promising performance, with potential for further improvement. The linear and quadratic relationships between NaOH and molasses concentrations indicate that an optimal balance between these two variables significantly influences hydrogen production. Additionally, the biohydrogen production efficiency from the bagasse substrate at 60°C (thermophilic) and pH 5.5 demonstrates that varying NaOH concentrations affect gas yield. At 7% NaOH concentration with 5% molasses, a biohydrogen gas yield of 33.75 mL H₂/g VS was obtained, and the biohydrogen efficiency in this study ranged from 35.94% to 61.71%. This study offers valuable insights into reactor design for hydrogen production and highlights the influence of fermentation factors that could be further optimized for industrial-scale applications. Keywords: Hydrogen production, Anaerobic reactor, Bagasse, Molasses, Pretreatment Penggunaan bahan bakar fosil menyebabkan pencemaran lingkungan yang signifikan akibat emisi karbon dioksida (CO₂), yang memperburuk pemanasan global. Hidrogen dipandang sebagai sumber energi alternatif yang ramah lingkungan karena hanya menghasilkan uap air saat dibakar dan memiliki nilai kalor yang tinggi. Dalam penelitian ini, dirancang reaktor anaerobik dua tahap menggunakan software SolidWorks, dengan konfigurasi reaktor Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR) untuk tahap pertama dan Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) untuk tahap kedua. Produksi biohidrogen dilakukan melalui fermentasi anaerobik ampas tebu yang diperlakukan dengan NaOH dan H₂O₂ sebagai pra-perlakuan awal, kemudian proses fermentasi anaerob dilakukan sebanyak 16 variasi, kombinasi konsentrasi NaOH (0%, 5%, 7%, 10%) dan campuran molase (0%, 2,5%, 5%, 7,5%) dengan rumen sapi sebagai inokulum. Hasil produksi biohidrogen dianalisis dan dioptimalkan menggunakan software Minitab dengan metode Response Surface Methodology (RSM) untuk menentukan kondisi optimal. Reaktor anaerobik berhasil dirancang dan diinstalasi dengan reaktor volume 6 liter, menggunakan material SS 316, serta dilengkapi dengan indikator suhu, pH, tekanan, pengaduk, dan pemanas untuk memastikan kondisi fermentasi yang optimal. Pengujian menunjukkan bahwa reaktor dua tahap mampu memisahkan proses hidrolisis dan asidogenesis dari metanogenesis, sehingga meningkatkan efisiensi degradasi bahan organik dan produksi biogas. Optimasi produksi biohidrogen menunjukkan bahwa kombinasi konsentrasi NaOH 7,17% dan molase 4,92% menghasilkan laju aliran gas sebesar 41,46 mL/hari H₂ dan volume total 124,37 mL H₂, dengan desirabilitas komposit sebesar 0,5774. Hasil optimasi ini menunjukkan kinerja yang baik, meskipun masih ada potensi untuk peningkatan lebih lanjut. Pola hubungan linier dan kuadratik antara variabel konsentrasi NaOH dan molase menunjukkan bahwa keseimbangan optimal antara kedua faktor ini sangat mempengaruhi produksi hidrogen. Kemudian, efisiensi produksi biohidrogen dari substrat ampas tebu pada proses fermentasi suhu 60 °C (termofilik) dan pH 5,5 menunjukkan bahwa variasi konsentrasi NaOH berpengaruh pada yield gas yang dihasilkan. Pada konsentrasi NaOH 7% dengan molase 5%, yield gas biohidrogen yang diperoleh sebesar 33,75 mL H₂/g VS dan efisiensi biohidrogen dalam penelitian ini berada pada kisaran 35,94% - 61,71%. Penelitian ini memberikan wawasan mendalam mengenai rancang bangun reaktor untuk produksi hidrogen dan interaksi faktor-faktor dalam fermentasi yang dapat dioptimalkan lebih lanjut untuk aplikasi skala industri. Kata kunci: Produksi Hidrogen, Reaktor anaerobik, Ampas tebu, molase, pra-perlakuan awal
Actions (login required)
 |
View Item |
