Kinetics of anaerobic digestion of dairy fat waste with saponification pre-treatment

Abstrak

Peruraian 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.