ENERGI BIOMASSA(Bahan : Kotoran Hewan)

Pendahuluan

- Sumber energi dari fosil fuel makin menipis

- Sumber energi alternatif belum digali secara ekstensif karena keterbatasan SDM dan teknologi

- Sumber pangan juga terbatas karena keterbatasan SDM, lahan dan teknologi

Sumber energi saat ini

BIOMASSAbahan biologis yang hidup atau baru mati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar atau untuk produksi industrial.

LIMBAH BIODEGRADABLE

tumbuhan

hewan

Fungsi biomassa:1. sebagai penyedia sumber karbon untuk

energi,2. dengan teknologi modern dalam

pengkonversiannya dapat menjaga emisi pada tingkat yang rendah.

3. mendorong percepatan rehabilitasi lahan terdegradasi dan perlindungan tata air.

4. digunakan untuk menyediakan berbagai vektor energi, baik panas, listrik atau bahan bakar kendaraan.

Energi Biomassa

1 Pembakaran Langsung

2 Konversi menjadi bahan bakar cair

3 Pemanfaatan Gas Biomassa

Pembakaran Langsung

• Pemanfaatan panas biomassa telah

dikenal sejak dulu seperti

pemanfaatan kayu bakar

• Pemanfaatan yang cukup besar

umumnya untuk menghasilkan uap

pada pembangkitan listrik atau

proses manufaktur

• Di industri kayu dan kertas,

serpihan kayu terkadang langsung

dimasukkan ke boiler untuk

menghasilkan uap untuk proses

manufaktur atau menghangatkan

ruangan.

1. Bioethanol

Konversi menjadi bahan bakar cair

• Ethanol merupakan alkohol yang dibuat dengan fermentasi

biomassa dengan kandungan hidrokarbon yang tinggi seperti

jagung

• Ethanol paling sering digunakan sebagai aditif bahan bakar

untuk mengurangi emisi CO dan asap lainnya dari kendaraan

• Ethanol diperoleh dari hasil fermentasi gula ataupun

karbohidrat,dengan reaksi sebagai berikut

Konversi menjadi bahan bakar cairBiodiesel

• Biodiesel dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin

diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur

atau lemak hewan.

• Dapat dibuat dengan reaksi transesterifikasi sehingga dapat

memiliki sifat sama dengan bahan bakar diesel (solar)

Biomass To Liquid (BTL)• Biodiesel BTL merupakan teknologi lanjutan dari penciptaan bahan

bakar berbasis biomassa. • Sering disebutdengan biodiesel generasi kedua

Pemanfaatan Gas Biomassa• Pemanfaatan gas biomassa skala kecil yang banyak diaplikasikan oleh

masyarakat adalah pemanfaatan gas metana hasil fermentasi yang langsung dibakar untuk dimanfaatkan panasnya.

• Pada skala yang lebih maju pemanfaatan gas biomassa dilakukan melalui sistem gasifikasi menggunakan temperatur tinggi untuk mengubah biomassa menjadi gas (campuran dari hidrogen, CO dan metana).

video

Biogas adalah gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob.

Bakteri anaerob diproduksi secara alami oleh sumber biomassa tersebut.

Bahan Biogas : Kotoran sapi/kerbau, babi, unggas, manusia, domba,

gajah, dll. limbah pertanian/perkebunan (enceng gondok, jerami

padi, jerami gandum, serbuk gergaji, dll) sampah organik rumah tangga, pasar, dll.

Biogas

Manfaat Biogas : Skala kecil : Biogas dapat dijadikan bahan bakar elpiji

sebagai pengganti bahan bakar minyak tanah Skala besar : Biogas dapat digunakan sebagai pembangkit

energi listrik, sehingga dapat dijadikan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan.

Dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organik pada tanaman/budidaya pertanian

Kandungan Biogas : Metana : 60% Karbon dioksida : 38% Gas lain (N2, CO, O2, C3H8, H2S): 2%

1. C/N ratio (8-25)2. pH (6-7)3. Kadar air dan suhu (25-350 C)

4. Kandungan total padatan5. Ukuran reaktor biogas

Faktor yang mempengaruhi produksi biogas

1. Kotoran bebek : 82. Kotoran manusia : 83. Kotoran ayam : 104. Kotoran kambing : 125. Kotoran babi : 186. Kotoran domba : 197. Kotoran sapi/kerbau : 248. Kotoran gajah : 43

Rasio Karbon dan Nitrogen (C/N)

Jika C/N terlalu tinggi,nitrogen akan dikonsumsi dengan cepat oleh bakteri pengurai untuk pertumbuhannya dan hanya sedikit yang bereaksi dengan karbon akibatnya gas yang dihasilkan rendah.

Jika C/N rendah,nitrogen akan dibebaskan dan berakumulasi dalam bentuk amoniak (NH4) sehingga pH > 8,5 yang menyebabkan berkurangnya bakteri pengurai.

Pengaruh C/N

1. Unggas : 0,065 – 0,116 m3

2. Babi : 0,040 – 0,059 m3

3. Sapi/kerbau : 0,023 – 0,040 m3

4. Manusia : 0,020 – 0,028 m3

Potensi produksi gas dari berbagai kotoran per kg

Biogas dapat mengurangi pencemaran

sungai dan sumber – sumber air lainnya.

Biogas dapat menekan nilai CO2 dalam

udara yang dihasilkan dari pemakaian

bahan bakar fosil.

Biogas dapat mengurangi CH4 dalam udara

sebagai hasil dari penumpukan kotoran

hewan yang tidak dimanfaatkan.

Pelestarian Alam dengan Biogas

Volume reaktor (plastik) : 4000 liter Volume penampung gas (plastik) : 2500 liter Kompor biogas : 1 buah Drum pengaduk bahan : 1 buah Pengaman gas : 1 buah Selang saluran gas : ± 10 m Kebutuhan bahan baku : kotoran ternak dari

2-3 ekor sapi/kerbau Biogas yang dihasilkan : 4 m3 perhari (setara

dengan 2,5 liter minyak tanah).

Spesifikasi Teknis

Hindarkan reaktor dari gangguan anak, tangan

jahil ataupun dari ternak yang dapat merusak

reaktor dengan cara memagar dan memberi atap

supaya air tidak dapat masuk ke dalam galian

reaktor.

Isilah selalu pengaman gas dengan air sampai

penuh. Jangan biarkan sampai kosong karena gas

yang dihasilkan akan terbuang melalui pengaman

gas.

Pemeliharaan dan Perawatan Reaktor Biogas

Pembuatan Biogas

(Digester)

Bahan baku (kotoran hewan)

dicampur dengan air dengan

perbandingan 1:1

Tahap 1: Persiapan Umpan

Tahap 2 : Digester

Campuran kotoran ternak - air sebanyak 2000 L dimasukkan

ke dalam ruangan tertutup kedap udara (digester) sehingga

bakteri anaerob akan membusukkan bahan organik tersebut

yang kemudian menghasilkan biogas. Proses penguraian

awal berlangsung selama 10 hari, untuk selanjutnya dapat

dilakukan secara kontinu setiap hari.

Pengisian bahan biogas selanjutnya dapat

dilakukan setiap hari, yaitu sebanyak kira-kira 10

% dari volume digester.

Sisa pengolahan bahan biogas berupa sludge

secara otomatis akan keluar dari lubang

pengeluaran (outlet) setiap kali dilakukan

pengisian bahan biogas.

Sisa hasil pengolahan bahan biogas tersebut

dapat digunakan sebagai pupuk kandang/pupuk

organik, baik dalam keadaan basah maupun

kering.

Biogas yang telah terkumpul di dalam

digester selanjutnya dialirkan melalui pipa

penyalur gas menuju tabung penyimpan gas

atau langsung ke lokasi penggunaannya.

Tahap 3 : Penyaluran biogas

Faktor Sukses Pemanfaatan Biogas Kotoran

Ternak

1. Ketersediaan Ternak

• Jumlah dan sebaran ternak di suatu daerah dapat menjadi potensi bagi pengembangan biogas. Jenis ternak yang dapat dijadikan sumber biogas antara lain: sapi potong, sapi perah, unggas, dan babi.

• Jenis ternak mempengaruhi jumlah kotoran yang dihasilkannya.

1 ekor sapi : kotoran = 15 kg/hari 0,6 m3

Biogas/hari

Jadi, jumlah sapi yang dibutuhkan minimal 2 ekor

1 m3 Biogas = 0,46 kg LPG0,6 m3 Biogas = 0,276 kg

LPG

Survei:1 keluarga (4 orang) = 0,43 kg LPG/hari

3. Pola Pemeliharaan Ternak

Kotoran ternak lebih mudah didapatkan bila ternak dipelihara dengan cara dikandangkan dibandingkan dengan cara digembalakan

2. Kepemilikan Ternak Jumlah ternak yang dimiliki oleh peternak menjadi dasar pemilihan jenis dan kapasitas biogas yang dapat digunakan. Kepemilikan ternak yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk biogas skala besar.

Untuk membangun reaktor biogas diperlukan lahan disekitar kandang yang luasannya bergantung pada jenis dan kapasitas biogas.Skala rumah tangga : 14 m2

Skala besar : 40 m2

4. Ketersediaan Lahan

5. Tenaga Kerja

Biogas dapat berfungsi optimal bila pengisian kotoran ke dalam reaktor dilakukan dengan baik serta dilakukan perawatan peralatannya

6. Manajemen Kotoran

Manajemen kotoran terkait dengan penentuan komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai untuk menghasilkan biogas, frekuensi pemasukan kotoran, dan pengangkutan atau pengaliran kotoran ternak ke dalam raktor

7. Kebutuhan Energi • Pengelolaan kotoran ternak melalui proses

reaktor an-aerobik akan menghasilkan gas yang dapat digunakan sebagai energi.

• Bila energi lain berupa listrik, minyak tanah atau kayu bakar mudah, murah dan tersedia dengan cukup di lingkungan peternak, maka energi yang bersumber dari biogas tidak menarik untuk dimanfaatkan

Pemanfaatan energi ini dapat optimal bila jarak antara kandang ternak, reaktor biogas dan rumah peternak tidak telampau jauh dan masih memungkinkan dijangkau instalasi penyaluran biogas.

8. Jarak Peralatan

9. Pengelolaan Hasil Samping Biogas

• Pengelolaan hasil samping biogas ditujukan untuk memanfaatkannya menjadi pupuk cair atau pupuk padat (kompos).

• Pengelolaan : pupuk cair dilakukan fermentasi dengan penambahan bioaktivator agar unsur haranya dapat lebih baik, sedangkan untuk membuat pupuk kompos hasil samping biogas perlu dikurangi kandungan airnya dengan cara diendapkan, disaring atau dijemur.

10. Sarana Pendukung

• Sarana pendukung dalam pemanfaatan biogas terdiri dari saluran air, peralatan kerja, dan pembuangan.

• Saluran air : untuk mengalirkan kotoran ternak dari kandang ke reaktor biogas sehingga kotoran tidak perlu diangkut secara manual.

• Peralatan kerja : untuk mempermudah pekerjaan/perawatan instalasi biogas.

• Saluran drainase : untuk mengalirkan kotoran bekas/hasil samping.

instalasi pengolahan biogas dari kotoran sapi yang diterapkembangkan

Kelompok Tani Budi Luhur:

Bak Pengisi• digunakan untuk

memasukkan bahan baku berupa kotoran padat dan cair sapi.

• Bak pengisi merupakan silinder terbuka yang dibuat dari drum minyak, bak pengisi diberi katup outlet sederhana yang dilengkapi dengan kawat penyaring

• Bahan baku kotoran sapi dicampur dengan air dan diaduk, perbandingan jumlah air dengan kotoran sapi antara 7-9 % dari bahan padat

• Hasil adukan dimasukkan ke dalam bak pencerna (digester) melalui katup outlet setelah melewati kawat penyaring

Bak Digester • merupakan bak pencerna

yang dibuat dari kantung plastik polyethylene dengan lebar 150 cm dalam bentuk tubular memiliki diameter 95 cm.

• Kapasitas bak pencerna direncanakan 4000 liter, sehingga panjang kantung plastik yang dibutuhkan 5,6 meter.

• Tebal kantung plastik polyethylen yang berhasil didapatkan memiliki ketebalan 0,15 mm, agar diperoleh kekuatan yang lebih besar maka kantung plastik perlu dirangkap dua.

Bak Penampung• bak untuk menampung

biogas sebelum

digunakan.

• Kapasitas bak

penampung dibuat 2000

liter dengan bahan yang

sama dengan bak

digester yang

membedakan adalah

lapisan yang digunakan

Tabung Kontrol Gas

• merupakan tabung penjebak air hasil kondensasi air yang ikut mengalir bersama biogas.

• Tabung penjebak dibuat dari sambungan pipa PVC model T dengan Æ ½ inchi

• saluran atas merupakan saluran input dan output sedangkan saluran bawah terendam dalam air

Kompor• penggunaan biogas yang paling umum adalah sebagai bahan bakar. • Untuk mengetahui apakah biogas yang dihasilkan dapat terbakar atau tidak dilakukan dengan menyambungkan pipa biogas ke pipa tembaga dengan diameter 0.5 cm.

Bak Output Digester

• permukaan isian digester

mulai lubang input

sampai output menganut

prinsip bejana

berhubungan

• Apabila lubang input

terus diisi, permukaan

isian akan mencapai garis

tertinggi dan akhirnya

akan dikeluarkan melalui

lubang output

Kelebihan Biogas sebagai Energi

Alternatif • Sumber energi alternatif yang

ramah lingkungan. Energi biogas punya kelebihan dibanding energi nuklir atau batu bara, yakni tak berisiko tinggi bagi lingkungan.

• Sumber energi alternatif yang jauh lebih murah ketimbang minyak dan gas

• Dapat dipakai untuk memasak, lampu penerangan, transportasi hinggakeperluan lain yang perlu energi

• Dalam hal tingkat nilai kalor yang dimiliki, biogas punya keunggulan yang signifikan ketimbang sumber energi lainnya, seperti coalgas (586 K.cal/m3) ataupun watergas (302 K.cal/m3).

• Biogas juga bisa dipakai sebagai bahan bakar untuk menggerakkan motor

• Biogas tak memiliki polusi yang tinggi. Alhasil, sanitasi lingkungan pun makin terjaga.

• Pemanfaatan kotoran ternak sebagai sumber energi, tidak mengurangi jumlah pupuk organik yang bersumber dari kotoran ternak

Kelemahan Biogas sebagai Energi Alternatif

• Dari aspek sosio-kultural penerapan teknologi

baru kepada masyarakat merupakan suatu

tantangan tersendiri akibat rendahnya latar

belakang pendidikan, pengetahuan dan

wawasan yang mereka miliki

• Begitu juga dengan penerapan teknologi

biogas. Tidak pernah terbayangkan bahwa

kotoran sapi dapat menghasilkan api.

• Selain itu juga perasaan jijik terhadap

makanan yang dimasak menggunakan

makanan yang dimasak menggunakan biogas

menghambat penerapan biogas di kalangan

masyarakat.