Laporan Praktikum Tanggal : 23 November 2015Penanganan Limbah Industri Pangan Dosen : Dr. Ir. Mohamad Yani, MEng

PEMBUATAN BIOGAS

SJMP B/P1/Kel.

Dara Nabilah J3E113037

Tri Ratna J3E113067

Isnaiar A. Z. J3E213120

Fathan Asad M J3E113059

PROGRAM KEAHLIAN SUPERVISOR JAMINAN MUTU PANGAN

PROGRAM DIPLOMA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2015

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Meningkatnya jumlah penduduk dan taraf hidup masyarakat yang semakin

beranekaragam sehingga penggunaan energi untuk memenuhi kehidupan masyarakat

semakin tinggi. Penggunaan energi masyarakat pada dasarnya berbeda-beda

disesuaikan dengan aktifitasnya. Kebutuhan energi sebenarnya tidak lain adalah

energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan dan mendistribusikan secara merata

sesuai sarana pemenuhan kebutuhan pokok manusia.

Pemakaian energi terutama bahan bakar fosil (minyak dan batubara)

semakin lama akan berkurang. Bahan bakar fosil secara besar- besaran sebagai

sumber utama akan berkurang habis yang dapat mengakibatkan kebutuhan energi

masyarakat dan industri terganggu, bahkan dampak jangka panjang mungkin

masyarakat akan kembali ke masa sebelum modern.

Bahan bakar fosil sebagai penyedia sumber daya energi yang telah terbukti

ikut menambah beratnya pencemaran lingkungan. Sedangkan Indonesia yang akan

memasuki era industrialisasi jelas akan memerlukan tambahan energi dalam jumlah

yang relatif besar dan hal ini sudah barang tentu akan berdampak terhadap

lingkungan. Diversivikasi energi merupakan salah satu jawaban untuk mencukupi

kebutuhan yang terus meningkat dengan ketersediaan energi yang semakin menipis.

Berbagai bentuk energi yang telah digunakan manusia seperti batubara,

minyak bumi, gas alam, kayu, dll. Masing – masing energi memiliki kelebihan dan

kekurangan tetapi permasalahan/kekurangan yang sama dari bentuk energi tersebut

adalah ketersediaannya, dampak terhadap lingkungan sehingga pencemaran tinggi,

membutuhkan waktu lama untuk memperbaharui energi tersebut.

Biogas merupakan substitusi atau pengganti dari bahan bakar fosil yang

dapat menghasilkan energi seperti bahan bakar fosil. Bahkan biogas dapat

mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan seperti memberikan perlawanan

terhadap efek rumah kaca.

B. Tujuan

Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui proses pembuatan biogas dengan

pemanfaatan limbah organic.

II. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

Alat

1. Tabung Reaktor Biogas

2. Pisau

3. Baskom

4. Botol Plastik 1,5 L

Bahan

1. LimbahBuah 10 Kg

2. Air

3. Kotoran sapi 1 Kg (5%)

4.

B. ProsedurPembuatan

Ditambahkan air(buah : air) 1:1

Dicampurkan hancuran limbah buah-buahan dengan air

Ditambahkan starter (kotoran sapi)

Fermentasi

Limbah buah dipotong-potong menjadi ukuran yang sangat

kecil

III. PEMBAHASAN

A. Hasil

Tabel 1 : Hasil dari Indikator Air pada Biogas

Tanggal A1 A2 B1 B2

9 Okt 2015 1300 mL -

10 Okt 2015 - - - -

11 Okt 2015 - - - -

12 Okt 2015 - - - -

13 Okt 2015 - 1500 mL - -

14 Okt 2015 300 mL - 1400 mL -

15 Okt 2015 300 mL - - -

16 Okt 2015 300 mL - - -

17 Okt 2015 - - 1300 mL -

18 Okt 2015 - - - -

19 Okt 2015 300 mL - - -

20 Okt 2015 - - - 700 mL

21 Okt 2015 300 mL - - 300 mL

22 Okt 2015 300 mL - - -

23 Okt 2015 - - - -

24 Okt 2015 - - - -

25 Okt 2015 - - - -

26 Okt 2015 300 mL - 1200 mL -

27 Okt 2015 - - - -

28 Okt 2015 300 mL - - -

29 Okt 2015 - - - -

30 Okt 2015 300 mL - - 50 mL

31 Okt 2015 - - 1000 mL -

1 Nov 2015 - - - -

2 Nov 2015 300 mL - - -

3 Nov 2015 - - - -

4 Nov 2015 300 mL - - -

5 Nov 2015 - - 1300 Ml -

6 Nov 2015 300 mL - - -

7 Nov 2015 - - - -

8 Nov 2015 - - - -

Ph 6 4 6

I. Keterangan :

9 Oktober 2015 : Awal Praktikum kelompok B1 & B2

10 Oktober 2015 : Awal Praktikum kelompok A1 & A2

(--) : Tidak terjadi reaksi

B. Pembahasan

Biogas adalah gas yang dihasilakn dari proses penguraian bahan – bahan

organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka oksigen (anaerob). Komponen

biogas antara lain: ±60% CH4, ±38% CO2, dan ±2% N2, O2, H2, H2S. Biogas

dapat dibakar seperti elpiji, dan dalam skala besar biogas dapat digunakan sebagai

pembangkit energi listrik, sehingga dapat dijadikan sebagai sumber energi

alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan.

Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan

untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil

menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah

buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada

batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida

yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam

manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih

berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida.

Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh

fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan

menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran

bahan bakar fosil. Saat ini, banyak negara maju meningkatkan penggunaan biogas

yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan

dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah.

Pada praktik pembuatan biogas yaitu, memasukan substrat (umumnya

kotoran hewan tetapi dapat ditambahkan dengan limbah rumah tangga seperti

limbah buah, limbah sayur, dll) ke dalam unit pencerna yang anaerob. Dalam

beberapa waktu tertentu gas akan terbentuk yang selanjutnya dapat digunakan

sebagai sumber energi.

Starter (Kotoran Sapi)

Kotoran hewan lebih sering dipilih sebagai bahan pembuat biogas karena

banyak tersedia dan mudah diperoleh. Bahan ini memiliki keseimbangan nutrisi,

mudah diencerkan dan relatif dapat diproses secara biologi. Selain itu kotoran

yang masih segar lebih mudah diproses dibandingkan dengan kotoran yang lama

dan telah mengering (Pambudi, A., 2008).

Kotoran sapi merupakan substrat yang paling cocok sebagai sumber

penghasil biogas, karena telah meengandung bakteri penghasil gas metana yang

terdapat dalam perut ruminansia. Bakteri tersebut membantu dalam proses

fermentasi sehingga mempercepat proses pembentukan biogas (Sufyandi, 2001).

Sampah Organik (Buah-buahan dan Sayuran)

Penggunaan substrat campuran sampah sayuran ataupun buah-buahan

dan kotoran sapi diharapkan akan meningkatkan produksi biogas dari sampah

sayuran/buah-buahan maupun produksi biogas dari kotoran sapi. Sampah organik

mempunyai kandungan asam-asam amino yang merupakan sumber nitrogen yang

dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhan sel Kombinasi campuran

kotoran sapi dan sampah organik dengan komposisi tertentu akan mendapatkan pH

7 yang merupakan pH yang sesuai untuk pembentukan biogas.

Sampah apapun jenis dan sifatnya, mengandung senyawa kimia yang

sangat diperlukan manusia secara langsung maupun tidak langsung. Namun yang

terpenting, bagaimana kita dapat menggunakan dan memanfaatkan sampah

tersebut. Pemanfaatan sampah antara lain sebagai sumber pupuk organik, misalnya

kompos yang sangat dibutuhkan oleh petani, selain itu juga berfungsi sebagai

sumber humus. Manfaat lain yang bisa diambil dari sampah adalah bahan pembuat

biogas. Penggunaan sampah untuk penyediaan energi telah lama dicoba, misalnya

saja bahan bakar untuk penggerak mesin pembangkit listrik. Sampah juga

dijadikan bahan baku untuk proses fermentasi non alkohol dalam pembuatan

biogas.

Proses Pembuatan Biogas

Pada praktikum ini limbah yang digunakan adalah limbah sayuran dan

limbah buah-buahan. Limbah tersebut dicacah terlebih dahulu menjadi ukuran

yang lebih kecil agar memperluar permukaan bahan sehingga mempercepat dan

mempermudah proses degradasi. Penambahan starter pada praktikum ini yaitu

dengan menambahkan starter 1:1 (kotoran sapi:limbah). Setelah penambahan

starter dilakukan proses pengadukan secara merata dengan penambahan air sedikit

demi sedikit sehingga menjadi bubur. Kemudian adonan tersebut dimasukkan ke

dalam alat reactor biogas dan dilakukan pengamatan selama satu bulan.

Secara garis besar proses pembentukan biogas dibagi menjadi tiga

tahapan, yaitu:

1. Tahap Hidrolisis (Hydrolysis)

Pada tahap ini, bakteri memutuskan rantai panjang karbohidrat kompleks;

protein dan lipida menjadi senyawa rantai pendek. Contohnya polisakarida diubah

menjadi monosakarida, sedangkan protein diubah menjadi peptide dan asam

amino.

2. Tahap Asidifikasi (Acidogenesis dan Acetogenesis)

Pada tahap ini, bakteri (Acetobacter aceti) menghasilkan asam untuk

mengubah senyawa rantai pendek hasil proses hidrolisis menjadi asam asetat,

hidrogen, dan karbon dioksida. Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerob yang

dapat tumbuh dan berkembang dalam keadaan asam. Bakteri memerlukan oksigen

dan karbondioksida yang diperoleh dari oksigen yang terlarut untuk menghasilkan

asam asetat. Pembentukan asam pada kondisi anaerobik tersebut penting untuk

pembentukan gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Selain itu

bakteri tersebut juga mengubah senyawa berantai pendek menjadi alkohol, asam

organik, asam amino, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan sedikit gas

metana.Tahap ini termasuk reaksi eksotermis yang menghasilkan energi.

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (-118 kJ per mol)

3. Tahap Pembentukan Gas Metana (Methanogenesis)

Pada tahap ini, bakteri Methanobacterium omelianski mengubah senyawa

hasil proses asidifikasi menjadi metana dan CO2 dalam kondisi anaerob. Proses

pembentukan gas metana ini termasuk reaksi eksotermis.

Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara

anaerobik (tertutup dari udara bebas) seperti pada kelompok diatas B1 limbah

buah, B2 limbah sayur, A1 limbah buah dan A2 limbah sayur dengan buntuk

menghasilkan gas yang sebagian besar adalah berupa gas metan (yang emiliki

sifat mudah terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas. Proses

dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri

metan. Suhu yang baik untuk proses fermentasi adalah 30-55oC, dimana pada suhu

tersebut mikroorganisme mampu merombak bahan bahan organik secara optimal.

Tabel 2: Komposisi biogas (%) kotoran sapi dan campuran kotoran ternak dengan sisa

pertanian

Jenis gas biogas Kotoran sapi Kotoran sapi + sisa Pertanian

Metan (CH4) 65,7 54 – 70

Karbon dioksida (CO2) 27,0 45 – 57

Nitrogen (N2) 2,3 0,5 - 3,0

Karbon monoksida (CO) 0 0,1

Oksigen (O2) 0,1 6,0

Propena (C3H8) 0,7 -

Hidrogen sulfida(H2S) - Sedikit

Nilai kalor (kkal/m2) 6513 4800 – 6700

Pada praktikum biogas, gas yang telah dihasilkan dari proses fermentasi

anaerob diletakan tabung air sebagai indikator, apabila terdapat gas maka air dari

tabung akan mengalami penurunan.

Grafik 1 Pengamatan Biogas kelas A1

Grafik 2 Pengamatan Biogas kelas A2

Grafik 3 Pengamatan Biogas kelas A1

Grafik 4 Pengamatan Biogas kelas B2

Berdasarkan grafik diatas pada masing-masing kelompok jumlah biogas yang

diamati selama satu bulan menghasilkan biogas yang tidak stabil. Kemungkinan

penyebab terjadinya hal tersebut yaitu pada saat pengamatan tidak diaduk setiap

harinya sehingga proses degradasi tidak berjalan secara sempurna.

Beberapa faktor yang memengaruhi produksi biogas:

1. Suhu : 30 – 40 oC mesofilik, 50 – 60 oC termofilik

2. pH : 7

3. Total padatan : 5 - 40 % (7 – 9 %)

4. Nisbah C/N : 25 : 1 dan 30 : 1

Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara

dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok digunakan

sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG,

butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil.

Jika biogas dibersihkan dari pengotor secara baik, ia akan memiliki

karakteristik yang sama dengan gas alam. Jika hal ini dapat dicapai, produsen biogas

dapat menjualnya langsung ke jaringan distribusi gas. Akan tetapi gas tersebut harus

sangat bersih untuk mencapai kualitas pipeline. Air (H2O), hidrogen sulfida (H2S)

dan partikulat harus dihilangkan jika terkandung dalam jumlah besar di gas tersebut.

Karbon dioksida jarang harus ikut dihilangkan, tetapi ia juga harus dipisahkan untuk

mencapai gas kualitas pipeline. Jika biogas harus digunakan tanpa pembersihan yang

ektensif, biasanya gas ini dicampur dengan gas alam untuk meningkatkan

pembakaran. Biogas yang telah dibersihkan untuk mencapai kualitas pipeline

dinamakan gas alam terbaharui.

Manfaat energi biogas adalah sebagai pengganti bahan bakar khususnya

minyak tanah dan dipergunakan untuk memasak kemudian sebagai bahan pengganti

bahan bakar minyak (bensin, solar). Dalam skala besar, biogas dapat digunakan

sebagai pembangkit energi listrik. Di samping itu, dari proses produksi biogas akan

dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk

organik pada tanaman / budidaya pertanian. Potensi pengembangan Biogas di

Indonesia masih cukup besar. Hal tersebut mengingat cukup banyaknya populasi sapi,

kerbau dan kuda, yaitu 11 juta ekor sapi, 3 juta ekor kerbau dan 500 ribu ekor kuda

pada tahun 2005. Setiap 1 ekor ternak sapi/kerbau dapat dihasilkan + 2 m3 biogas per

hari. Potensi ekonomis Biogas adalah sangat besar, hal tersebut mengingat bahwa 1

m3 biogas dapat digunakan setara dengan 0,62 liter minyak tanah. Di samping itu

pupuk organik yang dihasilkan dari proses produksi biogas sudah tentu mempunyai

nilai ekonomis yang tidak kecil pula.

Selain bermanfaat sebagai pengganti bahan bakar, ada sejumlah kelebihan

yang dapat diperoleh dari biogas terhadap lingkungan, antara lain:

1.      Masyarakat tak perlu menebang pohon untuk dijadikan kayu bakar.

2.      Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat karena tidak mengeluarkan asap.

3.      Kandang hewan menjadi semakin bersih karena limbah kotoran kandang

langsung dapat diolah.

4.      Sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk sehingga

tidak mencemari lingkungan.

5.      Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca melalui pengurangan

pemakaian bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak.

6.      Realatif lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran.

Adapun kekurangannya adalah:

1.      Memerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas.

2.      Tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses

produksi.

3.      Belum dikenal masyarakat.

4.      Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.

IV. PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan biogas

merupakan proses fermentasi limbah ternak berupa kotoran pada tempat tertutup

sehingga proses dilakukan pada kondisi anaerob.     Suhu dan RH berpengaruh

terhadap proses,fermentasi. Suhu optimum proses fermentasi biogas ini antara 30 oC

sampai dengan 50 oC.

B. Saran

Tempat fermentasi diupayakan serapat mungkin dan pada suhu optimum yang

berkisar 30-50 oC serta dilakukan pengamata secara teliti dan meminalisir pada saat

melakukan pengamatan yang dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

Juangga .2007. Proses Anaerobic Digestion. USU Press : Medan

Pambudi A. 2008. Pemanfaatan Biogas Sebagai Energi Alternatif., http://www. dikti.org/?q=node/99

Saputro R.R. 2004. Pembuatan Biogas Dari Limbah Peternakan. Undip Press:Semarang.

Sufyandi A. 2001. Informasi Teknologi Tepat Guna untuk Pedesaan Biogas.Pusaka Utama, Bandung