Mesin Konversi Energi
Karya Ilmiah (energi alternatif biogas)
PEMANFAATAN BIOGAS KOTORAN SAPI SEBAGAI ENERGI
ALTERNATIF
MUH.RIDWAN.L
032 290 084
TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUSLIM INDONESIA
2012
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat serta hidayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan Karya ilmiah
Energi Alternatif Biogas dengan baik.
Dalam Penelitian ini kita dituntut untuk dapat memahami dan mengerti
tentang cara pembuatan dan pemanfaatan biogas. Ini adalah salah satu cara untuk
menanggulangi masalah kekurangan energi pada kalangan masyarakat.
Kami sadar bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, maka kami
mengharapkan kritik dan saran yang sekiranya dapat digunakan untuk perbaikan
laporan-laporan berikutnya. Untuk itu kami kami ucapkan terima kasih dan
semoga laporan ini dapat memberikan manfaat serta menambah pengetahuan
tentang pembuatan dan pemanfaatan energi alternatif.
Terima kasih atas bantuannya serta pihak-pihak lain yang turut berperan
membantu menyelesaikan laporan ini.
Makassar, Mei 2012
Penulis
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL…………………………………………………………i
KATA PENGANTAR……………………………………………………….ii
ABSTRAK………………………………………………………………….iii
DAFTAR ISI……………………………………………..………………..iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang…………………………………………..
1.2 Masalah………………………………………………………
1.3 Tujuan penelitian…………………………………………….
1.4 Asumsi………………………………………………………..
BAB II HASIL DAN PEMBAHASAN DATA………………………………….
BAB III PENUTUPAN…………………………………………………………..
Kesimpulan dan Saran………………………………………………….
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Dalam era globalisasi sekarang ini, penggunaan energi dilakukan
besar-besaran. Padahal energi tersebut pasti akan habis apabila diambil
terus-menerus. Sebagai warga Indonesia yang berpendidikan, kita juga
harus memikirkan hal tersebut. Pandai-pandai mencari energi alternatif
yang ramah lingkungan.
Dengan memanfaatkan barang-barang disekitar kita, diharapkan agar
dapat dibuat energi alternatif yang ramah lingkungan dan mengurangi
penggunaan bahan bakar fosil. Selain dapat mencemari lingkungan, bahan
bakar fosil juga dapat merusak lapisan ozon. Menurut penelitian, lapisan
ozon sekarang telah bolong dan semakin menipis. Tentu ini sangat
berbahaya bagi kelangsungan kehidupan di bumi, baik untuk manusia,
hewan, dan tumbuhan karena lapisan ozon dapat menahan sinar matahari
yang berbahaya, seperti sinar ultraviolet yang dapat menyebebkan kangker
kulit.
Salah satu sumber energi yang paling banyak digunakan adalah
minyak fosil atau BBM. Penggunaan BBM yang semakin meningkat telah
menyebabkan harga BBM meningkat secara derastis. Ketersediaan BBM
yang semakin menipis juga semakin menyebabkan harga BBM semakin
tidak terkendali.
Kondisi ini tentu sangat mengkhawatirkan, sebab hal ini dapat
menyebabkan meningkatnya semua kebutuhan pokok manusia. Di sisi
lain, pengembangan usaha peternakan juga menimbulkan permasalahan
tersendiri. Limbah ternak yang dihasilkan selama ini hanya dibiarkan
begitu saja, padahal limbah ternak ini dapat menyebabkan pencemaran
disegala aspek lingkungan. Menurut Crutzen (1986), kontribusi emisi
metan (CH4) dari peternakan mencapai 20-35% dari total emisi yang
dilepaskan ke atmosfir. Gas metan tersebut terbentuk melalui proses
fermentasi kotoran ternak (feses dan urine) oleh mikroba secara anaerob.
Limbah cair ternak dapat menyebabkan pencemaran lingkungan perairan.
Penelitian Wibowomoekti (1997) dari limbah cair RPH cakung, Jakarta
yang dialirkan ke sungai Buaran mengakibatkan kualitas air menurun,
yang disebabkan oleh kandungan sulfida dan amoniak bebas di atas kadar
maksimum kriteria kualitas air. Selain itu, limbah cair merupakan media
pertumbuhan yang baik untuk berbagai bibit penyakit seperti cacing dan
mikroba patogen lainnya.
Salah satu cara untuk mengatasi kedua permasalahan tersebut adalah
dengan pemanfaatan limbah ternak menjadi biogas. Namun
pengembangan biogas selama ini mengalami hambatan karena berbagai
sebab, misalnya faktor harga, ketersediaan bahan baku, presedur
operasional, dan lain sebagainya. Selama ini biogas yang dikembangkan
adalah tipe Fixedom, yaitu biogas yang dibuat dengan menggunakan
dinding semen yang berbentuk kubah. Biogas model ini memiliki kendala
dalam pengembangannya sebab biaya pembuatan instalasinya sangat rumit
dan memerlukan biaya yang sangat mahal. Selain itu, diperlukan kotoran
ternak yang cukup banyak sehingga diperlukan ternak yang dikandangkan
dalam jumlah besar. kondisi ini tentu sangat tidak sesuai dengan pola
peternak di Indonesia, dimana petani hanya memelihara ternak dalam
skala kecil (berkisar 2 – 5 ekor). Oleh karena itu, diperlukan suatu tipe
biogas yang dapat dibuat dari bahan baku lokal serta dapat digunakan pada
skala usaha peternakan rakyat yang sifatnya hanya sebagai usaha
sampingan.
Teknologi biogas merupakan teknologi yang relatif sudah sangat tua
dikembangkan dan digunakan di berbagai negara sejak puluhan tahun
yang lalu. Teknologi ini mudah diaplikasikan dan di operasikan bahkan di
berbagai belahan dunia, mulai dari pedalaman Afrika dengan teknik super
sederhana, sampai skala industri di Jerman. Teknologi ini sangat sesuai
dikembangkan di Bandar Pacitan, mengingat Pacitan merupakan salah satu
sentra penghasil ternak terbesar di Indonesia.
Selain potensi aplikasinya yang memadai (mudah dibuat), produksi
biogas juga memberikan nilai tambah ekonomis bagi masyarakat sebagai
sarana penyedia energi siap pakai. Berdasarkan basis perhitungan
pemanfaatan kotoran 2 ekor sapi, maka produksi biogas dapat mencapai
1m3 perhari. 1 m3 Biogas setara dengan:
60-100 watt lampu bohlam selama 6 jam.
5-6 jam memasak menggunakan kompor gas
Setara dengan 0,7 liter bensin
Dapat memproduksi 1,25 kwh listrik.
Jika kita menggantungkan terus pada Bahan Bakar Minyak (BBM) dan
Gas sebagai energi utama tanpa mencari alternatif lain maka beban hidup
akan semakin berat terutama masyarakat kecil pedesaan padahal ada
alternatif yang mudah dengan membuat biogas dari kotoran ternak.
Pemerintah sudah saatnya mengalokasikan sebagian dari pengurangan
subsidi BBM untuk mengembangkan biogas dari kotoran ternak keseluruh
pelosak pedesaan.
Memang penemuan ini adalah inovasi baru yang cukup mengejutkan,
mengingat bahwa di Indonesia terdapat sekitar 11,3 juta ekor sapi yang
kalau 50% nya dimanfaatkan kotorannya untuk biogas, Indonesia bisa
menghemat Rp.7,8 triliun/tahun. Selain sumber energi altenatif, teknologi
biogas juga membantu dalam mengurangi volume limbah buangan. Selain
itu, teknologi ini juga tergolong ramah lingkungan. 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.
1.2 Masalah
* Jangkauan masalah
Penelitian di atas memiliki sejumlah permasalahan yang dapat dijadikan
sebagai objek penelitian. Sejumlah permasalahan tersebut dapat
dideskripsikan sebagai berikut,
(1) Kotoran sapi dapat dijadikan pupuk
(2) Kotoran sapi dapat mencemari lingkungan
(3) Kotoran sapi dapat dijadikan biogas
(4) Kotoran sapi dapat menimbulkan penyakit
(5) Kotoran sapi dapat dijadikan bahan baku pembuatan batu bata
(6) Kotoran sapi dapat menimbulkan bau tak sedap
(7) Kotoran sapi dapat merusak pemandangan
(8) Kotoran sapi dapat mencemari air
* Pembatasan masalah
Seperti yang dideskripsikan di atas bahwa permasalahan yang terkandung
dalam penelitian ini sangat luas. Untuk mengkaji/membahas
keseluruhannya, tentu saja diperlukan teori yang tidak sedikit, waktu yang
banyak, serta kemampuan yang cukup memadai untuk mengerjakannya.
Lebih-lebih dengan adanya prioritas kepentingan, ketertarikan, dn
keterbatasan, kemampuan peneliti utuk mengerjakan semua permasalahan
yang ada, maka peneliti masih merasa perlu untuk membatasi sasaran
pengkajian dalam penelitian ini.
Dengan dasar alas an di atas. Peneliti membatasi permasalahan penelitian
pada unsur proses pengolahan kotoran sapi menjadi biogas, pemanfaatan
biogas dari kotoran sapi saja. Unsur-unsur proses pengolahan kotoran sapi
menjadi biogas dan pemanfaatan biogas dari kotoran sapi yang dimaksud
dalam penelitian ini adalah unsure proses penolahan kotoran spi menjadi
biogas dan pemanfaatan biogas dari kotoran sapi yang terdapat di Kota
Magetan.
* Rumusan masalah
Agar penemuan ini lebih mudah dan terarah, maka peneliti perlu
merumuskan masalah yang telah dipilihnya itu. Rumusan masalah tersebut
adalah sebagai berikut,
(1) Bagaimanakah pengolahan kotoran sapi menjadi biogas.
(2) Bagaimanakah pemanfaatan biogas dari kotoran sapi sebagai energi
alternatif.
1.3 Tujuan penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk memperoleh gambaran yang
objektif tentang pengolahan kotoran sapi menjadi biogas dan pemanfaatan
biogas dari kotoran sapi ini.
1.4 Asumsi
Penelitian ini berpegang pada sejumlah asumsi sebagai berikut,
(1) Penyediaan tempat untuk fermentasi
(2) Proses penyediaan bahan
(3) Proses pengolahan bahan menjadi biogas
4) Proses pemanfaatan bigas dari kotoran sapi
(5) Proses sosialisasi biogas kepada masyarakat
(6) Proses penyaluran biogas ke rumah-rumah warga
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka
Pada tinjauan pustaka ini, akan dibahas masalah-masalah yang berkaitan
dengan penelitian ini. Masalah-masalah tersebut yaitu,
(1) Pengertian Pemanfaatan
(2) Pengertian Biogas
(3) Pengertian Kotoran
(4) Pengertian Sapi
(5) Pengertian Energi Alternatif
Pembahasan yang berhubungan dengan masalah-masalah di atas
dimaksudkan untuk memperluas wawasan pengetahuan yang terkandung
dalam penelitian ini. Dalam tinjauan pustaka, tidak semua pembahasan dapat
dijadikan teori sebagai landasan penelitian.
a. Pemanfaatan
(1). Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia edisi 3 tahun
2001.Pemanfaatan yaitu proses, cara, perbuatan memanfaatkan
sumber alam untuk pembangunan.
(2). Menurut Kamus Umum Bahasa Indonesia Badudu Zain tahun
1996.Pemanfaatan yaitu hal, cara, hasil kerja, memanfaatkan.
2.1.2 Hakikat Biogas
a. Pengertian Biogas
(1) Menurut Faursyah Rosyidin
Biogas adalah media penghasil energi yang sederhana dan ramah
lingkungan. Selain sebagai energi yang terbarukan (dimanfaatkan
dari limbah ternak) juga sangat cocok dengan Indonesia sebagai
Negara agraria yang memiliki 7.696.896 ekor (2008) populasi ternak
sapi, sehingga mampu dimanfaatkan secara kolektif dalam usaha
pemenuhan energi dalam negeri. Jika satu ekor sapi menghasilkan 20
kg feses, dengan menambah lima ekor sapi lagi bisa menghasilkan
energi listrik sebanyak 2.500 watt yang mampu menyala selama lima
jam. Selain itu juga akan dihasilkan gas metan sebanyak 650 gram
per jamnya yang setara dengan tiga kilogram gas elpiji.
(2) Menurut Kasinius (anggota IKAPI) dalam bukunya Teknologi Tepat
Guna Membuat Biogas
Biogas adalah gas yang dapat dihasilkan dari fermentasi feses
(kotoran) ternak, misalnya : kotoran sapi, kambing, ayam, kerbau,
babi dan lain-lain dalam suatu ruangan yang disebut “digester”.
Komponen utamanya adalah methan diasamping komponen yang
lain.
(3) Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, edisi 3 tahun 2001
Biogas adalah gas yang terbuat dari kotoran ternak.
(4) Menurut Yuary Pertenakan
Biogas adalah gas produk akhir pecernaan atau degradasi anaerobik
bahanbahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik dalam
lingkungan bebas oksigen atau udara.
(5) Menurut Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas
anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk
diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah
tangga), sampahbiodegradable atau setiap limbah organik
yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama
dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida.
(6) Menurut Echo
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh proses biologis
yang anaerob (tanpa bersentuhan dengan oksigen bebas) yang terdiri
dari kombinasi methane (CH4), karbon dioksida (CO2), Air dalam
bentuk uap (H20), dan beberapa gas lain seperti hidrogen sulfida
(H2S), gas nitrogen (N2), gas hidrogen (H2) dan jenis gas lainnya
dalam jumlah kecil. Secara lebih singkat, biogas dapat diartikan
sebagai “gas yang diproduksi oleh makhluk hidup”.
(7) Menurut Dekfendy
Biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara anaerobik
(tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yang sebagian
besar adalah berupa gas metan (yang memiliki sifat mudah terbakar)
dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas.
(8) Menurut Yulius Haflan
Biogas ini adalah energi alternatif hasil fermentasi dari kotoran
organik yang menghasilkan gas metan. Pembuatan dan penggunaan
biogas sebagai energi seperti layaknya energi dari kayu bakar, minyak
tanah, gas, dan sebagainya sudah dikenal sejak lama, terutama di
kalangan petani Inggris, Rusia dan Amerika Serikat.
(9) Menurut Kamase Kare
Biogas merupakan gas campuran metana (CH4), karbondioksida
(CO2) dan gas lainnya yang didapat dari hasil penguraian material
organik seperti kotoran hewan, kotoran manusia, tumbuhan oleh
bakteri pengurai metanogen pada sebuah biodigester
(10) Menurut Rieko Cristian
Biogas merupakan salah satu dari jenis biofuel, bahan bakar yang
bersumber dari makhluk hidup dan bersifat terbarukan. Berbeda dari
bahan bakar minyak bumi dan batu bara, walaupun proses awal
pembuatannya juga dari makhluk hidup, namun tidak dapat
diperbaharui karena pembentukan kedua bahan bakar tersebut
membutuhkan waktu jutaan tahun. Biofuel sendiri merupakan salah
satu contoh biomassa. Sesuai dengan namanya, Biogas adalah bahan
bakar berbentuk gas.
(11) Menurut Nugroho Agung Pambudi
Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material
organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini
tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang
dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material
organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan
menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri.
Dari uraian tentang pengertian biogas di atas dapat disimpulkan
bahwa Biogas adalah gas mudah terbakar(flammable) yang
dihasilkan dari prosesfermentasi bahan-bahan organik oleh
bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidupdalam kondisi kedap
udara). Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa di proses
untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan
organik(padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine (air kencing)
hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana.
Paling tidak, ada dua macam Biogas yang dikenal saat ini, yaitu
Biogas (yang juga sering disebut gas rawa) dan Biosyngas. Perbedaan
mendasar dari kedua bahan diatas adalah cara pembuatannya. Biogas
dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik dengan
bantuan bakteri anaerob pada lingkungan tanpa oksigen bebas. Energi
biogas didominasi oleh gas metana (CH4) 60%-70%, karbondioksida
40%-30% dan beberapa gas lainnya dalam jumlah yang lebih kecil.
Sedangkan Biosyngas (atau lebih sering disingkat Syngas atau
Producer Gas) adalah produk antara (intermediate) yang dibuat
melalui proses gasifikasi thermokimia dimana pada suhu tinggi
material kaya karbon seperti batubara, minyak bumi, gas alam atau
biomassa dirubah menjadi karbon monoksida (CO) dan hidrogen
(O2). Apabila bahan bakunya batubara, minyak bumi dan gas alam,
maka disebut Syngas, sedangkan jika bahan bakunya biomassa maka
disebut Biosyngas. Biosyngas dapat digunakan langsung menjadi
bahan bakar atau sebagai bahan baku untuk proses kimia lainnya.
Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan
biogas, yaitu:
(1) Kelompok bakteri fermentatif: Steptococci, Bacteriodes, dan
beberapa jenis Enterobactericeae
(2) Kelompok bakteri asetogenik: Desulfovibrio
(3) Kelompok bakteri
metana: Mathanobacterium, Mathanobacillus,Methanosacaria,
dan Methanococcus
* Sejarah Biogas
Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah
memanfaatkan gas alam ini dengan cara dibakar untuk menghasilkan
panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan
proses pembusukan bahan sayuran adalah Alesandro volta(1776)
sedangakan Wilia Henry pada tahun 1806 mengidetifikasi gas yang dapat
terbakar tersebut sebagai methan(CH4). Becham(1868), Louis pasteur dan
Tappeiner(1882), memeperlihatkan asal mikrobiologis dari pembetukan
methan.
Akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan
Jerman dan Perancis melakukan riset beberapa unit pembangkit biogas
dengan memanfaatkan limbah pertanian pada massa antara dua perang
dunia. Selama perang dunia II banyak petani inggris dan benua Eropa yan
membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk
menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan mudah
untuk mendapatkannya. Pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa
ditinnggalkan. Di negara-negara berkembang juga demikian karean harga
energi yang murah dan selalu tersedia. Ini memebuat biogas kurang
berkembang.
Biogas bukanlah teknologi baru. Sejumlah negara telah
mengplikasikan puluhan tahun lalu, seperti Rusia dan Amerika Serikat.
Negara yang populasi ternaknya besar, seperti Amerika Serikat, India,
Taiwan, China dan Korea telah memanfaatkan kotoran ternak sebagai
bahan baku pembuatan bahan bakar. Di benua Asia, India merupakan
negra pelopor dan pengguna energi biogas sejak masih dijajah inggris.
Kegiatan produksi biogas di India dilakukan sejak abad ke-19. Alat
pencerna anaerobik pertama dibangun di India pada tahun 1900. Bahkan
negara tersebut memiliki lembaga khusus yang meneliti pemanfaatan
limbah kotoran ternak yang disebut Agriculture Research Institute dan
Gobar Gas Research Station. Sementara di negara kita baru mulai
mengadopsi teknologi pembuatan biogas awal tahun 1970-an.
Negara berkembang lainya, seperti China, Filipina , Korea, Taiwan
dan Papua Nugini telah melakukan berbagai riset dan pengembagan alat
pembangkit gas bio dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat
kedap udara dengan bagian- bagian pokok terdiri atas pencerna(digester)
lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil
pencernaan serta pipa penyaluran gas methan dapat digunakan untuk
menggerakan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas,
mesin tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana , gas methan dapat
digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan
kompor gas, seperti halnya LPG.(Rama,2007)
* Biodegester Biogas
BAGAIMANA MEMBUAT BIODIGESTER YANG OPTIMAL
Membuat biodigester gampang-gampang susah. Gampang, karena
konstruksi biodigester yang sangat sederhana. Susah, karena tidak semua
konstruksi biodigester menghasilkan biogas yang diinginkan. Kunci
dalam pembuatan biodigester adalah pada perencanaan yang matang.
Dalam pembangunan biodigester, ada beberapa hal yang harus
dipertimbangkan, yaitu:
(1) Lingkungan abiotis
Biodigester harus tetap dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak
langsung dengan Oksigen (O2). Udara (O2) yang memasuki
biodigester menyebabkan penurunan produksi metana, karena bakteri
berkembang pada kondisi yang tidak sepenuhnya anaerob.
(2) Temperatur
Secara umum, ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri,
yaitu:
(a) Psicrophilic (suhu 4 – 20 C) -biasanya untuk negara-negara
subtropics atau beriklim dingin
(b) Mesophilic (suhu 20 – 40 C)
(c) Thermophilic (suhu 40 – 60 C) – hanya untuk men-digesti
material, bukan untuk menghasilkan biogas
Untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated
digester(digester tanpa pemanasan) untuk kondisi temperatur
tanah 20 – 30 C.
(3) Derajat keasaman (pH)
Bakteri berkembang dengan baik pada keadaan yang agak asam
(pH antara 6,6 – 7,0) dan pH tidak boleh di bawah 6,2. Karena itu,
kunci utama dalam kesuksesan operasional biodigester adalah
dengan menjaga agar temperatur konstan (tetap) dan input
material sesuai.
(4) Rasio C/N bahan isian
Syarat ideal untuk proses digesti adalah C/N = 25 – 30. Karena
itu, untuk mendapatkan produksi biogas yang tinggi, maka
penambangan bahan yang mengandung karbon (C) seperti jerami,
atau N (misalnya: urea) perlu dilakukan untuk mencapai rasio
C/N = 25 – 30. Berikut tabel yang menunjukkan kadar N dan
rasio C/N dari beberapa jenis bahan organik.
(5) Kebutuhan Nutrisi
Bakteri fermentasi membutuhkan beberapa bahan gizi tertentu
dan sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi atau bahan
logam yang dibutuhkan dapat memperkecil proses produksi
metana. Nutrisi yang diperlukan antara lain ammonia (NH3)
sebagai sumber Nitrogen, nikel (Ni), tembaga (Cu), dan besi (Fe)
dalam jumlah yang sedikit. Selain itu, fosfor dalam bentuk fosfat
(PO4), magnesium (Mg) dan seng (Zn) dalam jumlah yang sedikit
juga diperlukan. Tabel berikut adalah kebutuhan nutrisi bakteri
fermentasi.
(6) Kadar Bahan Kering
Tiap jenis bakteri memiliki nilai “kapasitas kebutuhan air”
tersendiri. Bila kapasitasnya tepat, maka aktifitas bakteri juga
akan optimal. Proses pembentukan biogas mencapai titik
optimum apabila konsentrasi bahan kering terhadap air adalah
0,26 kg/L.
(7) Pengadukan
Pengadukan dilakukan untuk mendapatkan campuran substrat
yang homogen dengan ukuran partikel yang kecil. Pengadukan
selama proses dekomposisi untuk mencegah terjadinya benda-
benda mengapung pada permukaan cairan dan berfungsi
mencampur methanogen dengan substrat. Pengadukan juga
memberikan kondisi temperatur yang seragam dalam biodigester.
(8) Zat Racun (Toxic)
Beberapa zat racun yang dapat mengganggu kinerja biodigester
antara lain air sabun, detergen, creolin. Barikut adalah tabel
beberapa zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam
biodigester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006)
(9) Pengaruh starter
Starter yang mengandung bakteri metana diperlukan untuk
mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter
antara lain:
(a) Starter alami, yaitu lumpur aktif seperti lumpur kolam ikan, air
comberan atau cairan septic tank, sludge, timbunan kotoran,
dan timbunan sampah organik
(b) Starter semi buatan, yaitu dari fasilitas biodigester dalam
stadium aktif
(c) Starter buatan, yaitu bakteri yang dibiakkan secara
laboratorium dengan media buatan.
Jenis Biodigester
Ada beberapa jenis biodegester biogas yang dikembangkan diantaranya
adalah biodegester yang dibedakan berdasarkan konstruksinya, seperti
reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung (Floating drum),
reaktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement.
Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis
kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum).
Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak
digunakan sebagai reaktor sedehana dalam skala kecil.
(1) Fixed dome plant,
Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena
reaktor ini dibuat pertama kali di chini sekitar tahun 1930 an, kemudian
sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada
reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna
material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk
asam ataupun bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat
dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton.
Strukturnya harus kuat karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran.
Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah
tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan
pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari
material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian
kubah.
Energi Alternatif
Energi alternatif adalah istilah yang merujuk kepada semua energi yang
dapat digunakan yang bertujuan untuk menggantikan bahan bakar konvensional
tanpa akibat yang tidak diharapkan dari hal tersebut. Umumnya, istilah ini
digunakan untuk mengurangi penggunaan bahan bakar hidrokarbon yang
mengakibatkan kerusakan lingkungan akibat emisi karbon dioksida yang tinggi,
yang berkontribusi besar terhadap pemanasan
global berdasarkan Intergovernmental Panel on Climate Change. Selama beberapa
tahun, apa yang sebenarnya dimaksud sebagai energi alternatif telah berubah
akibat banyaknya pilihan energi yang bisa dipilih yang tujuan yang berbeda dalam
penggunaannya.
Istilah "alternatif" merujuk kepada suatu teknologi selain teknologi yang
digunakan pada bahan bakar fosil untuk menghasilkan energi. Teknologi alternatif
yang digunakan untuk menghasilkan energi dengan mengatasi masalah dan tidak
menghasilkan masalah seperti penggunaan bahan bakar fosil.
Oxford Dictionary mendefinisikan energi alternatif sebagai energi yang
digunakan bertujuan untuk menghentikan penggunaan sumber daya alam atau
pengrusakan lingkungan.
Energi
Definisi energi adalah daya kerja atau tenaga, energi berasal
dari bahasa Yunani yaitu energia yang merupakan kemampuan untuk
melakukan usaha. Energi merupakan besaran yang kekal, artinya
enegi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat diubah
dari bentuk satu ke bentuk yang lain. Secara singkat energi adalah
usaha untuk melakukan sesuatu.
Metode Penelitian
Adapun langkah-langkah dalam penelitian ini meliputi 3 tahap, yaitu tahap
persiapan, tahap pelaksanaan dan tahap ujicoba. Deskripsi masing-masing
tahap adalah sebagai berikut,
Tahap Pelaksanaan ( Pembuatan Biogas )
Kegiatan dalam tahap pelaksanaan ini adalah melakukan pembuatan
biogas dari kotoran sapi berdasarkan alat dan bahan yang disiapkan.
Adapun Langkah-langkah pembuatan biogas secara singkat adalah sebagai
berikut,
(1) Menyediakan wadah atau bejana untuk mengolah kotoran organik
menjadi biogas. Kalau hanya diperuntukkan secara pribadi, cukup
menggunakan bak yang terbuat dari semen yang cukup lebar atau
drum bekas yang masih cukup kuat. Selain itu perlunya kesediaan
kotoran hewan (baik sapi maupun kambing) yang merupakan bahan
baku biogas. Kalau sulit mencari kotoran hewan, maka percuma aja.
Untuk itu diperlukan survey terlebih dahulu. Atau kalau mau sedikit
niat, septik tank bisa dimanfaatkan seperti yang dilakukan di India.
(2) mencampurkan kotoran organik tersebut dengan air. Biasanya
campuran antara kotoran dan air menggunakan perbandingan 1:1 atau
bisa juga menggunakan perbandingan 1:1,5. Air berperan sangat
penting di dalam proses biologis pembuatan biogas. Artinya jangan
terlalu banyak (berlebihan) juga jangan terlalu sedikit (kekurangan).
(3) Temperatur selama proses berlangsung, karena ini menyangkut
"kesenangan" hidup bakteri pemroses biogas antara 27 - 28 derajat
celcius. Dengan temperatur itu proses pembuatan biogas akan berjalan
sesuai dengan waktunya. Tetapi berbeda kalau nilai temperatur terlalu
rendah (dingin), maka waktu untuk menjadi biogas akan lebih lama.
(4) Kehadiran jasad pemroses, atau jasad yang mempunyai kemampuan
untuk menguraikan bahan-bahan yang akhirnya membentuk CH4 (gas
metan) dan CO2. Dalam kotoran kandang, lumpur selokan ataupun
sampah dan jerami, serta bahan-bahan buangan lainnya, banyak jasad
renik, baik bakteri ataupun jamur pengurai bahan-bahan tersebut
didapatkan. Tapi yang menjadi masalah adalah hasil uraiannya belum
tentu menjadi CH4 yang diharapkan serta mempunyai kemampuan
sebagai bahan bakar.
(5) Untuk mendapatkan biogas yang diinginkan, bak penampung (bejana)
kotoran organik harus bersifat anaerobik. Dengan kata lain, tangki itu
tak boleh ada oksigen dan udara yang masuk sehingga sampah-
sampah organik yang dimasukkan ke dalam bioreaktor bisa dikonversi
mikroba. Keberadaan udara menyebabkan gas CH4 tidak akan
terbentuk. Untuk itu maka bejana pembuat biogas harus dalam
keadaan tertutup rapat.
(6) Setelah proses ini selesai, maka selama dalam kurun waktu 1 minggu
didiamkan, maka gas metan sudah terbentuk dan siap dialirkan untuk
keperluan memasak. Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan
dalam memanfaatkan biogas. Seperti misalnya sifat biogas yang tidak
berwarna, tidak berbau dan sangat cepat menyala. Karenanya kalau
lampu atau kompor mempunyai kebocoran, akan sulit diketahui
secepatnya. Berbeda dengan sifat gas lainnya, sepeti elpiji, maka
karena berbau akan cepat dapat diketahui kalau terjadi kebocoran pada
alat yang digunakan. Sifat cepat menyala biogas, juga merupakan
masalah tersendiri. Artinya dari segi keselamatan pengguna. Sehingga
tempat pembuatan atau penampungan biogas harus selalu berada jauh
dari sumber api yang kemungkinan dapat menyebabkan ledakan kalau
tekanannya besar.
BAB II
HASIL DAN PEMBAHASAN DATA
Hasil Percobaan
Berdasarkan penelitian langsung terhadap sampel yang ditentukan selama
3 bulan, diperoleh kesimpulan bahwa kotoran sapi yang biasanya hanya
digunakan untuk kompos atau bahkan dibuang dapat energi alternatif yang dapat
diperbaharui yaitu berupa biogas.
Adapun data yang didapat dari hasil ujicoba terhadap biogas adalah
sebagai berikut,
Pembahasan
Karakteristik biogas yang berasal dari kotoran sapi
Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan terhadap biogas
kotoran sapi, maka dapat dibahas sebagai berikut,
(1) Kalori Biogas
Jika dibandingkan dengan bahan bakar nabati lainnya, nilai kalori
Biogas sangat tinggi. Oleh sebab itu, aplikasi penggunaan biogas bisa
dikembangkan untuk memasak dan penerangan (menghasilkan listrik).
(2) Komponen Biogas
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi
metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar
kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin
kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas
dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu :
Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida
(CO2). Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang
menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan
menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan
maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih
berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama
oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO2 / SO3).
senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk
Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter
yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang
memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat
digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas
akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbukan
korosif.
(3) Biogas yang terbuat dari campuran kotoran sapi dan sisa pertanian
memiliki berbagai komponen yang kuantitasnya lebih banyak daripada
biogas yang terbuat dari kotoran sapi saja.
(4) Sesuai dengan uji minat pada 10 responden, diperoleh hasil :
(a) 60% menyatakan berminat menggunakan biogas, dikarenakan
berbagai hal. Seperti, semakin mahalnya harga berbagai kebutuhan
rumah tangga yang mengakibatkan pemotongan uang belanja,
banyaknya kasus gas LPG dari pemerintah yang meledak,
mengurangi global warming dll.
(b) 10% menyatakan ragu-ragu karena menunggu kepastian halal-
haram biogas digunakan dalam kegiatan sehari-hari. Seperti
memasak, listrik, dll.
(c) 30% menyatakan tidak berminat menggunakan biogas karena
berbagai hal. Seperti : rasa jijik, mengingat biogas ini terbuat dari
kotoran sapi, belum dapat membuat, mengoperasikan, dan merawat
biogas, adanya rasa takut jikalau biogas membuat masakan berbau
tak sedap atau semacamnya dll.
BAB III
PENUTUPAN
Kesimpulan
Harga bahan bakar minyak yang makin meningkat dan ketersediaannya
yang makin menipis serta permasalahan emisi gas rumah kaca merupakan
masalah yang dihadapi oleh masyarakat global. Upaya pencarian akan
bahan bakar yang lebih ramah terhadap lingkungan dan dapat diperbaharui
merupakan solusi dari permasalahan energi tersebut. Untuk itu indonesia
yang memiliki potensi luas wilayah yang begitu besar, diharapkan untuk
segera mengaplikasi bahan bakar nabati. Dalam masalah ini biogas adalah
solusi yang paling tepat. Biogas yang merupakan sistem teknologi penghasil
energi dengan menggunakan bahan baku kotoran atau sampah organik.
Menerapkan sistem fermentasi bakteri diciptakanlah alat biogas yang dapat
dipergunakan sebagai penghasil energi dan pembangkit listrik. Bahan yang
mudah didapatkan dan biaya yang tidak mahal sangat membantu masyarakat
dalam menyelasaikan permasalahan ekonomi khususnya dengan naiknya
harga BBM
Kesimpulan sementara yang penulis peroleh dari percobaan pembuatan dan
instalasi pembangkit biogas dari kotoran sapi ini adalah :
(1)Adanya resistensi dari pengguna biogas (yang adalah ibu rumah tangga
peternak, yang terbiasa menggunakan tungku kayu bakar) untuk
menggunakan kompor biogas. Beberapa alasan yang dapat penulis
tangkap adalah faktor psikologis akan bahaya kebakaran atau meledak
dan juga kecenderungan untuk memang resisten terhadap teknologi
teknologi baru yang dipandang cukup rumit.
Namun setelah dilakukan pengamatan beberapa hari, kecenderungan ini
perlahan lahan mulai hilang, ditandai dengan adanya laporan yang
menyatakan bahwa kompor biogas hasilnya cukup bagus.
Akan tetapi penulis cukup yakin bahwa lambat laun teknologi ini dapat
diterima oleh pengguna yang ditandai bahwa mereka cukup senang
dengan adanya kompor yang tidak menimbulkan polusi dan tidak merusak
alat-alat masak.
(2) Tujuan utama dalam implementasi biogas biasanya adalah sebagai
energi pengganti yang dapat mengurangi biaya yang diperlukan untuk
memasak. Nampaknya hal ini harus kita tinjau ulang secara lebih
seksama. Mengapa ?. Karena faktanya, penggunaan tungku kayu bakar
berbahan tanah liat membutuhkan biaya yang lebih murah dari biogas,
lebih mudah dibuat, dioperasikan dan di rawat. Bila dibandingkan dengan
perapian kayu bakar biasa, tungku tanah liat menggunakan bahan bakar
lebih irit dan tidak menimbulkan polusi asap di dalam ruangan (karena
memiliki cerobong keluar).
Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang telah diperoleh, maka dirasa perlu
memeberikan saran-saran yang masih berkaitan dengan objek penelitian
ini,
(1) Semoga masyarakat luas dapat mempraktikan teknologi ini secara
langsung. Penulis telah menyediakan banyak cara dalam membuat
biogas (pada bab II), sehingga pembaca dapat memilih cara yang
paling mudah dan singkat serta bisa langsung dipraktikan.
(2) Teknologi biogas ini terus dikaji lebih dalam, agar dapat menarik
masyarakat untuk menggunakannya.
(3) Adanya sosialisasi dan penyuluhan dari para peneliti ilmuan atau
pemerintah terhadap masyarakat luas. Hal ini bertujuan agar
masyarakat luas berminat menggunakan biogas kotoran sapi ini serta
tidak ada keraguan dalam menggunakan biogas.
(4) Saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat dinantikan
oleh penulis, hal ini bertujuan agar penulis dapat menyusun kartya
tulis yang lebih baik lagi pada masa yang akan dating.
DAFTAR PUSTAKA
Asep Bayu, dkk. Biogas sebagai Peluang Pengembangan Energi Alternatif.
http://megtech.net/?P=80
Burhani Rahman. Biogas Sumber Energi Alternatif.
http://binacc.blogspot.com/2008/06/contoh-karya-ilmiah-kelas-x.html
Agung Pambudi. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif.
http://www.dikti.go.id http://[email protected]
Agus Mardiansyah. Re: Cara membuat Biogas? bagaimana???.
http://[email protected]
Daugherty E.C, 2001, Biomass Energy Systems Efficiency:Analyzed through a
Life Cycle Assessment, Lund Univesity.
LAMPIRAN
Tabel Hasil Pengujian kalori (KJ/Kg) terhadap Biogas yang dibandingkan
dengan bahan bakar lain
Bahan Bakar Nilai Kalori ( KJ/Kg )
Biogas 15.000 KJ/Kg
Arang 7.000 KJ/Kg
Kayu 2.400 KJ/Kg
Minyak Tanah 8.000 KJ/Kg
Tabel Hasil Pengujian komponen yang terdapat dalam Biogas (%)
Komponen %
Metana (CH4) 55-75
Karbon dioksida (CO2) 25-45
Nitrogen (N2) 0-0.3
Hidrogen (H2) 1-5
Hidrogen sulfida (H2S) 0-3
Oksigen (O2) 0.1-0.5
Tabel 9. Hasil pengujian komposisi biogas (%) kotoran sapi dan campuran
kotoran ternak dengan sisa pertanian
Jenis gasBiogas
Kotoran sapi Campuran kotoran + 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
Keterangan :
Dari uji minat terhadap 10 responden, dapat diketahui bahwa 60%
responden menyatakan berminat menggunakan Biogas, 10% menyatakan masih
ragu-ragu, dan 30% responden menyatakan tidak berminat menggunakan biogas.
Top Related