ENERGI BIOMASSA • Pengenalan Biogas
1. Fixed dome plant, yang dikembangkan di china,
2. Floatingdrumplant, yang lebih banyak dipakai di India dengan varian plastic cover biogas plant, dan
3.Plug-flowplantatauballoonplant yang banyak digunakan di Taiwan, Etiopia, Kolombia, Vietnam dan Kamboja. Jenis ini juga yang banyak digunakkan oleh petani kita di daerah Lembang dan Cisarua.
Bagian-bagian pokok digester gas bio adalah:
1. Bak penampung kotoran ternak, 2. Digester,
3. Bak slurry, 4. Penampung gas, 5. Pipa gas keluar, 6. Pipa keluar slurry,
7. Pipa masuk kotoran ternak. Fixed dome plant
Pada fixed dome plant, digesternya tetap. Penampung gas ada pada bagian atas digester. Ketika gas mulai timbul, gas tersebut menekan slurry ke bak slurry. Jika pasokan kotoran ternak terus menerus, gas yang timbul akan terus menekan slurry hingga meluap keluar dari bak slurry.
Gambar 4.4.Fix Dome Plant
PENG ANT AR ET
SUR
YA
ANGIN
BIOMASSA
MIKROHIDRO
APPENDIX
AHUL U ANBIOMASSA
Gas yang timbul digunakan/dikeluarkan lewat pipa gas yang diberi katup/kran. Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di china 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.
Keuntungan: tidak ada bagian yang
bergerak, awet (berumur panjang), dibuat di dalam tanah sehingga terlindung
dari berbagai cuaca atau gangguan lain dan tidak membutuhkan ruangan (diatas tanah). Biaya konstruksi lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah
Kerugian: Kadang-kadang timbul
kebocoran, karena porositas dan retak-retak, tekanan gasnya berubah-ubah karena tidak ada katup tekanan.
Floating drum plant
Floating drum plant terdiri dari satu digester dan penampung gas yang bisa bergerak. Penampung gas ini akan bergerak keatas ketika gas bertambah dan turun lagi ketika gas berkurang, seiring dengan penggunaan dan produksi gasnya. Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas
MODUL
4
ENERGI BIOMASSA
menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.
Keuntungan: Tekanan gasnya konstan
karena penampung gas yang bergerak mengikuti jumlah gas. Jumlah gas bisa dengan mudah diketahui dengan melihat
naik turunya drum.
Kerugian: Konstruksi pada drum agak
rumit. Biasanya drum terbuat dari logam (besi), sehingga mudah berkarat, akibatnya pada bagian ini tidak begitu awet (sering diganti). Bahkan jika digesternya juga terbuat dari drum logam (besi), digeseter tipe ini tidak begitu awet. Biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.
Balloon plant
Konstruksi balloon plant lebih sederhana, terbuat dari plastik yang pada ujung-ujungnya dipasang pipa masuk untuk kotoran ternak dan pipa keluar peluapan slurry. Sedangkan pada bagian atas dipasang pipa keluar gas. Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.
Keuntungan: biayanya murah, mudah
diangkut, konstruksinya sederhana, mudah pemeliharaan dan pengoperasiannya. Gambar 4.6.Balloon Plant
Gambar 4.7. Digester
Sumber foto: DEPTAN 2010
PENG ANT AR ET
SUR
YA
ANGIN
BIOMASSA
MIKROHIDRO
APPENDIX
AHUL U ANBIOMASSA
Kerugian: tidak awet, mudah rusak, cara
pembuatan harus sangat teliti dan hati-hati (karena bahan mudah rusak), bahan yang memenuhi syarat sulit diperoleh.
• Estimasi Penentuan Kapasitas
Gas methan yang dihasil kan oleh kotoran sapi dapat diketahui dari :(Arinal Hamni, 2005)1. Satu ekor sapi menghasilkan rata-rata 23.59 kg kotoran per hari
2. Tabung gas yang digunakan adalah tabung gas berukuran 25 liter
3. Volume tabung gas adalah : O.032153 M kubik
4. Tekanan gas dalam tabung berkisar 0.40 Kg/ Cm2
5. Tekanan gas dalam satuan pascal menjadi : P = 140500 pascal
6. Hitung nilai ρ = P/ RT = 0.903769 Kg/m kubik
7. Massa Gas Methan diperoleh dengan menggunakan rumus : 0,03 K
8. Massa gas methane ini diperoleh setelah proses pengumpulan berlangsung selama 7Jam, sehingga laju aliran masanya dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 0.00428 kg/jam
9. Selama satu hari gas methan campuran didapat sebesar : 0.10285 kg
10. Gas methan murni dapat dikumpulkan setiap hari dengan asumsi 60% dari gas total, maka diperoleh : 0.061714 Kg.
11. Gas methane yang dihasilkan dari satu ekor sapi per hari 23.5 kilogram kotoran sapi di atas dapat digunakan untuk memanaskan kompor selama 3 jam.
• Biaya Investasi, Operasional dan
Perawatan
Beberapa pilihan biaya Investasi Instalasi Biogas dapat dilihat pada tabel 4.4. Tabel 4.4. Harga Digester
Jumlah sapi Digester Harga (Rp) 1-2 ekor Plastik 6 meter 1.500.000 2-3 ekor Plastik 8 meter 2.000.000 1-2 ekor Pipa PVC portabel 6 meter 3.500.000 2-3 ekor Pipa PVC portabel 8 meter 4.000.000 kotoran 1 rit truk/ minggu Fix Dome 5 meter kubik 11.250.000 (Sumber Ir.Sri Sumarsih, UPNVY, 2010) untuk contoh rincian biayanya dapat dilihat di tabel 4.5.
Tabel 4.5. Rincian Biaya Peralatan
Kebutuhan Harga (Rp) Bak Mixer 57.500 Digester 81.250 Outlet gas 6.000 Peneduh 378.000 Outlet slurry 100.000
Bak Penampung gas 275.000
Upah 200.000
TOTAL 1.000.750
MODUL
4
ENERGI BIOMASSA
Sedangkan untuk biaya perawatan dan operasional sangat lah kecil, dengan asumsi perawatan dan operasional hanya dikerjakan sendiri. Perawatan dan operasional yang harus dilakukan adalah 1. Hindarkan digester biogas dari gangguan anak-anak, tangan jahil, ataupun dari ternak yang dapat merusak digester dengan cara memagar dan memberi atap supaya air tidak dapat masuk ke dalam galian digester.
2. Pada sistem pengolahan biogas yang menggunakan digester dan penampung gas dari plastik, isilah selalu pengaman gas dengan air sampai penuh. Jangan biarkan sampai kosong karena gas yang dihasilkan akan terbuang melalui pengaman gas. Apabila digester keras tetapi gasnya tidak mengisi penampung gas, maka luruskan selang dari pengaman gas sampai reaktor, karena uap air yang ada di dalam selang dapat menghambat gas mengalir ke penampung gas. Lakukan hal tersebut sebagai pengecekan rutin.
3. Pada digester skala rumah tangga, digester biogas dapat digoyang-goyang sehingga terjadi penguraian yang sempurna dan gas yang terbentuk di bagian bawah naik ke atas. Lakukan setiap pengisian bahan biogas.
4. Cegah air masuk ke dalam digester dengan menutup lubang pengisian disaat tidak ada pengisian digester.
5. Pada sistem yang menggunakan penampung gas dari plastik, berikan pemberat di atas penampung gas (misalnya dengan karung-karung bekas) supaya mendapatkan tekanan di saat
pemakaian.
6. Selalu bersihkan kompor biogas dari kotoran atau minyak.
• Contoh Aplikasi Biogas di
Indonesia
Pemanfaatan Biogas didesa Cisurupan-Garut. (KHARISTYA, 2004)
Sapi perah merupakan hewan yang umum dipelihara sebagai salah satu sumber mata pencaharian di Kecamatan Cisurupan Kabupaten Garut. Menurut data populasi KUD Mandiri Cisurupan tahun 2003, jumlah sapi perah mencapai 5800 ekor dari 1400 peternak. Dengan asumsi setiap sapi mengeluarkan 22 kg kotoran/hari total kotoran yang dikeluarkan sapi adalah 127 ton. Kotoran sapi dengan jumlah ini dapat menghasilkan gas bio 1.719 – 5.670 m3/hari.
Keterangan teknis dibawah ini untuk kebutuhan memasak 1 KK dengan 4 anggota keluarga, dengan kapasitas sapi 3-5 sapi.
1. Biodigester yang dibuat memiliki konstruksi yang sederhana. Biaya pembangunan biodigester plastik polyethilene dapat dikatakan murah bila dibandingkan dengan biodigester yang berkonstruksi beton.
2. Produksi gas bio mencapai 1,44 m3/ hari atau dapat digunakan memasak 3–4 jam. Dapat mencukupi kebutuhan memasak nasi sejumlah 1,5 kg dan memasak air minum 12 liter.
3. Model ini memiliki laju produksi gas bio sebesar 0,16 m3/ kg VS.
PENG ANT AR ET
SUR
YA
ANGIN
BIOMASSA
MIKROHIDRO
APPENDIX
AHUL U ANBIOMASSA
Gambar 4.8.Digester dan penampung Biogas, desa Cisurupan, Garut
4. Investasi pembangunan
biodigester sebesar Rp 720.000. 5. Model biodigester yang dibangun
memiliki spesifikasi sebagai berikut:
a. Volume total biodigester 11 m3 b. Volume efektif 8,8 m3
c. Waktu proses 40 hari d. Jumlah sapi 5 ekor e. Isian /hari 220 liter
f. Volume penyimpan gas 2.5 m3 g. Tekanan yang digunakan untuk
memasak adalah 0,8 cm air Lesson learned
Kondisi geografis penempatan Biodigester sangat berpengaruh terhadap kecepatan pembentukan gas. Temperatur lingkungan
mempengaruhi kecepatan reaksi biokimiawi sehingga pengaruh lingkungan perlu diperhitungkan