Kerangka Konseptual

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.2 Kerangka Konseptual

Dalam penelitian ini terdapat kerangka konseptual yang akan membantu penulis dalam menyelesaiakan penelitian yang terdiri atas:

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada table berikut :

Gambar 2.5. setelah itu dilakukan perancangan atau desain reaktor biogas yang sesuai

Input

dengan UPTD Pasar Ternak Palangki, kemudian melakukan tindakan observatif seperti wawancara, pengamatan lapangan dan dokumentasi

3. Output

Output yaitu hasil yang diharapkan dari penelitian ini, yaitu Mengetahui potensi energi biogas di UPTD pasar ternak Palangki, mengetahui desain reaktor biogas di UPTD pasar ternak Palangki serta membuat RAB dari reaktor biogas tersebut.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Jenis Penelitian

Jenis Penelitian ini adalah penelitian pengembangan, menurut Undang-undang Republik Indonesia Nomor 18 Tahun 2002 Pengembangan adalah kegiatan ilmu pengetahuan dan teknologi yang bertujuan memanfaatkan kaidah dan teori ilmu pengetahuan yang telah terbukti kebenarannya untuk meningkatkan fungsi, manfaat, dan aplikasi ilmu pengetahuan dan teknologi yang telah ada, atau menghasilkan teknologi baru. Pengembangan secara umum berarti pola pertumbuhan, perubahan secara perlahan (evolution) dan perubahan secara bertahap..

Hasil Penelitian tidak perlu sebagai suatu penemuan baru, tetapi merupakan aplikasi baru dari penelitian yang telah ada.

3.2 Lokasi Penelitian

Penelitian ini akan dilakukan di UPTD Pasar Ternak Palangki Kabupaten Sijunjung.Waktu penelitian akan di laksanakan pada September 2016

Gambar 3.1. Lokasi Penelitian

3.3 Populasi dan Sampel 3.3.1 Populasi

Populasi adalah Jumlah dari keseluruhan objek kajian penelitian yang memiliki karakteristik tertentu. Populasi pada penelitian ini adalah kotoran sapi yang dihasilkan di UPTD Pasar Ternak Palangki

3.3.2 Sampel

Sampel merupakan bagian dari populasi data yang dianggap mewakili populasi keseluruhan, yang menjadi sampel pada penelitian ini adalah kotoran sapi yang dihasilkan di UPTD Pasar Ternak Palangki pada hari Sabtu.

3.4 Variabel Penelitian

Variabel adalah objek penelitian atau apa yang menjadi titik perhatian suatu penelitian (Arikunto, 1998:99). Variabel dalam penelitian antara lain :

1. Jumlah populasi sapi di UPTD Pasar Ternak Palangki.

2. Menghitung volume reaktor biogas agar desain reaktor biogas dapat sesuai dengan UPTD pasar ternak Palangki.

3. Menghitung RAB reaktor biogas di UPTD pasar ternak Palangki.

3.5 Data dan Sumber Data

Dalam penelitian ini data yang akan diambil adalah data primer dan data sekunder, data primer adalah data yang langsung diamati dilokasi penelitian, sedangkan data sekunder adalah data jumlah ternak di UPTD pasar ternak palangki di peroleh dari kantor UPTD pasar ternak palangki dan dinas peternakan Kabupaten Sijunjung.

3.6 Teknik Pengolahan dan Analisis Data

Dibawah ini akan dijelaskan berbagai teknik pengolahan dan analisis data yang berkaitan dengan penelitian ini.

3.6.1 Prosedur Perancangan Biodigester ( Reaktor Biogas )

Urutan perancangan fasilitas biodigester dimulai dengan perhitungan volume biodigester, penentuan model biodigester, perancangan tangki penyimpan dan diakhiri dengan penentuan lokasi.

A. Perhitungan Potensi Biogas

Perhitungan ini menggunakan data-data:

Jumlah kotoran sapi = n x 25 kg/hari

Untuk mendapatkan jumlah kotoran sapi perhari, digunakan persamaan, dimana n adalah jumlah sapi (ekor), 25 kg/hari adalah jumlah kotoran yang dihasilkan oleh 1 (satu) ekor sapi dalam sehari.

Untuk menentukan potensi biogas adalah dengan menggunakan rumus berikut ini :

Potensi Biogas = Jumlah Kotoran Sapi x 0,04 m³

Potensi biogas dapat ditentukan dengan mengalikan jumlah kotoran sapi dengan 0,04 m³ ( Wahyuni,2011)

B. Perhitungan Volume Biodigester Perhitungan ini menggunakan data-data:

Kotoran hewan yang telah diperoleh tadi harus ditambahkan air sebelum masuk biodigester agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan optimum.

Perbandingan komposisi antara kotoran hewan dengan air adalah 1:1. Dengan demikian, jumlah air yang ditambahkan adalah:

Air yang harus ditambahkan = 1 x Jumlah Kotoran Sapi

Hasil perhitungan di atas menunjukkan massa total larutan kotoran padat (mt).

Waktu penyimpanan tergantung pada temperatur lingkungan dan temperatur biodigester. Dengan kondisi tropis seperti Indonesia, asumsi waktu penyimpanan adalah empat belas hari

Dari data-data perhitungan di atas, maka diperoleh volume larutan kotoran yang dihasilkan adalah sebesar:

V

_{f =}

m

_t

/ ρ

_t

dengan ρt = massa jenis air (1000 kg/m3).

Setelah volume larutan kotoran diketahui, maka volume biodigester dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:

V

_d

= V

_f

.t

_r

dengan tr = waktu penyimpanan di reaktor biogas.

C. Penentuan Model Biodigester

Penentuan model biodigester didasari oleh beberapa pertimbangan, yaitu:

1. Jenis tanah yang akan dipakai 2. Kebutuhan

3. Biaya

D. Perancangan fasilitas biodigester

Dapat ditentukan setelah desain atau model biodigaster selesai.

3.7 Kerangka Metodologi

Langkah-langkah yang dilakukan penulis dalam melakukan penelitian:

Mulai

Batasan Masalah

Tugas akhir ini hanya membahas tentang potensi yang dapat dihasilkan kotoran hewan di UPTD Palangki menjadi biogas, desain detail reaktor biogas serta RAB reaktor biogas tersebut.

Rumusan Masalah

a. Seberapa besar potensi energi biogas yang dapat dihasilkan di UPTD Pasar Ternak Palangki ?

b. Bagaimana proses pembuatan desain detail reaktor biogas yang sesuai dengan UPTD Pasar Ternak Palangki ?

c. Bagaimana RAB desain reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki ?

Survey Lapangan Studi Literatur

Identifikasi Masalah

a. UPTD Pasar Ternak Palangki merupakan salah satu pasar ternak terbesar di Sumatera Barat.

b. Pemanfaatan limbah kotoran hewan di UPTD Pasar Ternak Palangki yang belum maksimal.

A

Teknik dan Pengolahan Data 1. Menghitung Volume Biodigaster 2. Menentukan Model Biodigaster 3. Membuat RAB

Kesimpulan

Selesai Kesimpulan Gambar 3.2.

Kerangka Metodologi Pengumpulan Data :

Dalam penelitian ini data yang akan diambil adalah data primer dan data sekunder, data primer adalah data yang langsung diamati di lokasi penelitian, sedangkan data sekunder adalah data jumlah ternak di UPTD pasar ternak palangki di kantor UPTD pasar ternak palangki dan dinas peternakan Kabupaten Sijunjung

Analisa Data

A

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Berdasarkan Hasil Pengamatan sebelumnya pada UPTD pasar ternak Palangki Kabupaten Sijunjung, didapatkan hasil pengamatan bahwa kotoran hewan di UPTD pasar ternak Palangki belum terkelola dengan baik, kotoran hewan yang di UPTD hanya ditumpuk kemudian dibakar bersamaan dengan sisa-sisa pakan ternak yang terbuang.

4.2 Hasil

Dari penelitian yang telah dilakukan dalam menghitung jumlah energi atau jumlah potensi biogas, hal pertama yang harus diperhitungkan adalah berapa banyak jumlah bahan baku yang dihasilkan. Jumlah bahan baku ini akan menentukan berapa banyak potensi biogas yang dihasilkan dan volume alat pembentuk biogas tersebut. Jumlah bahan baku gas ini didapatkan dengan menjumlahkan kotoran yang dihasilkan pada jum’at sore sampai sabtu sore dalam minggu yang sama, jadi waktu tinggal hewan ternak di UPTD pasar ternak Palangki dapat diasumsikan menjadi satu hari.

4.2.1 Menghitung Potensi Biogas

Satu ekor sapi atau kerbau mampu menghasilkan kotoran sebanyak 25 kg/hari, pada UPTD pasar ternak Palangki, dari data tahun 2010 - 2015, jumlah ternak terbanyak dalam satu bulan terdapat pada tahun 2011 yaitu pada bulan Oktober, pada tahun itu dalam satu bulan hewan ternak pernah mencapai sebanyak 6014 ekor, jadi rata-rata setiap minggunya pada bulan itu mencapai 1504 ekor, maka kotoran yang dihasilkan ternak ini sebanyak 37600 kg/minggu, sehingga besar potensi biogas yang dapat dihasilkan adalah sebesar 37600 kg x 0,04 = 1504 m³/minggu.

Tabel 4.1 Nilai Kesetaraan Biogas dan Energi yang Dihasilkan

Penggunaan

Aplikasi Biogas 1m³ Setara Dengan

Penerangan 60 – 100 watt lampu bohlam selama 6 jam

Memasak Dapat memasak tiga jenis bahan makanan

untuk satu keluarga ( 5-6 orang ) Pengganti bahan bakar 0,7 kg minyak tanah

Tenaga Dapat menjalankan satu motor tenaga

kuda selama dua jam

Pembangkit tenaga listrik Dapat menghasilkan 1,25 kwh Sumber : Kristoverson dan Bokalders, 1991 dalam Hambali,2007.

Dengan kapasitas sebesar 1504 m³/minggu, maka biogas kotoran hewan dapat menjadi energi terbarukan di Nagari Palangki, kemudian manfaat lain dari mengolah kotoran hewan menjadi biogas adalah dihasilkan pupuk organik untuk tanaman. Pupuk organik yang dihasilkanpun memiliki kualitas prima dan siap pakai, usaha tersebut dapat mengurangi pemakaian pupuk kimia sehingga mampu mendukung terciptanya pertanian organik yang saat ini produknya banyak diminati ( Wahyuni, 2011).

4.2.2 Menghitung Volume Reaktor Biogas dan Menentukan Tipe Reaktor 4.2.2.1 Menghitung Volume Reaktor Biogas

Kotoran hewan yang telah diperoleh tadi harus ditambahkan air sebelum masuk biodigester agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan optimum.

Perbandingan komposisi antara kotoran hewan dengan air adalah 1:1. Dengan demikian, jumlah air yang ditambahkan adalah sebanyak 37600 kg, jadi jumlah massa total larutan kotoran padat (mt) adalah 75200 kg, maka untuk memperoleh volume larutan kotoran (Vf) adalah 75200 kg/1000 kg/m³ = 75,02 m³. Sehingga untuk menentukan volume biodigaster (Vd) adalah Vd =Vf.tr, tr adalah waktu penyimpanan di reaktor biogas, penyimpanan ini tergantung dari masuknya bahan biogas kedalam reaktor, sedangkan di UPTD Palangki dalam satu minggu hanya satu hari yang menghasilkan kotoran ternak.

Jadi, volume biodigaster yang sesuai dengan UPTD pasar ternak Palangki berdasarkan kapasitas maksimal UPTD dalam satu minggu ( kapasasitas maksimal pasar ternak yang hanya mampu menampung hewan ±1600 ekor/

minggu) dan juga memperhatikan kebutuhan serta biaya, jadi reaktor yang dipakai adalah dengan kapasitas 8 x 30 m³ (Toren air yang ada dipasaran).

4.2.2.2 Menentukan Tipe Reaktor Biogas

Untuk menentukan ini perlu pertimbangan – pertimbangan teknis dan ekonomis dalam menetukan tipe reaktor yang akan dibuat, hasil identifikasi masalah dengan cara studi literatur, konsultasi teknis dan kunjungan lapangan diperoleh kesimpulan bahwa bahwa reaktor tipe fixed dome dipilih untuk dibuat.

Bebarapa alasannya adalah : (a) Umur ekonomis dapat mencapai 20-25 tahun, (b) Terbuat dari bahan – bahan lokal, (c) Kontruksi berupa dome sehingga mampu menahan beban baik didalam maupun diatas permukaan tanah, (d) Kontruksi didalam permukaan tanah sehingga kestabilan suhu dapat terjamin, (e) Penghematan penggunaan lahan, (f) Operasional alat mudah dilakukan, (g) Perawatan relative lebih mudah dan murah ( Jan Lam,2005 )

4.2.3 Detail Desain Biodigaster ( Reaktor Biogas )

Reaktor biogas UPTD Pasar Ternak Palangki terdiri dari beberapa komponen pendukung, seperti : saluran masuk slurry (inlet), saluran keluar residu (outlet), ktup pengaman tekanan (water trap) dan saluran gas. Detail desain reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki dapat dilihat pada lampiran V.

4.2.3.1 Saluran Masuk Slurry ( Inlet )

Campuran kotoran hewan (sapi atau kambing) dan air yang membentuk slurry dimasukkan melalui saluran masuk slurry.(Prometheus, 2005), saluran masuk slurry ini dilengkapi dengan alat pengaduk, inlet ini berbentuk tabung dengan volume 1 m³ (diameter 1,5 meter dan tinggi satu meter).

4.2.3.2 Reaktor Biogas

Digester biogas ini dibuat dari toren air dengan kapasitas 30 m³ , pemilihan bahan reaktor biogas ini berdasarkan kebutuhan dan untuk memudahkan dalam pembuatan reaktor biogas.

Slurry bisa dimasukkan hingga 3/4 volume tangki utama (Garcelon dkk).

Volume sisa di bagian atas tangki utama diperlukan sebagai ruang pengumpulan gas serta menghindari penyumbatan saluran gas oleh slurry.

4.2.3.3 Saluran Keluar Residu ( Outlet )

Bila aliran di dalam tangki cukup lancar (tidak ada sumbatan) maka kesetimbangan tekanan hidrostatik slurry akan menyebabkan sebagian residu keluar manakala slurry ditambahkan ke saluran masuk tangki utama ( Karim, dkk, 2005 ), Outlet ini berbentuk persegi dengan setiap sisi berukuran 3 meter.

4.2.3.4 Katup Pengaman Tekanan (Water Trap)

Prinsip kerja katup ini adalah pipa T mampu menahan tekanan di dalam saluran gas setara dengan tekanan kolom air pada pipa T tersebut (lihat-bagian pertama). Bila tekanan di dalam saluran gas lebih tinggi dari tekanan kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan di dalam sistem reaktor akan kembali turun. Untuk reaktor yang terbuat dari kantung polyethylene, Aguilar dkk (2001) menyarankan tinggi air di dalam pipa T sebesar 8-10 cm.

4.2.3.5 Saluran Gas

Gas dari reaktor biogas ini bersifat korosif (Aguilar dkk, 2001), maka saluran gas disarankan dibuat dari bahan polymer (bisa berupa pipa PVC ataupun selang PVC dengan sambungan yang cukup kuat).

4.2.3.6 SOP ( Standard Operating Procedure ) Reaktor Biogas UPTD Pasar Ternak Palangki.

SOP ini berguna sebagai acuan dalam pelaksanaan kegiatan produksi biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki, SOPnya adalah:

1. Pada bak inlet, pengadukan dilakukan secara mekanis dengan kapasitas maksimal 1 m³ ( Perbandingan air dan kotoran 1:1 )

2. Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kedua katup gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar.

3. Pada minggu pertama hasil pengadukan ( slurry ) dimasukkan ke dalam kompartemen pertama, slurry yang masuk maksimalnya ¾ ( ± 22,5 m³ ) dari kapasitas digester ( 30 m³ ), jika slurry belum mencapai ¾ dari digester, maka pengadukan minggu ke-2 tetap dimasukkan kedalam digester yang pertama sampai ¾ slurry memenuhi digester, jika sudah penuh baru digester yang ke-2 dapat digunakan.

4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai hari ke-8, membuang gas dilakukan pada hari ke-8 dengan membuka katup gas sekunder sedangkan katup gas primer tetap tertutup, karena yang terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH4) dan CO2 mulai menurun, pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka biogas akan menyala. Pada kondisi ini dari hari ke-10 sampai hari ke-14 katup primer tetap terbuka.

5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontiniu (Setiap hari sabtu) sehingga dihasilkan biogas yang optimal.

Untuk lebih mudah memahami SOP ini, perhatikanlah diagram alir dibawah ini :

Gambar 4.1 Diagram Alir SOP Reaktor Biogas UPTD Pasar Ternak Palangki

Masukkan kotoran sapi dan air kedalam inlet dengan perbandingan 1 : 1

Aduk kotoran sapi dan air sampai tercampur sempurna, dengan lama waktu pencampuran 5

menit dengan kecepatan 10 putaran/menit.

Alirkan campuran tersebut kedalam reaktor biogas dengan kondisi kedua katup terbuka, jika pengaliran

sudah selesai kedua katup ditutup kembali.

Pada hari ke-8 katup sekunder pada reaktor dibuka, sedangkan katup gas primer tetap tertutup

karena gas yang dihasilkan adalah CO2.

Pada hari ke-9 tutup katup gas sekunder, kemudian pada hari ke-10 sampai hari ke-14 buka katup gas primer,

karena baru terbentuk gas metan

Gas metan akan mengalir kedalam penampung gas

Selesai

4.2.4 Rencana Anggaran Biaya Biodigaster

Rincian Anggaran Biaya (RAB) adalah suatu dokumen yang berisi rincian komponen-komponen masukan (input) dari sebuah kegiatan serta besaran biaya dari masing-masing komponen. RAB merupakan penjabaran lebih lanjut dari unsur perkiraan biaya dalam Kerangka Acuan Kegiatan (Term Of Reference).

Dalam pembuatan reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki juga diperlukan RAB agar dapat memperkirakan besaran biaya, ditabel bawah ini akan menjelaskan RAB untuk UPTD Pasar Ternak Palangki.

Tabel 4.2 Rencana Anggaran Biaya Pembuatan Reaktor Biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki

NO URAIAN PEKERJAAN JUMLAH BIAYA (Rp)

1 PEKERJAAN REAKTOR Rp 376,118,040.10

2 PERPIPAAN DAN AKSESORIS Rp 28,256,146.80

3 PEMASANGAN AKSESORIS REAKTOR Rp 5,095,525.50

Jumlah Rp 409,469,712.40

Ppn 10% Rp 40,946,971.24

Jumlah Total Rp 455,416,683.64

Dibulatkan Rp 450,420,000.00

Terbilang: Empat Ratus Lima Puluh Juta Empat Ratus Dua Puluh Ribu Rupiah

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Pada Penelitian Studi Perancangan Reaktor Biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki didapatkan hasil Kesimpulan sebagai berikut :

1. Berdasarkan Data dari UPTD Pasar Ternak Palangki, luasnya areal UPTD ini berbanding lurus dengan masukknya hewan ke UPTD ini yang mencapai 6014 ekor dalam satu bulan, jadi dapat diperkirakan potensi biogas yang dihasilkan pada minggu itu mencapai 1504 m³.

2. Berdasarkan kapasitas maksimal daya tampung hewan masuk UPTD Pasar Ternak Palangki, reaktor yang sesuai adalah dengan ukuran 8 x 30.000 L . 3. Berdasarkan perhitungan RAB untuk pembuatan reaktor di UPTD Pasar

Ternak Palangki mencapai Rp 450.420.000.

5.2 Saran

Dari penelitian yang dilakukan maka penulis dapat memberikan beberapa saran, yaitu sebagai berikut :

1. Untuk UPTD Pasar Ternak Palangki sebaiknya lebih memaksimalkan pengelolaan limbah yang ada dengan cara yang lebih professional dana jika dapat dimanfaatkan ini dapat mengurangi operasional pada UPTD.

2. Bagi pemerintahan Kenagarian Palangki dan Kabupaten Sijunjung ini merupakan peluang untuk menambah PAD..

DAFTAR KEPUSTAKAAN

Aguilar, FX., (2001), How to install a polyethylene biogas plant, Proceeding of the IBSnet Electronic Seminar, (The Royal Agricultural College,

Cirencester, UK. 5-23 March 2001)

Ervil Riko ,dkk,.“Buku Panduan Penulisan dan Ujian Skripsi”,Sekolah Tinggi Teknolgi Industri (STTIND) Padang, Oktober 2014.

Garcelon, J., Clark, J., Waste Digester Design, Civil Engineering Laboratory Agenda, University of Florida

Hambali, Erliza dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agro Media Pustaka Karim, FX (2005), Anaerobic digestion of animal waste: Waste strength versus

impact of mixing, Bioresource Technology, 96, 1771-1791

Jan Lam. 2005. Evaluation Study for Biogas Plant Designs. Final Report of SNV(Netherlands Development Organization) Cambodia

Paimin, Ferry, B. 1995. Alat Pembuatan biogas Dari Drum. Jakarta: Penebar Swadaya.

Prometheus, (2005), http://www.prometheus-energy.com/digester.html

Setiawan A. I. 2002. Memanfaatkan Kotoran Ternak. Jakarta : PT. Penebar Swadaya.

Simamora, S. et al. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas Dari Kotoran Ternak. Jakarta: Agro Media Pustaka.

Wahyuni, Sri. 2009. Biogas. Jakarta: Penebar Swadaya.

--- . 2011. Menghasilkan Biogas Dari Aneka Limbah. Jakarta: PT ArgroMedia Pustaka.

http://desainrumahkita.com/?Forum_Rumah_Kita:Arti_Penting_Gambar_Perencanaan

Lampiran I

Kondisi UPTD Pasar Ternak Palangki

BIODATA WISUDAWAN

Nama : Ashadi Rizki Zumaro Jenis Kelamin : Laki-Laki

Tempat/ Tanggal Lahir : Palangki / 02 Mei 1994 Nomor Pokok

Mahasiswa

: 1210024428001

Program Studi : Teknik Lingkungan Tanggal Lulus : 04 Maret 2017

IPK : 3,49

Predikat Lulus : Sangat Memuaskan

Judul Skripsi : Perancangan Reaktor Biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki

Dosen Pembimbing :

1. Yaumal Arbi, MT 2. Andi Irawan, MT

Asal SMA : MAN Palangki / MAN 1 Sijunjung Nama Orang Tua : Azwar Rajo Palembang

Alamat :

Jr. Ranah Tibarau, Nagari Palangki, Kec. IV Nagari, Kab. Sijunjung