Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan yang sesuai dengan diagram alir berikut :
Gambar 6. Diagram alir proses penelitian Pembuatan dan pemasangan alat
Berhasil? Pengumpualan data dan
informasi penunjang
Modifikasi
Perancangan instalasi biogas
Uji fungsional dan penelitian pendahuluan Mulai
Pendekatan masalah
Penentuan parameter dan metode penagmbilan data
Pengujian dan pengambilan data
Pengolahan data dan perencanaan penerapan teknologi biogas
Analsis kelayakan dari segi teknis, ekonomi, dan sosial
B.1 Pendekatan Masalah untuk Perancangan
Tahapan ini bertujuan untuk mengidentifikasi permasalahan yang terdapat di peternakan setempat. Kegiatan yang akan dilakukan adalah mengidentifikasi potensi biogas dan potensi pemanfaatannya, mengamati tata letak peternakan, dan formulasi rancangan instalasi pembangkit biogas yang akan dibangun. Berikut adalah penjelasan secara terperinci :
a) Identifikasi Potensi Bahan Isian dan Potensi Pemanfaatannya
Identifikasi potensi biogas dan potensi pemanfaatannya, ini dilakukan untuk mengetahui potensi penerapan teknologi biogas di peternakan setempat. Berikut adalah pengamatan yang dilakukan : 1) Potensi biogas
Untuk mengetahui potensi biogas di peternakan setempat parameter yang digunakan adalah jumlah limbah kotoran sapi yang dihasilkan setiap hari. Besarnya jumlah limbah kotoran sapi didapat dengan mengetahui jumlah limbah kotoran sapi per hari dan jumlah sapi di peternakan setempat.
Tabel 9. Parameter untuk mengetahui potensi biogas
Parameter Data yang diperlukan
(diukur langsung) Jumlah rata-rata limbah kotoran sapi
per hari (kg / hr)
Jumlah sapi
Jumlah limbah kotoran sapi per hari
2) Kebutuhan energi peternak untuk memasak
Kebutuhan energi untuk memasak dihitung berdasakan parameter nilai kalor yang digunakan (kkal/hr). Nilai kalor yang digunakan dilihat dari lama waktu yang diperlukan oleh peternak untuk memasak (jam) dan bahan bakar yang digunakan. Berikut adalah parameter yang akan diukur ;
Tabel 10. Parameter untuk mengetahui kebutuhan energi Parameter Data yang diperlukan
(wawancara) Nilai kalor yang digunakan
(kkal/hr)
Jenis bahan bakar (kkal) Lama waktu memasak (jam/hr)
3) Kultur peternak setempat
Kultur peternak yang berkaitan erat dengan pemanfaatan limbah kotoran sapi menjadi biogas untuk memasak adalah kebiasaan peternak untuk ikut serta menjaga dan membersihkan lingkungan sekitar kandang sapi. Dengan demikian akan dapat diketahui kemungkinan tingkat penerimaan peternak untuk menggunakan biogas sebagai bahan bakar baru untuk memasak keluarga peternak setempat. Hal ini juga dapat menunjukan kesediaan peternak untuk merawat dan memasukkan bahan isian ke dalam digester.
b) Mengamati Tata Letak Peternakan
Pengamatan terhadap tata letak peternakan bertujuan untuk menentukan lokasi dan posisi yang tepat untuk membangun instalasi pembangkit biogas.
B.2. Rancangan Instalasi Pembangkit Biogas
Tahapan ini terdiri dari proses perancangan fungsional dan perancangan struktural. Rancangan fungsional bertujuan untuk menentukan semua fungsi-fungsi utama yang diperlukan dan menentukan mekanisme yang dapat digunakan untuk melaksanakan semua fungsi tersebut.
Sedangkan rancangan struktural dilakukan untuk menentukan dimensi dan bahan yang akan digunakan pada tiap-tiap bagian alat pada instalasi pembangkit biogas yang akan dibangun. Penjelasan untuk masing-masing bagian sebagai berikut:
a) Kolam pencampur
Berfungsi untuk mencampur kotoran sapi dan air sebelum masuk ke dalam digester. Bagian ini menggunakan drum plastik dengan
volume 220 liter dan pada bagian bawah drum diberi lubang, untuk mengeluarkan bahan yang telah di aduk.
b) Saluran pemasukan dan pengeluaran bahan isian
Berfungsi sebagai tempat keluar masuknya bahan isian dari dan ke dalam digester. Bagian ini terbuat dari pipa besi berdiameter 2 inchi dengan panjang 50 cm. Pipa besi digunakan supaya dapat disambungkan pada ruang digester yang terbuat dari drum plat besi. Sedangkan diameter 2 inchi dipilih agar laju masuk bahan isian saat dimasukkan cukup besar, sehingga dapat mendorongsludgeyang lama keluar.
c) Ruang digester
Sebagai tempat terjadinya proses perombakan secara anaerobik. Drum yang digunakan terbuat dari plat besi dengan volume 230 liter. Kemudian dibagian atas dan bawah drum dibuat lubang untuk menyambungakan pipa besi untuk saluran masuk dan keluarnya bahan isian. Digester beserta saluran masuk dan keluarnya bahan isian, menggunakan rancangan PTP ITB.
d) Penyalur gas
Berfungsi untuk menyalurkan biogas yang telah dihasilkan ke penampung gas dan ke kompor untuk digunakan. Penyaluran biogas dari digester ke penampung sementara menggunakan pipa PVC berdiameter 2 cm, panjang ke arah vertikal 1 m, ke arah samping 1 m, dan ke arah depan 60 cm. Semua siku dihubungkan menggunakan sambungan siku untuk pipa PVC. Sedangkan penyalur biogas dari penampung sementara ke kompor menggunakan selang plastik ¼ inchi. Pemilihan pipa PVC berdiameter 2 cm dan selang plastik ¼ inchi, mempertimbangkan ketersediaan bahan di lingkungan sekitar dan kemudahan aliran biogas.
e) Penampung biogas
Berfungsi untuk menyimpan biogas sebelum digunakan, bagian ini menggunakan plastik polyethilen. Hal ini mempertimbangkan aspek ketersediaan bahan di wilayah tersebut.
f) Kolam penampungsludge
Berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara sisa sludge. Kolam penampung dibuat dengan campuran semen, pasir, dan batu bata dengan dimensi 50 cm x 50 cm x 100 cm. Hal ini digunakan untuk menghindari terjadinya rembesan sludge ke air tanah, sehingga dapat merusak air tanah sekitar peternakan
h. Kran pengatur keluarnya gas
Berfungsi untuk mengatur pengeluaran gas yang akan digunakan. Terbuat dari kran besi yang terdapat pada digester dan kran pada pengeluaran penampung biogas menggunakan kran plastik.
B.3 Pembuatan dan Pemasangan Instalasi Pembangkit Biogas
Pembuatan alat dilakukan di bengkel sekitar peternakan, hal ini bertujuan agar proses transportasi dapat berlangsung lebih mudah. Pemasangan instalasi dilakukan setelah drum dipastikan dalam keadaan baik dan tidak bocor. Bagian yang bocor ditambal menggunakan lem besi, kemudian seluruh lapisan drum dilapisi dengan plinktot untuk menjaga kondisi drum agar tidak bocor.
Kemudian dilanjutkan dengan proses penyambungan berbagai komponen. Sebelum proses penyambungan dilakukan, terlebih dahulu dilakukan penggalian tanah untuk menempatkan drum dalam tanah. Digester instalasi batch dipendam dalam tanah, sedangkan digester instalasi kontinyu berada di atas permukaan tanah. Setelah digester dipendam dalam tanah, kemudian dilakukan penyambungan ke penyalur biogas menuju penampung yang terbuat dari plastik.
Pada awal pembuatan, penyalur biogas menggunakan selang plastik langsung menuju plastik. Setelah dilakukan perbaikan instalasi, penyalur biogas dari digester ke plastik penampung menggunakan pipa PVC. Penyambungan antar pipa menggunakan lem pipa PVC dan pada sambungan belokan 900 menggunakan sambungan siku. Sedangkan sambungan plastik ke pipa PVC dilakukan dengan mengikat plastik dan pipa dengan karet ban dengan kuat, selanjutnya dikencangkan kembali dengan pengencang yang terbuat dari alumunium. Setelah itu sambungan
dililit dengan lakban hitam untuk mengencangkan dan memastikan tidak ada udara yang keluar.
Sambungan dari pipa PVC ke saluran biogas menuju kompor menggunakan selang plastik berukuran ¼ inchi, yang disambung dengan menggunakan dop yang dilubangi sebesar selang plastik tersebut. Pada ujung selang plastik disambung dengan selang baja untuk ke kompor gas. Pengencang pada sambungan ini menggunakan pengencang dari alumunium dan lakban hitam agar tidak ada kebocoran.
B.4 Penentuan Parameter dan Metode Pengambilan Data
Parameter teknis diukur setiap hari, yaitu suhu sludge dalam digester, suhu dan tekanan biogas yang dihasilkan, suhu lingkungan, serta volume biogas yang dihasilkan. Sedangkan parameter ekonomi dihitung berdasarkan biogas yang dihasilkan setiap hari pada instalasi kontinyu. Parameter sosial dilakukan untuk mengetahui tingkat penerimaan peternak dan masyarakat sekitar peternakan terhadap teknologi biogas yang terdapat pada Lampiran 1.
Pengambilan data dilakukan setiap hari sekali, untuk mengetahui pengaruh beberapa parameter terhadap produksi biogas. Pengukuran suhu sludge dalam digester dilakukan dengan mengambil sludge dari dalam digester, kemudian langsung diukur menggunakan termometer. Sedangkan pengukuran tekanan dan suhu biogas yang dihasilkan diukur dalam plastik penampung. Volume biogas diukur setiap hari berdasarkan dimensi plastik, suhu, dan tekanan biogas. Pada uji bakar dilihat volume dan tekanan biogas serta lama api menyala.
B. 5 Pengujian
Pengujian instalasi pembangkit biogas dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu, tahap persiapan bahan isian, persiapan unit biogas, pengoperasian unit biogas, dan uji bakar biogas.
a) Persiapan bahan isian
Menurut Harahap,et all(1980) dalam Emmanuel (2004), laju produksi biogas tergantung pada bahan isian yang digunakan, dengan kandungan bahan kering optimum berkisar 7-9%. Bahan isian yang
digunakan adalah limbah kotoran sapi dan air dari Peternakan Kebagusan, Jakarta Selatan. Perbandingan limbah kotoran sapi dan air yang digunakan adalah 1:1.5 dengan kadar air 93%. Sebelum bahan isian dimasukkan, perlu dilakukan pengadukan hingga terbentuk lumpur atau bubur.
b) Persiapan instalasi pembangkit biogas
Tahapan ini bertujuan untuk memastikan semua komponen dapat berfungsi dengan baik. Peralatan merupakan faktor yang sangat menentukan hasil biogas yang didapatkan. Oleh karena itu, pengujian sangat perlu dilakukan sebelum alat dioperasikan, yaitu dengan melakukan uji kebocoran digester, sambungan antar pipa, pipa dengan selang, dan tempat penampung biogas.
c) Pengoperasian instalasi pembangkit biogas
Bahan isian yang telah siap digunakan dimasukkan ke dalam drum digester. Bahan isian yang dimasukkan ke dalam digester sebanyak 50% dari volume digester, kemudian dibiarkan sampai produksi biogas habis untuk instalasibatch. Sedangkan pada instalasi kontinyu, bahan isian disiapkan setiap hari, saat produksi biogas mencapai titik maksimum.
d) Uji bakar Biogas
Pengujian biogas yang dihasilkan dilakukan dengan cara uji bakar langsung biogas dari tempat pengeluaran pada selang. Pada saat pengujian dihitung pula lama api menyala.
B. 6 Pengolahan Data dan Perencanaan Penerapan Teknologi Biogas Volume biogas dihitung berdasarkan dimensi plastik penampung biogas dan biogas terukur pada suhu dan tekanan tertentu. Dari jumlah mol inilah dapat diketahui volume biogas pada suhu dan tekanan tertentu. Data yang diperoleh dimasukkan ke dalam persamaan berikut :
P.V =n.R.T Keterangan :
P = tekanan biogas terukur (atm) T = suhu biogas (K)
R = konstanta 0.0821 L atm/ mol .K
n = jumlah mol, denagan konversi 1 mol = 22.4 lt
Perencanaan penerapan teknologi biogas di Peternakan Kebagusan dihitung berdasarkan jumlah limbah kotoran sapi yang dihasilkan setiap hari. Sehingga diketahui volume digester yang dibutuhkan dan jumlah biogas yang dihasilkan pada kondisi oprtimum.
B. 7 Analisis Kelayakan
Analisis yang dilakukan meliputi hal-hal berikut : a) Analisis bahan isian
Pada tahapan analisis ini bertujuan untuk mengetahui CN ratio dan kadar air bahan baku isian.
b) Analisis teknis
Analisis teknis dilakukan berdasarkan pengukuran suhu sludge dalam digester serta volume biogas setiap hari pada tekanan dan suhu saat itu
c) Analisis ekonomi
Analisis ekonomi meliputi besarnya biaya investasi terhadap jumlah biogas yang dihasilkan setiap harinya. Biaya investasi dihitung berdasarkan estimasi harga bahan dan alat konstruksi yang diperlukan serta biaya pengerjaannya dengan memperhitungkan pula umur ekonomis dari instalasi yang dibangun. Sehingga akan diperoleh besarnya harga per liter biogas (Rp./lt) dan harga per kilo kalori biogas, yang akan dibandingkan dengan harga per kilo kalori LPG.
d) Analisis sosial
Analisis sosial diperoleh dari wawancara peternak dan masyarakat sekitar mengenai tingkat penerimaan peternak dan masyarakat sekitar terhadap teknologi biogas. Adapun parameter yang digunakan terlihat pada Lampiran 1.
Analisis kelayakan dilakukan berdasarkan data hasil pengukuran dan perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya serta informasi yang telah diperoleh. Tingkat kelayakan penerapan teknologi biogas di Peternakan Kebagusan, Jakarta Selatan dilihat dari masing-masing segi teknis, ekonomi, dan sosial.
Analisis kelayakan dari segi teknis akan menggunakan parameter volume biogas yang dihasilkan dan kandungan CN ratio limbah kotoran sapi di peternakan tersebut. Sedangkan analisis kelayakan dari segi ekonomi menggunakan harga per satu kilo kalori biogas yang dibandingkan dengan harga per satu kilo kalori LPG. Sedangkan analisis kelayakan dari segi sosial dilihat dari tingkat penerimaan peternak dan masyarakat sekitar terhadap teknologi biogas.
Setelah semua analisa kelayakan dilakukan, maka peneliti akan menyatakan rekomendasi-rekomendasi untuk memperoleh kelayakan dari segi teknis, ekonomi, dan sosial secara keseluruhan.