ABSTRACT
BIOGAS CONDITION SURVEY for ENVIRONMENT in LAMPUNG
Oleh
MALIS WIDIYANTO
ABSTRAK
SURVEY KONDISI BIOGAS
SKALA RUMAH TANGGA DI LAMPUNG
Oleh
MALIS WIDIYANTO
Energi merupakan persoalan krusial beberapa tahun terakhir ini. Peningkatan konsumsi energi karena pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadangan minyak dunia menjadikan harga minyak dunia terus naik. Diperkirakan cadangan minyak ini akan habis dalam dua dekade mendatang. Salah satu sumber energi alternatif yang mampu men-subtitusi energi fosil tersebut adalah biogas. Untuk mengetahui seberapa besar peran penggunaan biogas sebagai alternatif energi di Lampung dibutuhkan survey minat dan ketertarikan responden menggunakan rektor biogas. Survey ini berupa wawancara secara langsung dengan responden untuk mengetahui beberapa macam aspek dan tingkat antusias respondent dalam merealisasikan biogas yang terpasang dan tingkat keseriusan responden dalam menjalankan program instalasi biogas. Dalam wawancara tersebut responden akan klasifikasikan berdasarkan tingkat pendidikan, penghasilan dan pekerjaan. Jumlah responden yang akan diwawancarai adalah 26 responden yang masih memiliki biogas dan tetap aktif menggunakannya. Dari hasil penelitian berupa wawancara kepada para responden, didapat presentase reaktor biogas yang aktif dari 26 reaktor biogas yang disurvey 14 reaktor yang aktif dan 12 yang tidak aktif. Keaktifan biogas dipengaruhi oleh minat masyarakat untuk merealisasikan reaktor biogas dan akses masyarakat untuk transfer teknologi. Serta sumber dana responden berasal dari mandiri atau tipe kubah berkisar 1-2 juta serta tipe kubah berkisar 7-8 juta yang disubsidi oleh pemerintah sebesar 2 juta rupiah. Kebutuhan dan pentingnya biogas dalam masyarakat menambah panjang umur keaktifan biogas. Transfer energy perlu diterapkan guna menembah minat masyarakat menggunakan biogas.
SURVEY KONDISI REAKTOR BIOGAS SKALA
RUMAH TANGGA DI LAMPUNG
(Skripsi)
Oleh
Malis Widiyanto
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
DAFTAR GAMBAR
9. Kepemilikan biogas berdasarkan jenjang pendidikan. ... 37
10. Keaktifan Biogas Berdasarkan Jenjang Pendidikan ... 38
11. Pengaruh Pendidikan Terhadap Umur Biogas ... 39
12. Persentase kepemilikan biogas berdasarkan pekerjaan ... 41
13. Kondisi Keaktifan Biogas Berdasarkan Tingkat Pekerjaan ... 42
14. Pengaruh Umur Biogas dari Pekerjaan ... 43
15. Kepemilikan Biogas Berdasarkan Pendapatan. ... 45
16. Kondisi Kealtifan Biogas Berdasarkan Tingkat Pendapatan ... 46
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ... i
DAFTAR TABEL ... iii
DAFTAR GAMBAR ... iv
I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Penelitian ... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4
A. Energi Terbarukan ... 4
B. Biogas ... 4
C. Reaktor Biogas ... 16
1. Reaktor Fixed Dome ... 17
2. Reaktor Floating Drum ... 18
3. Reaktor Balon ... 19
D. Pemanfaatan Biogas ... 20
E. Faktor yang Berpengaruh Terhadap Pembentukan Biogas ... 21.
Potensi Biogas di Propinsi Lampung ... 26
III. METODE PENELITIAN ... 30
A. Waktu dan Tempat ... 30
ii
1. Pengaruh Pendidikan Terhadap Kondisi Biogas ... 41
2. . Pengaruh Pendidikan Terhadap Umur Biogas ... 42
D. Faktor Pekerjaan ... 43
1. Pengaruh Faktor Pekerjaan Terhadap Kondisi Biogas ... 45
2. Pengaruh Faktor Pekerjaan Terhadap Umur Biogas... 46
D. Faktor Pendapatan ... 47
1. Pengaruh Faktor Pendapatan Terhadap Kondisi Biogas ... 49
2. Pengaruh Faktor Pendapatan Terhadap Umur Biogas ... 50
E.Keuntungan Reaktor Biogas Bagi Responden ... 51
D. Isue-Isue Di Lapangan ... 54
1.Biaya ... 54
2. Pengaruh Faktor Pendapatan Terhadap Umur Biogas ... 55
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 56
DAFTAR PUSTAKA ... 58
DAFTAR TABEL
Tabel Teks Halaman
1. Komposisi Biogas ... 13
2. Kandungan Mineral- Mineral yang Diizinkan . ... 20
3. Populasi Sapi dan Kerbau di Propinsi Lampung . ... 24
4. Hasil Wawancara Responden ... 34
5. Tabel Karakteristik Responden . ... 35
MOTO
.
“Bertakwalah pada Allah maka Allah akan mengajarimu. Sesungguhnya Allah Maha Mengetahui segala sesuatu”.
(Al-Baqarah 282)
“Dan Allah menyertai orang-orang yang sabar”.
(Al-Anfal 66)
”Hidup itu terus berjalan hadapilah apapun yang terjadi dan buatlah dirimu maju untuk menggapai cita –cita dan jangan pernah menyesali kesalahan yang terjadi”.
(Maryati)
“Jika ingin maju jangan pernah katakan kalau saya sudah sukses tapi kita berpacu untuk selalu menggapai yang lebih baik dari apa yang kita dapatkan sekarang”.
(Malis Widiyanto)
“Jangan kau angkat langit dibahu besarmu karena meski kau kerahkan kekuatanmu kau tak pernah mampu untuk mengangkatnya, cukup tunjuk satu bintang dan
bersahalah untuk menggapainya.”
(Afrisal Putra Bujuri)
“Siapa yang meremehkan akan mudah diremehkan, dan sebujur mayat itu tidak akan sakit jika dilukai.”
PERSEMBAHAN
Puji dan syukur penyusun hadiratkan kepada Alloh
SWT.
atas berkat, rahmat
dan karunia-Nya sehingga dapat terselesaikanya karya sederhana ini.
Dengan ketulusan hati ku persembahkan karya sederhana ini untuk:
Bapak dan Ibu tercinta
Atas bimbingan, kasih sayang yang tulus yang tak pernah lelah, untuk
dukungan moril dan materil, do
’
a dan kesabarannya saat menantikan
keberhasilan ku.
Ketiga adiku Tersayang
Yang telah memberikan keceriaan dan semangat.
Yang selalu menantikan kelulusanku
Keluarga besarku, saudara - saudaraku
Yang turut mensuprort juga membantu, dan untuk teman-teman di Teknik
P
ertanian tanpa terkecuali.
Almamater Tercinta
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Batanghari, Lampung Timur pada tanggal 2 Februari 1988, sebagai anak pertama dari empat bersaudara, pasangan Bapak Suyadi dan Ibu Maryati. Pendidikan formal dimulai dengan memasuki jenjang pendidikan Sekolah Dasar (SD) di SD N 2 Balekencono, Batanghari yang diselesaikan pada tahun 2000. Sekolah Menengah Pertama (SMP) di SMP N 1 Batanghari, yang diselesaikan pada tahun 2003, dan Sekolah Menengah Atas (SMA) di SMA N 1 Trimurjo, yang diselesaikan pada tahun 2006.
SANWACANA
Puji syukur penulis ucapkan kehairat Allah SWT yang telah memberikan nikmat, rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Survey Kondisi
Reaktor Biogas Skala Rumah Tangga di Lampung”. Shalawat serta salam semoga selalu
tercurah kepada Nabi Besar Muhammad SAW sebagai suri tauladan yang baik.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak akan selesai tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak yang terlibat baik secara langsung maupun tidak langsung. Atas bantuan yang telah diberikan dari awal hingga terselesaikannya skripsi ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Agus Hariyanto M.P. selaku Pembimbing Akademik dan Pembimbing I dalam Skripsi, yang telah memberikan banyak nasehat dan masukan dalam hal akademik maupun kehidupan sehingga penulis mampu menyelesaikan pendidikan di Universitas lampung dengan cukup baik.
2. Bapak Dr. Ir. Sugeng Triyono, M.Sc. selaku Pembimbing II, yang telah rela meluangkan waktu serta memberi masukan dalam penyusunan skripsi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.
4. Bapak dan Ibu yang telah memberikan doa restu dan dorongan kepada penulis untuk menyelesaikan penulisan skripsi.
5. Seluruh dosen dan karyawan Teknik Pertanian Universitas Lampung atas semua sumbangsih yang telah diberikan kepada penulis.
6. Semua pihak yang terlibat dalam penyusunan skripsi ini.
Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis, mahasiswa maupun masyarakat sehingga apa yang diinginkan penulis dalam penyusunan skripsi ini dapat terwujud. Amin.
Bandar Lampung, November 2014 Penulis
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi merupakan persoalan krusial didunia beberapa tahun terakhir ini. Peningkatan konsumsi energi yang disebabkan oleh pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadangan minyak dunia, serta permasalahan emisi dari bahan bakar fosil memberikan tekanan kepada setiap negara untuk segera memproduksi dan menggunakan energi terbarukan. Selain itu,
peningkatan harga minyak dunia hingga mencapai US $ 100 per barel menjadi alasan yang serius bagi negara-negara di dunia terutama Indonesia.
Meningkatnya harga minyak dunia akan memberikan dampak yang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia. Produksi BBM tidak seimbang dengan
Konsumsi berdampak defisit yang harus dipenuhi melalui impor. Apabila terus dikonsumsi tanpa ditemukan cadangan minyak baru, diperkirakan cadangan minyak ini akan habis dalam dua dekade mendatang. Kebutuhan minyak bumi berkisar antara 87,1 juta barel per hari sedangkan berdasarkan Word Energy Report, OPEC Report 2008 cadangan minyak dunia berada pada posisi
1.195.318 juta barel. Cadangan minyak mentah terbesar berada di Saudi Arabia 264,3 milyar barel dan Indonesia tercatat dengan produksi 4,4 milyar barel (Amaru, 2004).
2
telah menerbitkan Peraturan Presiden Republik Indonesia nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan baker minyak. Kebijakan tersebut menekankan pada sumber daya yang dapat diperbaharui sebagai altenatif pengganti bahan baker minyak.
Limbah peternakan seperti kotoran sapi merupakan salah satu bahan organik yang dapat digunakan untuk sebagai bahan baku pembuatan biogas. Limbah kotoran sapi yang dihasilkan seekor sapi berkisar antara 29 kg perhari dan biasanya langsung dibuang keselokan dan badan air di lingkungan sekitar sehingga kondisi di lokasi peternakan sapi menjadi kurang baik. Berdasarkan kondisi di atas pemiliihan teknologi biogas dianggap tepat tepat untuk
mengurangi konsumsi BBM. Untuk memanfatkan energi yang terkandung dalam limbah peternakan perlu diolah dan salah satunya adalah biogas.
Salah satu sumber energi alternatif adalah biogas. Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobik digestion. Proses ini merupakan peluang besar untuk menghasilkan energi alternatif sehingga akan mengurangi dampak penggunaan bahan bakar fosil (Ariani, 2011).
Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik
3
pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa
kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana (Widodo dkk., 2006).
Biogas mempunyai banyak tipe seperti tipe vertikal, tipe horizontal dan tipe balon. Dalam pemanfaatan biogas dalam kehidupan sehari-hari biogas untuk skala rumah tangga menggunakan kotoran sapi. Teknologi biogas skala rumah tangga merupakan teknologi yang mapan (proven) dengan mendatangkan banyak keuntungan. Masyarakat kurang meminati teknologi seperti ini, tingkat pengetahuan masyarakat yang rendah sehimgga aplikasi dilapangan
masyarakat kurang. Program mandiri energi yang digalakan pemerintah kurang mendapat respon dari masyarakat, survey ini bertujuan untuk mencari jawaban terkait dengan masalah diatas.
B.Tujuan Penelitian
II. TINJAUAN PUSTAKA
A.Energi Terbarukan
Energi terbarukan merupakan energi dari aliran energi yang berasal dari proses alam yang berkelanjutan, seperti sinar matahari, angin, udara yang mengalir proses biologi, dan panas bumi. Sumber daya energi terbarukan seperti angin, sinar matahari, tenaga air menawarkan pilihan yang lebih bersih untuk
menggantikan bahan bakar fosil. Sumber daya tersebut lebih sedikit atau bahkan tidak mencemari atau pun menghasilkan gas rumah kaca.
B.Biogas
Sejarah penemuan biogas diawalai dari proses anaerobik yang tersebar dibenua Eropa. Ilmuwan Volta menemukan as yang ada dirawa-rawa pada tahun 1770, kemudian avogadro mengidentifikasi tentang gas metana. Setelah tahun 1875 dipastikan bahwa biogas merupakan produk dari proses anaerobik digestion. Pastoer melakukan penelitian tentang biogas menggunakan kotoran hewan pada tahun 1884. Era penelitian Pastoer menjadi landasan untuk penelitian biogas hingga saat ini.
5
mendekomposisikan senyawa organic untuk menghasilkan gas dengan komposisi yang didominasioleh metana. Gas ini setiap saat dapat diproduksi apabila tersedia bahan baku dan mikroorganisme dengan kondisi yang sesuai. Dengan demikian biogas merupakan energi terbarukan karena ketersedianya dapat diperbaharui (Rahman , 2001).
Biogas merupakan produk dari pendegradasian subtrat organik secara anaerobik. Karena proses ini menggunakan kinerja campuran mikroorganisme dan
tergantung terhadap berbagai faktor seperti PH, suhu, Hydraulic Retention time, rasio C:N dan sebagainya sehingga proses ini berjalan rellatif lambat.Produksi biogas tidak terlepas dari peranan berbagai jenis mikroba dalam pengahancuran bahan-bahan organic secara fermentasi anaerobic. Jenis mikroba yang berperan dalam proses ini merupakan jenis bakteri metanogen. Bakteri ini termasuk mikrooganisme anaerobic yang sangat sensitif terhadap oksigen, diketahui pertumbuhanya akan terhambat dalam konsentrasi oksigen terlarut 0,01 mg/ L. Bakteri ini secara alami terdapat dalam rumen sapi, dasar danau, dan perairan payau (Yani dan Darwis, 1990).
Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih
memilikimanfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak
keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan
(deforestation) danperusakan tanah.Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi
pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca di
atmosfer dan emisi lainnya.Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang
6
biogas sebagai bahan bakarmaka akan mengurangi gas metana di udara. Limbah
berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yangtidak
bermanfaaat, bahkan bisa menngakibatkan racun yang sangat berbahaya.Aplikasi
anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkannilai
manfaat dari limbah. Selain keuntungan energi yang didapat dari proses anaerobik
digestion denganmenghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge. Material
ini diperoleh darisisa proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair.
Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk
padat (Susetyo dkk., 2010).
Limbah ternak adalah sisa buangan dari suatu kegiatan usaha peternakan seperti usaha pemeliharaan ternak, rumah potong hewan, pengelolaan produk ternak, dan lain-lain. Limbah tersebut meliputi limbah padat dan limbah cair seperti faeces, urine, sisa makanan, tanduk, isi rumen, dan lain-lain. Semakin berkembangnya usaha perternakan, limbah yang dihasilkan juga akan semakin meningkat.
Berbagai manfaat dapat dipetik dari limbah ternak, apalagi limbah tersebut dapat diperbaharui (renewable)selama ada hewan ternak. Limbah ternak masih
mengandung nutrisi atau zat padat yang potensial untuk dimanfaatkan. Limbah ternak kaya akan nutrient (zat makanan) seperti protein, lemak, bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN), vitamin, mineral, mikroba atau biota, dan zat-zat lainnya (Unidentified Subtances). Limbah ternak dapat dimanfaatkan unntuk bahan makanan ternak, pupuk organik, energi dan media berbagai tujuan (Mara, 2009).
7
yang terdiri dari metana, karbondioksida, asam sulfida, dan gas-gas lainnya. Biokonversi limbah organik ini melibatkan proses fermentasi. Proses biokonversi seperti ini dikenal pula sebagai proses pencernaan anaerob. Proses biokonversi secara alami terjadi pula di alam, yakni dalam pembentukan gas rawa atau sebagai produk samping dari pencernaan hewan, khususnya hewan-hewan pemamah biak. Gas rawa sebenarnya merupakan gas metan yang terbentuk dari bahan-bahan organik tanaman melalui proses dekomposisi tanaman oleh bakteri. Selanjutnya, gas ini dikeluarkan dari rawa dan dalam kondisi tertentu dapat terbakar secara spontan. Gas ini secara ekonomi merupakan bahan bakar penting yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar minyak, tetapi karena tumbuhan yang didekomposisi secara alami jumlahnya terbatas, maka perlu dicari bahan baku dan teknologi penggantinya.
Pada umumnya biogas merupakan campuran 50-70% gas metana (CH4). 30-40% gas karbondioksida (CO2), 5-10% gas hidrogen (H2) dan sisa-sisanya berupa gas lain. Biogas memiliki berat 20% lebih ringan dibandingkan dengan udara dan memiliki nilai panas pembakaran antara 4800-6200 kkal/m3. Nilai ini sedikit lebih rendah dari nilai pembakaran gas metana murni yang mencapai 8900 kkal/ m3 (Anonim, 2008).
8
antara 5.000-6.513 kilo kalori per m3. Persamaan reaksi dalam proses pembentukan biogas adalah:
1. Karbohidrat: C6H12O6→ 3 CO2 + CO2+ 3 CH4
2. Protein : C13H15O7N3S + 6H2O → 6,5 CO4 + 3NH3 + H2S+6,5 CH4 3. Lemak : C12H24O4+ 3 H2O → 4,5 CO2 + 7,5 CH4
Biogas yang berdasarkan kotoran sapi sangat berpotensial lebih tinggi bila dibandingkan dengan biogas yang lain. Peternakan sapi di Indonesia khususnya Lampung berpotensial tinggi saat ini bahkan menjadi daerah dengan produksi sapi terbesar ke lima di Indonesia setelah Jawa Timur, Jawa Tengah, Sulawesi Selatan, dan Nusa Tenggara Barat. Data dari Dinas Peternakan dan Kesehatan Hewan (Disnakeswan) Lampung, hingga Juli 2011 saja, populasi sapi potong di Lampung mencapai 728.442 ekor. Sementara kebutuhan pemotongan sapi di Lampung setiap tahunnya hanya 45 ribu - 50 ribu.
9
Acidogenesis acidogenesis
Gambar 1.Tahap Pembentukan Biogas.
a. Bahan Pembuatan Biogas
Pada dasarnya, segala kotoran binatang dapat digunakan sebagai bahan baku biogas, termasuk kotoran manusia. Hanya saja teknologi terbentur oleh asas kepantasan dari masyarakat.Sampah organik juga dapat digunakan sebagai bahan pokok pembuatan gas.Jika sampah organik dijadikkan sebagai bahan dasar biogas reaktor biogas dapat ditempatkan di tempat penampungan akhir (TPA) sampah.
Semua bahan organik yang terdapat dalam tanaman, karbohidrat, selulosa adalah salah satu bahan baku sebagai bahan pembuat biogas karena bahan tersebut mudah dicerna. Selulosa secara normal mudah dicerna oleh bakteri, tetapi dari berbagai tanaman sedikit sulit didegradasikan bila dikombinasikan dengan lignin. Lignin adalah molekul komplek yang memiliki bentuk rigid dan struktur berkayu dari tanaman, dan bakteri hampir tidak dapat mencernanya.
10
Jerami mengandung banyak ligin dan dapat masalah apabila digunakan sebagai bahan pembuat biogas karena akan mengapung dan membentuk lapisan keras (Meynell, 1976).
b. Tahapan Proses Pembentukan Biogas
Dekomposisi anaerobik pada biopolymer organik menjadi gas metan dilakukan oleh mikroba. Secara umum dikomposisi ini dapat digolongkan dalam empat tahapan reaksi, yaitu hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis dan metanogenesis. Reaksi metabolisme ini memiliki jalur yang cukup kompleks terutama pada tahap asidogenesis.
1. Hidrolisis
Dalam tahap hidrolisis terjadi pemecahan secara enzimatik dari bahan yang tidak mudah larut seperti lemak, polisakarida, protein, asan nukleat, dan lain-lain menjadi bahan yang mudah larut (Yani dan Darwis, 1990).
Pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah larut dan bahan pencernaan bahan organik yang kompleks menjadi sederhana,
perubahan struktur bentuk polimer menjadi bentuk monomer (Mara, 2012).
2. Asidogenesis
Pada tahap asidogenesis bakteri menghasilkan asam, mengubah senyawa rantai pendek hasil proses pada tahap hidrolisis menjadi asam asetat, hydrogen dan karbondioksida. Bakteri tersebut merupakan bakteri
11
asam butirat, karbon dioksida, H2, dan CO2. Selain itu dihasilkan sejumlah kecil asam formiat, asam laktat, asam valereat, metanol, etanol, butadienol, dan aseton (Amaru, 2004).
Bakteri pembentuk asam biasanya dapat bertahan terhadap perubahan kondisi yang mendadak daripada bakteri penghasil metan. Bakteri ini jika dalam kondisi anaerobik mampu memproduksi makanan pokok untuk penghasil metan dan aktifitas enzim yang dihasilkan terhadap protein dan amino akan membebaskan garam-garam amino yang merupakan satu-satunya sumber nitrogen yang dapat diterima oleh bakteri penghasil metan.
Pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula sederhana ini yaitu asam astat propionat, format, laktat, alkohol dan sedikit butirat, gas karbon dioksida, hidrogen dan amonia (Mara, 2012). Tidak semua produk dari asetogenesis dapat digunakan secara langsung pada tahap
12
asam asetat,hidrogen, dan karbondioksida yang merupakan hasil degradasi anaerobic bahan organik (Amaru, 2004).
3. Metanogenesis
Metanogenesis merupakan tahap terakhir dari semua tahap konversi anaerobik dari bahan organik menjadi metan dan karbondioksida. Pada tahap awal pertumbuhanya, bakteri metanogenik bergantung pada ketersediaan nitrogen dalam bentuk ammonia dan jumlah substrat yang digunakan pada tahap metanogenesis, bakteri metanogenik mensintesis senyawa dengan berat molekul rendah menjadi senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai contoh bakteri ini mengunakan hidrogen, CO2, dan asam aseetat untuk membentuk metana dan CO2. Bakteri penghasil asam dan gas metana bekerja sama secara simbiosis. Bakteri ini membentuk keadaan lingkungan yang ideal untuk bakteri penghasil metana. Sedangkan bakteri pembentuk gas metana menggunakan asam yang dihasilkan dari bakteri penghasil asam tanpa adanya proses simbiotik tersebut, akan menciptakan kondisi toksik bagi mikroorganisme penghasil asam (Susetyo dkk., 2010).
Keseluruhan reaksi perubahan bahan organik menjadi gas metan dan karbondioksida dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sebagai berikut : (C6 H10 O5)n + n H2O 3n CO2 + 3n CH4
13
melalui reaksi seperti di atas. Substrat yang berupa senyawa aromatik yang lebih sederhana melalui aktifitas aerobik beberapa enzim ekstraselular yang dihasilkan oleh sejumlah mikroorganisme. Senyawa-senyawa aromatik sederhana ini umumnya Benzenoid. Selanjutnya, senyawa benzenoid ini melalui aktifitas bakteri metaorganik, seperti Methanobacterium formicum dan Methanospirilumhungati, seca anaerob diubah menjadi gas metan dan karbondioksida.
Menurut (Yani dan Darwis, 1990), pembentukan metana oleh bakteri membutuhkan sejumlah energi dan tergantung pada asetat dan CO2 yang terlarut sebagai sumber karbon dan sumber pengoksidasi sebagai pengganti oksigen. Bakteri yang bekerja dalam tahap metanogenesis adalah bakteri metanogenik, seperti metanobakteriumamelianski dan matanobacterium ruminantium. Bakteri ini menggunakan substrat sederhana yang berisi
asetat atau komponen –komponen karbon tunggal, seperti
karbondioksida,hydrogen, asam format, methanol, metilamin, dan karbonmonoksida.
c. Komposisi Biogas
14
Dari tabel 1 dapat kita ketahui bahwa kandungan senyawa yang ada dalam 1 m3adalah gas metana antara 55– 75 %, karbondioksida (CO2) 25–45 % , nitrogen (N2) 0-0,3 % dan berbagai macam jenis gas lainya dapat dihasilkan dari reaksi biogas. 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.
C. Reaktor Biogas
Dalam masyarakat desa potensi untuk penggunaan biogas sangat besar untuk memanfaatkan limbah organik maupun limbah sampah. Masyarakat biasanya menggunakan reaktor biogas untuk memanfaatkan limbah pertanian dan
peternakan untuk menjadi bahan bakar gas. Beberapa keuntungan yang dimiliki oleh digester bagi rumah tangga dan komunitas antara lain:
a. Mengurangi penggunaan bahan bakar lain(minyak tanah, kayu, dsb) oleh rumah tangga.
b. Menghasilkan pupuk organik berkualitas tinggi.
c. Menjadi metode pengolahan limbah dan sampah dan mengurangi pembuangan sampah ke lingkungan.
d. Meningkatkan kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbondioksida akibat pembakaran sampah.
15
Dilihat dari sisi konstruksinya, pada umumnya reaktor biogas bisa digolongkan dalam dua jenis, yakni fixed dome dan floating drum (Darminto 1984).
Gambar 2. Reaktor Biogas
1. Reaktor Fixed dome
Reaktor ini mewakili konstruksi reaktor yang memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan di dalam reaktor. Sedangkan floating drum berarti ada bagian pada konstruksi reaktor yang bisa bergerak untuk
menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor. Pergerakan bagian reaktor tersebut juga menjadi tanda telah dimulainya produksi gas di dalam reaktor biogas.
Bila dilihat dari aliran bahan baku (limbah), reaktor biogas juga bisa dibagi dua, yakni tipe batch (bak) dan continuous (mengalir).
16
Sedangkan pada jenis mengalir, ada aliran bahan baku masuk dan residu keluar pada selang waktu tertentu. Lamanya (waktu) bahan baku berada di dalam reaktor biogas disebut sebagai waktu retensi hidrolik (hydraulic retention time/HRT). HRT dan kontak antara bahan baku dengan bakteri asam/metan,
merupakan dua faktor penting yang berperan dalam reaktor biogas. Pada konstruksi fixed dome, gas yang terbentuk akan langsung disalurkan ke pengumpul gas di luar reaktor berupa kantung yang berbentuk balon (akan mengembang bila tekanannya naik). Pada reaktor biogas jenis fixed dome, perlu diberikan katup pengaman untuk membatasi tekanan maksimal reaktor sesuai dengan kekuatan konstruksi reaktor dan tekanan hidrostatik slurry di dalam reaktor. Katup pengaman yang sederhana dapat dibuat dengan mencelupkan bagian pipa terbuka ke dalam air pada ketinggian tertentu.
2. Reaktor floating drum
Reaktor jenis ini pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan reaktor india. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor fixed dome perbedaanya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum.
17
pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang pendek dibandingkan menggunakan tipe fixed dom (Widodo dkk., 2006).
Gambar 3. Biogas TipeFixed Dome
3. Reaktor Balon
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 atas satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpanan gas masing–masing
bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak di bagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.
18
D. Pemanfaatan Biogas
Adapun keuntungan dari biogas sebagai berikut:
a. Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforastion) dan perusakan tanah.
b. Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca dan atmosfer dan emisi lainnya.
c. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya di atmosfer akan meningkatkan temperatur, dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.
d. Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yang tidak bermanfaat, bahkan bisa mengakibatkan racun yang sangat berbahaya. Aplikasi anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan
meningkatkan nilai manfaat dari limbah.
e. Biogas dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar konvensional yang sudah umum digunakan seperti minyak tanah (kerosene) atau kayu bakar, serta penggunaan biogas juga menyelamatkan lingkungan dari pencemaran dan mengurangi kerusakan lingkungan hidup.
f. Biogas juga menjadi hal penting dalam isu pemanasan global karena gas metan sebagai kandungan utama dalam biogas memberikan efek rumah kaca (green house gases) yang 21 kali lebih bersifat polutan daripada gas CO2.
g. Biogas adalah gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari
19
udara (bakteri anaerob) terhadap limbah-limbah organik baik di digester
(pencerna) anaerob maupun di tempat pembuangan akhir sampah (sanitary
landfill). Gas ini sering dimanfaatkan untuk pemanas, memasak, pembangkit
listrik dan transportasi.
E. Faktor-faktor yang Berpengaruh Terhadap Pembentukan Biogas a. Nilai pH
Produksi biogas secara optimum dapat dicapai bila nilai pH dari campuran input didalam pencerna berada pada kisaran 6 dan 7. Pada tahap awal proses
fermentasi, asam organik dalam jumlah besar diproduksi oleh bakteri pembentuk asam, pH dalam pencerna dapat mencapai kurang dari 5. Keadaan ini cenderung menghentikan proses pencernaan atau proses fermentasi. Bakteri-bakteri
metanogenik sangat peka terhadap pH dan tidak bertahan hidup pada pH kurang dari pH 6,6. Kemudian proses pencernaan berlangsung, konsentrasi NH4 bertambah pencernaan nitrogen dapat meningkatkan nilai pH diatas 8. Ketika produksi metana dalam kondisi stabil, kisaran nilai pH adalah 7,2 sampai 8,2.
b. Suhu
Temperatur sangat menentukan lamanya proses pencemaran di digester. Bila temperatur meningkat, umumnya produksi biogas juga meningkat sesuai dengan batas -batas kemampuan bakteri mencerna sampah organik. Bakteri yang umum
20
bekerja pada suhu bakteri Mesophilic dengan suhu antara 25oC-37oC (Budiman 2010).
Bakteri metanogen dalam keadaan tidak aktif pada kondisi suhu ekstrim tinggi maupun rendah. Suhu optimum yaitu 35oC ketika suhu udara turun sampai 10oC produksi gas menjadi berhenti.
Produksi gas sangat bagus yaitu pada kisaran mesofilik, antara suhu 25oC dan 30oC. Penggunaan isolasi yang memadai pada pencerna membantu produksi gas khususnya di daerah dingin.
c. Laju Pengumpanan
Laju pengumpanan adalah jumlah bahan yang diumpankan kedalam pencerna per unit kapasitas pencerna per hari. Pada umumnya, 6 kg kotoran sapi per m3
volume pencerna direkomendasikan pada suatu jaringan pengolah kotoran sapi. Apabila terjadi pengumpanan yang berlebihan, terjadi akumulasi asam dan produksi metana akan terganggu. Sebaliknya bila pengumpanan kurang dari kapasitas pencerna, produksi gas juga menjadi rendah
d. Nutrisi dan Penghambat bagi Bakteri Anaerob.
Bakteri Anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi untukproses reaksi
anaerob seperti mineral-mineral yang mengadung nitrogen, fosfor, magnesium,
sodium, mangan, kalsium, kobalt. Nutrisi ini dapat bersifat toxic(racun) apabila
konsentrasi di dalam bahan terlalu banyak. Tabel 2 memperlihatkan konsentrasi
kandungan kimia mineral-mineral yang diijinkan terdapat dalamproses
21
Tabel 2. Kandungan Mineral-Mineral yang Diijinkan.
METAL MG/LITER
Alkyl Benzene Sulfonate (ABS) 40 ppm
Ammonia 3000
Selain karena konsentrasi mineral-mineral melebihi ambang batas di atas,polutan-polutan yang juga menyebabkan produksi biogas menjadi terhambat atauberhenti sama sekali adalah ammonia, antibiotik, pestisida, detergen, and logam-
logamberat seperti chromium, nickel, dan zinc (Budiman, 2010).
e. Waktu tinggal dalam pencerna (digester)
Lama proses (Hydraulic Retention Time) adalah jumlah hari proses pencernaan pada tangki anaerob terhitung mulai pemasukan bahan organik sampai proses awal pembentukan biogas dalam digester anaerob. HRT meliputi 70-80% dari total waktu pembentukan biogas secara keseluruhan. Lama waktu HRT sangat tergantung dari jenis bahan organik dan perlakuan terhadap bahan organik (feedstoock substrate) sebelum dilakukan proses pencernaan/ digesting diproses 37oC (Richardo,2010).
22
total dari pencerna oleh volume input yang ditambah setiap hari. Waktu tinggal juga tergantung pada suhu, dan diatas 35oC atau suhu lebih tinggi, waktu tinggal semakin singkat. Sebagian besar sistem digester anaerobik dirancang untuk menahan limbah dalam masa waku yang ditentukan. Lamanya waktu material limbah tersimpan di dalam reaktor disebut lama retensi hidrolik atau waktu tinggal hidrolik (HRT). HRT merupakan hasil pembagian antara volume tangki terhadap kecepatan aliran atau debit kotoran (massa per waktu) dalam satuan waktu (Burke, 2001).
Secara teoritis merupakan waktu material organik berada di dalam tangki digester. Selama proses ini terjadi pertumbuhan bakteri anaerob pengurai, proses
penguraian matrial organic, dan stabilasi pembentukan biogas menuju kepada kondisi optimumnya. Secara keseluruhan, lama waktu penguraian (Hydraulic Retention Time-HRT) mencakup 70%-80% dari keseluruhan waktu proses
pembentukan biogas bila siklus pembentukan biogas berjalan ideal yakni 1 kali proses pemasukkan matrial organik langsung mendapatkan biogas sebagai proses akhirnya. HRT dapat dirumuskan menjadi persamaan berikut :
23
Gambar 5. Hubungan Antara HRT, Suhu, dan TS
Gambar 5 menunjukkan hubungan antara HRT, suhu dan total padatan (TS). Pada suhu mesofilik 30-35˚C, waktu ideal yang dibutuhkan adalah selama 40-50 hari. Nilai TS yang direkomendasikan untuk memperoleh tingkat keberhasilan dekomposisi kotoran yang baik adalah 8%.
Jika material padatan kering (Dry Material-DM atau disebut juga Total Solid-TS) berkisaran 4-12%, maka waktu penguraian optimum (Optimum Retention Time) berkisar 10-15 hari. Jika nilai DM lebih besar dari nilai presentasi matrial padatan kering di atas, berarti material organik memiliki konsentrasi lebih padat sehingga lama waktu penguraian menjadi spesifik, maka berlaku persamaan lama waktu penguraian spesifik (Specific Retention Time-SRT) berikut :
⁄
24
Kedalaman tangki digester sangat mempengaruhi nilai SLR dan bila parameter lain dapat dijaga pada kondisi ideal, nilai optimum SLR didapat berkisar 3-6 kg ODM/ m3- day (Budiman, 2010).
F. Potensi Biogas di Provinsi Lampung
Lampung memiliki potensi yang besar dalam pengembangan biogas skala rumah tangga dengan bahan baku utama kotoran sapi. Jumlah ternak sapi di Lampung setiap tahunnya terus menunjukkan peningkatan yang signifikan, dapat dilihat pada Tabel 11.Tabel 11 menunjukkan pada tahun 1999 total ternak sapi dan kerbau adalah sebesar 421.899 ekor, peningkatan sebesar 5,2% terjadi pada tahun 2004 yakni sebanyak 444.049 ekor (BPS Lampung, 2012 dalam cahyani). Hingga pada tahun 2008 peningkatan terjadi sebesar 9,3 % dan diperkirakan populasi sapi dan kerbau akan terus meningkat.
Tabel 3.Populasi Sapi dan Kerbau di Provinsi Lampung
Tahun Sapi (ekor) Kerbau (ekor) Total (ekor)
25
Seekor sapi dapat menghasilkan 15-30 kg kotoran basah setiap harinya (Rama P.R, 2007), sumber lain menyatakan bahwa kotoran yang dihasilkan oleh seekor sapi/kerbau diperhitungkan sebanyak 8,2 % dari bobot sapi hidup . Sedangkan, bobot sapi rata-rata pada kegiatan penggemukan sapi atau usaha sapi perah adalah seberat 350 kg/ekor. Sehingga, dapat dibayangkan kotoran sapi yang akan
dihasilkan ribuan ternak jumlahnya sangat melimpah. Pemanfaatan kotoran limbah sapi dan kerbau harus dilakukan untuk mengurangi dampak negatif pencemaran limbah oleh kotoran sapi.
G. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Keaktifan Reaktor Biogas
a. Faktor Pendidikan
Tingkat pendidikan masyarakat sangat mempengaruhi kemampuan penduduk dalam program penataan lingkungan permukiman. Penduduk dengan tingkat pendidikan yang tinggi diharapkan akan dapat ikut
berperan pada tahap perencanaan sampai tahap pengembangan, sementara penduduk dengan tingkat pendidikan yang rendah akan dapat berperan pada tahap pelaksanaan dan pemanfaatan. Dengan pendidikan yang semakin tinggi, seseorang akan lebih mudah untuk berkomunikasi dengan orang lain, cepat tanggap dan inovatif.
b. Faktor Usia
26
hubungan antara usia dengan keanggotaan seseorang untuk ikut dalam suatu kelompok atau organisasi. Selain itu beberapa fakta menunjukkan bahwa usia sangat berpengaruh pada keaktifan seseorang untuk berperan serta.
c. Tingkat Pendapatan
Pekerjaan sangat berkaitan dengan tingkat penghasilan masyarakat. Jenis pekerjaan akan sangat berpengaruh pada peran serta karena mempengaruhi derajat aktifitas dalam kelompok dan mobilitas individu. Hal ini
disebabkan karena pekerjaan akan berpengaruh terhadap waktu luang seseorang untuk terlibat dalam pembangunan, misalnya dalam hal
menghadiri pertemuan, kerja bakti dan sebagainya bahwa banyak warga yang telah disibukkan oleh kegiatan sehari‐hari kurang tertarik untuk mengikuti pertemuan, diskusi atau seminar.
Jenis kesibukan pekerjaan dan tingkat penghasilan berpengaruh penting bagi kelangsungan suatu progran. Pendapatan masyarakat juga
III. METODELOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret 2013 sampai dengan bulan Mei 2013 di Laboratorium Jurusan Teknik Pertanian, Pesawaran Indah
Kecamatan Padang Cermin Kabupaten Pesawaran, Margolestari dan
Margoagung Kecamatan Jati Agung Lampung Selatan, Rajawali Kecamatan Gedung Aji Kabupaten Tulang Bawang, Bogorejo Kecamatan Kedondong Kabupaten Pesawaran,Tambah Dadi Kecamatan Purbolinggo Kabupaten Lampung Timur, Isorejo Kecamatan Bunga Mayang Kabupaten Lampung Utara.
B. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini berupa alat intalasi biogas aktif dan non aktif, kuisioner dan kamera.
C. Metode penelitian
28
langsung dengan responden. Untuk mengetahui responden dalam menilai biogas secara langsung maka wawancara dilakukan dengan tatap muka dan tanya jawab berdasarkan respondent yang mempunyai instalasi biogas yang masih aktif maupun yang tidak aktif.
D. Pengumpulan data yang diperlukan
Pengumpulan data ini berdasarkan wawancara secara langsung dengan responden untuk mengetahui dari beberapa macam aspek dan tingkat antusias respondent dalam merealisasikan biogas yang terpasang dan tingkat
keseriusan responden dalam menjalankan program instalasi biogas.
1. Faktor Pendidikan
Faktor pendidikan berpengaruh penting dalam merealisasikan dan menjalankan program instalasi biogas
2. Faktor Pekerjaan
Perkerjaan juga mempengaruhi tingkat kesibukan responden untuk merealisasikan biogas semakin sibuk pekerjaan responden semakin dapat malakukan program biogas atau malah terbengkalainya biogas tersebut.
3. Faktor Penghasilan
29
4. Faktor Keutungan
Keuntungan apakah yang dapat responden petik dari program tersebut untuk membuat ketertarikan atau minat responden untuk menggunakan biogas.
E. Analisis Data
Data yang dianalisis dalam penelitian ini adalah meliputi data demo, pengamatan, wawancara dan kuisioner yang diperoleh responden serta disajikan dalam bentuk tabel, grafik, dan uraian untuk mengetahui masalah dan refrensi responden sehingga mampu mengetahui tingkat keseriusan dan keaktifan responden dalam melakukan progam intalasi biogas untuk
58
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A.Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, beberapa simpulan yang dapat diambil ialah sebagai berikut:
1. Persentase reaktor biogas yang aktif dari 26 reaktor biogas yang disurvey 14 reaktor yang aktif dan 12 yang tidak aktif.
2. Keaktifan biogas dipengaruhi oleh minat masyarakat untuk merealisasikan reactor biogas dan akses masyarakat untuk transfer teknologi.
3. Sumber dana pembuatan reaktor dari dana mandiri berkisar 1-2 juta tipe plastik dan 7-8 juta tipe kubah dan tipe kubah disubsidi oleh pemerintah sebesar 2 juta melalui program biru.
54
B.Saran
55
DAFTAR PUSTAKA
Amaru, K. 2004. Rancangan Bangunan dan Uji Kinerja Biodigester Plastik Polietilene Skala Kecil(Studi Kasus Ds. Cidatar Kec. Cisurupan Kab. Garut). Skripsi Universitas Pajajran. Bandung.
Ariani, E. 2011. Faktor Keberhasilan Pengembangan Biogas Dipermukiman Tranmigrasi Sungai Rambutan Sp.1.Pusat Penelitian dan Pengembangan Ketranmigrasian,Kemenekertrans. Jakarta.
Buren, A.V. 1970. A Chinese biogas manual.Intermediate Teknologi Publikation Ltd. London
Devvie Y.S. 2012. Analisis Teknik Biaya dan Biaya Digester Biogas Tipe Balon Untuk Skala Rumah Tangga. Universitas Lampung. Bandar Lampung. Diana, R. 2010. Pembuatan Biogas.http://www.google.com/FFPMIPA. PEND
BIOLOGI FDIANA ROCHINTANIAWATI TERAPAN PEMBUATAN BIOGAS. Diakses Senin 3 Oktober 2013, 10.00 WIB
Mara I.M. 2012. Analisis Penyerapan Gas Karbondioksida(CO2) Dengan Larutan NaOH Terhadap Kualitas Biogas Kotoran Sapi. Fakultas Teknik Mesin Universitas mataram. Nusa Tenggara Barat.
Maynell, P.J. 1976. Metane: Planing a Digester. Prims Pres, Great Britan Naho J.L.B. 2010. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kegagalan dan
Keberhasilan Pengelolaan sistem Penyediaan Air Minum Di Desa Wuran dan Tarising Kabupaten Barito Timur. Program Pasca Sarjana
Universitas Semarang. Semarang.
Pama, P.R dan R. Hendroko. 2007. Energi Hijau Pilihan Bijak Menuju Negeri Mandiri Energi. Penebar Swadaya. Jakarta
Rahman, B. 2011. Biogas Sumber Energi Alternatif, Kompas 8 Agustus Richardho, B. 2010. Pembuatan Biogas Dari Limbah Organik dan
56
Saragih B.R. 2010. Pembuatan Biogas Dari Limbah Organik dan Pemanfaatanya. Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Depok.
Susetyo J, P. Wisnubroto dan L. Sugianto. 2010. Study Kelayakan Pembuatan Biogas Dari Feses Sapi Sebagai Sumber Energi Alternatif. Institut Sains dan Teknologi AKPRIND. Yogyakarta.
Widodo T.W, A. Asari, N. Ana dan R. Erlita. 2006. Rekayasa Dan Pengujian Reaktor Biogas Skala Kelompok Tani Ternak. Balai Besar
Pengembangan Mekanisasi Pertanian. Bogor.
