PEMBUATAN BIOGAS DARI KOTORAN SAPI
Oleh :
DEDI TEGUH
NIM. 03012681620002
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK KIMIA
BIDANG KAJIAN UTAMA TEKNOLOGI LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sumber Bahan Baku Biogas
Biogas adalah gas yang mudah terbakar yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis bahan organik dapat diproses untuk menghasilkan biogas, tetapi hanya bahan organik padat dan cair homogen seperti kotoran hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Diperkirakan ada tiga jenis bahan baku yang dapat dikembangkan sebagai bahan baku biogas di Indonesia, antara lain berupa kotoran hewan dan manusia, sampah organik, dan limbah cair. Potensi limbah peternakan sebagai salah satu bahan baku pembuatan biogas dapat ditemukan di sentra-sentra peternakan, terutama peternakan dengan skala besar yang menghasilkan limbah dalam jumlah besar dan rutin. Di Indonesia cukup banyak kawasan peternakan sapi yang limbah kotoran sapinya belum dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik secara optimum. Limbah peternakan seperti feses, urine beserta sisa pakan ternak sapi merupakan salah satu sumber bahan yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan biogas. Kotoran sapi merupakan substrat yang paling cocok sebagai sumber penghasil biogas, karena mengandung bakteri penghasil gas metana yang terdapat alam perut ruminansia (lambung sapi). Bakteri tersebut membantu dalam proses fermentasi sehingga mempercepat proses pembentukan biogas. Rata-rata kotoran sapi adalah 12-25 kg/hari/ekor. Bahan baku dalam bentuk solulosa lebih mudah dicerna oleh bakteri anaerob, sehingga kotoran sapi atau kerbau sangat baik untuk dijadikan bahan baku karena banyak mengandung solulosa.
2.2. Karakteristik Biogas
1. Biogas kira-kira memiliki berat 20% lebih ringan dibandingkan udara dan memiliki suhu pembakaran antara 6500C sampai 7500C
2. Biogas tidak berbau dan berwarna yang apabila dibakar akan menghasilkan nyala api biru cerah seperti gas LPG
3. Nilai kalor gas metana adalah 20 MJ/m3 dengan efisiensi pembakaran 60% pada konvesional kompor biogas
4. Nilai kalor rendah (LHV) CH4 = 50,1 MJ/kg
2.3. Karakteristik Kotoran Sapi
Kotoran sapi adalah limbah peternakan berupa sisa hasil pencernaan sapi. Kotoran sapi mengandung banyak selulosa dan lignin. Hal tersebut menyebabkan kotoran sapi sangat baik digunakan sebagai bahan dasar pembuatan biogas. Sapi menghasilkan kotoran dengan kandungan selulosa yang cukup tinggi karena sapi termasuk hewan memamah biak. Selulosa yang terkandung pada kotoran sapi akan dimanfaatkan untuk memproduksi biogas. Limbah ternak masih mengandung nutrisi atau zat padat yang potensial untuk dimanfaatkan seperti protein, lemak, bahan ekstrak tanpa nitrogen, vitamin, mineral mikroba atau biota, dan zat-zat yang lain (unidentified subtances). Kandungan nutrisi ini yang mengakibatkan limbah ternak dapat dimanfaatkan untuk bahan makanan ternak, pupuk organik, energi dan media berbagai tujuan (Nurtjahya, 2003).
Dengan kandungan selulosa yang tinggi, kotoran sapi dapat menghasilkan biogas dalam jumlah yang banyak. Susunan kotoran sapi juga bisa dinyatakan dengan jumlah kotoran padat dan jumlah kotoran cair. Selain itu, rasio C/N juga bisa digunakan untuk menyatakan susunan kotoran sapi secara praktis. Sri (2008) mengatakan bahwa rasio C/N pada kotoran sapi adalah 24. Semakin tinggi rasio C/N, nitrogen akan dikonsumsi secara cepat oleh bakteri metanogen. Hal tersebut mengakibatkan kesetimbangan reaksi bergeser ke arah kiri dan laju produksi biogas menurun. Sebaliknya jika rasio C/N rendah, kesetimbangan reaksi bergerser ke arah kanan dan laju produksi biogas meningkat. Rasio C/N pada kotoran sapi memenuhi persyaratan bahan baku produksi biogas. Kotoran sapi berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai energi alternatif berupa biogas. Hal tersebut disebabkan jumlah produksi biogas per kg kotoran sapi relatif lebih besar dibandingkan kotoran ternak lainnya.
Menurut Sri (2008), kotoran sapi sebanyak 1 kg dapat menghasilkan 0,023-0,040 m3 biogas. Dengan jumlah produksi tersebut, kotoran sapi sangat potensial untuk memproduksi biogas dalam jumlah besar. Kotoran hewan dianggap substrat paling cocok untuk pemanfaatan biogas, substrat dalam kotoran sapi telah mengandung bakteri penghasil gas metana yang terdapat di dalam perut hewan ruminansia. Kotoran hewan lebih sering dipilih sebagai bahan pembuat biogas karena ketersediaannya yang sangat besar diseluruh dunia. Bahan ini memiliki keseimbangan nutrisi, mudah diencerkan dan relatif dapat diproses secara biologi. Kisaran pemrosesan secara biologi antara 28-70% dari bahan organik tergantung dari pakannya. Selain itu kotoran segar lebih mudah diproses dibandingkan dengan kotoran yang lama dan atau yang telah dikeringkan, disebabkan karena hilangnya substrat volatile solid
selama pengeringan. Pada umumnya komposisi kotoran sapi memiliki karateristik yang dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik Kotoran Sapi
No Komponen Massa (%) 1 Selulosa 22,59 2 Hemiselulosa 18,32 3 Lignin 10,20
4 Total Karbon Organik 34,72
5 Total Nitrogen 1,26
6 Fosfor 0,73
7 Kalium 0,68
Sumber : Rika, 2011
Tabel 2. Komposisi Gas dalam Biogas
No Jenis gas Campuran Kotoran Kotoran Sapi + Sisa Pertanian
1 Methana (CH4) 54-70% 65,7%
2 Karbon dioksida (CO2) 27-45% 27,0%
3 Nitrogen (N2) 0,5-3% 2,3%
4 Karbon Monoksida (CO) 0,1% 0,0%
5 Oksigen (O2) 0,1% 1,0%
6 Propen (C3H8) - 0,7%
7 Hidrogen sulfida (H2S) Sedikit sekali Tidak teratur
8 Nilai kalori (Kcal/m3) 4800-6700 6513 Sumber : www.komposisi biogas.2009
Tabel 3. Jumlah Produksi Kotoran dan Biogas pada Berbagai Jenis Ternak dan Manusia
Jenis Ternak dan Manusia Produksi
Kotoran(Kg) Biogas (Lt/Kg) Sapi Besar 15 40 Sedang 10 40 Kecil 8 40 pedet 4 40 Kerbau Besar 20 40 Sedang 15 40 Kecil 10 40 Pedet 5 40 Babi Besar 20 70 Sedang 1,5 70 Kecil 1,0 70 Ayam Besar 0,15 60 Sedang 0,10 60 Kecil 0,05 60 Kambing/domba Besar 5,0 50 Sedang 2,0 50 Kecil 1,0 50 Itik 0,15 50 Merpati 0,05 50 Kuda 15 40 Unta 2,0 30 Manusia Dewasa 0,40 70 Anak-anak 0,20 70 Gajah 40 20
Sumber: AFDIO Biogas ,1990,New Delhi, india (M Cahyo Oktario , 2011 dalam Harsono, 2013).
Kotoran sapi merupakan bahan organik yang secara spesifik berperan meningkatkan ketersediaan fosfor dan unsur-unsur mikro, mengurangi pengaruh buruk dari alumunium, menyediakan karbondioksida pada kanopi tanaman, terutama pada tanaman dengan kanopi lebat dimana sirkulasi udara terbatas. Kotoran sapi banyak mengandung hara yang dibutuhkan tanaman seperti nitrogen, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, belerang dan boron (Brady, 1974, dalam Sudarkoco, 1992). Kotoran sapi mempunyai C/N rasio yang rendah yaitu 11, hal ini berarti dalam kotoran sapi banyak mengandung unsur nitrogen (N). Komposisi kimia kotoran sapi dapat dilihat pada tabel 4 berikut ini .
Tabel 4. Kandungan Unsur Hara Kotoran Sapi
No Jenis Analisa Kadar
(%) 1 Kadar Air 80 2 Bahan Organik 16 3 Nitrogen 0,3 4 P2O5 0,2 5 K2O 0,15 6 CaO 0,2 7 Nisbah C/N 20-25 Sumber : Lingga, 1991
Tabel 5. Kandungan Biogas Dari Jenis Ternak Dan Manusia
No Tipe Kotoran
Produksi Gas/Kg Kotoran
(m3)
1 Sapi (sapi dan kerbau) 0,023-0,040
2 Babi 0,040-0,059
3 Peternakan ayam 0,065-0,116
4 Manusia 0,020-0,028
2.4. Proses Pembentukan Biogas
Proses pembentukan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yang volumenya lebih besar dari gas hidrogen
(H2), gas Nitrogen (N2), dan gas hidrogen sulfida (H2S). Proses fermentasi memerlukan
waktu 7 sampai 10 hariu ntuk menghasilkan biogas dengan suhu optimum 350C dan pH optimum pada skala 6,4-7,9. Bakteri pembentuk biogas yang digunakan yaitu bakteri anaerob
Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus, dan Methanosarcina. Pada pembuatan
biogas dari bahan baku kotoran sapi atau kerbau yang banyak mengandung selulosa. Bahan baku dalam bentuk selulosa akan lebih mudah dicerna oleh bakteri anaerob. Reaksi kimia pembuatan biogas (gas metana) terdiri dari 3 tahap, yaitu :
1. Reaksi Hidrolisa / Tahap pelarutan
Pada tahap hidrolisis terjadi pemecahan enzimatis dari bahan yang tidak mudah larut seperti lemak, polisakarida, protein, asam nukleat dan lain- lain menjadi bahan yang mudah larut. Pada tahap ini bahan yang tidak mudah larut seperti selulosa, polisakarida dan lemak diubah menjadi bahan yang larut dalam air seperti karbohidrat dan asam lemak. Tahap pelarutan berlangsung pada suhu 250C di digester (Price dan Cheremisinoff, 1981) dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
(C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6
Selulosa air glukosa
(C6H10O6)x + xH2O (C6H12O6)
Karbohidrat air glukosa
2. Reaksi Asidogenik / Tahap pengasaman
Pada tahap ini bakteri menghasilkan asam merupakan bakteri anaerobic yang dapat tumbuh dan berkembang pada keadaan asam. Pembentukan asam dalam kondisi anaerob sangat penting untuk membentuk gas metan oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Pada suasana anaerobik produk yang dihasilkan ini akan menjadi substrat pada pembentukan gas metan oleh bakteri metanogenik. Tahap ini berlangsung pada suhu 250C hingga 300C di dalam digester (Price dan Cheremisinoff, 1981). Adapun
n (C6H12O6) 2n (C2H5OH) + 2n CO2 + kalor
Glukosa etanol karbondioksida
2n (C2H5OH) + n CO2 2n (CH3COOH) + nCH4
Etanol karbondioksida asam asetat metana
3. Reaksi Metanogenik / Tahap Pembentukan Gas Metana
Pada tahap ini, bakteri metanogenik membentuk gas metana secara anaerob. Bakteri penghasil asam dan gas metan bekerja secara simbiosis. Bakteri penghasil asam membentuk keadaan atmosfir yang ideal untuk bakteri penghasil metan, sedangkan bakteri pembentuk gas metan menggunakan asam yang dihasilkan bakteri penghasil asam. Proses ini berlangsung selama 14 hari dengan suhu 250C hingga 350C di dalam
digester. Pada proses ini akan dihasilkan 70% CH4, 30 % CO2, sedikit H2 dan H2S (Price
dan Cheremisinoff, 1981). Secara umum ditunjukan pada reaksi berikut ini :
2n (CH3COOH) 2n CH4 + 2n CO2
asam asetat metana karbondioksida
2.5. Uraian Proses Pembuatan Biogas dari Kotoran Sapi
Proses pembuatan biogas dari bahan baku kotoran sapi terdiri dari beberapa tahap yaitu: 1. Tahap penampungan, pengenceran, pengadukan dan pemasukkan bahan baku.
Bahan baku kotoran ternak dimasukkan ke dalam tabung penampung, kemudian diencerkan dengan menambah air hingga perbandingan antara bahan padat dan cair 1:1, selanjutnya dilakukan pengadukan sampai merata. Bahan-bahan yang tidak berguna dan diperkirakan mengganggu proses pembuatan biogas (seperti kayu, batu dan bahan-bahan yang keras) dibuang. Kemudian bahan-bahan tersebut dimasukkan kedalam tabung pemroses atau digester
2. Tahap pemrosesan, pengambilan dan pemanfaatan biogas
Tahap ini berlangsung pada tabung pencerna/pemroses atau digester. Bahan baku yang sudah diencerkan dan sudah dibersihkan dari bahan-bahan yang diperkirakan mengganggu proses terjadinya biogas, dimasukkan kedalam tabung digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada hari 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 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. Selanjutnya, digester harus diisi terus dengan kotoran sapi secara kontinyu sehingga dihasilkan biogas yang optimal. 3. Tahap pengambilan sisa limbah setelah diambil gasnya
Sisa limbah diperoleh dari melubernya kotoran yang bercampur air dari tabung penampung sisa limbah. Sisa bahan yang diambil merupakan sisa dari limbah yang telah diambil gasnya oleh bakteri methan atau bakteri biogas, bentuknya seperti lumpur atau disebut slurry yang dapat digunakan sebagai pupuk organik.
Tahap-tahap tersebut merupakan suatu alur kerja yang terus-menerus yang terjadi pada 3 tabung yang tersedia yaitu tabung penampung, tabung pencerna/pemroses dan tabung penampung sisa limbah tabung pengeluaran. Adapun skema umum pembuatan biogas dari kotoran sapi dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Skema Pembuatan Biogas dari Kotoran Sapi
2.5. Faktor yang mempengaruhi Produksi Biogas 1. Laju pembebanan (loading rate)
Laju pembebanan biasanya disebut loading rate adalah besaran yang menyatakan jumlah material organik dalam satu satuan volum yang diumpankan pada reaktor. Substrat cair yang diumpankan dapat didegradasi oleh mikroba, kemudian diubah menjadi metana melalui proses biologis oleh mikroba-mikroba pengurai didalam reaktor. Perubahan laju pembebanan yang mendadak dapat mengakibatkan kenaikan yang setara dalam produksi asam, yang tidak dapat disesuaikan oleh kenaikan yang setara dalam pembentukan metan. Pembentukkan produk asam asetat (asam lemak organik) akan mengakibatkan penurunan pH dan penghambatan lebih jauh dari produksi metan
2. Konsentrasi substrat (COD)
Konsentrasi bahan organik sangat berpengaruh terhadap perencanaan pembuatan dimensi reaktor dan juga bagi kelangsungan proses penguraian zat organik kompleks menjadi senyawa sederhana. Kelemahan perencanaan reaktor dengan kandungan COD yang rendah adalah kebutuhan volum reaktor yang cukup besar untuk dapat menampung umpan substrat
3. Kandungan asam lemak organik (volatile fatty acid)
Asam lemak organik bisa disebut sebagai volatile fatty acid yang mempunyai rumus R – COOH, dimana R/ = CH3 (CH2), Asam lemak yang dibentuk dalam hidrolisa
polisakarida umumnya adalah jenis rantai pendek seperti asetat, propionate dan butirat. Konsentrasi asam lemak yang tinggi akan menyebabkan turunnya pH reaktor dan akan membuat terbentuknya asam lemak rantai panjang. Batas konsentrasi asam asetat yang dapat ditoleransi adalah dibawah 10 mg/L, diatas batas tersebut menyebabkan rusaknya sistem biologi.
4. Alkalinitas
Alkalinitas pada proses fermentasi anaerobik adalah kemampuan lumpur didalam reaktor untuk menetralkan asam. Hal ini diperlukan untuk mengimbangi fluktuasi konsentrasi asam didalam reaktor, sehingga fluktuasi pH tidak terlalu besar dan tidak sampai mengakibatkan gangguan pada stabilitas reaktor.
5. pH
pH adalah besaran yang menyatakan banyaknya ion H+. Stabilitas proses fermentasi anaerobik sangat tergantung pada nilai pH didalam reaktor. pH yang rendah menyatakan adanya kelebihan proton (H) didalam reaktor sebab proton akan berubah menjadi H2 yang merupakan senyawa dalam reaktor, pH yang baik untuk operasi adalah
6,0 – 7,5 Bakteri pada umumnya tumbuh dalam suatu rentang pH tiga unit dan mikroba juga menunjukkan nilai pertumbuhannya maksimum antara pH 6,0 – 7,5. Pada pH lebih rendah dari 5,0 dan lebih tinggi dari 8,5 pertumbuhannya sering terhambat meskipun untuk beberapa mikroba ada pengecualian, seperti sejumlah kecil Acetobacter spp. Pengaturan pH sangat penting untuk menjaga pertumbuhan mikroba yang terbaik dari proses pengubahan sistem mikroba anerobik. Pada awal operasi atau pada saat inokulasi pH dalam bioreaktor dapat turun menjadi 6 atau lebih rendah. Hal ini disebabkan terbentuknya asam-asam lemak organik. Setelah beberapa saat pH akan naik kembali yang disebabkan karena terbentuknya gas metan dari asam-asam lemak tersebut.
6. Rasio perbandingan karbon dan nitrogen (C/N)
Rasio C/N adalah besaran yang menyatakan perbandingan jumlah atom karbon dibagi dengan atom nitrogen. Karbon dan Nitrogen adalah sumber makanan utama bagi bakteri anaerob, sehingga pertumbuhan optimum bakteri sangat dipengaruhi unsur ini, dimana karbon dibutuhkan untuk mensuplai energi dan nitrogen dibutuhkan untuk membentuk struktur sel bakteri. Nitrogen pada konsentrasi yang tinggi dapat
menghambat proses fermentasi anaerob. Konsentrasi yang baik berkisar 200-1500 mg/lt dan bila melebihi 300 mg/lt akan bersifat toxic. Proses fermentasi anaerob akan berlangsung optimum bila rasio C:N bernilai 30:1, dimana jumlah karbon 30 kali dari jumhlah nitrogen. Dalam (Rahayu,2009, Harsono,2013) menyatakan bahwa salah satu cara menetukan bahan organik yang sesuai untuk menjadi bahan masukan sistem biogas adalah dengan mengetahui perbandingan karbon (C) dan nitrogen (N) atau disebut rasio C/N. Beberapa percobaan menunjukkan bahwa metabolisme bakteri anaerobik akan baik pada rasio C/N antara 20-30. Jika rasio C/N tinggi, nitrogen akan cepat dikomsumsi bakteri anaerobik guna memenuhi kebutuhan proteinnya, sehingga bakteri tidak akan bereaksi kembali saat kandungan karbon tersisa. Jika rasio C/N rendah, nitrogen akan terlepas dan berkumpul membentuk amoniak sehingga akan meningkatkan nilai pH bahan. Nilai pH yang tinggi dari 8,5 akan dapat meracuni bakteri anaerobik. Untuk menjaga rasio C/N, bahan organik rasio tinggi dapat dicampur bahan organik rasio C/N rendah. Menurut (Fry, 1974 dalam Harsono, 2013) dalam (Kharistya Amaru, 2004) proses anaerob akan optimal bila diberikan bahan makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. C/N ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada bahan yang memiliki jumlah karbon 15 kali dari jumlah nitrogen akan memiliki C/N ratio 15 berbanding 1. C/N ratio dengan nilai 30 (C/N=30/1 atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan menciptakan proses pencernaan pada tingkat yang optimum, bila kondisi yang lain juga mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih dahulu. Hal ini akan menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak (C/N ratio rendah; misalnya 30/15), maka karbon habis lebih dahulu dan proses fermentasi berhenti. Di dalam reaktor terdapat populasi mikroba yang memerlukan karbon dan nitrogen. Apabila nitrogen tidak tersedia dengan cukup, maka mikroba tidak dapat memproduksi enzim yang berguna untuk mencerna karbon. Apabila nitrogen terlalu banyak maka pertumbuhan mikroba akan terganggu, hal ini khususnya terjadi apabila kandungan ammonia didalam substrat terlalu tinggi. Kebutuhan atom atom karbon selama respirasi pembentukan untuk setiap 1 atom nitrogen adalah sebanyak 30 atom karbon. Oleh karena itu nilai C/N yang baik adalah sekitar 30.
Tabel 6. Rasio C/N beberapa bahan organik
No Bahan Organik Rasio
C/N 1 Kotoran ayam 10 2 Kotoran kambing 12 3 Kotoran babi 2 4 Kotoran sapi 24 5 Kotoran manusia 6-10 6 Kotoran kerbau 18 7 Kotoran kuda 25
8 Sampah buah-buahan dan sayuran 25 Sumber : Agung Sulistyo, 2010
7. Temperatur
Proses pengubahan zat organik polimer menjadi senyawa yang lebih sederhana didalam reaktor dipengaruhi oleh temperatur. Berdasarkan temperatur yang biasa pada pengoperasian reaktor, maka bakteri yang terdapat didalam reaktor dapat dibedakan atas dua golongan, yaitu: Termofilik yang hidup pada suhu antara 40–600C, dan Mesofilik yang hidup pada suhu antara 25–400C. Temperatur yang terbaik untuk pertumbuhan mikroba mesofilik adalah 30-550C, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme mampu merombak bahan-bahan organik secara optimal. Bila reaktor anaerobik dioperasikan pada suhu yang lebih rendah, misalnya 200C, pertumbuhan mikroba pada kondisi ini sangat lambat dan sulit pada awal operasi untuk beberapa bioreaktor. Inokulasi akan lebih baik jika dimulai pada suhu 300C
2.6. Kelebihan dan Kekurangan Teknologi yang Digunakan
Prinsip dasar teknologi biogas adalah proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme dalam kondisi tanpa udara (anaerob) untuk menghasilkan campuran dari beberapa gas, di antaranya metan dan CO2. Biogas dihasilkan dengan bantuan bakteri metanogen atau metanogenik. Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti limbah ternak dan sampah organik. Proses tersebut dikenal dengan istilah anaerobic digestion atau pencernaan secara anaerob. Umumnya, biogas diproduksi menggunakan alat yang disebut reaktor biogas (digester) yang dirancang agar
kedap udara (anaerob), sehingga proses penguraian oleh mikroorganisme dapat berjalan secara optimal.
Saat ini berbagai bahan dan jenis peralatan biogas telah banyak dikembangkan sehingga dapat disesuaikan dengan karakteristik wilayah, jenis, jumlah dan pengelolaan kotoran ternak. Secara umum terdapat dua teknologi yang digunakan untuk memperoleh biogas. Pertama, proses yang sangat umum yaitu fermentasi kotoran ternak menggunakan digester yang didesain khusus dalam kondisi anaerob. Kedua, teknologi yang baru dikembangkan yaitu dengan menangkap langsung gas metan dari lokasi tumpukan sampah tanpa harus membuat digester khusus. Beberapa kelebihan/keuntungan dari proses fermentasi kotoran sapi menggunakan teknologi digester anaerobik yaitu antara lain :
1. Keuntungan pengolahan limbah
Digunakan untuk proses pengolahan limbah yang alami
Lahan yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan dengan lahan untuk proses kompos
Memperkecil rembesan polutan
Menurunkan volume atau berat limbah yang dibuang 2. Keuntungan energi
Menghasilkan energi yang bersih
Bahan bakar yang dihasilkan berkualitas tinggi dan dapat diperbaharui.
Biogas yang dihasilkan dapat digunakan untuk berbagai penggunaan 3. Keuntungan lingkungan
Mengurangi polusi udara
Memaksimalkan proses daur ulang
Pupuk yang dihasilkan bersih dan kaya nutrisi
Menurunkan emisi gas metan dan CO2 secara signifikan
Memperkecil kontaminasi sumber air karena dapat menghilangkan bakteri Coliform sampai 99%
4. Keuntungan Ekonomi
Ditinjau dari siklus ulang proses, digester anaerobik lebih ekonomis dibandingkan dengan proses lainnya
Kelemahan dari teknologi digester anaerobik adalah pertumbuhan bakteri yang berperan dalam penguraian anaerobik lebih lambat sehingga memerlukan waktu tinggal yang lebih lama. Kelemahan ini menimbulkan batasan bagi industri dengan jumlah limbah organik
yang besar. Banyaknya jumlah limbah atau tingginya laju alir limbah ke dalam digester menyebabkan kebutuhan volume digester lebih besar untuk memberikan waktu tinggal yang cukup. Volume digester yang lebih besar tentunya berdampak pada kebutuhan ruang dan biaya
2.7. Tinjauan Biogas dari Aspek Ekonomi
Manfaat energi biogas adalah menghasilkan gas metan sebagai pengganti bahan bakar khususnya minyak tanah dan dapat dipergunakan untuk memasak. Dalam skala besar, biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Di samping itu, dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organik pada tanaman/budidaya pertanian. Manfaat energi biogas yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui. Menurut (Sri Wahyuni, 2008) limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman, nilai kalori dari satu 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, Liquefied Petroleum Gas (LPG), butana, batubara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil. Dalam skala besar, biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Potensi secara ekonomi dari biogas masih sangat besar, hal tersebut mengingat bahwa 1 m3 biogas dapat digunakan setara dengan 0,62 liter minyak tanah.
Tabel 7. Kesetaraan Biogas Terhadap Bahan Bakar Lain
Sumber: Sri, 2008
2.8. Tinjauan Biogas dari Aspek Lingkungan
Biogas mempunyai keunggulan dibandingkan dengan bahan bakar minyak (BBM) yang berasal dari fosil. Sifatnya yang ramah lingkungan dan dapat diperbaharui merupakan keunggulan dari biogas, bahan bakar fosil selama ini diisukan menjadi penyebab dari
pemanasan global. Bahan bakar fosil yang pembakarannya tidak sempurna dapat menyebabkan gas CO2 naik kepermukaan bumi. Hal tersebut menyebabkan tingginya suhu di
atas permukaan bumi seperti yang terjadi pada saat ini. Biogas sebagai salah satu energi alternatif skala rumah tangga yang ramah lingkungan dipastikan dapat menggantikan bahan bakar fosil yang keberadaannya semakin hari semakin terbatas. Sastrosupeno (1984), mengatakan bahwa lingkungan hidup, yaitu apa saja yang mempunyai kaitan kehidupan pada umumnya dan kehidupan manusia pada khususnya. Manusia mempunyai hubungan dengan lingkungan lainnya seperti hewan, tumbuh-tumbuhan dan benda/alat, termasuk hal-hal yang merugikan.
