ENERGI BIOGAS
TAHUN AKADEMIK 2013 /2014
Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Fisika
Disusun :
RIKI
GUNAWAN
TEKNIK INFORMATIKA B
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI GARUT
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Illahi Rabbi, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas ini dengan judul :
“ENERGI BIOGAS”, Shalawat serta salam penulis curah limpahkan kepada jungjungan kita yakni Rosululloh Muhammad SAW, kepada keluarganya, para sahabatnya, dan kepada umatnya yang senantiasa beristiqomah dalam menjalankan syari’atnya.
Teriring do’a dan perjuangan yang sangat melelahkan alhamdulillah penulis dapat menyelesaikan Tugas ini dalam rangka memenuhi salah satu tugas FISIKA.
Garut, Januari 2014
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... II
DAFTAR ISI ...III
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penulisan ...2
1.4 Manfaat Penulisan ... 2
BAB II PEMBAHASAN ... 3
2.1 Pengertian Biogas ... 3
2.2 Sejarah Biogas ... 4
2.4 Komposisi Biogas ... 4
2.4 Reaktor Biogas ... 5
2.5 konservasi Energi ... 7
BAB III PEMBUATAN BIOGAS ...8
3.1 Metode Pembuatan Biogas ... 9
3.2 Alat ... 10
3.3 Biogas ... 11
3.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi
Proses Pembuatan Biogas ...13
BAB IV PENUTUP ... 17
4.1 Kesimpulan ... 17
4.2 Saran ... 17
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beberapa tahun terakhir inienergi merupakan persoalan yang krusial di dunia. Peningkatanpermintaan energi yang disebabkan oleh pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadanganminyak dunia serta permasalahan emisi dari bahan bakar fosil memberikan tekanan kepada setiap negara untuk segera memproduksi dan menggunakan energi terbaharukan. Selain itu, peningkatan harga minyak dunia hingga mencapai 100 U$ per barel juga menjadi alasan yang serius ynag menimpa banyak negara di dunia terutama di Indonesia.
Lonjakan harga minyak dunia akan memberikan dampak yang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia. Konsumsi BBM yang mencapai 1,3 juta/barel tidak seimbang dengan produksinya yang nilainya sekitar1 juta/barel sehingga terdapat defisit yang harus dipenuhi melalui import. Menurut data ESDM (2006) cadangan minyak kebijakan energi nasionaluntuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minak. Kebijakan resebutmenekankan pada sumber daya yang dapat di perbaharui sebagai alternatif pengganti bahan bakar minyak.
peluang besar untuk menghasilkan energi alternatif sehingga akan mengurangi dampak pengguna bahan bakar posil.
1.2 Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan biogas ? 2. Bagai mana sejarah biogas ?
3. Bahan - bahan yang digunakan dalam biogas ? 4. Kandungan apa saja yang terdapat di dalam biogas ? 5. Reaktor apa saja yang ada didalam biogas ?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan saya melakukan penulisan ini adalah untuk mengetahui manfaat dari pemakaian bahan biogas yaitu biogas lebih hemat di bandingkan dengan pemakain BBMyang semakin langka.
1.4 Manfaat penulisan
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Biogas
Biogas merupakan sebuah proses produksi gas biodari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 %) berupa metana. Material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraikan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material organik akan didegradasi menajdi asam - asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis asidifikasi. Hidrolisi yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentuk asam dari senyawa sederhana.
Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.
2.2 Sejarah Biogas
Sejarah penemuan proses anaerobik digestion ubtuk menghasilkan biogas tebesar di benua Eropa. Penemuan ilmuan Volta terhadap gas yang dikeluarkan di rawa-rawa terjadi pada tahun 1770, beberapa dekade kemudian, Avogadro mengidentifikasikan tentang gas metana. Setelah tahun 1875 dipastikan bahwa biogas merupakan produk dari proses anaerobik digestion. Tahun 1884 Pasteour melakukan penelitian tentamg biogas menggunakan kotoran hewan. Era penelitian Pasteour menjadi landasan untuk penelitian biogas hingga saat ini.
2.3 Komposisi Biogas
Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2),
dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan
ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil.
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4).
Semakin tinggi kandungan metanamaka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : menghilangkan hydrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hydrogen
sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang diijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphir akan lebih berbahaya karena akan membentuj senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida / sulphur trioksida (SO2 / SO3), senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan
membentuk sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang
2.4 Reaktor Biogas
Ada beberapa jenis ractor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reactor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), rakton jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester bogas yanng sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhir ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak digunakan sebagai reactor asederhana dalam sekala kecil.
1. Reactor Kubah Tetap (Fixed-dome)
Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di china sekitar tahun 1930-an, kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memilki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentuk gas metana. Bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karena menahan gas agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kutub tetap (fixed-dome). Dinamakan kutub tetap karena bentuknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan dismpan dibagian kubah.
2. Reaktor Floating Drum
Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di India pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan begerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.
Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. Faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktorini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.
3. Reaktor Balon
2.5 Konservasi Energi
Konversi limbah melalui proses anaerobik digestion dengan menghasilkan biogas memeilik beberaoa keuntungan, yaitu :
Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundukan hutan (deforestation) dan perusakan tanah.
Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca diatmosfer dan emisi lainnya.
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.
Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yang tidak bermanfaat, bahkan bisa mengakibatkan racunyang sangat berbahaya. Aplikasi anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah.
BAB III
PEMBUATAN BIOGAS
(METODE, ALAT DAN BAHAN)
Skema Biogas
Proses Pemanfaatan
Biogas
3.1 Metode Pembuatan Biogas
Proses penguraian oleh microorganisme untuk menguraikan bahan-bahan organik terjadi secara anerob. Proses anaerob adalah proses biologi yang berlangsung pada kondisi tanpa oksigen oleh microorganisme tertentu yang mampu mengubah senyawa organik menjadimetana (biogas). Proses ini banyak dikembangkan untuk mengolah kotoran hewan dan manusia atau air limbah yang kandungan bahan organiknya tinggi. Sisa pengolahan bahan organik dalam bentuk padat digunakan untuk kompos.
Instalasi Sistem Produksi dan Pemanfaatan
Biogas
3.2 Alat
Cara membuat alat sebagai berikut : a) Tabung Produksi
Dua drum (200 liter) dibuka salah satu sisinya, dengan sebuah drum yang dibuka sebagian (0,5 diameter). Kemudian sisi yang terbuka penuh dan sisi yang terbuka sebagian tersebut disambungkan. Pada sisi drum yang lain dibuat lubang masing-masing dengan diameter 5 cm. Satu lubang dihubungkan dengan pipa pemasukan, dan lubang yang lain dengan pipa pembuangan (masing-masing pipa berdiameter 5 cm). Dan perkuat tiap-tiap pipa tersebut dengan sebuah penopang. Usahakan ketinggian pipa pemasukan dengan sebuah corong, untuk mempermuda proses pengisian, agar tidak terguling (menggelinding), sebaiknya tabung produksi diberi kaki penyangga,usahakan posisi kedua pipa tegak keatas. Pada sisi atas tabung dibuat lubang dengan diameter 1,25 cm dan disambumngkan dengan pipa seukuran yang sudah dipasang kran. Tabung produksi sudah jadi dan bisa dihubungkan dengan tabung penyimpanan dengan selang melalui kran.
b) Tabung Penyimpanan
dengan sisi terbuka menghadap keatas, lalu masukan drum kecil dengan posisi terbalik. Tabung penyimpana sudah jadi dan bisa diisi dengan air. Yang perlu diperhatikan dalam pembuatan alat adalah kekedapannya, jadi sebelum alat digunakan sebaiknya diuji dari kekegapannya, kalau ada yang bocor harus ditambah atau diganti.
3.3 Biogas
Biogas berasal dari hasil fermentasi bahan - bahan organik diantaranya :
Limbah tanaman : tebu, rumput-rumputan, jangung, gandum, dan lain-lain.
Limbah dan hasil produksi : minyak. bagas, penggilindingan padi, limbah sagu.
Hasil samping industri : tembakau, limbah pengolahan buah-buahan dan sayuran, dedak, kain dan tekstil, ampas tebu dari industri gula dan tapioka, limbah cair industri tahu.
Limbah perairan : alga laut, tumbuh-tumbuhan air
Limbah peternakan : kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, kotoran unggas.
3.4 Proses Pembuatan Biogas yang Berasal dari Kotoran Ternak
Berikut adalah proses pembuatan biogas dari kotoran ternak :
makapercuma saja. Untuk itu diperlukan survey terlebih dahulu. Atau kalau mau sedikit niat, septik tank bisa dimanfaatkan seperti yang dilakukan di India.
2. Proses kedua adalah mencampurkan kotoran organik tersebut dengan air. Biasanya campuran antara kotoran dan air menggunakan perbandingan 1:1 atau bisa juga menggunakan perbandingan 1:1,5. Air berperan sangat penting di dalam proses biologis pembuatan biogas. Artinya jangan terlalu banyak (berlebihan) juga jangan terlalu sedikit (kekurangan).
3. Temperatur selama proses berlangsung, karena ini menyangkut “kesenangan” hidup bakteri pemproses biogas antara 27 - 28 derajat celcius. Dengan temperatur itu proses pembuatan biogas akan berjalan sesuai dengan waktunya. Tetap berbeda, kalau nilai temperatur terlalu rendah atau (dingin), maka waktu untuk menjadi biogas akan lebih lama.
4. Kehadiran jasad pemroses, atau jasad yang mempunyai kemampuan untuk menguraikan bahan-bahan yang akhirnya membentuk CH4 (gas metana) dan CO2.
Dalam kotoran kandang, lumpurkan solokan maupun sampah dan jerami, serta bahan-bahan buangan lainnya,banyak jasad renik, baik bakteri ataupun jamur pengurai bahan-bahan tersebut didapatkan. Tapi yang menjadi masalah adalah hasil uraiannya belum tentumenjadi CH4 yang diharapkan serta mempunyai kemampuan
sebagai bahan bakar.
5. Untuk mendapat biogas yang diinginkan, bak penampung (bejana) kotoran organik harus bersifat anaerobik. Dengan kata lain, tangki itu tak boleh ada oksigen dan udara yang masuk sehungga sampah-sampah organik yang dimasukkan kedalam bioreaktor bisa dikonversi mikroba. Keberadaan udara menyebabkan gas CH4 tidak
akan terbentuk. Untuk itu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.
Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam memanfaatkan biogas, seperti minyalnya sifat biogas yang tidak berwarna, tidak berbau dan sangat cepat menyala. Karenanya kalau lampu atau kompor mempunyai kebocoran, akan sulit diketahui secepatnya. Berbeda dengan sifat gas lainnya, seperti elpiji, maka karena berbau akan cepat dapat diketahui kalau terjadi kebocoran pada alat yang digunakan. Sifat cepat menyala biogas, juga merupakan masalah tersendiri.
3.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Pembuatan Biogas
Laju proses anaerob yang tinggi sangat ditentukan oleh faktor-faktor yang mempengaruhi microorganisme, diantaranya temperatur, pH, salinitas dan ion kuat, nutrisi, inhibisi dan kadar keracunan pada proses, dan konsentrasi padatan. Beriukut ini adalah pembahasan tentang faktor-faktor tersebut.
1. Temperatur
Gabungan bakteri anaerob bekerja dibawah tiga kelompok temperatur utama. Temperatur kriofilik yakni kurang dari 20 C, mesofilik berlangsung pada temperatur 20-45 C (optimum pada 30-20-45) dan termofilik terjadi pada temperatur 40-80 C (optimum pada 55-75C).
2. Derajat Keasaman (pH)
Ion ion ini akan menentukan besarnya pH (Yunus, 1991).
3. Nutrisi
Microorganisme membutuhkan beberapa vitamin esensial dan asam amino. Zat tersebut dapat disuplai ke media kultur dengan membersihkan nutrisi tertentu untuk pertumbuhan dan metabolismenya. Selain itu juga dibutuhkan micronutrien untuk meningkatkan aktivitas microorganisme, misalnya besi, magnesium, kalsium, natrium, barium, selinium, kobalt dan lain-lain (Malina, 1992). Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt (Space and McCarthy di dalam Gurnerson and Stuckey, 1986). Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi maksimum yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa, buangan industri, dan sisa-sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester (Gunerson and Stuckey, 1986).
4. Keracunan dan Hambatan
Keracunan (toxicity) dan hambatan (inhibition) proses anaerob dapat disebabkan oleh berbagai hal, misalnya produk antara asam lemak mudah menguap (votalite) yang dapat mempengaruhi pH. Zat zat penghambat lain terhadap aktivitas microorganisme pada proses anaerob diantaranya kandungan logam berat sainida.
5. Faktor Konsentrsasi Padatan
Konsentrasi ideal padatan untuk memproduksi biogas adalah 7-9% kandungan kering. Kondisi ini dapat membuat proses digester anaerob berjalan dengan baik.
6. Penentuan Kadar Metana dengan BMP
pengukuran dilakukan selama masa inkubasi secara periodik (biasanya setiap 5 hari), karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada bahan yang memiliki jumlah karbon15 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 menciptkan 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 dulu dan proses fermentasi berhenti, sebuah penelitian menunjukkan bahwa aktivitas metabolisme dari bakteri methanogenik akan optimal pada nilai rasio C/N sekitar8-20. (Anonymous, 1999a).
8. Kandungan padatan dan Pencampuran Substrat
pembuatannya.
Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik dengan bantuan bakteri anaerob pada lingkungan tanpa oksigen bebas. Energi biogas didominasi oleh komposisi biogas terdiri atas metana (CH4) 55-75%, Karbon dioksida (CO2) 25-45%,
Nitrogen (N2) 0-0.3%, Hidrogen (H2) 1-5%, Hidrogen sulfide (H2S) 0-3%, Oksigen (O2)
0.1-0.5%. Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel.
Biosyngas (atau lebih sering disingkat Syngas atau Producer Gas) adalah produk antara (intermediate) yang dibuat melalui proses gasifikasi termokimia dimana pada suhu tinggi material kaya karbon seperti batubara, minyak bumi, gas alam atau biomassa dirubah menjadi Karbon monoksida (CO) dan Hidrogen (H2). Apabila bahan bakunya
batubara, minyak bumi dan gas alam, maka disebut Syngas, sedangkan jika bahan bakunya biomassa maka disebut Biosyngas. Biosyngas dapat digunakan langsung menjadi bahan bakar atau sebagai bahan baku untuk proses kimia lainnya. Kandungan energi biosyngas kurang lebih 3 – 8 MJ/N.m3 (mega joules per normal meter kubik),
tetapi dapat mencapai 10 – 20 NJ/N.m3 jika menggunakan oksigen murni digunakan
dalam proses gasifikasi. Jika dalam proses gasifiksi ditambahkan uap/steam, yang disebut “reforming”, gas yang dihasilkan akan mengandung hidrogen (H2) dalam konsentrasi
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Harga bahan bakar minyak yang makin meningkat yang ketersediaannya yang makin menipis serta permasalahan emisi gas rumah kaca merupakan maasyarakat yang di hadapi oleh manyarakat global. Upaya pencarian akan bahan bakar yang lebih ramah terhadap lingkungan dan dapat diperbaharui merupakan solusi dari permasalahan energi tersebut. Untuk itu Indonesia yang memiliki potensi luar wilayah yang begitu besar, diharapkan untuk segera mengaplikasikan bahan bakar nabati. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari proses anaerobik digestion dan memiliki prospek sebagai energi pengganti bahan bakar fosil yang keberadaannya semakin tidak ada.
4.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
http://www.tulungagung.go.id/index.php/beranda/seputar- tulungagung/lingkungan-hidup/582-pembuatan-biogas-untuk-pengendalian-pencemaran
http://www.tenangjaya.com/index.php/relevan-artikel/aplikasi-kompos-jerami-untuk-meningkatkan.htm
The Gau’ : http//www.muhsakirmsg.blogspot.com/
