Tugas Makalah
MK. Ilmu Alamiah Dasar
BIOGAS
SOLUSI CERDAS SUMBER ENERGI ALTERNATIF
MUDAH, MURAH, DAN BERKUALITAS
Disusun
Oleh :
Nusrul Haliman 13051040 100 74
JURUSAN PETERNAKAN - FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SYIAH KUALA
Banda Aceh 2014
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi memiliki peran penting dan tidak dapat dilepaskan dalam kehidupan manusia. Terlebih, saat ini hampir semua aktivitas manusia sangat tergantung pada energi. Berbagai alat pendukung, seperti alat penerangan, motor penggerak, peralatan rumah tangga, dan mesin-mesin industri dapat difungsikan jika ada energi. Pada dasarnya, pemanfaatan energi—seperti energi matahari, energi air, energi listrik, energi nuklir, energi minyak bumi dan gas, serta energi mineral dan batubaramemang sudah dilakukan sejak dahulu.
Pemanfaatan energi yang tidak dapat diperbaharui secara berlebihan dapat menimbulkan masalah krisis energi. Salah satu gejala krisis energi yang terjadi akhir-akhir ini yaitu kelangkaan bahan bakar minyak (BBM), seperti minyak tanah, bensin, dan solar. Kelangkaan terjadi karena tingkat kebutuhan BBM sangat tinggi dan selalu meningkat setiap tahunnya. Sementara itu, minyak bumi —bahan baku pembuatan BBM—berjumlah terbatas dan membutuhkan waktuber juta-juta tahun untuk proses pembentukannya.
Untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak pemerintah telah menerbitkan Peraturan Presiden Republik Indonesia nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk mengembangkan sumber kotoran hewan yang 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.
Tujuan penulisan makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui pengertian biogas
2. Mengetahui komposisi biogas
3. Mengetahui cara pembuatan digester biogas 4. Mengetahui proses kerja reaktor biogas 5. Mengetahui manfaat biogas
BAB II
Biogas merupakan teknologi pembentukan energi dengan memanfaatkan limbah, seperti limbah pertanian, limbah peternakan, dan limbah manusia. Selain menjadi energi alternatif, biogas juga dapat mengurangi permasalahan lingkungan, seperti polusi udara dan tanah. Misalnya, seekor sapi potong yang berbobot 400―500 kg/ekor menghasilkan kotoran ternak segar sebanyak 20―29 kg/harinya. Bisa dibayangkan berapa banyak limbah yang dihasilkan dari sebuah peternakan yang mengelola puluhan sampai ratusan ekor sapi potong.
Kondisi tersebut sebenarnya merupakan peluang usaha untuk dijadikan bahan baku pembuatan biogas. Hasil dari pembuatan biogas dapat dijadikan sumber energi serta sisa keluaran berupa lumpur (sludge) dapat dijadikan pupuk siap pakai sehingga dapat menambah penghasilan bagi peternak sapi itu sendiri.
A. Prinsip Dasar Biogas
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 CH4 danCO2. 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.
Biogas dihasilkan melalui tiga proses utama yaitu, hidrolisis, pengasaman (asidifikasi), dan metanogenesis. Keseluruhan proses ini tidak terlepas dari bantuan kinerja mikroorganisme anaerob.
i) Hidrolisis
Tahap ini merupakan penguraian bahan organik bersenyawa komplek menjadi senyawa sederhana seperti asam organik, glukosa, etanol, CO2, dan senyawa hidrokarbon lainnya. Senyawa ini akan dimanfaatkan sebagai sumber energi oleh mikroorganisme untuk melakukan fermentasi.
Tahap ini, bakteri menghasilkan senyawa-senyawa asam organik seperti asam asetat, asam propionat, asam butirat, dan asam laktat beserta produk sampingan berupa alkohol, CO2, Hidrogen, dan amonia.
iii) Metanogenesis
Bakteri metanogen seperti methanococus, metanosarcina, dan methano bacterium akan mengubah produk pada tahap pengasaman menjadi gas metan, karbondioksida, dan air. Komposisi biogas secara lengkap terdapat pada tabel 1.
Tabel 1. Komposisi biogas berdasarkan penelitian.
No Gas Hadi (1981) Price (1981)
1 Metana (CH4) 54 – 70 % 65 – 75 %
2 Karbondioksida (CO2) 27 – 35 % 25 – 30 %
3 Nitrogen (N2) 0,5 – 2,0 % <0,1 %
4 Hidrogen (H2) - < 0,1 %
5 Karbonmonoksida (CO) 0,1 %
-6 Hidrogen sulfida (H2S) Rendah < 0,1 %
Sumber : United Nation (1978).
B. Mikroorganisme Pembantu.
Keberadaan mikroorganisme berfungsi membantu proses fermentasi hingga menjadi biogas yaitu mengubah bahan organik menjadi gas metana. Umumnya bakteri ini terdapat pada kotoran ternak atau kotoran manusia. Bakteri ini bisa diperoleh dari kotoran ternak sendiri atau diisolasi dari rumen sapi sebagai starter.
Bakteri sangat sensitif terhadap perubahan suhu lingkungan sehingga diperlukan perlakuan khusus untuk mempertahankan populasi bakteri pada kadar optimal untuk mengahasilkan gas metana. Salah satunya adalah menempatkan digester pada tempat yang tepat untuk menghindari perubahan suhu lingkungan.
C. Bahan Baku Pembuatan Biogas
i) Limbah peternakan
Jenis Ternak Bobot Ternak
Ayam petelur 1,5 – 2,0 0,10
Ayam pedaging 1,0 – 1,5 0,06
Babi dewasa 80 – 90 7,0 demikian diperlukan 2-3 ekor sapiuntuk memenuhi kebutuhan memasak atau penerangan untuk satu rumah tangga.
ii) Limbah pertanian
Lahan pertanian yang sangat luas menghasilkan limbah yang tidak sedikit. Tanaman padi sebagai komoditas pangan utama dapat menghasilkan limbah berupa jerami sekitar 3,0―3,7 ton/ha. Biasanya, limbah pertanian diatasi dengan cara dibakar dan ditimbun.
iii) Limbah perairan
Rumput laut memiliki nilai ekonomis yang tinggi karena mengandung banyak manfaat. Jenis rumput laut yang berpotensi dijadikan bahan baku biogas adalah Euchema cottoni karena memiliki imbangan C/N (43,98) yang dapat digunakan untuk pembuatan biogas.
Jenis tumbuhan air tawar yang dapat dimanfaatkan yaitu eceng gondok (Eichhornia crassipes)
iv) Sampah organik
Sampah organik dapat dijadikan bahan untuk pembuatan biogas dan pupuk organik. Sampah ini dapat berasal dari limbah pasar ataupun limbah rumah tangga yang telah dipisahkan dengan limbah anorganik. v) Limbah kotoran manusia
Kandungan nutrisi kotoran manusia tidak jauh berbeda dibanding dengan kotoran ternak. Kotoran manusia memiliki keunggulan dari segi nutrisi, dimana imbangan C dan N jauh lebih rendah daripada kotoran ternak.
Berkembangnya usaha pemanfaatan limbah menjadi biogas turut mengembangkan beragam alat instalasi biogas, seperti kompor biogas, rice cooker, lampu biogas, pompa air, traktor pertanian, dan alat pasteurisasi yang dimodifikasi agar sesuai dengan penggunaan biogas. Alat tersebut fungsinya sama dengan yang terdapat di pasaran, hanya saja bahan bakar yang digunakan berbeda dan sama mudahnya dalam penggunaan.
E. Pemanfaatan Hasil Samping Biogas
Biogas memang pilihan yang tepat untuk dijadikan sebagai energi alternatif. Selain murah, biogas juga sangat ramah lingkungan. Limbah yang dihasilkan selama proses produksi biogas juga masih dapat dimanfaatkan. Hasil samping biogas yang berupa lumpur atau yang lebih dikenal dengan sebutan sludge mengandung banyak unsur hara yang dapat dimanfaatkan menjadi pupuk untuk tanaman.
Pupuk organik yang dihasilkan dari alat keluaran biogas sudah dapat digunakan dan berkualitasprima. Kandungan unsur haranya yang tinggi sehingga dapat meningkatkan kesuburan tanah dengan memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Proses pembuatan pupuk organik dengan memanfaatkan hasil keluaran biogas ini lebih efisien dibandingkan dengan pembuatan kompos yang memerlukan lahan yang lebih luas serta proses yang lebih lama. Selain itu, digester yang didesain kedap udara juga mengurangi tingkat kegagalan proses dekomposisi sehingga pupuk organik yang dihasilkan berkualitas maksimal.
F. Perkembangan Biogas di Indonesia
terbuat dari drum yang disambung. Kini, bahan reaktor yang digunakan telah berkembang, ada yang terbuat dari beton/bata, plat besi, plastik, dan serat kaca (fiber glass), dengan masing-masing kelebihan dan kekurangan sebagai berikut :
Tabel 3. Kelebihan dan kekurangan beberapa jenis digester.
Sumber : Riset PT. Swen Inovasi Transfer
BAB III
MEMBANGUN INSTALASI BIOGAS
Idealnya, digester diletakkan di tempat yang dekat dengan sumber bahan baku, seperti areal pertanian dan peternakan sehingga hal ini akan memudahkan proses penyaluran bahan baku organik (kotoran) ke dalam digester. Jarak ideal digester dan dapur adalah kurang lebih 20 meter untuk meminimalisir resiko kebocoran gas dan mengurangi biasa instalasi pipa yang tinggi.
B. Membangun Instalasi
Digester sebaiknya ditempatkan di tanah yang tidak terkena sinar matahari secara langsung untuk menyesuaikan dengan suhu optimal yang dibutuhkan untuk mikroorganisme.
i) Membuat lubang penempatan digester
Lubang dibuat sesuai dengan digester yang akan dibuat atau dimasukkan. Biasanya pada digester berbahan baku kotoran sapi posisi digester lebih rendah dari kandang sapi. Hal ini bertujuan untuk memudahkan mengalirkan kotoran sapi dalam digester.
Tabel 4. Ukuran lubang penempatan digester.
Kapasitas Digester (m3)
Dimensi Lubang
Tingi (m) Diameter (m) Tebal (mm)
4,0 2,5 1,5 3 – 5
Sumber : Riset PT Swen Inovasi Transfer
ii) Membuat saluran pemasukan (inlet)
Saluran inlet memiliki diameter 20 – 30 cm terbuat dari batu bata yang diplester dengan kedalaman disesuaikan kemiringan agar kotoran dan air dapat menalir lancar ke dalam digester.
iii) Membuat saluran pengeluaran dan penampung limbah
membuat galian dengan ukuran 1m x 1m x 1m dari pasangan batu yang diplester. Limbah kotoran ternak yang tertampung dalam out let selanjutnyabdapat dimanfaatkan sebagai pupuk padat dan pupuk cair.
iv) Memasang instalasi biogas
Beberapa hal yang harus diperhatikan saat pemasangan instalasi bioga adalah sebagai berikut :
1. Lakukan penyetelan dan pemeriksaan terhadap kondisi digester sebelum dimasukkan dalam lubang.
2. Masukkan digester dalam lubang secara hati hati untuk menghindari kerusakan dan pastikan posisi lubang inlet dan outlet berada pada posisi yang tepat.
3. Salauran gas sebaiknya terbuat dari pipa PVC dengan diameter 0,5 inchi.
4. Pasang keran gas kontrol pada salah satu pipa paralon diatas digester. Sedangkan pipa lainnya disambungkan ke dapur atau generator listrik.
5. Lakukan penimbunan tanah pada lubang sisa galian disisi digester. 6. Sambungkan selang dengan kompor gas didapur.
BAB IV
PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH PETERNAKAN
limbah tersebut berpotensi menimbulkan zat beracun yang dapat mematikan mikroorganisme dan menurunkan produksi gas.
A. Langkah Pembuatan Biogas
Beberapa langkah pembuatan biogas dari limbah kotoran ternak adalah sbb ; sebagai berikut :
1. Siapkan bahan baku berupa kotoran ternak yang masih segar (1-2 Hari) 2. Tambahkan air 1 : 2 (1 bagian kotoran dan 2 bagian air). Aduk hingga
rata kemudian alirkan dalam digester biogas.
3. Lakukan pengisian terus menerus melalui inlet hingga digester biogas terisi 60% dari kapasitas volume digester.
4. Diamkan selama 13 – 20 hari. Pastikan posisi kontrol dan kompor gas tertutup untuk menghasilkan kondisi anaerob dalam digester yang mendukung proses fermentasi mikroorganisme.
5. Pada hari ke 14 – 21, gas metana mulai terakumulasi pada bagian atas kubah digester dan siap digunakan.
6. Kualitas biogas dapat terlihat dari nyala api berwarna birudan tidak berasap.
7. Setiap kali penggunaan, biogas akan berkurang sehingga perlu dilakukan pengisian ulang setiap hari.
8. Hindari kontaminasi berupa air sabun dan deterjen karena akan mempengaruhi aktivitas mikroorganisme dalam digester.
B. Menghitung Kebutuhan Bahan Baku Biogas
Kapasitas biogas 4 m3 atau 4.000 liter diasumsikan memiliki volume isi sebanyak 60% dan sisanya 40% berupa penampung gas yang dihasilkan. Jika diketahui waktu fermentasi berlangsung selama 40 hari dan perbandingan kotoran ternak dan air sebanyak 1 kg : 2 liter, maka dapat dihitung kebutuhan bahan baku berupa kotoran sapi dan air yang dibutuhkan setiap harinya.
Kebutuhan isi = 4000 liter x 60%
= 2400 liter isi bahan baku (kotoran dan air)
= 60 liter/hari Kebutuhan kotoran sapi = 1/3 x 60 liter/hari
= 20 kg/hari
Kebutuhan air = 2/3 x 60 liter/hari
= 40 liter/hari
Tabel 5. Kebutuhan digester terhadap kotoran sapi per hari Kapasitas
Sumber : Riset PT Swen Inovasi Transfer
BAB V
APLIKASI BIOGAS UNTUK KEBUTUHAN RUMAH TANGGA DAN FAKTOR PENENTU KEBERHASILAN PENGEMBANGAN BIOGAS
Berkembangnya usaha pemanfaatan limbah menjadi biogas turut mengembangkan beragam alat instalasi biogas, seperti kompor biogas, rice cooker, lampu biogas, pompa air, traktor pertanian, dan alat pasteurisasi yang dimodifikasi agar sesuai dengan penggunaan biogas. Alat tersebut fungsinya sama dengan yang terdapat di pasaran, hanya saja bahan bakar yang digunakan berbeda dan sama mudahnya dalam penggunaan.
Gbr 1 : Kompor biogas Gbr 3. Rice cooker biogas Gbr 3. Lampu biogas
Gbr 4. Generator biogas Gbr 5. Generator Biogas Gbr 6. Pompa air biogas
Gbr 7. Alat pasteurisasi biogas
B. Faktor Penentu Keberhasilan Pengembangan Biogas 1. Sumber daya manusia
- Bila Biogas dan pupuk diposisikan sebagai sumber pendapatan, Pengguna harus dilatih bagaimana membangun kelembagaan, membina jaringan dan kewirausahaan.
2. Pemasaran dan promosi
- Pesaing utama biogas adalah minyak tanah, kayu bakar dan biomass lainnya.
- Agar masyarakat tertarik menggunakan biogas , berbagai kegiatan yang perlu dilakukan yakni pemasaran dan promosi terutama oleh pemerintah
3. Sosial budaya
- Kotoran masih dianggap sesuatu yang menjijikan dan belum dimanfaatkan terutama sebagai bahan biogas.
- Persepsi ini perlu dihapus secara perlahan, Kotoran ternak memiliki nilai ekonomi, baik sebagai energi maupun pupuk organik yang potensial sebagai pendapatan tambahan peternak.
- Kebijakan pemerintah yang jelas dan konsisten terutama dalam penyediaan anggaran yang memadai pada tahap pemasyarakatan biogas.
BAB VI PENUTUP
Berdasarkan beberapa pembahasan di atas, kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :
1. Biogas merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui. Artinya dapat diproduksi secara terus menerus. Hal ini berbeda dengan sumber energi yang berasal dari fosil (minyak bumi dan batubara) yang tidak dapat diproduksi lagi karena membutuhkan waktu ratusan juta tahun untuk menghasilkannya. 2. Membantu memperlambat pemanasan global dengan menurunkan emisi gas
rumah kaca.
3. Menghemat pengeluaran masyarakat untuk membeli BBM dan gas.
4. Teknologi biogas dapat diterapkan pada masyarakat hingga skala rumah tangga.
5. Biogas mampu menjadi solusi pencemaran lingkungan oleh bau dan kotoran ternak.
6. Mendorong pola pemeliharaan ternak secara intensif dan semi intensif yang berdampak pada kualitas produksi ternak pada setiap periode pemeliharaan.
Daftar Pustaka
Mertahardianti, G.A dan S.R Juliastuti. Pengaruh Enzim Α-Amylase dalam Pembuatan Biogas dari Limbah Padat Tapioka yang Melibatkan Effective Microorganism (EM) dalam Anaerobic Digester: Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi, Yogyakarta, 2008
Putro, S. Penerapan Instalasi Sederhana Pengolahan Kotoran Sapi Menjadi Energi Biogas di Desa Sugihan Kecamatan Bendosari Kabupaten Sukoharjo: Warta vol 10 no 2 , hal 178-188, 2007.
Sihombing, D.T.H dan S. Simamora. Biogas From Biogical Waste for Rural Household in Indonesia, dalam K. Abdullah, Bogor Agriculture University, Indonesia and O. Kitani: Tokyo, Tokyo University Agriculture, 1988. Simamora, S., Salundik, Sri W, dan Surajudin. Membuat Biogas, Pengganti
Bahan Bakar Minyak dan Gas dari Kotoran Ternak: Jakarta: Agromedia Pustaka, 2006
Wahyuni, S. Biogas, Jakarta: Penebar Swadaya, 2011.
