1
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Kebutuhan energi di dunia terus meningkat dan kritis karena populasi penduduk yang terus meningkat dan cadangan minyak bumi yang merupakan pemasok energi terbesar kondisinya mulai menipis. Faktor lain adalah emisi atau pencemaran dari bahan bakar fosil memberikan dampak perubahan lingkungan dan iklim global. Isu tentang perubahan iklim global, konsumsi energi, dan menipisnya cadangan minyak dan gas bumi menjadi pemicu segera beralih ke energi alternatif. Menurut Kementerian ESDM (2019) Konsumsi energi meningkat dari 1,094 juta setara barrel minyak (SBM) pada tahun 2008 menjadi 1,533 juta SBM pada tahun 2018. Mengantisipasi hal tersebut pemerintah telah menerbitkan “Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional (KEN) untuk mengembangkan sumber energi baru dan dapat diperbaruhi sebagai pengganti bahan bakar dari fosil.
Pemanfaatan limbah ternak sapi dan ayam didukung oleh Peraturan Presiden (Perpres) No. 22 Tahun 2017 tentang Rencana Umum Energi Nasional (RUEN) yang menganggarkan pembangunan infrastruktur EBT secara berkelanjutan untuk desa, mengadakan digester biogas dengan target 1,7 juta rumah tangga pada tahun 2025. Renstra Kementrian ESDM 2016-2025, dan program pembangunan infrastruktur biogas, yaitu menyusun peta jalan pengembangan biogas per provinsi untuk mencapai target produksi biogas di tahun 2025 sebesar 47,4 mmscfd (Million Standard Cubic Feet per Day/Juta Standar Kaki Kubik per Hari) untuk keperluan bahan bakar sektor rumah tangga dan membangun digester biogas di setiap provinsi sesuai dengan target roadmap.
Sedangkan dalam Renstra Dinas ESDM Provinsi Jawa Tengah diketahui bahwa target pembangunan digester biogas tahun 2019-2025 adalah penambahan 800 M3 pertahun dimana biogas yang merupakan salah satu jenis energi yang dapat digunakan ditinjau dari aspek teknis, sosial, maupun ekonomi, terutama untuk memenuhi kebutuhan energi di pedesaan (Rustijarno, 2009; Rajendran et al., 2012; Orskovet et al., 2014)
Biogas menurut Sulistiyanto et al., (2016) adalah “gas yang dihasilkan dari proses fermentasi anaerobic dari berbagai sampah organik menjadi energi. Energi yang dihasilkan tersebut dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar sehari-hari, sehingga tidak lagi menggunakan minyak tanah untuk memasak”. Gas/energi yang dihasilkan dari digester dapat juga digunakan untuk menghasilkan panas (kalor), gerak (mekanik), dan listrik tergantung pada alat yang digunakan dan kebutuhan dari masyarakat. “Potensi biogas di Indonesia masih cukup besar, mengingat populasi ternak yang melimpah”. Menurut BPS (2019) Populasi ternak tahun 2019 yaitu 17.118.650 ekor sapi potong, 561.061 ekor sapi perah, 1.141.298 ekor kerbau dan 393.454 ekor kuda dan 18.975.955 ekor kambing. “Setiap 1 ekor ternak sapi/kerbau dapat menghasilkan ± 2 m3 biogas per hari. Biogas memiliki potensi ekonomis yang cukup besar mengingat bahwa 1 M3 biogas dapat digunakan setara dengan 0,62 liter minyak tanah (Hariansyah, 2009).
Beberapa keuntungan apabila memanfaatkan energi biogas yaitu
“mengurangi bau kotoran ternak yang tidak sedap, mencegah penyebaran penyakit, mengurangi efek gas rumah kaca, menghasilkan panas dan daya mekanis/listrik, serta memberikan hasil samping berupa pupuk padat dan cair (Insam et al., 2015). Menurut (Pambudi, 2009) biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme (bakteri) pada kondisi yang relatif kurang oksigen (anaerob). Sumber bahan untuk menghasilkan biogas yang utama adalah kotoran ternak sapi, kerbau, babi, kuda dan ayam; dapat juga berasal dari sampah organik. 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 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.
Penelitian ini menilai komposisi bahan yang tepat akan menghasilkan produk biogas yang optimal, disamping model digester biogas dari drum plastik yang mudah dibuat dan banyak terdapat dipasaran. Pengolahan kotoran ternak dan sampah organik menjadi biogas, merupakan pilihan yang tepat dalam rangka penyediaan energi yang terbarukan, murah, ramah lingkungan dan juga akan mengurangi dampak penggunaan bahan bakar fosil.
Hasil penelitian sebelumnya menggunakan digester tipe continues dengan fixed dome digester menunjukkan bahwa campuran kotoran sapi dan ayam akan menghasilkan biogas lebih banyak yaitu 0.063 M3 daripada hanya kotoran sapi yang menghasilkan 0.049 M3 (Karanthi dkk, 2019). Penelitian di laboratorium juga memperlihatkan campuran kotoran sapi dan ayam akan menghasilkan biogas 35690 ml daripada kotoran sapi saja yang menghasilkan biogas 11369 ml (Sanjaya dkk, 2015)
I.2 Perumusan Masalah
Kotoran ternak dan sampah organik merupakan limbah yang jika tidak dikelola dengan baik dapat memberikan dampak buruk terhadap lingkungan.
Penelitian ini memuat beberapa rumusan masalah yaitu
a. Bagaimana mendesain digester biogas agar dapat mengolah limbah ternak dan sampah organik.
b. Bagaimana memanfaatkan limbah tersebut menghasilkan biogas yang optimal c. Bagaimana karakteristik produk biogas pada saat dimanfaatkan untuk kompor
gas dan mesin penggerak
I.3 Tujuan Penelitian
Maksud penelitian adalah untuk mengurangi dampak lingkungan akibat kotoran ternak dan sampah organik melalui teknologi biogas. Selain itu akan meningkatkan kemandirian energi nasional yang dapat dicapai dengan meningkatkan peternak, petani dan rumah tangga sebagai penghasil biogas. Pada
penelitian ini menggunakan digester berupa drum plastik. Pemilihan model digester berupa drum memiliki maksud mudah dibuat, harga terjangkau dan bahannya banyak tersedia di pasaran. Beberapa hal yang dilakukan untuk mencapai tujuan penelitan ini adalah
1. Merancang instalasi biogas dengan digester berupa drum plastik berkapasitas 220 Liter
2. Menganalisa 3 substrak/bahan yaitu substrak kotoran sapi, substrak campuran kotoran sapi dan kotoran ayam serta substrak campuran kotoran ayam dan sampah organik dalam menghasilkan biogas.
3. Mengevaluasi hasil biogas yang diperoleh dan pemanfaatannya untuk kompor gas dan mesin penggerak.
I.4 Manfaat Penelitian
Manfaat jangka pendek penelitian ini adalah membantu peternak atau masyarakat bagaimana mengolah dan memanfaatkan limbah ternak dan sampah organik untuk menghasilkan biogas yang optimal dengan digester sederhana berupa drum air. Dampaknya peternak atau masyarakat akan antusias untuk membuat biogas. Sedangkan jangka panjangnya penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat terhadap bangsa Indonesia terkait diversifikasi sumber energi, mengurangi pencemaran lingkungan akibat kotoran hewan dan peningkatan ekonomi rumah tangga.
I.5 Originalitas Penelitian
Penelitian tentang bahan baku atau substrak pembentuk biogas telah banyak dilakukan namun penerapan lapangan pada digester biogas berupa drum berkapasitas 220 L dan uji coba produk biogas untuk kompor gas dan mesin penggerak belum banyak dilakukan. Ringkasan penelitian sebelumnya terkait dengan bahan baku pembentuk biogas dapat dilihat dalam Tabel I.1.
Tabel I. 1 Ringkasan penelitian terdahulu No. Peneliti/tahun Judul
Penelitian
Hasil Penelitian Gap Analisis
1. Sanjaya dkk, (2015)
Produksi biogas dari campuran kotoran sapi dengan kotoran ayam
Komposisi 50% Kotoran Ayam:50%Kot.Sapi adalah komposisi terbaik yang dapat menghasilkan biogas sebesar 35690 ml.
- Penelitian laboratorium menggunakan digester botol plastik berukuran 3 liter
- Substrat kotoran sapi dan kotoran ayam
2. Sulistiyanto dkk, (2016)
Pemanfaatan kotoran sapi sebagai sumber biogas rumah tangga di Kabupaten Pulang Pisau Provinsi Kalimantan Tengah
Gas terbentuk pada hari ke-15 setelah pengisian kotoran sapi, dan maksimum dicapai pada hari ke-20.
Agar gas dapat digunakan setiap hari perlu pengisisan kotoran sapi 3-4 ember/hari. Biogas telah berhasil digunakan oleh petani untuk memasak air dan membuat masakan untuk kebutuhan sehari- hari.
- Penelitian menggunakan digester drum seng berukuran 200 L system semi kontinyu - Substrat kotoran
sapi
3. Chibuez dkk (2017)
The Production of Biogas Using Cow Dung and Food Waste
Sisa makanan yang memiliki kalori dan karbohidrat tinggi dan
dikombinasikan dengan kotoran sapi akan lebih banyak
menghasilkan biogas daripada hanya berasal dari kotoran sapi saja.
Konsentrasi asam sangat
mempengaruhi produksi biogas.
- Penelitian laboratorium menggunakan digester
berkapasitas 34,5 liter
- Substrat kotoran sapi dan sisa makanan
- Tidak membahas uji pemakaian hasil biogas
4. Yahya dkk Produksi Biogas Perlakuan kotoran sapi saja - Penelitian
(2017) dari Campuran Kotoran Ayam, Kotoran Sapi dan Rumput Gajah Mini (Pennisetum purpureum) dengan Sistem Batch
menghasilkan jumlah biogas lebih banyak 4916 ml.Campuran kotoran sapi(80%) dan rumput gajah (20%) menghasilkan 4610 ml. Campuran kotoran ayam(20%), kotoran sapi (60%) dan rumput gajah (20%) menghasilkan 3906 ml. dan
Campuran kotoran ayam(30%), kot.
sapi (20%) dan rumput
gajah(50%)menghasilkan 2640 ml
laboratorium menggunakan digester botol plastik dengan volume 2 liter - Substrat kotoran
sapi, kotoran ayam dan rumput gajah
5. Haryanto dkk (2018)
Biogas
production from anaerobic codigestion of cowdung and elephant grass (Pennisetum Purpureum) using Batch digester
Penelitian menggunakan drumb plastik berukuran 200 liter terhadap kotoran sapi dan rumput gajah menunjukkan:
Digester dengan komposisi substrat 25: 25: 100 (kotoran sapi: rumput:
air) menghasilkan biogas tertinggi (524,3 L) dengan kandungan metan (31,37%). Disarankan untuk
memecah rumput gajah menjadi partikel yang lebih kecil sebelum memasukkannya ke dalam proses pencernaan.
- Penelitian menggunakan digester drum plastik
berkapasitas 220 L
- Substrat kotoran sapi dan rumput gajah
- Tidak membahas uji/pemanfaatan hasil biogas
6. Haryanto dkk.
(2019)
Pengaruh Komposisi Substrat dari Campuran Kotoran Sapi dan Rumput Gajah (Pennisetum purpureum) terhadap Produktivitas Biogas pada Digester Semi Kontinu
Semua perlakukan campuran kotoran sapi dan rumput gajah menghasilkan produksi biogas rata rata harian yang tidak berbeda secara signifikan. Yaitu antara 7,18 L – 7,60 L.
- Penelitian laboratorium menggunakan digester semi kontinu berukuran 28 liter
- Substrat kotoran sapi dan rumput gajah
- Tidak membahas uji pemakaian hasil biogas
