Pengembangan Desa Mandiri Energi (DME) Berbasis Energi Terbarukan (Biogas) di Desa Gunungsari Kota Batu
Sandra Malin Sutan*1, Ruslan Wirosoedarmo1, Riyanto1, Annisa’u Choirun1
1 Universitas Brawijaya
*Coresponding author : sandra.msutan@ub.ac.id
PENGANTAR
Desa Gunungsari merupakan salah satu dari 9 desa di wilayah Kecamatan Bumiaji Kota Batu.
Desa Gunungsari memiliki potensi wisata alam yang indah, udara yang segar dan sejuk.
Disamping itu, sektor peternakan mempunyai peranan penting dalam pembangunan ekonomi di Desa Gunungsari. Pada tahun 2017 jumlah populasi sapi perah di Desa Gunungsari tercatat 1.350 ekor [1]. Rata-rata tiap kepala keluarga (KK) memiliki lima ekor sapi perah. Peternak sapi di wilayah ini sangat diuntungkan dari segi geografis karena untuk memenuhi kebutuhan pakan ternak tidak menemui kesulitan. Rumput
bisa tumbuh sangat baik dan subur sehingga sangat cocok untuk memelihara ternak.
Usaha peternakan sapi perah dapat memberikan dampak positif terhadap pembangunan masyarakat, seperti peningkatan pendapatan peternak, perluasan kesempatan kerja, peningkatan ketersediaan pangan terutama susu, serta peningkatan pendapatan asli daerah. Namun, isu lingkungan dan kesehatan terkait dengan peternakan sapi perah terkadang kurang diperhatikan. Peternakan intensif dapat mencemari lingkungan melalui pembuangan kotoran ternak ke tanah, air permukaan, serta emisi gas metana ke atmosfir [6]. Limbah ternak umumnya digunakan sebagai pupuk kompos [2,11] dan sedikit yang ABSTRAK
Desa Gunungsari di Kota Batu menjadikan sektor pertanian dan peternakan sebagai usaha yang banyak dikembangkan oleh masyarakatnya. Produksi ternak khususnya sapi perah terus mengalami peningkatan dan memberi manfaat yang besar sebagai penyedia protein hewani.
Namun, hasil samping peternakan berupa limbah kotoran ternak dalam skala besar akan menimbulkan masalah yang kompleks. Selain itu, kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) terus mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya proses industrialisasi. 83% masyarakat di Desa Gunungsari masih bergantung pada BBM dan Liquid Petroleum Gas (LPG) untuk memasak.
Kedua sumber energi tersebut berasal dari minyak bumi yang diketahui tidak bisa terbaharukan.
Oleh karena itu, diperlukan sumber energi alternatif berupa pemanfaatan kotoran ternak, khususnya kotoran sapi menjadi biogas sehingga dapat digunakan sebagai pengganti LPG dan penggerak generator. Sisa bahan organik dapat digunakan sebagai pupuk organik cair dan pakan ikan.
Sehubungan dengan hal tersebut, kegiatan Doktor Mengabdi ini dapat meningkatkan pendapatan usaha tani melalui pengoptimalan sumber daya yang ada sehingga petani atau peternak mampu menghasilkan energi mandiri untuk memenuhi kebutuhan energi sehari-hari.
KEYWORDS
Biogas, energi, kotoran ternak, pupuk, fertilizer.
Article Number : 297-1059-1-SM Received : 2020-11-16 Accepted : 2021-07-09 Published : Volume : 07 Issue : 01 Mounth, Year July 2021 pp.1178-1183
Journal Of Innovation And Applied Technology
Volume 07, Number 01, 2021 e-ISSN:2477-7951 - p-ISSN:2502-4973
JIAT
memanfaatkan sebagai biogas [4], padahal limbah ternak berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi pada saat bahan bakar energi terbatas.
Kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) untuk keperluan industri, transportasi, maupun rumah tangga dari tahun ke tahun semakin meningkat.
Hasil survey menunjukkan bahwa 83%
masyarakat di Desa Gunungsari masih bergantung pada Liquid Petroleum Gas (LPG) untuk memasak. Selama ini energi yang berupa LPG berasal dari minyak bumi yang notabene tidak bisa terbaharukan. Menurut Farahdiba et al. [4], persediaan minyak dan gas alam Indonesia diprediksi masing-masing akan habis dalam jangka waktu 15 dan 60 tahun. Cadangan BBM tersebut diprekdiksi akan habis dalam dua dekade mendatang jika terus dikonsumsi tanpa ditemukannya cadangan baru.
Biogas merupakan salah satu jenis energi yang dapat digunakan apabila ditinjau dari aspek teknis, sosial, maupun ekonomi, terutama untuk memenuhi kebutuhan energi di pedesaan [8,9].
Pemanfaatan energi biogas memberikan beberapa keuntungan, yakni 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 [5]. Biogas dapat dimanfaatkan terutama untuk memasak, penerangan, dan bahan bakar untuk kendaraan [7].
Produksi kotoran satu ekor ternak rata-rata 15 kg/hari, jika populasi sapi perah di Desa Gunungsari sebanyak 1.350 ekor dan 1 kg menghasilkan 0,01 m3 gas metane, maka jumlah kotoran itu bisa dikelola menjadi bahan baku biogas sebesar 202,5 m3. Jumlah yang luar biasa ini cukup mencukupi kebutuhan memasak 202,5 KK karena rata-rata dalam 1 hari, 1 KK hanya membutuhkan 1 m3 biogas. Peternak yang mempunyai 2 ekor ternak sudah mempunyai jaminan untuk mendapatkan energi untuk memasak setiap harinya. Desa Mandiri Energi ini diharapkan dapat mengoptimalkan penggunaan input sumberdaya seperti limbah
ternak sebagai sumber energi sehingga menghasilkan output dengan biaya yang lebih rendah.
Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi pada pedesaan dapat memberikan multiple effect dan dapat menjadi penggerak dinamika pembangunan pedesaan. Selain itu, merupakan komponen sentral sistem usaha tani yang mengkombinasikan pengolahan limbah, penghasil energi panas dan listrik, serta produksi pupuk. Pemanfaatan limbah menjadi biogas secara ekonomi akan sangat kompetitif untuk mengatasi peningkatan harga BBM dan pupuk anorganik. Dengan demikian, limbah peternakan yang dihasilkan tidak lagi menjadi beban biaya usaha, tetapi menjadi hasil ikutan yang memiliki nilai ekonomi tinggi dan bila mungkin setara dengan nilai ekonomi produk utama.
Pengembangan Desa Mandiri Energi di Desa Gunungsari diwadahi dalam program Doktor Mengabdi LPPM Universitas Brawijaya yang melibatkan peran serta semua masyarakat, dari awal sampai akhir. Pengabdian kepada masyarakat ini bertujuan untuk meningkatkan pendapatan petani desa melalui pemanfaatan limbah ternak menjadi biogas serta meningkatkan nilai tambah limbah biogas baik padat maupun cair. Harapannya masyarakat desa mampu mengolah limbah ternak menjadi sumber energi sehingga mampu meningkatkan kebermanfaatan dari limbah dan mendatangkan keuntungan bagi masyarakat.
BAHAN DAN METODE
Kegiatan pengabdian ini dilakukan di Desa Gunungsari Kecamatan Bumiaji Kota Batu pada bulan Juni sampai November 2020. Kelompok pemberdayaan yang menjadi sasaran kegiatan ini adalah Kelompok Tani Mandiri Energi Jantur.
Metode pemberdayaan yang dilaksanakan antara lain: (1) pelatihan pengolahan limbah ternak menjadi biogas; (2) introduksi Teknologi Tepat Guna (TTG); dan (3) pendampingan dengan pendekatan individu dan kelompok.
Pelatihan dilakukan untuk meningkatkan pengetahuan dan pengalaman kepada mitra.
Pelatihan meliputi pengolahan limbah ternak
Journal Of Innovation And Applied Technology
Volume 07, Number 01, 2021 e-ISSN:2477-7951 - p-ISSN:2502-4973
JIAT
menjadi biogas, pengolahan limbah cair biogas menjadi pupuk organik, pengolahan limbah padat biogas menjadi media ternak cacing tanah dan pellet ikan. Introduksi TTG dimaksudkan sebagai insentif kepada mitra agar ada keberlanjutan program. Pendampingan intensif baik individu maupun kelompok dilakukan melalui komunikasi langsung atau tatap muka dan komunikasi tidak langsung atau melalui handphone.
HASIL DAN DISKUSI
Berdasar hasil kegiatan pengabdian yang telah dilakukan oleh Tim Doktor Mengabdi LPPM UB diperoleh beberapa kegiatan pemberdayaan untuk meningkatkan kesejahteraan Kelompok Tani Mandiri Energi Jantur.
Sistem Pertanian Terpadu
Sistem pertanian terpadu ini berangkat dari pengembangan peternakan sapi yang menghasilkan kotoran melimpah, lalu diolah dengan biodigester untuk menopang kebutuhan pertanian. Artinya, biodigester mampu menghasilkan energi bagi kebutuhan rumah tangga petani (pengganti LPG) dan olahannya (sumber listrik). Selain itu, efluen (sampah) biogas dapat digunakan sebagai sumber pupuk organik yang dapat dipakai untuk bercocok tanam dan nutrisi untuk hidroponik serta sebagai media ternak cacing dan pellet ikan. Alur pemanfaatan limbah ternak secara terpadu dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Alur Pemanfaatan Limbah Ternak Terpadu
Pengelolaan Limbah Ternak Menjadi Biogas Biogas dari limbah kotoran hewan sangat potensial sebagai sumber energi pada DME.
Kelompok Tani Mandiri Energi Jantur memiliki sembilan ekor sapi perah, yang akan menghasilkan kotoran kering 45 kg/hari dan biogas 1,88 m3/hari (Tabel 1). Setiap kg kotoran sapi kering menghasilkan biogas rata-rata 0,0315 m3. Jika produksi kotoran sapi per hari adalah 50 kg maka setiap ekor sapi perah dewasa dapat menghasilkan 0,0315 m3 x 50 kg atau 1,5 m3 biogas [9]. Setiap 1 m3 biogas sebanding dengan 0,46 kg elpiji. Dengan asumsi tersebut, tabung gas 3 kg dapat diisi 6,5 m3 biogas dari 4,3 ekor sapi, sedangkam tabung gas 12 kg dapat diisi 26 m3 biogas dari 17,4 ekor sapi [12]. Dengan demikian, kotoran ternak perlu dimanfaatkan sebagai biogas untuk bahan bakar rumah tangga.
Tabel 1. Potensi kotoran ternak sebagai sumber energi
Uraian Jumlah
Jumlah sapi (ekor) 9
Jumlah kotoran sapi (kg/ekor) 25 Total kotoran per hari (kg/hari) 225
Total bahan kering (kg.BK) 45
Volume hasil biogas (m3) 1,8
Volume metana (m3) 1,26
Massa metana (kg) 0,82656
Sumber: Data Primer (2020)
Pemanfaatan Biogas sebagai Pengganti LPG dan Penggerak Mesin Generator
Biogas merupakan sumber energi alternatif potensial dari limbah pertanian dan peternakan untuk menggantikan energi tidak terbarukan.
Energi dari 1 m3 biogas sebanding dengan lampu 60 – 100 watt selama 6 jam, memasak tiga jenis makanan untuk 5-6 orang, sebanding dengan 0,7 kg bensin, menjalankan motor 1 PK selama 2 jam, atau sebanding dengan 1,25 kwh listrik [13]. Selain itu, energi yang terkandung dalam 1 m3 sebersar 2.000 – 4.000 kkal atau dapat memenuhi kebutuhan memasak bagi satu keluarga (4-5 orang) selama 3 jam. Sebelum biogas dimanfaatkan sebagai pengganti LPG dan penggerak generator, tim Doktor Mengabdi
Journal Of Innovation And Applied Technology
Volume 07, Number 01, 2021 e-ISSN:2477-7951 - p-ISSN:2502-4973
JIAT
melalukan pemurnian biogas dari gas pengotor seperti karbondioksida, hydrogen sulfida, dan uap air. Proses pemurnian biogas dilakukan melalui proses adsorpsi dan absorpsi. Pada kegiatan ini, mahasiswa beserta mitra melakukan perakitan dan percobaan alat pemurnian biogas, yang nantinya biogas yang telah dimurnikan digunakan sebagai energi pengganti LPG dan penggerak mesin generator.
Desain dan alat pemurnian biogas dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Gambar dan Spesifikasi Alat Pemurnian Biogas
Pembuatan mesin generator ini bertujuan untuk mengkonversi energi panas menjadi energi mekanik, lalu dari energi mekanik menjadi energi listrik. Bahan bakar motor yang digunakan adalah biogas dari kotoran sapi. Untuk pemanfaatan biogas sebagai generator listrik, yaitu dengan cara menyambungkan selang gas dari sistem pemurnian berisi biogas dengan selang gas yang menuju kompor dengan stop kran. Kemudian mempersiapkan motor diesel
bensin dan dilakukan pemodifikasian karburator.
Pengoperasiannya cukup mudah yaitu dengan hanya membuka stop kran biogas, kemudian tekan on pada motor diesel, selanjutnya atur choke motor bakar dalam kondisi tertutup, lalu tarik tuas engkol motor bakar hingga menyala.
Setelah itu, buka choke perlahan hingga terjadi pencampuran dengan udara. Adapun listrik yang dihasilkan yaitu melalui putaran poros motor diesel yang disambungkan dengan poros generator, sehingga listrik akan menyala. Mesin generator dan penggunaan listrik dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Mesin Generator dan Penggunaan Listrik
Pengelolaan Limbah Padat Biogas menjadi Pellet Ikan melalui Proses Kascing
Kegiatan pengolahan limbah padat biogas menjadi media ternak cacing dan pellet ikan dilakukan tanggal 7 Juli 2020. Limbah biogas mengandung vitamin B12 sehingga berpotensi digunakan sebagai pakan. Kandungan vitamin B12 pada limbah biogas mencapai 3.000 mikrogram per kg limbah biogas kering. Sebagai perbandingan, tepung ikan dalam ransum pakan ternak hanya mengandung 200 mikrogram per kg, sedangkan tepung tulung sekitar 100 mikrogram per kg [3]. Dalam kegiatan pengabdian ini, proses pembuatan pellet ikan, kascing bertujuan untuk mendegradasi zat organik dengan ekonomis dan tanpa menimbulkan limbah sehingga sangat cocok untuk diterapkan. Adapun alat yang dibutuhkan dalam pembuatan pellet ikan ini sangat sederhana, yaitu mesin gilingan, timbangan, baskom plastik, sprayer, dan oven. Sedangkan bahan yang dibutuhkan meliputi cacing sebagai decomposer limbah biogas, limbah biogas sebagai media budidaya cacing, tepung tapioka sebagai perekat adonan, dan air sebagai media
Journal Of Innovation And Applied Technology
Volume 07, Number 01, 2021 e-ISSN:2477-7951 - p-ISSN:2502-4973
JIAT
pencampur. Produk pellet ikan yang dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Pellet Ikan dari Limbah Padat Biogas
Pemanfaatan Limbah Cair Biogas Sebagai Pupuk Organik Cair
Kegiatan ini dilakukan pada tanggal 16 Agustus 2020 yang bertujuan untuk mengolah limbah cair biogas menjadi pupuk organik cair.
Kegiatan ini didampingi oleh mahasiswa dan di monitor oleh tim dosen UB. Pupuk cair organik ini nantinya akan digunakan sebagai nutrisi dalam pengembangan hidroponik selada.
Proses pengolahan limbah cair biogas menjadi pupuk cair merupakan proses yang simple yaitu dengan langkah-langkah sebagai berikut: (1) ambil limbah digester biogas kemudian saring menggunakan kain saring, (2) aerasi air dari hasil proses penyaringan menggunakan aerator selama 2 minggu dan, (2) pupuk organik cair siap di aplikasikan. Kandungan unsur hara yang dimiliki limbah cair organik terdiri dari 1,45 % nitrogen, 1,1% pospor, dan 1,1% kalium [10].
Pengaplikasian pupuk cair sebagai nutrisi budidaya selada organik dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Pengaplikasian Pupuk Cair sebagai Nutrisi pada Budidaya Selada Organik
KESIMPULAN dan SARAN
Biogas memiliki manfaat sebagai sumber energi alternatif, pupuk organik padat maupun cair, pellet ikan, dan untuk memperbaiki sanitasi lingkungan. Oleh karena itu, biogas perlu dimasyarakatkan terutama di daerah sentra peternakan dengan memanfaatkan secara langsung limbah ternak menjadi bahan biogas.
Biogas dapat menjadi alternatif energi yang murah dibandingkan dengan sumber energi lain yang semakin terbatas. Perbaikan teknologi biogas, integrasi sistem biogas dengan produksi pupuk organik, serta sosialisasi dan bimbingan teknis dapat memperluas pengebangan biogas di masyarakat. Oleh karena itu, perlu adanya dukungan beberapa pihak seperti pemerintah, universitas dan masyarakat.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada Universitas Brawijaya atas bantuan dana melalui kegiatan Doktor Mengabdi tahun 2020. Ucapan terimakasih juga penulis berikan kepada semua kolega, tim pelaksana teknis dan tim mahasiswa TA dan PKL Mandiri Energi yang membantu dalam pengumpulan data serta pendampingan kegiatan.
REFERENCES
[1] BPS. 2018. Kota Batu Dalam Angka 2018.
https://batukota.bps.go.id/publica tion/2018/08/16/0359f1ad025252 a858315ad1/kota-batu-dalam- angka-2018.html
[2] Budiyanto, K. 2011. Tipologi pendayagunaan kotoran sapi dalam upaya mendukung pertanian organik di Desa Sumbersari, Kecamatan Poncokusumo, Kabupaten Malang. J. GAMMA 7(1): 42-49.
[3] Elizabeth, R. dan S. Rosdiana. 2011.
Efektivitas pemanfaatan biogas sebagai sumber bahan bakar dalam mengatasi biaya ekonomi rumah tangga di pedesaan.
Prosiding Seminar Nasional Era
Journal Of Innovation And Applied Technology
Volume 07, Number 01, 2021 e-ISSN:2477-7951 - p-ISSN:2502-4973
JIAT
Baru Pembangunan Pertanian:
Strategi Mengatasi Masalah Pangan, Bioenergi dan Perubahan Iklim. hlm. 220-234.
[4] Farahdiba, A.A., A. Ramdhaniati, dan E.S.
Soedjono. 2014. Teknologi dan manajemen program biogas sebagai salah satu energi alternatif yang berkelanjutan di Kabupaten Malang. J. Inovasi dan Kewirausahaan 3(2): 145- 159.
[5] Insam, H., M. Gomez-Brandon, and J.
Ascher. 2015. Manure-based biogas fermentation residues:
Friend or foe of soil fertility? Soil Biol. Biochem. 84: 1-14.
[6] Kasworo, A., M. Izzati, dan Kismartini. 2013.
Daur ulang kotoran ternak sebagai upaya mendukung peternakan sapi potong yang berkelanjutan di Desa Jogonayan Kecamatan Ngablak Kabupaten Magelang. Prosiding Seminar Nasional Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan. 306-311.
[7] Minde, G.P., S.S. Magdum, and V.
Kalyanraman. 2013. Biogas as a sustainable alternative for current energy need of India. J.
Sust.Energy Environ. 4: 121-132.
[8] Rajendran, K., S. Aslanzadeh, and M.J.
Taherzadeh. 2012. Household biogas digesters-A review.
Energies 5: 2911-2942.
[9] Rustijarno, S. 2009. Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi alternatif terbarukan di lokasi Prima Tani Kabupaten Kulon Progo. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner. Pusat Penelitian
dan Pengembangan Peternakan, Bogor. hlm. 831-835.
[10] Sudiarto, B. 2008. Pengelolaan limbah peternakan terpadu dan agribisnis yang berwawasan lingkungan. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner. Universitas Padjajaran, Bandung
[11] Syamsuddin, A.R. Mappangaja, dan A.
Natsir. 2012. Analisis manfaat program biogas asal ternak
bersama masyarakat
(BATAMAS) Kota Palopo (Studi Kasus Kelompok Tani Kampulang Kecamatan Wara Selatan Kota Palopo): 18 hlm.
[12] Wahyuni, S. 2008. Analisa kelayakan pengembangan biogas sebagai energi alternatif berbasis individu dan kelompok. Tesis Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor
[13] Widodo, T.W., A. Nurhasanah, A. Asari, dan R. Elita. 2009. Pemanfaatan limbah industri pertanian untuk energi biogas. Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Serpong, Tangerang.
12 hlm.
