i
PRODUKSI BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK KAPASITAS 0,3kW/Hari SELAMA 1 JAM
(Menghitung Effisiensi Digester Fixed Dome Type Pada Konversi Kotoran Sapi Menjadi Biogas)
Disusun Sebagai Persyratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Jurusan Teknik Kimia Program Studi Sarjana Terapan Teknik Energi
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh:
Dentri Irtas 0612 4041 1521
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PRODUKSI BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK KAPASITAS 0,3 KW/HARI SELAMA 1 JAM
(Menghitung Effisiensi Digester Fixed Dome Type pada Konvesrsi Kotoran Sapi Menjadi Biogas)
Oleh : Dentri Irtas 0612 4041 1521
Palembang, Juli 2016 Menyetujui,
Pembimbing I, Pembimbing II,
H. Yohandri Bow, S.T., M.T. Tahdid, S.T., M.T.
NIP. 197110231994031002 NIP. 19720113997021001
Mengetahui,
Ketua Program Studi Ketua Jurusan Teknik Kimia
Sarjana Terapan Teknik Energi
Ir. Arizal Aswan, M.T. Adi Syakdani, S.T., M.T.
iii
Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji Di Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya
Pada Tanggal 4 Agustus 2016
Tim Penguji Tanda Tangan
1. Ir. KA. Ridwan, M.T. ( )
NIP. 196002251989031002
2. Ir. Arizal Aswan, M.T. ( )
NIP. 195804241993031001
3. Ir. Hj. Sutini Pujiastuti Lestari, M.T. ( ) NIP. 195610231986032001
Palembang, Agustus 2016 Mengetahui,
Ketua Prodi S1 (Terapan) Teknik Energi
iv MOTTO
Memulailah Dengan Keyakinan Menjalankan Dengan Penuh Keiklasan Menyelesaikan Dengan Penuh Kebahagiaan. Amin
“ Sesungguhnya Sesuatu Menjadi Baik Bagi Orang Yang Berusaha Sebaik-baiknya Mengusahakan Segala Sesuatu”.
“Berusahalah dan Berbuatlah kebaikan semata-mata Karena Allah SWT dan orang-Orang tercinta di sekelilingmu karena tanpa Ridho Nya dan do’a mereka kamu tidak akan mudah untuk menyerah dan akan selalu berjuang”.
(Dentri Irtas)
Kupersembahkan untuk:
Allah SWT beserta Rasul-Nya
Kedua orang tuaku (H. Ibnu saad & Hj. Rosdiana Eriyani) Saudara-saudariku
Seluruh Keluargaku
Dosen Pembimbing I dan II Teman-teman seperjuanganku Kerabat & Sahabat
v ABSTRAK
PRODUKSI BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK KAPASITAS 0,3 KW/HARI SELAMA 1 JAM
(Menghitung Effisiensi Digester Fixed Dome Type Pada Konversi Kotoran Sapi Menjadi Biogas)
(Dentri Irtas, 2016 : 75 Halaman, 16 Tabel, 20 Gambar, 5 Lampiran)
Digester merupakan peralatan penting sebagai penghasil biogas untuk dimanfaatkan sebagai energi listrik. Rancang bangun ini bertujuan untuk mendukung kebijakan pemerintah dalam mengurangi pemakaian bahan bakar fosil dengan memanfaatkan biogas yang berasal dari fermentasi kotoran sapi sebagai bahan bakar. Tipe digster yang digunakan adalah digester fixed dome type. Penelitian ini memperlihatkan bahwa ukuran digester dan teknik pengoperasian selama proses pencernaan anaerob mampu memberikan pengaruh terhadap produktivitas biogas serta mengetahui effisiensi dari digester fixed dome type maka dilakukan perhitungan produksi biogas, menghitung effisiensi digester, dan menganalisa komposisi biogas. Hasil Kinerja menunjukkan bahwa digester fixed dome type mampu memproduksi biogas mencapai 1,718 m3 dengan kandungan gas metan tertinggi sebesar 53,22 % dan effisiensi digester mencapai 80,7366 % serta persen rendemen sebesar 23,2858 % dari 7,25 kotoran sapi. Hal sesuai dengan kebutuhan untuk bahan bakar genset untuk menghasilkan sumber listrik dengan kapasitas 0,3 kW/Hari selama 1 jam.
vi ABSTRACT
BIOGAS PRODUCTION CAPACITY AS A SOURCE OF ELECTRICAL ENERGY 0.3 KW / DAY FOR 1 HOUR
( Counting Efficiency Digester Type Fixed Dome Being On Converting Cow Manure Biogas )
(Dentri Irtas, 2016 : 75 Pages, 16 Tables, 20 Pictures, 5 Attachments)
Digester is an important equipment as producing biogas to be used as electrical energy. This design is intended to support government policies to reduce fossil fuel consumption by utilizing the biogas derived from the fermentation of cow manure as fuel. Digster mode used is fixed dome digester type. This study shows that the size of the digester and operating techniques during the anaerobic digestion process is able to give effect to productivity and to know the efficiency of biogas digester type fixed dome biogas production then do the calculations, counting the digester efficiency, and analyzing the composition of biogas. The results show that the performance fixed dome digester type capable of producing biogas reaches 1,718 m3 with the highest methane content of 53.22%, the efficiency of the digester reached 80.7366 % and 23.2858 percent yield of 7.25 Kg of cow manure. It accordance with the requirements for generator fuel to produce a power source with a capacity of 0.3 kW / day for 1 hour.
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas segala berkah dan rahmat-Nya, shingga laporan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan sesuai rencana. Shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad Shalallahu ‘Alaihi Wassalam beserta para keluarga dan sahabat hingga akhir zaman.
Penulis menyususn laporan ini berdasarkan hasil pengamatan dan data-data yang diperoleh saat melakukan Rancang Bangun dan Penelitian di Laboratutium Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya. Dalam melaksanakan penelitian Tugas Akhir ini penulis telah banyak menerima bimbingan dan bantuan dari bebagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :
1. Dr. Ing Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Adi Syakdani, S.T M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia.
3. Ahmad Zikri, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia.
4. Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Program Studi S1Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Yohandri Bow,S.T., M.T, selaku Dosen Pembimbing I Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
6. Tahdid, S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing II Laporan Tugas Akhir Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
7. Seluruh dosen dan staf Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.
8. Kedua orang tua dan kerabat yang tak henti-hentinya mendoakan dan menyemangatiku dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9. Teman-teman kelas VII EG.B selalu kompak yang telah saling mendukung dalam penyelesaian laporan ini.
viii
Penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan penulis.
Akhir kata, penyusun berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak khususnya mahasiswa Teknik Kimia.
Palembang, Juli 2016
Penulis
ix DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
MOTTO ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan ... 3
1.4 Manfaat ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Sejarah Perkembangan Biogas ... 5
2.2 Biogas ... 8
2.3 Potensi Kotoran Ternak Sebagai Sumber Energi ... 9
2.4 Konversi Kotoran Ternak ke Biogas ... 10
2.4.1 Proses Pembentukan Biogas ... 10
2.4.2 Parameter Proses Pembuatan Biogas ... 13
2.5 Nilai Kalor pembakaran Biogas ... 18
2.6 Digester Biogas ... 19
2.6.1 Jenis-jenis Digester Biogas ... 20
2.6.2 Komponen Utama Digester ... 24
2.6.3 Komponen Pendukung Digester ... 25
2.7 Faktor-faktor yang mempengaruhi Effisiensi Digester ... 27
2.7.1 Menghitung Effisiensi Alat Digester dan Persen Rendemen .... 34
2.8 Konversi Energi Biogas Untuk Ketenagalistikan ... 34
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 36
3.1 Pendekatan Desain Fungsional ... 36
3.2 Pendekatan Desain Struktural ... 37
3.3 Pertimbangan Percobaan ... 41
3.3.1 Waktu dan tempat ... 41
3.3.2 Bahan dan Alat ... 41
3.3.3 Perlakuan dan Rancangan Percobaan ... 43
3.4 Prosedur Percobaan ... 43
x
4.1 Hasil ... 47
4.2 Pembahasan ... 48
4.2.1 Hubungan Derajat Keasaman pH Dengan Persen Rendemen ... 50
4.2.2 Hubungan Antara Persen Rendemen dengan Effisiensi ... 52
BAB V PENUTUP ... 54
5.1 Kesimpulan ... 54
5.2 Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA ... 55
xi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Kandungan Unsur Hara pada Pupuk Kandang ... 9
2. Komposisi Gas yang Terdapat dalam Biogas ... 10
3. Kandunga Kimia yang Diizinkan pada Proses Digestion ... 14
4. Persentase Potensi Produksi Gas untuk Bahan Organik ... 16
5. Rasio C/N Material Organik ... 17
6. Nilai Kalor Pembakaran Biogas dan Natural Gas ... 19
7. Kelebihan dan Kekurangan Digester Jenis Kubah Tetap ... 21
8. Komposisi Rata-Rata Biogas ... 27
9. Nilai Kesetaraan Biogas dan Energi Lainnya ... 35
10. Data Desain Digester Fixed Dome Type ... 47
11. Komposisi kandungan biogas hasil penelitian ... 48
12. Data Hasil Penelitian ... 50
13. Data Aktual Penelitian ... 57
14. Data Perhitungan Tekanan Aktual ... 58
15. Produksi Biogas Harian ... 60
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Tahap Proses Pembentukan Biogas... 13
2. Digester Biogas... 19
3. Digeter Tipe Fixed Dome... 20
4. Digester Tipe Foloating Dome... 21
5. Reaktor Balon... 22
6. Reaktor Bahan Filter Gas... 23
7. Perbandingan Tingkat Gas Terhadap Temperatur... 28
8. Bakteri Green Phosko 7... 30
9. Alur Diagram Dari Kotoran sapi Menjadi Listrik... 35
10. Prototype Mini Plant Biogas Fixed Dome Digester... 37
11. Disain Digester... 38
12. Disain Mixing Tank... 38
13. Disain Over Flow Tank... 39
14. Manometer... 39
15. Kompressor... 40
16. Generator Set... 40
17. Pompa Pengaduk... 39
18. Perlakuan dan Rancangan Percobaan... 46
19. Hubungan Derajat Keasaman Dengan Persen Rendemen... 50
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Data Pengamatan ... 57
2. Perhitungan Effisiensi dan Rendemen ... 58
3. Perhitungan Desain ... 62
4. Dokumentasi ... 73
