1
SKRIPSI
Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
ASHADI RIZKI ZUMARO 1210024428001
TEKNIK LINGKUNGAN YAYASAN MUHAMMAD YAMIN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI INDUSTRI (STTIND) PADANG
2017
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL ... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Identifikasi Masalah... 3
1.3 Batasan Masalah ... 4
1.4 Rumusan masalah ... 4
1.5 Tujuan Penelitian ... 4
1.6 Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Landasan Teori ... 6
2.2 Kerangka Konseptual ... 24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian ... 26
3.2 Lokasi Penelitian ... 26
3.3 Populasi dan Sampel ... 27
3.4 Variabel Penelitian ... 27
3.5 Data dan Sumber Data ... 27
3.6 Teknik Pengolahan dan Analisis Data ... 28
3.7 Kerangka Metodologi ... 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1Umum ... 32
4.2Hasil ... 32
BAB V PENUTUP 5.1Kesimpulan ... 39
5.2Saran ... 39
DAFTAR KEPUSTAKAAN
PERANCANGAN REAKTOR BIOGAS DI UPTD PASAR TERNAK PALANGKI
Nama : Ashadi Rizki Zumaro NPM : 1210024428001 Pembimbing I : Yaumal Arbi, MT Pembimbing II: Andi Irawan, MT
ABSTRAK
Sektor peternakan menyumbang 37% metana dan 65% nitro oksida (lebih kuat dari CO2), gas metana adalah sebuah gas yang dihasilkan dari proses pencernaan hewan dapat mencapai 86 juta ton/tahun dan metana yang terlepas dari kotoran hewan mencapai 18 juta ton/tahun. (Laporan LIVESTOCKS, FAO tahun 2007). Apabila disederhanakan, tulisan diatas menerangkan bahwa limbah kotoran yang dihasilkan dari satu ekor sapi dewasa ikut memberikan andil terhadap pemanasan global (Global Warming) hal itu disebabkan tidak adanya perlakuan yang tepat dan kotoran disimpan di area terbuka sehingga terkena sinar matahari langsung akibatnya gas metan yang dihasilkan dari kotoran hewan menguap. Salah satu sumber dari kotoran hewan yang ada di Indonesia adalah pasar ternak. UPTD Pasar Ternak Palangki merupakan pasar ternak terbesar se- Sumatera Barat, Pasar Ternak ini berada di Nagari Palangki, Kecamatan IV Nagari Kabupaten Sijunjung, rata-rata setiap tahun (2011 – 2016) hewan yang masuk ke UPTD ini mencapai 22215 ekor, salah satu solusi teknologi untuk mengatasi kotoran hewan adalah biogas.
Kata Kunci : Masalah Lingkungan,UPTD,Biogas
BIOGAS REACTOR DESIGN IN LIVESTOCK MARKET UPTD PALANGKI
Name: Ashadi Rizki Zumaro NPM: 1210024428001
Supervisor I: Yaumal Arbi, MT Supervisor II: Andi Irawan, MT
ABSTRACT
The livestock sector accounts for 37% of methane and 65% nitrous oxide (more powerful than CO2), methane is a gas produced from the animals' digestion could reach 86 million tons / year and the methane released from manure to reach 18 million tons / year. (Report livestocks, FAO 2007). When simplified, writing on to explain that the sewage generated from one cow adults participate contributes to global warming (Global Warming) that due to absence of proper treatment and feces are stored in the area open so exposed to direct sunlight consequently methane gas generated of manure evaporate. One source of animal waste in Indonesia is a cattle market. UPTD Palangki Livestock Market is the largest cattle market in Sumatera Barat, Livestock Market is in Nagari Palangki, District IV Nagari Sijunjung, average each year (2011 - 2016) of animals that went into this UPTD tail reaches 22215, one technological solution to address manure is biogas.
Keywords: Environmental Issues, UPTD, Biogas
KATA PENGANTAR
Pertama sekali penulis mengucapkan syukur Alhamdulillah kehadiarat Allah SWT, dimana atas berkat rahmat dan karunianya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini ini yang penulis beri judul “Perancangan Reaktor Biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki”.
Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada:
1. Ibu Tri Ernita, ST,MP, selaku PLT Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.
2. Bapak Yaumal Arbi, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Lingkungan Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang dan selaku pembimbing I dalam penulisan skripsi penelitian ini
3. Bapak Andi Irawan, MT selaku pembimbing II dalam penulisan skripsi penelitian ini.
4. Bapak Hafrin selaku Kepala UPTD Pasar Ternak Palangki.
5. Seluruh karyawan/karyawati UPTD Pasar Ternak Palangki.
6. Seluruh dosen dan karyawan/karyawati Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang.
7. Teman-teman mahasiswa Teknik Lingkungan Sekolah Tinggi Teknologi Industri (STTIND) Padang yang telah banyak membantu dalam penyelesaian ujian komprehensif ini.
Akhirnya penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, dari itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca, atas kritik dan saran terlebih dahulu penulis ucapkan terima kasih.
Padang, Maret 2017
Penulis
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permintaan kebutuhan Bahan Bakar Minyak (BBM) di Indonesia baik itu untuk keperluan industri, transportasi dan rumah tangga dari tahun ketahun semakin meningkat.
Menyebabkan ketersediaan bahan bakar menjadi terbatas, atau harga menjadi melambung. Pertumbuhan penduduk,juga menyebabkan sumber daya alam yang tersedia berkurang, seperti bahan bakar minyak (BBM), eksploitasi sumber daya alam, khususnya minyak, yang telah membesar-besarkan ancaman bagi keselamatan manusia dan lingkungan itu sendiri. Hal lain yang banyak dikhawatirkan orang bahwa jumlah cadangan minyak yang menurun dari hari ke hari dan terancam habis. Karena itu perlu mencoba untuk mencari energi alternatif untuk menghemat cadangan minyak yang ada saat ini. Biogas adalah salah satu energi yang dapat dikembangkan dengan memberikan cukup bahan baku yang tersedia dan Ramah lingkungan. masalah dapat diatasi dengan kebutuhan energi menggunakan sumber energi terbaru yang relatif mudah didapat, dan biaya operasional yang rendah, tidak mengakibatkan masalah limbah. salah satunya yaitu dengan memanfaatkan kotoran sapi sebagai biogas.
Biogas merupakan salah satu solusi teknologi energi untuk mengatasi kesulitan masyarakat akibat kenaikan harga BBM, teknologi ini bisa segera diaplikasikan, terutama dikalangan masyarakat pedesaan yang memelihara hewan ternak sapi. Dalam rangka pemenuhan keperluan energi rumah tangga, khususnya di pedesaan, maka perlu dilakukan upaya yang sistematis untuk menerapkan berbagai alternatif energi yang layak bagi masyarakat.
Disamping itu dengan memanfaatkan kotoran hewan dapat juga mengurangi pemanasan global karena Sektor peternakan menyumbang 37%
metana dan 65% nitro oksida (lebih kuat dari CO2), gas metana adalah sebuah gas yang dihasilkan dari proses pencernaan hewan dapat mencapai 86 juta ton/tahun
dan metana yang terlepas dari kotoran hewan mencapai 18 juta ton/tahun.
(Laporan LIVESTOCKS, FAO tahun 2007)
Apabila disederhanakan, tulisan diatas menerangkan bahwa limbah kotoran yang dihasilkan dari satu ekor sapi dewasa ikut memberikan andil terhadap pemanasan global (Global Warming) hal itu disebabkan tidak adanya perlakuan yang tepat dan kotoran disimpan di area terbuka sehingga terkena sinar matahari langsung akibatnya gas metan yang dihasilkan dari kotoran hewan menguap. Salah satu sumber dari kotoran hewan yang ada di Indonesia adalah pasar ternak.
UPTD Pasar Ternak Palangki merupakan pasar ternak terbesar se- Sumatera Barat Pasar Ternak ini berada di Nagari Palangki, Kecamatan IV Nagari Kabupaten Sijunjung. Lokasi Pasar Ternak berada dipinggir jalan raya Lintas Sumatera berjarak sekitar 10 kilometer dari Muaro Sijunjung ibukota Kabupaten Sijunjung, kurang lebih 100 kilometer dari kota Padang, ibukota Propinsi Sumatera Barat dan kurang lebih 110 kilometer dari gerbang selatan Propinsi Sumatera Barat. Lokasi ini memberi kemudahan bagi para pedagang baik dari luar Kabupaten Sijunjung maupun luar Propinsi Sumatera Barat untuk datang bertransaksi di Pasar Ternak Palangki. Pedagang ternak yang bertransaksi di Pasar Ternak Palangki antara lain berasal dari luar Propinsi Sumatera Barat ( Sumatera Selatan, Bengkulu, Jambi, Riau, Sumatera Utara, Aceh dan P. Jawa ) dan pedagang ternak yang berasal dari kabupaten/kota didalam Propinsi Sumatera Barat ( Dharmasraya, Sawahlunto, Solok, Tanah datar, Payakumbuh, Padang panjang, Pariaman, Padang dan Sijunjung sendiri ).
Pasar Ternak Palangki berfungsi sebagai grosir bagi ternak-ternak yang diperjual belikan. Umumnya ternak yang diperjual belikan di Pasar Ternak Palangki tidak untuk pemakai akhir ( dipotong untuk konsumsi ) tapi dibeli oleh pedagang ternak yang akan menjualnya kembali di tempat asalnya.
Tabel 1.1 Jumlah Ternak Masuk di UPTD Pasar Ternak Palangki Tahun 2011 - 2016
Tahun Jumlah Hewan Masuk
Hewan Masuk Paling Tinggi Terjadi Pada
Bulan
Jumlah Hewan Tertinggi Pada Bulan
2011 25340 Ekor Oktober 6014 Ekor
2012 27025 Ekor September 4075 Ekor
2013 22321 Ekor Oktober 3212 Ekor
2014 18567 Ekor September 3496 Ekor
2015 20381 Ekor Agustus 3478 Ekor
2016 19653 Ekor September 3076 Ekor
Sumber : UPTD Pasar Ternak Palangki,2017
Dari data yang diperoleh pada tahun 2011 hewan yang masuk ke dalam pasar ternak ini yang paling tinggi dalam satu tahun mencapai 6014 ekor, jumlah ini terjadi pada bulan Oktober, jadi dari jumlah ternak ini dapat diperkirakan menghasilkan 150350 kg kotoran hewan.
Dengan banyaknya hewan yang ada pada UPTD Pasar Ternak Palangki otomatis kotoran hewan yang dihasilkan akan banyak juga, dari beberapa pengamatan penulis kotoran hewan yang di UPTD hanya ditumpuk disatu tempat kemudian sebagian lagi dibakar bersamaan dengan sisa-sisa pakan ternak yang terbuang. Jadi tanpa pengelolaan yang maksimal, kotoran ini dapat menimbulkan efek negatif.
Dari latar belakang masalah di atas penulis mencoba membahas dan meneliti dalam suatu bentuk penelitian yang diberi judul “ Perancangan Reaktor Biogas Di UPTD Pasar Ternak Palangki.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas dapat diidentifikasikan beberapa masalah diantaranya :
1. UPTD Pasar Ternak Palangki merupakan salah satu pasar ternak terbesar di Sumatera Barat dengan kotoran yang sangat banyak dan tidak terkelola.
2. Limbah kotoran hewan di UPTD Pasar Ternak Palangki yang menyebabkan pencemaran lingkungan.
1.3 Batasan Masalah
Agar tugas akhir ini lebih terarah dan sesuai dengan tujuannya, maka ditetapkan batasan masalahnya. Tugas akhir ini hanya membahas tentang potensi yang dapat dihasilkan kotoran hewan di UPTD Palangki menjadi biogas dengan asumsi satu ekor hewan ternak menghasilkan kotoran 25 kg/hari, tugas akhir ini hanya membahas sampai terbentuknya desain detail reaktor biogas serta RAB dari desain reaktor biogas tersebut .
1.4 Rumusan Masalah
1. Seberapa besar potensi energi biogas yang dapat dihasilkan di UPTD Pasar Ternak Palangki ?
2. Bagaimana bentuk desain detail reaktor biogas yang sesuai dengan UPTD Pasar Ternak Palangki ?
3. Bagaimana RAB desain reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki ? 1.5 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Menghitung potensi energi biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki.
2. Mengetahui bentuk desain reaktor yang sesuai dengan UPTD Pasar Ternak Palangki.
3. Menghitung RAB desain reaktor pada UPTD Pasar Ternak Palangki.
1.6 Manfaat Penelitian
Penelitian ini bermanfaat bagi semua pihak dan bagi penulis sendiri.
Adapun manfaat penelitian sebagai berikut:
1. Bagi penulis
Memberikan wawasan baru dan menambah informasi mengenai pemanfaatan limbah kotoran sapi menjadi biogas.
2. Bagi STTIND
Memberi referensi untuk menambah ilmu mengenai pemanfaatan limbah kotoran sapi menjadi biogas
3. Bagi Masyarakat
Apabila penelitian ini berhasil, maka kedepannya diharapkan bisa mengurangi kebutuhan masyarakat terhadap bahan bakar minyak.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Landasan Teori
2.1.1 Gambaran Umum Biogas
Menurut Setiawan (2002), menyatakan bahwa biogas (gas bio) merupakan gas yang ditimbulkan jika bahan – bahan organik, seperti kotoran hewan, kotoran manusia, atau sampah, direndam di dalam air dan disimpan di dalam tempat tertutup atau anaerob. Sedangkan menurut Simamora, S et al. (2006), menyatakan bahwa proses terjadinya biogas adalah fermentasi anaerob bahan organik yang dilakukan oleh mikroorganisme sehingga menghasilkan gas yang mudah terbakar (flammable). Secara kimia, reaksi yang terjadi pada pembuatan biogas cukup panjang dan rumit, meliputi tahap hidrolisis, tahap pengasaman, dan tahap metanogenik.
Pada dasarnya kotoran hewan yang ditumpuk atau dikumpulkan begitu saja dalam beberapa waktu tertentu dengan sendirinya akan membentuk gas metan. Namun karena tidak ditampung, gas itu akan hilang menguap ke udara.
Karena itu, untuk menampung gas yang terbentuk dari kotoran sapi dapat dibuat beberapa model konstruksi alat penghasil biogas (Simamora, S et al, 2006).
Menurut Setiawan (2002), menyatakan bahwa biogas yang terbentuk dapat dijadikan bahan bakar karena mengandung gas metan (CH4) dalam persentase yang cukup tinggi.
Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka oksigen (anaerob). Komponen biogas antara lain sebagai berikut : ± 60 % CH4 (metana), ± 38 % CO2 (karbon dioksida) dan ± 2 % N2, O2, H2, & H2S. Biogas dapat dibakar seperti elpiji, dalam skala besar biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik, sehingga dapat dijadikan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan. Sumber energi Biogas yang utama yaitu kotoran ternak Sapi, Kerbau, Babi dan Kuda.
Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit.
Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Saat ini, banyak negara maju meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah.
Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas selain menghasilkan gas metan untuk memasak juga mengurangi pencemaran lingkungan, menghasilkan pupuk organik padat dan pupuk organik cair dan yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui.
Berikut banyaknya kotoran hewan yang dapat dihasilkan hewan-hewan ternak dalam satu hari.
Tabel 2.1. Kotoran yang dihasilkan ternak per hari
Jenis Ternak Kotoran Padat (Kg) Kotoran Cair (Liter)
Sapi 25,00 9,07
Kuda 16,10 3,63
Babi 2,72 1,59
Domba 1,13 0,68
Ayam 0,05 -
Sumber : Wahyuni, 2009.
Untuk kotoran satu ekor sapi/kerbau akan didapatkan kotoran hewan sebanyak 25 kg/hari, dari kotoran tersebut dapat mengahasilkan gas.
Berikut banyaknya produksi gas dari kotoran hewan yang dapat dilihat pada table dibawah ini.
Tabel 2.2. Produksi Gas dari Kotoran
Jenis Kotoran Produksi gas per Kg kotoran
Sapi atau kerbau 0,023 – 0,04 m3
Babi 0,04 – 0,0059 m3
Ayam 0,065 – 0,0116 m3
Manusia 0,02 – 0,028 m3
Sumber : Wahyuni, 2011.
Dengan menggunakan data perbandingan dari banyaknya kotoran yang dapat dihasilkan oleh hewan-hewan ternak tersebut untuk dijadikan biogas, maka disini juga dapat dibandingkan biaya yang dikeluarkan biogas terhadap jenis bahan bakar lainnya :.
Tabel 2.3. Perbandingan pemakaian biogas terhadap jenis bahan bakar lainnya
Jenis bahan bakar Jumlah Satuan Biaya Persatuan (Rp)
Biaya yang dikeluarkan (Rp)
Biogas 1,00 m3 1.620 1.620
Minyak Tanah 0,62 Liter 8.000 4.960
LPG 0,46 12 Kg 75.000 2.872
Bensin 0,80 Liter 4.500 3.600
Kayu Bakar 3,50 Kg 3.000 10.500
Sumber : Wahyuni, 2011.
2.1.2 Syarat Pembuatan Biogas
Menurut Simamora, S et al (2006), menyatakan bahwa dalam pembuatan biogas ada beberapa syarat yang harus dipenuhi yakni;
1. Ada bahan pengisi yang berupa bahan organik, terutama limbah pertanian dan peternakan.
2. Ada instalasi biogas yang memenuhi beberapa persyaratan seperti, lubang pemasukan dan pengeluaran, tempat penampungan gas, dan penampungan sludge (sisa Pembuangan).
3. Terpenuhinya faktor pendukung yakni faktor dalam (dari digester) yang meliputi imbangan C/n, pH, dan struktur bahan isian (kehomogenan) dan faktor luar yang meliputi fluktasi suhu.
2.1.3 Faktor yang Mempengaruhi Produksi Biogas
Menurut Simamora, S et al (2006), menyatakan bahwa banyak faktor yang mepengaruhi keberhasilan produksi bigas. Faktor pendukung untuk mempercepat proses fermentasi adalah kondisi lingkungan yang optimal bagi pertumbuhan bakteri perombak. Ada beberpa faktor yang berpengaruh terhadap produksi biogas yakni sebagai berikut:
1. Kondisi Anaerob / Kedap Udara
Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan organik oleh mikroorganisme anaerob. Instalasi pengolahan biogas harus kedap udara.
2. Bahan Baku Isian
Bahan baku isian berupa bahan organik seperti kotoran ternak, limbah pertanian, sisa dapaur, dan sampah organik yang terhindar dari bahan anorganik.
Bahan isian harus mengandung 7 – 9 % bahan kering dengan pengenceran 1 : 1 (bahan baku : air).
3. Imbangan C/N
Imbangan C/N yang terkandung dalam bahan organik sangat menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme dengan imbangan C/N optimum 25 – 30 untuk mikroorganisme perombak.
4. Derajat Keasaman (pH)
Derajat keasaman sangat berpengaruh terhadap kehidupan mikroorganisme. Derajat keasaman yang optimum bagi kehidupan mikroorganisme adalah 6,8 – 7,8.
5. Temperatur
Produksi biogas akan menurun secara cepat akibat perubahan temperatur yang mendadak di dalam instalasi pengolahan biogas. Untuk menstabilkan temperatur kita dapat membuat instalasi biogas di dalam tanah.
6.Starter
Starter diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organik hingga menjadi biogas. Starter merupakan mikroorganisme perombak yang telah dijual komersil dapat juga digunakan lumpur aktif organik atau cairan rumen.
2.1.4 Bentuk atau Model Alat Penghasil Biogas
Menurut Paimin dan Ferry, B (1995), menyatakan bahwa ada bebrapa bentuk atau model alat penghasil biogas yakni : model sederhana, model vertikal, dan model horisontal.
1. Model Sederhana
Model ini merupakan jenis yang paling sederhana. Bahan yang digunakan juga termasuk yang paling irit, hanya menggunakan dua buah drum dengan ukuran 200 liter dan 120 liter. Pada model ini tabung pengumpul gasnya bersatu dengan tabung pencerna. Kelebihan model ini adalah biaya yang digunakan sedikit serta cara pembuatannya dan perawatannya lebih mudah. Sementara kekurangannya adalah gas yang dihasilkan sedikit, tidak kontinu, dan tidak praktis karena cara pengisian dilakukan sekaligu.
2. Model Vertikal
Model ini hampir sama dengan model pertama, tetapi kapasitasnya ditambah dan dilengakapi dengan pipa pengisian dan pembuangan. Drum yang digunakan pun ditambah menjadi empat. Kelebihan model ini adalah gas yang dihasilkan lebih banyak dan kontinu, serat pengisian dapat dilakukan secara kontinu. Kekuranganya adalah biaya yang dibutuhkan lebih besar dan cara pembuatannya lebih sulit dibandingkan model pertama.
3. Model Horisontal
Dibanding dengan model sederhana, gas yang dihasilkan oleh model horisontal lebih besar dan kontinu, di samping pengisian isinya dapat dilakukan
secara kontinu. Dibandingkan model vertikal, model ini lebih praktis dalam pengoprasiannya karena posisinya horisontal dan tabung pengumpul gas dibuat secara terpisah.dan pembentukan gas pada model ini lebih efesien kareana tabung pencernanya tertutup rapat. Kekurangan model ini dibandingkan model sederhan ialah cara pembuatan lebih sulit dan membutuhkan biaya yang lebih besar.
2.1.5 Jenis – Jenis Reaktor Biogas (Biodigester)
Pemilihan jenis biodigester disesuaikan dengan kebutuhan dan kemampuan pembiayaan/ finansial.
1. Dari segi konstruksi, biodigester dibedakan menjadi:
Fixed dome – Biodigester ini memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan dalam reaktor (biodigester). Karena itu, dalam konstruksi ini gas yang terbentuk akan segera dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor.
Floating dome – Pada tipe ini terdapat bagian pada konstruksi reaktor yang bisa bergerak untuk menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor. Pergerakan bagian reaktor ini juga menjadi tanda telah dimulainya produksi gas dalam reaktor biogas. Pada reaktor jenis ini, pengumpul gas berada dalam satu kesatuan dengan reaktor tersebut.
2. Dari segi aliran bahan baku reaktor biogas, biodigester dibedakan menjadi:
Bak (batch) – Pada tipe ini, bahan baku reaktor ditempatkan di dalam wadah (ruang tertentu) dari awal hingga selesainya proses digesti. Umumnya digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas dari limbah organik.
Mengalir (continuous) – Untuk tipe ini, aliran bahan baku masuk dan residu keluar pada selang waktu tertentu. Lama bahan baku selama dalam reaktor disebut waktu retensi hidrolik (hydraulic retention time/HRT).
3. Dari segi tata letak penempatan biodigester, dibedakan menjadi:
Seluruh biodigester di permukaan tanah – Biasanya berasal dari tong-tong bekas minyak tanah atau aspal. Kelemahan tipe ini adalah volume yang kecil, sehingga tidak mencukupi untuk kebutuhan sebuah rumah tangga (keluarga). Kelemahan
lain adalah kemampuan material yang rendah untuk menahan korosi dari biogas yang dihasilkan.
Sebagian tangki biodigester di bawah permukaan tanah – Biasanya biodigester ini terbuat dari campuran semen, pasir, kerikil, dan kapur yang dibentuk seperti sumuran dan ditutup dari plat baja. Volume tangki dapat diperbesar atau diperkecil sesuai dengan kebutuhan. Kelemahan pada sistem ini adalah jika ditempatkan pada daerah yang memiliki suhu rendah (dingin), dingin yang diterima oleh plat baja merambat ke dalam bahan isian, sehingga menghambat proses produksi.
Seluruh tangki biodigester di bawah permukaan tanah – Model ini merupakan model yang paling popular di Indonesia, dimana seluruh instalasi biodigester ditanam di dalam tanah dengan konstruksi yang permanen, yang membuat suhu biodigester stabil dan mendukung perkembangan bakteri methanogen.
4. Komponen Reaktor Biogas
Gambar 2.1. Kompenen Reaktor Biogas Secara Umum
Komponen pada biodigester sangat bervariasi, tergantung pada jenis biodigester yang digunakan. Tetapi, secara umum biodigester terdiri dari komponen-komponen utama sebagai berikut:
1. Saluran masuk Slurry (kotoran segar) - Saluran ini digunakan untuk memasukkan slurry (campuran kotoran ternak dan air) ke dalam reaktor utama. Pencampuran ini berfungsi untuk memaksimalkan potensi biogas, memudahkan pengaliran, serta menghindari terbentuknya endapan pada saluran masuk.
2. Saluran keluar residu – Saluran ini digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri. Saluran ini bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan hidrostatik. Residu yang keluar pertama kali merupakan slurry masukan yang pertama setelah waktu retensi. Slurry yang keluar sangat baik untuk pupuk karena mengandung kadar nutrisi yang tinggi.
3. Katup pengaman tekanan (control valve) – Katup pengaman ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester. Katup pengaman ini menggunakan prinsip pipa T. Bila tekanan gas dalam saluran gas lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan dalam biodigester akan turun.
4. Sistem pengaduk – Pengadukan dilakukan dengan berbagai cara, yaitu pengadukan mekanis, sirkulasi substrat biodigester, atau sirkulasi ulang produksi biogas ke atas biodigester menggunakan pompa. Pengadukan ini bertujuan untuk mengurangi pengendapan dan meningkatkan produktifitas biodigester karena kondisi substrat yang seragam.
5. Saluran gas – Saluran gas ini disarankan terbuat dari bahan polimer untuk menghindari korosi. Untuk pembakaran gas pada tungku, pada ujung saluran pipa bisa disambung dengan pipa baja antikarat.
Tangki penyimpan gas – Terdapat dua jenis tangki penyimpan gas, yaitu tangki bersatu dengan unit reaktor (floating dome) dan terpisah dengan reaktor (fixed dome). Untuk tangki terpisah, konstruksi dibuat khusus sehingga tidak bocor dan tekanan yang terdapat dalam tangki seragam, serta dilengkapi H2S Removal untuk mencegah korosi.
2.1.6 Teknologi Digester
Saat ini berbagai bahan dan jenis peralatan biogas telah banyak dikembangkan sehingga dapat disesuaikan dengan karakteristik wilayah, jenis, jumlah dan pengelolaan kotoran ternak. Secara umum terdapat dua teknologi yang digunakan untuk memperoleh biogas. Pertama, proses yang sangat umum yaitu fermentasi kotoran ternak menggunakan digester yang didesain khusus dalam kondisi anaerob. Kedua, teknologi yang baru dikembangkan yaitu dengan menangkap langsung gas metan dari lokasi tumpukan sampah tanpa harus membuat digester khusus.
Beberapa keuntungan kenapa digester anaerobik lebih banyak digunakan antara lain :
1. Keuntungan Pengolahan Limbah
a) Digester anaerobik merupakan proses pengolahan limbah yang alami
b) Membutuhkan lahan yang lebih kecil dibandingkan dengan proses kompos aerobic ataupun penumpukan sampah
c) Memperkecil volume atau berat limbah yang dibuang d) Memperkecil rembesan polutan
2. Keuntungan Energi a) Proses produksi energi bersih
b) Memperoleh bahan bakar berkualitas tinggi dan dapat diperbaharui c) Biogas dapat dipergunakan untuk berbagai penggunaan
3. Keuntungan Lingkungan
a) Menurunkan emisi gas metan dan karbondioksida secara signifikan b) Menghilangkan bau
c) Menghasilkan kompos yang bersih dan pupuk yang kaya nutrisi d) Memaksimalkan proses daur ulang
e) Menghilangkan bakteri coliform sampai 99% sehingga memperkecil kontaminasi sumber air
4. Keuntungan Ekonomi
Lebih ekonomis dibandingkan dengan proses lainnya ditinjau dari siklus ulang proses. Bagian utama dari proses produksi biogas yaitu tangki tertutup yang
disebut digester. Desain digester bermacam-macam sesuai dengan jenis bahan baku yang digunakan, temperatur yang dipakai dan bahan konstruksi. Digester dapat terbuat dari cor beton, baja, bata atau plastik dan bentuknya dapat berupa seperti silo, bak, kolam dan dapat diletakkan di bawah tanah. Sedangkan untuk ukurannya bervariasi dari 4-35 m3. Biogas dengan ukuran terkecil dapat dioperasikan dengan kotoran ternak 3 ekor sapi, 7 ekor babi atau 500 ekor unggas.
Biogas yang dihasilkan dapat ditampung dalam penampung plastik atau digunakan langsung pada kompor untuk memasak, menggerakan generator listrik, patromas biogas, penghangat ruang/kotak penetasan telur dan lain - lain.
2.1.7 Manfaat Biogas
Manfaat energi biogas adalah sebagai pengganti bahan bakar khususnya minyak tanah dan dipergunakan untuk memasak kemudian sebagai bahan pengganti bahan bakar minyak (bensin, solar). Dalam skala besar, biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Di samping itu, dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organik pada tanaman / budidaya pertanian. Potensi pengembangan Biogas di Indonesia masih cukup besar. Hal tersebut mengingat cukup banyaknya populasi sapi, kerbau dan kuda, yaitu 11 juta ekor sapi, 3 juta ekor kerbau dan 500 ribu ekor kuda pada tahun 2005. Setiap 1 ekor ternak sapi/kerbau dapat dihasilkan + 2 m3 biogas per hari. Potensi ekonomis Biogas adalah sangat besar, hal tersebut mengingat bahwa 1 m3 biogas dapat digunakan setara dengan 0,62 liter minyak tanah. Di samping itu pupuk organik yang dihasilkan dari proses produksi biogas sudah tentu mempunyai nilai ekonomis yang tidak kecil pula.
2.1.8 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kesuksesan Pemanfaatan Biogas Kotoran Ternak
Untuk memanfaatkan kotoran ternak menjadi biogas, diperlukan beberapa syarat yang terkait dengan aspek teknis, infrastruktur, manajemen dan sumber daya manusia. Bila faktor tersebut dapat dipenuhi, maka pemanfaatan kotoran
ternak menjadi biogas sebagai penyediaan energi dipedesaan dapat berjalan dengan optimal.
Terdapat sepuluh faktor yang dapat mempengaruhi optimasi pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas yaitu : (Dede Sulaeman, 2009).
1) Ketersediaan ternak
Jenis, jumlah dan sebaran ternak di suatu daerah dapat menjadi potensi bagi pengembangan biogas. Hal ini karena biogas dijalankan dengan memanfaatkan kotoran ternak. Kotoran ternak yang dapat diproses menjadi biogas berasal dari ternak ruminansia dan non ruminansia seperti sapi potong, sapi perah dan babi; serta unggas.
Jenis ternak mempengaruhi jumlah kotoran yang dihasilkannya. Untuk menjalankan biogas skala individual atau rumah tangga diperlukan kotoran ternak dari 3 ekor sapi, atau 7 ekor babi, atau 500 ekor ayam.
2) Kepemilikan Ternak
Jumlah ternak yang dimiliki oleh peternak menjadi dasar pemilihan jenis dan kapasitas biogas yang dapat digunakan. Saat ini biogas kapasitas rumah tangga terkecil dapat dijalankan dengan kotoran ternak yang berasal dari 3 ekor sapi atau 7 ekor babi atau 500 ekor ayam. Bila ternak yang dimiliki lebih dari jumlah tersebut, maka dapat dipilihkan biogas dengan kapasitas yang lebih besar (berbahan fiber atau semen) atau beberapa biogas skala rumah tangga.
3) Pola Pemeliharaan Ternak
Ketersediaan kotoran ternak perlu dijaga agar biogas dapat berfungsi optimal. Kotoran ternak lebih mudah didapatkan bila ternak dipelihara dengan cara dikandangkan dibandingkan dengan cara digembalakan.
4) Ketersediaan Lahan
Untuk membangun biogas diperlukan lahan disekitar kandang yang luasannya bergantung pada jenis dan kapasitas biogas. Lahan yang dibutuhkan untuk membangun biogas skala terkecil (skala rumah tangga) adalah 14 m2 (7m x 2m). Sedangkan skala komunal terkecil membutuhkan lahan sebesar 40m2 (8m x 5m).
5) Tenaga Kerja
Untuk mengoperasikan biogas diperlukan tenaga kerja yang berasal dari peternak/pengelola itu sendiri. Hal ini penting mengingat biogas dapat berfungsi optimal bila pengisian kotoran ke dalam reaktor dilakukan dengan baik serta dilakukan perawatan peralatannya.
Banyak kasus mengenai tidak beroperasinya atau tidak optimalnya biogas disebabkan karena: pertama, tidak adanya tenaga kerja yang menangani unit tersebut; kedua, peternak/pengelola tidak memiliki waktu untuk melakukan pengisian kotoran karena memiliki pekerjaan lain selain memelihara ternak.
6) Manajemen Limbah/Kotoran
Manajemen limbah/kotoran terkait dengan penentuan komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai untuk menghasilkan biogas, frekuensi pemasukan kotoran, dan pengangkutan atau pengaliran kotoran ternak ke dalam raktor. Bahan baku (raw material) reaktor biogas adalah kotoran ternak yang komposisi padat cairnya sesuai yaitu 1 berbanding 3. Pada peternakan sapi perah komposisi padat cair kotoran ternak biasanya telah sesuai, namun pada peternakan sapi potong perlu penambahan air agar komposisinya menjadi sesuai.
Frekuensi pemasukan kotoran dilakukan secara berkala setiap hari atau setiap 2 hari sekali tergantung dari jumlah kotoran yang tersedia dan sarana penunjang yang dimiliki. Pemasukan kotoran ini dapat dilakukan secara manual dengan cara diangkut atau melalui saluran.
7) Kebutuhan Energi
Pengelolaan kotoran ternak melalui proses reaktor an-aerobik akan menghasilkan gas yang dapat digunakan sebagai energi. Dengan demikian, kebutuhan peternak akan energi dari sumber biogas harus menjadi salah satu faktor yang utama. Hal ini mengingat, bila energi lain berupa listrik, minyak tanah atau kayu bakar mudah, murah dan tersedia dengan cukup di lingkungan peternak, maka energi yang bersumber dari biogas tidak menarik untuk dimanfaatkan. Bila energi dari sumber lain tersedia, peternak dapat diarahkan untuk mengolah kotoran ternaknya menjadi kompos atau kompos cacing (kascing).
8) Jarak (kandang-reaktor biogas-rumah)
Energi yang dihasilkan dari reaktor biogas dapat dimanfaatkan untuk memasak, menyalakan petromak, menjalankan generator listrik, mesin penghangat telur unggas dll. Selain itu air panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk proses sanitasi sapi perah.
Pemanfaatan energi ini dapat optimal bila jarak antara kandang ternak, reaktor biogas dan rumah peternak tidak telampau jauh dan masih memungkinkan dijangkau instalasi penyaluran biogas. Karena secara umum pemanfaatan energi biogas dilakukan di rumah peternak baik untuk memasak dan keperluan lainnya.
9) Pengelolaan Hasil Samping Biogas
Pengelolaan hasil samping biogas ditujukan untuk memanfaatkannya menjadi pupuk cair atau pupuk padat (kompos). Pengolahannya relatif sederhana yaitu untuk pupuk cair dilakukan fermentasi dengan penambahan bioaktivator agar unsur haranya dapat lebih baik, sedangkan untuk membuat pupuk kompos hasil samping biogas perlu dikurangi kandungan airnya dengan cara diendapkan, disaring atau dijemur. Pupuk yang dihasilkan tersebut dapat digunakan sendiri atau dijual kepada kelompok tani setempat dan menjadi sumber tambahan pandapatan bagi peternak.
10) Sarana Pendukung
Sarana pendukung dalam pemanfaatan biogas terdiri dari saluran air/drainase, air dan peralatan kerja. Sarana ini dapat mempermudah operasional dan perawatan instalasi biogas. Saluran air dapat digunakan untuk mengalirkan kotoran ternak dari kandang ke reaktor biogas sehingga kotoran tidak perlu diangkut secara manual. Air digunakan untuk membersihkan kandang ternak dan juga digunakan untuk membuat komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai.
Sedangkan peralatan kerja digunakan untuk mempermudah/meringankan pekerjaan/perawatan instalasi biogas.
Selain sepuluh faktor di atas, kemauan peternak/pelaku untuk, menjalankan instalasi biogas dan merawatnya serta memanfaatkan energi biogas menjadi modal utama dalam pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas. Tanpa adanya kemauan peternak untuk secara aktif mengoptimalkan biogas, maka
faktor-faktor lain tidak akan cukum membantu dalam optimalisasi pemanfaatan biogas.
2.1.9 Bentuk – Bentuk Desain Reaktor Biogas (Biodigaster) a. Reaktor Biogas Tipe Kubah
Sebuah reaktor biogas tipe kubah tetap terdiri dari digester tertutup berbentuk kubah dengan pipa gas yang kaku dan dilengkapi dengan lubang perpindahan substrat atau biasa disebut tangki kompensasi. Gas akan terkumpul di bagian atas digester. Ketika produksi gas dimulai, slurry (bahan baku berbentuk seperti bubur) dipindahkan ke dalam tangki kompensasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2.2 Tekanan gas akan meningkat jika volume gas yang tersimpan bertambah. Hal ini ditandai dengan perbedaan ketinggian antara slurry di dalam digester tangki kompensasi . Jika ada sedikit gas di gasholder (tabung gas), maka tekanan gas rendah.
Gambar 2.2. Reaktor biogas tipe kubah tetap 1. Mixing tank with inlet pipe.
2. Gasholder. 3. Digester. 4. Compensation tank. 5. Gas pipe.
b. Reaktor Biogas Tipe Drum Mengapung
Reaktor biogas tipe Floating-drum (drum mengapung) terdiri dari digester bawah tanah dan tabung gas diatasnya yang dapat bergerak naik turun seperti ditunjukkan pada Gambar. 2.3 Gas dikumpulkan pada tabung gas, yang dapat naik atau turun, sesuai dengan jumlah gas yang tersimpan. Tabung gas dijaga supaya tetap tegak dan tidak miring menggunakan struktur kerangka yang berisi air (water jacket). Jika kadar gas di digester bertambah, maka tabung gas akan tertekan sehingga bergerak naik. Namun, jika kadar gas berkurang, maka tabung gas tersebut akan bergerak turun.
Gambar 2.3. Digester biogas tipe drum mengapung (Floating drum digester) 1. Mixing tank with inlet pipe. 2. Digester. 3. Compensation tank. 4.
Gasholder. 5. Water jacket. 6. Gas pipe
c. Reaktor Biogas Tipe Puxin
Digester biogas Puxin adalah biogas digester dengan tekanan hidrolik.
Digester ini terdiri dari tangki fermentasi yang dibangun dengan beton. Sebuah tabung gas dibuat dari serat gelas yang diperkuat plastik dan penutup outlet
(saluran pembuangan) digester dibuat dari serat gelas yang diperkuat plastik atau beton. Tabung gas ini dipasang di atas digester. Tabung gas dan digester ditutup dengan air seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Reaktor Puxin 1. Mixing tank with inlet pipe. 2. Digester. 3.
Compensation tank. 4. Gasholder. 5. Gas pipe
2.2.0 Rencana Anggaran Biaya ( RAB ) 1. Komponen RAB
Rincian Anggaran Biaya (RAB) adalah suatu dokumen yang berisi rincian komponen-komponen masukan (input) dari sebuah kegiatan serta besaran biaya dari masing-masing komponen. RAB merupakan penjabaran lebih lanjut dari unsur perkiraan biaya dalam Kerangka Acuan Kegiatan (Term Of Reference).
RAB sekurang-kurangnya memuat komponen masukan (input) dari kegiatan baik berupa honorarium dan operasional (termasuk pemeliharaan dan perjalanan, serta asuransi kesehatan dalam rangka mendukung kegiatan yang dilaksanakan di luar negeri dan mempunyai risiko tinggi), volume dan satuan ukur, harga per satuan ukur, jumlah biaya masing-masing komponen serta perhitungan biaya satuan dan total biaya yang menunjukkan biaya keluaran (output).
Pada perhitungan RAB harus memperhatikan 3 komponen penting karena berpengaruh terhadap hasil analisa
a. komponen UPAH b. komponen MATERIAL c. komponen ALAT
2. Tahapan Perhitungan Anggaran Biaya
Perhitungan anggaran terperinci dilakukan dengan cara menghitung volume dan harga-harga dari seluruh pekerjaan yang harus dilaksanakan, agar nilai bangunan dapat dipertanggung jawabkan secara benar dan optimal. Cara perhitungan yang benar adalah dengan menyusun semua komponen pekerjaan mulai dari tahapan awal pembangunan (pekerjaan persiapan) sampai tahapan penyelesaian pekerjaan (pekerjaan finishing). Contoh :
Pekerjaan persiapan : pembersihan lahan, cut and fill, mobilisasi dan demobilisasi.
Pekerjaan sipil : pembuatan pondasi, pengerukan tanah untuk memasukkan reaktor.
Pekerjaan finishing : terdiri dari pemasangan pipa dan aksesoris pipa.
Cara perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB) setiap item di atas biasanya dibuat berdasarkan jenis material dan komponen pekerjaan, misalnya:
Komponen beton, cara perhitunngan dilakukan dengan membuat perhitungan volume secara satuan isi (m3), dikalikan dengan harga satuan per m3 yang disusun berdasarkan analisa penggunaan material per m3 (@
Rp m3).
Komponen pengerukan tanah dilakukan dengan menghitung luasan area yang ada (m2) dikalikan dengan harga satuan per m2 yang disusun berdasarkan analisa penggunaan bahan per m2 (@ Rp / m2)
Komponen material pekerjaan finishing seperti pemasangan pipa dilakukan dengan menghitung panjang bahan yang dipakai (m) dikalikan dengan harga satuaan material permeter (@ Rp / m)
Komponen material besar seperti toren air dilakukan dengan menghitung jumlah material yang dipakai (unit) dikalikan dengan harga satuan material perunitnya (@ Rp/unit).
Komponen material yang sulit dihitung tetapi hars dikerjakan dilakukan dengan menentukan status lumsum (ls), artinya untuk pekerjaan itu nilai besarannya ditentukan berdasarkan cakupan pekerjaan harus dikerjakan sesuai dengan yang dikehendaki oleh perancang. Biasanya kommponen ini tidak ada harga satuannya tetapi langsung menyebutkan nilai total dari komponen pekerjaan tersebut.
Perhitungan Rencana Anggaran Biaya umumnya dibuat berdasarkan 5 hal pokok, yaitu:
Taksiran biaya bahan-bahan.
Harga bahan-bahan yang dipakai biasanya harga bahan-bahan di tempat pekerjaan, jadi sudah termsuk biaya transportasi atau angkutan, biaya bongkar muat.
Taksiran biaya pekerja
Biaya pekerjaan sangat dipengaruhi oleh : panjangnya jam kerja, keadaan tempat pekerjaan, keterampilan dan keahlian pekerja yang bersangkutan terutama dalam hal upah pekerja.
Taksiran biaya peralatan
Biaya peralatan yang diperlukan untuk suatu jenis konstruksi haruslah termasuk didalamnya biaya pembuatan bangunan-bangunan sementara, mesin-mesin dan alat-alat tangan.
Taksiran biaya tak terduga atau overhead cost
Biaya tak terduga biasanya dibagi menjadi 2 jenis yaitu biaya tak terduga umum dan biaya tak terduga proyek.
Taksiran keuntungan atau profit
Biaya keuntungan untuk pemborong atau kontraktor dinyatakan dengan proses prosentase dari jumlah biaya total yang berkisar antara 8-15%.
2.2 Kerangka Konseptual
Dalam penelitian ini terdapat kerangka konseptual yang akan membantu penulis dalam menyelesaiakan penelitian yang terdiri atas:
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada table berikut :
Gambar 2.5.
Kerangka Konseptual 1. Input
Input terdiri dari data - data yang dibutuhkan dalam penelitian ini yaitu jumlah hewan di UPTD untuk menentukan jumlah kotoran hewan serta alat dan bahan untuk membuat desain reaktor biogas.
2. Proses
Pada tahap ini menghitung potensi biogas dengan rumus yang sudah ada, setelah itu dilakukan perancangan atau desain reaktor biogas yang sesuai
Input
1. Jumlah Hewan di
UPTD untuk
menentukan jumlah kotoran 2. Alat dan bahan
untuk membuat desain Reaktor Biogas.
Proses 1. Menghitung
potensi biogas 2. Bentuk desain
reaktor biogas
yang sesuai
dengan UPTD 3. Menyusun RAB
Output
1. Potensi energi biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki
2. Desain reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki
3. RAB dalam pembuatan reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki
dengan UPTD Pasar Ternak Palangki, kemudian melakukan tindakan observatif seperti wawancara, pengamatan lapangan dan dokumentasi
3. Output
Output yaitu hasil yang diharapkan dari penelitian ini, yaitu Mengetahui potensi energi biogas di UPTD pasar ternak Palangki, mengetahui desain reaktor biogas di UPTD pasar ternak Palangki serta membuat RAB dari reaktor biogas tersebut.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Jenis Penelitian
Jenis Penelitian ini adalah penelitian pengembangan, menurut Undang- undang Republik Indonesia Nomor 18 Tahun 2002 Pengembangan adalah kegiatan ilmu pengetahuan dan teknologi yang bertujuan memanfaatkan kaidah dan teori ilmu pengetahuan yang telah terbukti kebenarannya untuk meningkatkan fungsi, manfaat, dan aplikasi ilmu pengetahuan dan teknologi yang telah ada, atau menghasilkan teknologi baru. Pengembangan secara umum berarti pola pertumbuhan, perubahan secara perlahan (evolution) dan perubahan secara bertahap..
Hasil Penelitian tidak perlu sebagai suatu penemuan baru, tetapi merupakan aplikasi baru dari penelitian yang telah ada.
3.2 Lokasi Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan di UPTD Pasar Ternak Palangki Kabupaten Sijunjung.Waktu penelitian akan di laksanakan pada September 2016
Gambar 3.1. Lokasi Penelitian
3.3 Populasi dan Sampel 3.3.1 Populasi
Populasi adalah Jumlah dari keseluruhan objek kajian penelitian yang memiliki karakteristik tertentu. Populasi pada penelitian ini adalah kotoran sapi yang dihasilkan di UPTD Pasar Ternak Palangki
3.3.2 Sampel
Sampel merupakan bagian dari populasi data yang dianggap mewakili populasi keseluruhan, yang menjadi sampel pada penelitian ini adalah kotoran sapi yang dihasilkan di UPTD Pasar Ternak Palangki pada hari Sabtu.
3.4 Variabel Penelitian
Variabel adalah objek penelitian atau apa yang menjadi titik perhatian suatu penelitian (Arikunto, 1998:99). Variabel dalam penelitian antara lain :
1. Jumlah populasi sapi di UPTD Pasar Ternak Palangki.
2. Menghitung volume reaktor biogas agar desain reaktor biogas dapat sesuai dengan UPTD pasar ternak Palangki.
3. Menghitung RAB reaktor biogas di UPTD pasar ternak Palangki.
3.5 Data dan Sumber Data
Dalam penelitian ini data yang akan diambil adalah data primer dan data sekunder, data primer adalah data yang langsung diamati dilokasi penelitian, sedangkan data sekunder adalah data jumlah ternak di UPTD pasar ternak palangki di peroleh dari kantor UPTD pasar ternak palangki dan dinas peternakan Kabupaten Sijunjung.
3.6 Teknik Pengolahan dan Analisis Data
Dibawah ini akan dijelaskan berbagai teknik pengolahan dan analisis data yang berkaitan dengan penelitian ini.
3.6.1 Prosedur Perancangan Biodigester ( Reaktor Biogas )
Urutan perancangan fasilitas biodigester dimulai dengan perhitungan volume biodigester, penentuan model biodigester, perancangan tangki penyimpan dan diakhiri dengan penentuan lokasi.
A. Perhitungan Potensi Biogas
Perhitungan ini menggunakan data-data:
Jumlah kotoran sapi = n x 25 kg/hari
Untuk mendapatkan jumlah kotoran sapi perhari, digunakan persamaan, dimana n adalah jumlah sapi (ekor), 25 kg/hari adalah jumlah kotoran yang dihasilkan oleh 1 (satu) ekor sapi dalam sehari.
Untuk menentukan potensi biogas adalah dengan menggunakan rumus berikut ini :
Potensi Biogas = Jumlah Kotoran Sapi x 0,04 m3
Potensi biogas dapat ditentukan dengan mengalikan jumlah kotoran sapi dengan 0,04 m3 ( Wahyuni,2011)
B. Perhitungan Volume Biodigester Perhitungan ini menggunakan data-data:
Kotoran hewan yang telah diperoleh tadi harus ditambahkan air sebelum masuk biodigester agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan optimum.
Perbandingan komposisi antara kotoran hewan dengan air adalah 1:1. Dengan demikian, jumlah air yang ditambahkan adalah:
Air yang harus ditambahkan = 1 x Jumlah Kotoran Sapi
Hasil perhitungan di atas menunjukkan massa total larutan kotoran padat (mt).
Waktu penyimpanan tergantung pada temperatur lingkungan dan temperatur biodigester. Dengan kondisi tropis seperti Indonesia, asumsi waktu penyimpanan adalah empat belas hari
Dari data-data perhitungan di atas, maka diperoleh volume larutan kotoran yang dihasilkan adalah sebesar:
V
f =m
t/ ρ
tdengan ρt = massa jenis air (1000 kg/m3).
Setelah volume larutan kotoran diketahui, maka volume biodigester dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan:
V
d= V
f.t
rdengan tr = waktu penyimpanan di reaktor biogas.
C. Penentuan Model Biodigester
Penentuan model biodigester didasari oleh beberapa pertimbangan, yaitu:
1. Jenis tanah yang akan dipakai 2. Kebutuhan
3. Biaya
D. Perancangan fasilitas biodigester
Dapat ditentukan setelah desain atau model biodigaster selesai.
3.7 Kerangka Metodologi
Langkah-langkah yang dilakukan penulis dalam melakukan penelitian:
Mulai
Batasan Masalah
Tugas akhir ini hanya membahas tentang potensi yang dapat dihasilkan kotoran hewan di UPTD Palangki menjadi biogas, desain detail reaktor biogas serta RAB reaktor biogas tersebut.
Rumusan Masalah
a. Seberapa besar potensi energi biogas yang dapat dihasilkan di UPTD Pasar Ternak Palangki ?
b. Bagaimana proses pembuatan desain detail reaktor biogas yang sesuai dengan UPTD Pasar Ternak Palangki ?
c. Bagaimana RAB desain reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki ?
Survey Lapangan Studi Literatur
Identifikasi Masalah
a. UPTD Pasar Ternak Palangki merupakan salah satu pasar ternak terbesar di Sumatera Barat.
b. Pemanfaatan limbah kotoran hewan di UPTD Pasar Ternak Palangki yang belum maksimal.
A
Teknik dan Pengolahan Data 1. Menghitung Volume Biodigaster 2. Menentukan Model Biodigaster 3. Membuat RAB
Kesimpulan
Selesai Kesimpulan Gambar 3.2.
Kerangka Metodologi Pengumpulan Data :
Dalam penelitian ini data yang akan diambil adalah data primer dan data sekunder, data primer adalah data yang langsung diamati di lokasi penelitian, sedangkan data sekunder adalah data jumlah ternak di UPTD pasar ternak palangki di kantor UPTD pasar ternak palangki dan dinas peternakan Kabupaten Sijunjung
Analisa Data
A
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Berdasarkan Hasil Pengamatan sebelumnya pada UPTD pasar ternak Palangki Kabupaten Sijunjung, didapatkan hasil pengamatan bahwa kotoran hewan di UPTD pasar ternak Palangki belum terkelola dengan baik, kotoran hewan yang di UPTD hanya ditumpuk kemudian dibakar bersamaan dengan sisa- sisa pakan ternak yang terbuang.
4.2 Hasil
Dari penelitian yang telah dilakukan dalam menghitung jumlah energi atau jumlah potensi biogas, hal pertama yang harus diperhitungkan adalah berapa banyak jumlah bahan baku yang dihasilkan. Jumlah bahan baku ini akan menentukan berapa banyak potensi biogas yang dihasilkan dan volume alat pembentuk biogas tersebut. Jumlah bahan baku gas ini didapatkan dengan menjumlahkan kotoran yang dihasilkan pada jum’at sore sampai sabtu sore dalam minggu yang sama, jadi waktu tinggal hewan ternak di UPTD pasar ternak Palangki dapat diasumsikan menjadi satu hari.
4.2.1 Menghitung Potensi Biogas
Satu ekor sapi atau kerbau mampu menghasilkan kotoran sebanyak 25 kg/hari, pada UPTD pasar ternak Palangki, dari data tahun 2010 - 2015, jumlah ternak terbanyak dalam satu bulan terdapat pada tahun 2011 yaitu pada bulan Oktober, pada tahun itu dalam satu bulan hewan ternak pernah mencapai sebanyak 6014 ekor, jadi rata-rata setiap minggunya pada bulan itu mencapai 1504 ekor, maka kotoran yang dihasilkan ternak ini sebanyak 37600 kg/minggu, sehingga besar potensi biogas yang dapat dihasilkan adalah sebesar 37600 kg x 0,04 = 1504 m3/minggu.
Tabel 4.1 Nilai Kesetaraan Biogas dan Energi yang Dihasilkan
Penggunaan
Aplikasi Biogas 1m3 Setara Dengan
Penerangan 60 – 100 watt lampu bohlam selama 6 jam
Memasak Dapat memasak tiga jenis bahan makanan
untuk satu keluarga ( 5-6 orang ) Pengganti bahan bakar 0,7 kg minyak tanah
Tenaga Dapat menjalankan satu motor tenaga
kuda selama dua jam
Pembangkit tenaga listrik Dapat menghasilkan 1,25 kwh Sumber : Kristoverson dan Bokalders, 1991 dalam Hambali,2007.
Dengan kapasitas sebesar 1504 m3/minggu, maka biogas kotoran hewan dapat menjadi energi terbarukan di Nagari Palangki, kemudian manfaat lain dari mengolah kotoran hewan menjadi biogas adalah dihasilkan pupuk organik untuk tanaman. Pupuk organik yang dihasilkanpun memiliki kualitas prima dan siap pakai, usaha tersebut dapat mengurangi pemakaian pupuk kimia sehingga mampu mendukung terciptanya pertanian organik yang saat ini produknya banyak diminati ( Wahyuni, 2011).
4.2.2 Menghitung Volume Reaktor Biogas dan Menentukan Tipe Reaktor 4.2.2.1 Menghitung Volume Reaktor Biogas
Kotoran hewan yang telah diperoleh tadi harus ditambahkan air sebelum masuk biodigester agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan optimum.
Perbandingan komposisi antara kotoran hewan dengan air adalah 1:1. Dengan demikian, jumlah air yang ditambahkan adalah sebanyak 37600 kg, jadi jumlah massa total larutan kotoran padat (mt) adalah 75200 kg, maka untuk memperoleh volume larutan kotoran (Vf) adalah 75200 kg/1000 kg/m3 = 75,02 m3. Sehingga untuk menentukan volume biodigaster (Vd) adalah Vd =Vf.tr, tr adalah waktu penyimpanan di reaktor biogas, penyimpanan ini tergantung dari masuknya bahan biogas kedalam reaktor, sedangkan di UPTD Palangki dalam satu minggu hanya satu hari yang menghasilkan kotoran ternak.
Jadi, volume biodigaster yang sesuai dengan UPTD pasar ternak Palangki berdasarkan kapasitas maksimal UPTD dalam satu minggu ( kapasasitas maksimal pasar ternak yang hanya mampu menampung hewan ±1600 ekor/
minggu) dan juga memperhatikan kebutuhan serta biaya, jadi reaktor yang dipakai adalah dengan kapasitas 8 x 30 m3 (Toren air yang ada dipasaran).
4.2.2.2 Menentukan Tipe Reaktor Biogas
Untuk menentukan ini perlu pertimbangan – pertimbangan teknis dan ekonomis dalam menetukan tipe reaktor yang akan dibuat, hasil identifikasi masalah dengan cara studi literatur, konsultasi teknis dan kunjungan lapangan diperoleh kesimpulan bahwa bahwa reaktor tipe fixed dome dipilih untuk dibuat.
Bebarapa alasannya adalah : (a) Umur ekonomis dapat mencapai 20-25 tahun, (b) Terbuat dari bahan – bahan lokal, (c) Kontruksi berupa dome sehingga mampu menahan beban baik didalam maupun diatas permukaan tanah, (d) Kontruksi didalam permukaan tanah sehingga kestabilan suhu dapat terjamin, (e) Penghematan penggunaan lahan, (f) Operasional alat mudah dilakukan, (g) Perawatan relative lebih mudah dan murah ( Jan Lam,2005 )
4.2.3 Detail Desain Biodigaster ( Reaktor Biogas )
Reaktor biogas UPTD Pasar Ternak Palangki terdiri dari beberapa komponen pendukung, seperti : saluran masuk slurry (inlet), saluran keluar residu (outlet), ktup pengaman tekanan (water trap) dan saluran gas. Detail desain reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki dapat dilihat pada lampiran V.
4.2.3.1 Saluran Masuk Slurry ( Inlet )
Campuran kotoran hewan (sapi atau kambing) dan air yang membentuk slurry dimasukkan melalui saluran masuk slurry.(Prometheus, 2005), saluran masuk slurry ini dilengkapi dengan alat pengaduk, inlet ini berbentuk tabung dengan volume 1 m3 (diameter 1,5 meter dan tinggi satu meter).
4.2.3.2 Reaktor Biogas
Digester biogas ini dibuat dari toren air dengan kapasitas 30 m3 , pemilihan bahan reaktor biogas ini berdasarkan kebutuhan dan untuk memudahkan dalam pembuatan reaktor biogas.
Slurry bisa dimasukkan hingga 3/4 volume tangki utama (Garcelon dkk).
Volume sisa di bagian atas tangki utama diperlukan sebagai ruang pengumpulan gas serta menghindari penyumbatan saluran gas oleh slurry.
4.2.3.3 Saluran Keluar Residu ( Outlet )
Bila aliran di dalam tangki cukup lancar (tidak ada sumbatan) maka kesetimbangan tekanan hidrostatik slurry akan menyebabkan sebagian residu keluar manakala slurry ditambahkan ke saluran masuk tangki utama ( Karim, dkk, 2005 ), Outlet ini berbentuk persegi dengan setiap sisi berukuran 3 meter.
4.2.3.4 Katup Pengaman Tekanan (Water Trap)
Prinsip kerja katup ini adalah pipa T mampu menahan tekanan di dalam saluran gas setara dengan tekanan kolom air pada pipa T tersebut (lihat-bagian pertama). Bila tekanan di dalam saluran gas lebih tinggi dari tekanan kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan di dalam sistem reaktor akan kembali turun. Untuk reaktor yang terbuat dari kantung polyethylene, Aguilar dkk (2001) menyarankan tinggi air di dalam pipa T sebesar 8-10 cm.
4.2.3.5 Saluran Gas
Gas dari reaktor biogas ini bersifat korosif (Aguilar dkk, 2001), maka saluran gas disarankan dibuat dari bahan polymer (bisa berupa pipa PVC ataupun selang PVC dengan sambungan yang cukup kuat).
4.2.3.6 SOP ( Standard Operating Procedure ) Reaktor Biogas UPTD Pasar Ternak Palangki.
SOP ini berguna sebagai acuan dalam pelaksanaan kegiatan produksi biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki, SOPnya adalah:
1. Pada bak inlet, pengadukan dilakukan secara mekanis dengan kapasitas maksimal 1 m3 ( Perbandingan air dan kotoran 1:1 )
2. Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kedua katup gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar.
3. Pada minggu pertama hasil pengadukan ( slurry ) dimasukkan ke dalam kompartemen pertama, slurry yang masuk maksimalnya ¾ ( ± 22,5 m3 ) dari kapasitas digester ( 30 m3 ), jika slurry belum mencapai ¾ dari digester, maka pengadukan minggu ke-2 tetap dimasukkan kedalam digester yang pertama sampai ¾ slurry memenuhi digester, jika sudah penuh baru digester yang ke-2 dapat digunakan.
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai hari ke-8, membuang gas dilakukan pada hari ke-8 dengan membuka katup gas sekunder sedangkan katup gas primer tetap tertutup, karena yang terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH4) dan CO2 mulai menurun, pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka biogas akan menyala. Pada kondisi ini dari hari ke-10 sampai hari ke-14 katup primer tetap terbuka.
5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontiniu (Setiap hari sabtu) sehingga dihasilkan biogas yang optimal.
Untuk lebih mudah memahami SOP ini, perhatikanlah diagram alir dibawah ini :
Gambar 4.1 Diagram Alir SOP Reaktor Biogas UPTD Pasar Ternak Palangki
Masukkan kotoran sapi dan air kedalam inlet dengan perbandingan 1 : 1
Aduk kotoran sapi dan air sampai tercampur sempurna, dengan lama waktu pencampuran 5
menit dengan kecepatan 10 putaran/menit.
Alirkan campuran tersebut kedalam reaktor biogas dengan kondisi kedua katup terbuka, jika pengaliran
sudah selesai kedua katup ditutup kembali.
Pada hari ke-8 katup sekunder pada reaktor dibuka, sedangkan katup gas primer tetap tertutup
karena gas yang dihasilkan adalah CO2.
Pada hari ke-9 tutup katup gas sekunder, kemudian pada hari ke-10 sampai hari ke-14 buka katup gas primer,
karena baru terbentuk gas metan
Gas metan akan mengalir kedalam penampung gas
Selesai
4.2.4 Rencana Anggaran Biaya Biodigaster
Rincian Anggaran Biaya (RAB) adalah suatu dokumen yang berisi rincian komponen-komponen masukan (input) dari sebuah kegiatan serta besaran biaya dari masing-masing komponen. RAB merupakan penjabaran lebih lanjut dari unsur perkiraan biaya dalam Kerangka Acuan Kegiatan (Term Of Reference).
Dalam pembuatan reaktor biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki juga diperlukan RAB agar dapat memperkirakan besaran biaya, ditabel bawah ini akan menjelaskan RAB untuk UPTD Pasar Ternak Palangki.
Tabel 4.2 Rencana Anggaran Biaya Pembuatan Reaktor Biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki
NO URAIAN PEKERJAAN JUMLAH BIAYA (Rp)
1 PEKERJAAN REAKTOR Rp 376,118,040.10
2 PERPIPAAN DAN AKSESORIS Rp 28,256,146.80
3 PEMASANGAN AKSESORIS REAKTOR Rp 5,095,525.50
Jumlah Rp 409,469,712.40
Ppn 10% Rp 40,946,971.24
Jumlah Total Rp 455,416,683.64
Dibulatkan Rp 450,420,000.00
Terbilang: Empat Ratus Lima Puluh Juta Empat Ratus Dua Puluh Ribu Rupiah
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Pada Penelitian Studi Perancangan Reaktor Biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki didapatkan hasil Kesimpulan sebagai berikut :
1. Berdasarkan Data dari UPTD Pasar Ternak Palangki, luasnya areal UPTD ini berbanding lurus dengan masukknya hewan ke UPTD ini yang mencapai 6014 ekor dalam satu bulan, jadi dapat diperkirakan potensi biogas yang dihasilkan pada minggu itu mencapai 1504 m3.
2. Berdasarkan kapasitas maksimal daya tampung hewan masuk UPTD Pasar Ternak Palangki, reaktor yang sesuai adalah dengan ukuran 8 x 30.000 L . 3. Berdasarkan perhitungan RAB untuk pembuatan reaktor di UPTD Pasar
Ternak Palangki mencapai Rp 450.420.000.
5.2 Saran
Dari penelitian yang dilakukan maka penulis dapat memberikan beberapa saran, yaitu sebagai berikut :
1. Untuk UPTD Pasar Ternak Palangki sebaiknya lebih memaksimalkan pengelolaan limbah yang ada dengan cara yang lebih professional dana jika dapat dimanfaatkan ini dapat mengurangi operasional pada UPTD.
2. Bagi pemerintahan Kenagarian Palangki dan Kabupaten Sijunjung ini merupakan peluang untuk menambah PAD..
DAFTAR KEPUSTAKAAN
Aguilar, FX., (2001), How to install a polyethylene biogas plant, Proceeding of the IBSnet Electronic Seminar, (The Royal Agricultural College,
Cirencester, UK. 5-23 March 2001)
Ervil Riko ,dkk,.“Buku Panduan Penulisan dan Ujian Skripsi”,Sekolah Tinggi Teknolgi Industri (STTIND) Padang, Oktober 2014.
Garcelon, J., Clark, J., Waste Digester Design, Civil Engineering Laboratory Agenda, University of Florida
Hambali, Erliza dkk. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agro Media Pustaka Karim, FX (2005), Anaerobic digestion of animal waste: Waste strength versus
impact of mixing, Bioresource Technology, 96, 1771-1791
Jan Lam. 2005. Evaluation Study for Biogas Plant Designs. Final Report of SNV(Netherlands Development Organization) Cambodia
Paimin, Ferry, B. 1995. Alat Pembuatan biogas Dari Drum. Jakarta: Penebar Swadaya.
Prometheus, (2005), http://www.prometheus-energy.com/digester.html
Setiawan A. I. 2002. Memanfaatkan Kotoran Ternak. Jakarta : PT. Penebar Swadaya.
Simamora, S. et al. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas Dari Kotoran Ternak. Jakarta: Agro Media Pustaka.
Wahyuni, Sri. 2009. Biogas. Jakarta: Penebar Swadaya.
--- . 2011. Menghasilkan Biogas Dari Aneka Limbah. Jakarta: PT ArgroMedia Pustaka.
http://desainrumahkita.com/?Forum_Rumah_Kita:Arti_Penting_Gambar_Perencanaan
Lampiran I
Kondisi UPTD Pasar Ternak Palangki
BIODATA WISUDAWAN
Nama : Ashadi Rizki Zumaro Jenis Kelamin : Laki-Laki
Tempat/ Tanggal Lahir : Palangki / 02 Mei 1994 Nomor Pokok
Mahasiswa
: 1210024428001
Program Studi : Teknik Lingkungan Tanggal Lulus : 04 Maret 2017
IPK : 3,49
Predikat Lulus : Sangat Memuaskan
Judul Skripsi : Perancangan Reaktor Biogas di UPTD Pasar Ternak Palangki
Dosen Pembimbing :
1. Yaumal Arbi, MT 2. Andi Irawan, MT
Asal SMA : MAN Palangki / MAN 1 Sijunjung Nama Orang Tua : Azwar Rajo Palembang
Alamat :
Jr. Ranah Tibarau, Nagari Palangki, Kec. IV Nagari, Kab. Sijunjung
