BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Peningkatan konsumsi energi rumah tangga menjadikan sumber energi rumah tangga seperti gas, minyak tanah, batu bara, dan lain-lain kini menjadi semakin langka. Di lain pihak, sumber-sumber energi untuk keperluan rumah tangga selalu diperlukan dan dikonsumsi setiap harinya. Jika keadaaan seperti ini terus terjadi, maka lama-kelamaan masyarakat akan kehabisan sumber energi rumah tangga dan tidak bisa melakukan kegiatan rumah tangga sehari-hari.
Seiring dengan meningkatnya harga minyak fosil, efisiensi energi dan sumber energi yang bisa diperbaharui menjadi aspek krusial dalam ekonomi (Schneider, et al, 2007; Krajacic, et al, 2011; Fowler, et al, 2009). Salah satu alternatif yang bisa dipakai adalah mengganti gas elpiji dengan gas hasil olahan limbah kotoran ternak yang disaring menggunakan digester biogas, yang sering disebut gas biomassa atau biogas. Biogas ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif untuk keperluan rumah tangga, seperti mengganti gas elpiji untuk keperluan masak, atau mengganti bensin sebagai energi untuk menyalakan generator dan chopper untuk memotong tanaman.
Beberapa penelitian mengenai energi alternatif yang bisa dipakai di
industri agrikultur turut mendukung penggunaan biogas sebagai alternatif energi
yang efektif. Produksi gas metana dari hewan ternak seharusnya bisa menjadi
peluang untuk menerapkan energi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan (Ucekaj, et al, 2010; Dikshit dan Chakraorty, 2006). Al-Ghazawi dan Abdulla (2008) mengemukakan bahwa metode biogas merupakan pilihan paling logis untuk alternatif energi, karena mencangkup solusi atas energi termal maupun elektrikal, dan juga mengurangi dampak limbah ternak seperti efek rumah kaca.
Untuk memproduksi gas yang akan digunakan sebagai sumber energi, kotoran ternak harus dicampur dengan air dalam kadar tertentu dan dimasukkan dalam reaktor kedap udara yang disebut digester biogas. Di dalam digester, kotoran dicerna dan difermentasi oleh bakteri yang akan menghasilkan gas methana (Widarto dan Sudarto, 1997). Gas methana inilah yang akan digunakan sebagai bahan bakar alternatif. Gas hasil proses fermentasi tersebut akan terus bertambah dan menghasilkan tekanan. Tekanan dari gas methana ini dapat menggerakkan biogas ke rumah-rumah warga lewat saluran pipa.
Selama beberapa tahun belakangan ini, instalasi digester biogas mulai diterapkan di berbagai desa yang mayoritas penduduknya memelihara hewan ternak. Kebanyakan instalasi dilakukan dekat dengan kandang dan gas hasil pengolahan biogas didistribusikan ke rumah-rumah warga menggunakan pipa.
Ada juga metode penyimpanan biogas menggunakan balon plastik yang dapat dipindah ke tempat lain. selanjutnya, pipa-pipa saluran biogas akan dicabangkan ke berbagai peralatan yang mendukung penggunaan biogas tersebut, seperti kompor, generator, dan chopper tanaman.
Pembuatan digester biogas membutuhkan investasi awal yang cukup
besar. Sebelum membuat digester, perlu diketahui terlebih dahulu skala digester
yang cocok untuk daerah tersebut. Menurut Direktorat Budidaya Ternak Ruminansia (2008), skala yang dipakai untuk membuat digester biogas adalah:
1. Prinsip pembuatan biodigester kelompok/kawasan (skala besar) bersifat sentralitas menjadi satu dalam 1 dusun karena masing-masing dusun rata- rata memiliki 150-400 ekor sapi.
2. Prinsip pembuatan biodigester komunitas (skala sedang). Pengadaan diperuntukkan untuk 2-5 peternak dengan jumlah ternak 10-15 ekor sapi.
Kebanyakan dibuat untuk kandang-kandang yang mengelompok dan berdekatan.
3. Prinsip pembuatan biodigester individu (skala kecil) dengan ukuran minimal 4-6 .
Pembangunan digester biogas dapat dilakukan secara fin (skala kecil),
maupun secara komunitas (skala sedang dan besar). Digester biogas skala kecil
adalah pembuatan digester yang diperuntukkan untuk menampung kotoran dari
satu kandang saja, sehingga ukurannya relatif kecil. Pembuatan digester skala
kecil diterapkan jika jarak antar kandang ternak terlalu jauh dan kondisi geografis
wilayah tersebut sulit untuk melakukan distribusi kotoran dari kandang ke
digester. Sehingga lebih baik setiap kandang mempunyai satu digester yang dekat
dengan kandang dan mudah di akses. Keunggulan dari digester skala kecil adalah
mudah untuk melakukan pengaturan dan perawatan karena milik pribadi dan
ukurannya relatif kecil. Sedangkan kelemahan digester skala kecil adalah biaya
yang relatif mahal, karena harus membuat satu digester untuk satu kandang
ternak.
Beberapa desa yang menerapkan teknologi biogas lebih memilih untuk mengumpulkan modal bersama untuk membangun satu unit digester biogas yang bisa digunakan secara bersama atau disebut digester biogas komunitas (skala sedang dan besar). Digester biogas komunitas ini dibangun guna menampung kotoran ternak yang dipasok dari beberapa kandang yang berdekatan. Gas hasil pengolahan digester biogas ini kemudian disalurkan ke rumah-rumah warga yang sama-sama memasok kotoran ke digester biogas tersebut. Dengan adanya digester biogas ini, masyarakat dapat mengumpulkan modal bersama yang jika dihitung perkepala keluarga menjadi lebih murah. Selain itu, kapasitas digester biogas akan terisi secara maksimal, karena kuantitas kotoran yang dipasok semakin banyak. Semakin banyaknya kotoran ternak yang dipasok juga akan mempercepat proses reaksi kotoran ternak menjadi biogas.
Hal yang perlu diperhatikan dalam membuat digester biogas adalah letak
dan kapasitas digester biogas(Widarto dan Sudarto, 1997). Mencari lokasi letak
ideal untuk membuat digester biogas adalah salah satu isu penting dalam
perencanaan program biogas (Hohn, et al, 2013). Karena kotoran yang dipasok
berasal dari beberapa kandang, maka letak dari digester biogas harus mudah
dijangkau oleh kandang-kandang ternak disekitarnya. Hal ini dikarenakan
kuantitas kotoran ternak yang diangkut cukup banyak. Sebagian peternak
mengandalkan bantuan gerobak dorong untuk mengangkut kotoran ternak ke
digester biogas. Ada pula teknik distribusi kotoran ke digester biogas dengan
mencampur kotoran dengan air dalam jumlah tertentu terlebih dahulu, kemudian
disalurkan menggunakan pipa. Cara ini lebih mudah, namun membutuhkan perawatan khusus karena pipa penyalur rawan tersumbat kotoran yang tersangkut.
Selain letak, kapasitas digester biogas juga harus diperhatikan agar dapat menampung kotoran dari beberapa kandang. Jumlah kotoran sapi yang akan dipasok adalah jumlah kuantitas kotoran padat sapi yang ditambah dengan air dalam jumlah tertentu, atau disebut massa total larutan padat (mt) (Hozairi, et al, 2012). Untuk menentukan kapasitas biogas secara komunitas, maka perlu dihitung akumulasi dari massa total larutan padat tiap-tiap kandang yang memasok kotoran ternak ke digester biogas tersebut.
Desa Pudak Wetan, Kecamatan Pudak, Kabupaten Ponorogo merupakan salah satu Desa penghasil susu sapi segar dan menjadi kawasan ternak unggulan di Jawa Timur. Potensi ternak yang dimiliki Desa Pudak Wetan pada tahun 2013 tercatat sejumlah 814 ekor sapi yang dikelola oleh 329 perternak. Jumlah ternak sapi yang banyak ini menjadikan Desa Pudak Wetan mempunyai potensi pengembangan teknologi biogas sebagai energi alternatif yang besar. Hal ini turut didukung oleh beberapa program biogasyang pernah dilakukan di sana, antara lain oleh LSM LPPAB (Lembaga Pendidikan dan Pemberdayaan Anak Bangsa), HIVOS (Humanistch Instituutvoor Ontwikkelingssamenwerking) dan SNV (stichting Nederlandse Vrijwillgers) dalam program BIRU (Biogas Rumah Tangga). Program BIRU memberikan bantuan pengadaan biogas dengan kerjasama bersama masyarakat pada tahun 2010-2012.
Penelitian yang dilakukan Faza, et al., (2013), menunjukkan masih
besarnya potensi penggunaan biogas di Desa Pudak Wetan. Pada tahun 2013,
sistem digester biogas baru digunakan sebesar 8,8% dari total 329 peternak yang bermukim di sana. Selain itu, hasil penelitian dengan menggunakan metode Analisis Multikriteria (MCA) dengan mempertimbangkan empat variabel, yaitu kondisi ekonomi, keamanan lokasi, kelembapan udara, dan ketersediaan lahan menunjukkan bahwa prinsip pembuatan digester biogas di Desa Pudak Wetan lebih baik dibuat secara komunitas atau skala sedang. Artinya pengadaan harusnya diperuntukkan untuk 2 sampai 5 peternak dengan batas tampungan untuk 15 ekor sapi. Pembuatan digester secara komunitas dapat menghemat biaya jika dibandingkan dengan digester biogas individu. Besarnya potensi biogas yang belum terpakai menjadikan instalasi biogas di Desa Pudak Wetan masih bisa dikembangkan lebih baik lagi.
Sayangnya pembuatan digester biogas selama ini tidak berorientasi pada
pembuatan digester biogas secara komunitas, melainkan hanya secara individu
saja.Hal ini dikarenakan hanya sebagian warga yang mampu dan mau untuk
membuat instalasi biogas saja yang mempunyai digester biogas, sehingga letak
dan kapasitas digester biogas yang dibuat tidak cocok untuk pengembangan
biogas secara komunitas. Letak beberapa kandang ada yang terlalu jauh dari
digester biogas, sehingga tidak bisa dijangkau sebagian kandang. Selain itu
kapasitas dan jumlahdigesterbelum mampu menampung jumlah kotoran ternak
yang dihasilkan secara optimal. Dari data observasi pada Bulan Desember 2014,
saat ini baru tersedia 9 digester biogas individu untuk 38 kandang milik
Koperasi.9 digester biogas yang telah ada hanya dapat menampung 1.050 kg
massa total kotoran dari total 3.250 kg per hari, atau hanya sebesar 32,11% saja.
Akibatnya, masih banyak limbah yang terbuang. Warga juga masih harus menggantungkan sumber energi dari gas elpiji yang semakin langka dan mahal.
Hal ini tentu memakan banyak biaya.
Salah satu cara mengatasi masalah di atas adalah dengan menentukan letak dan jumlah digester biogas yang bisa dipakai secara bersama-sama oleh beberapa rumah. Penentuan letak digester biogas ini dapat dilakukan dengan mempertimbangkan faktor-faktorpenentu kebijakan memilih lokasi seperti faktor biaya, jarak antara kandang dan digester biogas, kuantitas kotoran ternak yang akan dijadikan bahan baku digester biogas, maupun kondisi lingkungan setempat.
Lokasi digester biogas yang baru diharapkan dapat dijangkau kandang-kandang ternak di sekitarnya, sehingga dapat meminimalisasi limbah yang terbuang dari kandang ternak yang tidak bisa menjangkau lokasi digester biogas. Selain itu, dengan menentukan letak yang tepat, kapasitas digester biogas bisa diisi secara maksimal dan bisa menjadi energi alternatif pengganti gas elpiji dan minyak bumi yang semakin mahal.
Dari permasalahan tersebut, dapat ditarik kesimpulan bahwa lokasi dan
kapasitas digester biogas yang telah dibangun di Desa Pudak Wetan belum
optimal. Penelitian ini bertujuan untuk mencari dimana letak digester biogas yang
ideal sehingga dapat meminimalisasi limbah kotoran ternak. Analisis lokasi
penelitian ini menggunakan dua metode, yaitu analisis Kernel Density berbasis
Sistem Informasi Geografis (SIG) dan analisis Center of Gravity. Analisis Kernel
Density digunakan untuk mencari area yang menunjukkan adanya kepadatan
kuantitas kotoran sapi yang dihasilkan. Sedangkan analisis Center of Gravity
digunakan untuk mencari lokasi sentral yang ideal untuk instalasi digester biogas dalam setiap area yang ditemukan dari analisis Kernel Density. Hasil analisis tersebut disajikan dalam format visualisasi peta menggunakan perangkat lunak Sistem Informasi Geografis (SIG) ArcGISdan atribut berupa data-data pendukung yang berisi informasi koordinat digester biogas, kapasitas digester biogas, dan kandang mana saja yang dapat memasok kotoran sapi ke digester biogas tersebut.
Selain itu, penelitian ini juga menyertakan perbandingan biaya yang timbul antara pembangunan digester biogas yang lama dengan pembangunan digester biogas secara komunitas di lokasi baru. Biaya yang disajikan adalah biaya total pembangunan instalasi digester biogas serta biaya pengeluaran operasional untuk menghasilkan energi untuk keperluan rumah tangga. Melalui perbandingan biaya ini, dapat diketahui apakah analisis lokasi yang dpakai dapat meminimalisasi biaya yang timbul.
Penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan bagi Koperasi Susu Sumber Rejeki untuk membuat digester biogas yang lokasinya optimal, sehingga dapat mengurangi biaya transportasi dan limbah dari proses operasional digester biogas sehari-hari. Selain itu penelitian ini juga diharapkan menjadi referensi untuk penelitian-penelitian lain tentang lokasi instalasi digester biogas, mengingat semakin pentingnya penggunaan energi alternatif dan manajemen lingkungan dewasa ini.
1.2. Rumusan Masalah
Masalah penelitian ini adalah adanya kesenjangan (gap) antara ekspektasi dan kenyataan yang terjadi di lokasi penelitian di Desa Pudak Wetan. Seharusnya lokasi instalasidigester biogas dapat dijangkau oleh semua kandang ternak milik warga dan kapasitasnya dapat menampung kotoran ternak yang dihasilkan, sehingga tidak ada kotoran yang terbuang menjadi limbah. Namun kenyataannya lokasi digester biogas yang sudah ada belum bisa dijangkau sebagian kandang dan kapasitasnya belum dapat memenuhi kotoran ternak yang dihasilkan. Maka dapat dirumuskan masalah penelitian ini adalah belum optimalnya letak, jumlah, dan kapasitas digester biogas di Desa Pudak Wetan, Kecamatan Pudak, Kabupaten Ponorogo.
1.3. Pertanyaan Riset
Berdasarkan rumusan masalah tersebut, pertanyaan yang ingin dikaji dalam penelitian ini adalah:
1. Dimana lokasi ideal instalasi digester biogas berdasarkan letak kandang dan jumlah kotoran sapi yang dimiliki Koperasi Susu Sumber Rejeki?
2. Berapa jumlah dan kapasitas optimaldigester biogasuntuk menampung semua kotoran ternak dari kandang?
3. Bagaimana perbandingan efisiensi biaya konsumsi energi rumah tangga sebelum dan sesudah analisis?
1.4. Lingkup Riset
1. Wilayah
Penelitian dilakukan di Desa Pudak Wetan, Kecamatan Pudak, Kabupaten Ponorogo. Sehingga data mengenai kandang sapi dan potensi digester biogas yang akan diteliti sebatas yang berada dalam wilayah administrasi Desa Pudak Wetan.
2. Waktu
Waktu pengumpulan data dalam penelitian ini bersifat cross-sectional, dimana penelitian dilakukan pada satu periode waktu saja.
3. Objek Penelitian
Objek penelitian ini adalah semua kandang sapi milik warga yang tergabung dalam anggota Koperasi Susu Sumber Rejeki Desa Pudak Wetan, Kecamatan Pudak, Kabupaten ponorogo, Jawa Timur.
1.5. Tujuan Riset
Dari rumusan masalah di atas, tujuan yang ingin diwujudkan oleh peneliti dalam penelitian ini adalah:
1. Menentukan lokasi ideal instalasi digester biogasberdasarkan letak kandang dan jumlah kotoran sapi yang dimiliki Koperasi Susu Sumber Rejeki.
2. Menentukan jumlah dan kapasitas digester biogas yang harus dibangun untuk menampung semua kotoran ternak dari kandang.
3. Membandingkan efisiensi biaya konsumsi energi rumah tangga sebelum
dan sesudah analisis.
1.6. Batasan Riset
1. Kandang yang diteliti adalah kandang milik peternak yang tergabung dalam anggota Koperasi Susu Sumber Rejeki di wilayah Desa Pudak Wetan saja.
kandang milik peternak anggota Koperasi Susu Sumber Rejeki di luar wilayah Desa Pudak Wetan tidak dimasukkan karena pembangunan digester biogas di luar Desa Pudak Wetan sudah cukup banyak dan tidak memerlukan perubahan lokasi lagi.
2. Hasil dari penelitian ini hanya membahas proses distribusi dari kandang ke digester biogas saja. Sedangkan proses distribusi gas dari digester biogas ke rumah warga tidak dianalisis karena proses distribusi gas ke rumah warga lebih mudah, yaitu menggunakan pipa besi. Sehingga penentuan lokasi lebih mempertimbangkan efisiensi distribusi bahan baku ke digester biogas daripada proses distribusi dari digester biogas ke rumah warga.
1.7. Manfaat Riset
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi beberapa pihak, antara lain:
1. Manfaat bagi Akademisi
Melalui penelitian ini, akademisi dan peneliti dapat memahami dan
mempraktikkan konsep teori pemilihan lokasi menggunakan analisis
Kernel Density dan analisis Center of Gravity. Penelitian ini juga dapat
mengembangkan pengetahuan lintas ilmu antara disiplin ilmu peternakan
melalui ilmu biogas, geodesi melalui ilmu pemetaan dan koordinat, dengan manajemen operasional melalui ilmu teori lokasi. Studi lintas ilmu ini diharapkan dapat memperkaya wawasan bagi ilmu pengetahuan dan mengantarkan ke pengembangan penelitian-penelitian selanjutnya yang lebih mendalam dan spesifik.
2. Manfaat bagi Koperasi Susu Sumber Rejeki
Penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi bagi Koperasi Susu Sumber Rejeki untuk mencari lokasi ideal suatu fasilitas, khususnya fasilitas digester biogas, menggunakan analisis kernel density dan analisis Center of Gravity. Dengan menggunakan metode tersebut, diharapkan anggota Koperasi dapat mencari lokasi ideal yang dapat dijangkau oleh pemasok dan dapat meminimalisir biaya yang timbul dari aktivitas operasional seperti biaya pembangunan fasilitas dan biaya transportasi.
1.8. Sistematika Penulisan Laporan
BAB I Pendahuluan
Bab ini membahas isu kontekstual dan konseptual yang menjadi dasar
dari perumusan masalah penelitian ini. Isu konseptual yang dibahas meliputi
peralihan energi dari energi fosil menjadi energi alternatif, perkembangan biogas
menjadi salah satu energi alternatif yang banyak dipakai di masyarakat, dan
pentingnya pemilihan lokasi yang tepat untuk membuat digester biogas.
Sedangkan isu kontekstual yang dibahas meliputi keadaan instalasi digester biogas di Desa Pudak Wetan saat ini yang masih belum optimal. Dari kedua isu di atas akan dirumuskan masalah dari penelitian ini yang kemudian dikembangkan lagi untuk merumuskan pertanyaan penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan judul dari penelitian ini.
BAB II Landasan Teori
Bab ini membahas beberapa tinjauan penelitian terdahulu yang dipakai menjadi acuan penelitian. Selain itu bab ini juga membahas teori-teori yang dipakai dalam penelitian ini, antara lain definisi mengenai lokasi dan teori pemilihan lokasi, analisis Kernel Density, dan analisis Center of Gravity.
BAB III Metode Penelitian
