PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK KOTORAN SAPI MENJADI BIOGAS
Sumekar Tanjung, Mochamad Helmi, Wisid Myka Jayafebra, Indra Setiawan, Ali Machmud Adzkar, Nita Eka Tamara, Aprilia Nur Kamilah,
Novita Kharimatu Nisa, Resita Trisnaningtyas
Universitas Islam Indonesia email:helmijaidi@yahoo.com
ABSTRAK
Biogas adalah proses produksi energi dalam bentuk gas yang dihasilkan oleh anaerobik atau kegiatan fermentasi yang terjadi melalui proses biologis. sampah organik di lanfill akan menjalani proses gas dekomposisi anaerobik CH4 (metana). Dalam sapi mikroorganisme rumen juga menghasilkan gas metana yang akan digunakan sebagai bahan untuk biogas.Program produksi biogas berjudul dari limbah kotoran dimaksudkan tocow rumen sebagai sumber bahan bakar untuk LPG pengganti. Metode yang digunakan dalam pelaksanaan program ini adalah metode ceramah, diskusi dan sasaran program practice.This adalah petani, peternak dan ibu rumah tangga di metode Dusun Petung Kidul.The digunakan adalah perakitan alat seperti desain eksperimen, memeriksa dan memastikan ada tidak ada kebocoran gas pada pipa, pencampuran kotoran sapi dengan air sampai merata, menempatkan campuran pada alat dan menutup pipa dan tunggu beberapa hari sampai gas datang out.The hasil eksperimen diperoleh adalah hasil dari pelepasan gas metana dari dekomposisi bakteri dalam kotoran sapi. Pengisian kotoran sapi sebanyak ¾volumebiogas api digesterproduced hanya berlangsung selama lima detik. Perbedaan ini disebabkan beberapa faktor, di antaranya adanya kebocoran pada penyimpanan alat dan suhu kamar kondisi ketidakpastian.
Kaywords: Biogas, rumen sapi, biogas digester, metana
ABSTRACT
Biogas is an energy production process in the form of gas produced by anaerobic or fermentation activity that goes through a biological process. Organic waste in the lanfill will undergo a process of anaerobic decomposition gases CH4 (Methane). In the cow rumen microorganisms are also produce methane gas that will be used as materials for biogas.Program titled biogas production from manure waste intended tocow rumen as a fuel source for substitute LPG. Methods that are used in the implementation of this program is methods of lecture, discussion and practice.This program targets are farmers, ranchers and housewives at Dusun Petung Kidul.The method used is assembling tools like the experimental design, check and make sure there are no gas leaks on the pipes, mixing cow manure with water till flatten, put the mixture on the appliance and close the pipes and wait a few days until the gas come out.The experimental results obtained are the result of a methane gas discharge from decomposition of bacteria in cow manure. Charging cow manure as much as ¾volumebiogas digesterproduced flame only lasts for five seconds. The difference is due to several factors, among them the presence of a leak on the the tool storage and room temperature conditions of uncertainty.
Kaywords: Biogas, cow rumen, biogas digester, methane
PENDAHULUAN
energi terbaharukan. Lonjakan harga minyak dunia akan memberikan dampak yang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia. Persediaan minyak bumi di dunia makin lama makin menipis dan harganya makin melonjak. Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan akan sumber energi makin meningkat, terutama dari minyak bumi.
Bionergi merupakan sumber energi (bahan bakar) yang dihasilkan oleh sumber daya hayati seperti tumbuh-tumbuhan, minyak nabati, dan limbah peternakan dan pertanian. Jenis
energi yang dihasilkan berupa energi dalam bentuk gas (biogas), cair (biofuel), atau padat (biomass). Salah satu sumber energi terbarukan yang berasal dari sumber daya alam hayati adalah biogas. Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi yang relatif kurang oksigen (anaerob).Sumber bahan baku untuk menghasilkan biogas yang utama adalah kotoran ternak sapi, kerbau, babi, kuda dan unggas, dapat juga berasal dari sampah organik.[3]
Fermentasi anaerobbiasa terjadi secara alami di tanah yang basah, seperti dasar danau dan di dalam tanah pada kedalaman tertentu. Proses fermentasi adalah penguraian bahan-bahan organik dengan bantuan mikroorganisme. fermentasi anaerob dapat menghasilkan gas yang mengandung sedikitnya 50% metana. Gas inilah yang biasa disebut dengan biogas
Tabel 1. Kesetaraan biogas dengan beberapa sumber energi lain
1 m3 biogas
0.46 Kg LPG
0.62 liter Minyak tanah
3.5 Kg Kayu bakar
Prospek pengembangan teknologi biogas ini sangat besar terutama di daerah pedesaan dimana sebagian besarnya masyarakat bekerja dibidang peternakan dan pertanian. Pada umunya masyarakat yang berprofesi sebagai petani mempunyai hewan ternak seperti unggas, kambing, sapi, kerbau, dll. Selama ini limbah kotoran ternak hanya dimanfaatkan sebagai pupuk
itupun kurang optimal. Limbah kotoran ternak yang menumpuk menimbulkan efek pencemaran seperti pencemaran terhadap air tanah, pencemaran terhadap udara, dan memicu timbulnya efek rumah kaca. Bahan bakar biogas tidak menghasilkan asap merupakan suatu pengganti yang unggul untuk menggantikan bahan bakar minyak atau gas alam.[4]
Karakteristik biogas adalah sebagai berikut:
b. Biogas tidak berbaudan berwarna yang apabila dibakar akan menghasilkan nyala api biru cerah seperti gas LPG
c. Nilai kalor gas metana adalah 20 MJ/m3 dengan efisiensi pembakaran 60 % pada konvesional kommpor biogas
d. Nilai kalor rendah (LHV) CH4 = 50,1 MJ/kg
e. Densitas CH4 = 0.0717 kg/m3
Dusun Petung Kidul merupakan daerah yang masyarakatnya berpotensi sebagai petani dan peternak. Dalam bidang pertanian tanamam yang dibudidayakan di Dusun Petung Kidul adalah berbagai macam sayuran dan berbagai macam rempah. Sedangkan, dalam bidang peternakan hewan yang diternak yaitu sapi, kerbau, kambing dan ayam, sehingga kotoran dari hewan ternak tersebut dapat dimanfaatkan untuk digunakan sebagai biogas. Hampir sebagian masyarakat di Dusun Petung Kidul memiliki ternak sapi atau kerbau sehingga sangat memungkinkan perngembangan teknologi biogas di dusun ini. Oleh karena itu, dengan banyaknya potensi hewan ternak sapi yang berada di Dusun Petung Kidul, diharapkan program pembuatan biogas ini akan bermanfaat.
Tujuan pembuatan biogas di Dusun Petung Kidul adalah untuk menambah pengetahuan
warga tentang manfaat dari kotoran ternak, menambah wawasan masyarakat tentang cara mengolah limbah kotoran ternak, mengembangkan teknologi biogas agar mengurangi efek rumah kaca, dapat membersihkan lingkungan dengan bersihnya kandang sapi dan menaikkan nilai keekonomisan dari limbah kotoran ternak dengan memanfaatkannya sebagai biogas. Beberapa keuntungan dalam penggunaan biogas ini adalah:
1. Keuntungan pengolahan limbah
a. Memperkecil volume atau berat limbah yang dibuang b. Memperkecil rembetan polutan
c. Merupakan pengolahan limbah yang alami 2. Keuntungan energi
a. Proses produksi energi bersih
b. Memperoleh bahan bakar bekualitas tinggi dan dapat diperbaharui c. Biogas dapat dipergunakan untuk berbagai penggunaan
3. Keuntungan lingkungan
a. Menurunkan emisi gas metan dan karbondiosida b. Menghilangkan bau
e. Memperkecil kontaminasi sumber air 4. Keuntungan ekonomi
a. Lebih ekonomis dibandingkan dengan proses lainnya ditinjau dari siklus ulang proses. Beberapa alasan lain mengapa biogas dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif dan semakin mendapat perhatian yaitu :
a. Harga bahan bakar yang terus meningkat,
b. Dalam rangka usaha untuk memperoleh bahan bakar lain yang dapat diperbarui,
c. Dapat diproduksi dalam skala kecil di tempat yang tidak terjangkau listrik atau energi lainnya,
d. Dapat diproduksi dalam kontruksi yang sederhana.
Biogas merupakan gas campuran metana (CH4), karbondiokasida (CO2) dan gas lainnya yang
dihasilkan dari penguraian organik. Biogas dapat dijadikan sebagai bahan bakar karena mengandung gas metana (CH4) dengan persentase yang cukup tinggi dan titik nyala sebesar
645̊C-750̊C.
Rancangan kegiatan yang akan dilakukan adalah dengan melakukan beberapa sosialisasi berkaitan dengan biogas kepada masyarakat Dusun Petung Kidul,dengan cara melakukan
sosialisasi di balai desa atau ikut mengikuti perkumpulan-perkumpulan yang ada di Dusun Petung Kidul baik perkumpulan ibu-ibu, bapak-bapak atau remaja. Sosialisasi yang akan dilakukan terdiri dari sosialisasi pengenalan biogas, sosialisasi penjelasan alat, dan sosialisasi hasil dan praktek. Metode yang digunakan adalah metode ceramah, diskusi dan praktek.
bahan konstruksi. Sedangkan untuk ukurannya bervariasi dari 4-35 m3. Jenis digester yang paling banyak digunakan adalah model continuous feeding dimana pengisian bahan organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari.
Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas, yaitu:
1. Kelompok bakteri fermentative:Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae
2. Kelompok bakteri asetogenik: Desulfovibrio
3. Kelompok bakteri metana: Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.
Gambar 1. Rangkaian digester sederhana
Gambar 2. Rangkaian digester biogas sederhana
Dengan rangkaian alat yang sedemikian rupa,pembuatan biogas akan menggunakan metode fermentasi selama 1-2 minggu. Pastikan semua lubang tertutup dan tidak ada yang bocor lagi, letakkan digester di tempat yang tidak terkena sinar matahari. Bahan yang difermentasi adalah limbah ternak kotoran sapi yang dicampur dengan air dengan perbandingan 1:1. Setelah difermentasi dengan waktu 1-2 minggu maka gas metana akan ditampung di ban
sepeda motor dalam pada rangkaian alat, atau dapat pula dialirkan langsug pada kompor untuk memasak, menggerakkan generator listrik dll. Proses fermentasi mengacu pada berbagai reaksi dan interaksi yang terjadi di antara bakteri metanogen dan non metanogen serta bahan yang diumpankan ke dalam digester sebagai input.[1]
Secara garis besar proses pembentukan biogasdapat dilihat pada Gambar 3 dan dibagi dalam tiga tahap yaitu: hidrolisis, asidifikasi(pengasaman) danpembentukan gas metana.
Gambar 3. Proses pembentukan biogas a. Tahap Hidrolisis
Pada tahap hidrolisis, bahan organik dienzimatiksecara eksternal oleh enzim ekstraselular(selulose, amilase, proteasedan lipase) mikroorganisme. Bakteri memutuskan rantai panjang karbohidrat komplek, protein dan lipidamenjadi senyawa rantai pendek. Sebagai contoh polisakaridadiubah menjadi monosakaridasedangkan protein diubah menjadi peptidadan asam amino.
b. Tahap Asidifikasi(Pengasaman)
Pada tahap ini bakteri menghasilkan asam, mengubah senyawa rantai pendek hasil proses pada tahap hidrolisismenjadi asam asetat, hidrogen (H2) dan karbondioksida.
Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerobikyang dapat tumbuh10dan
Pembentukan asam pada kondisi anaerobiktersebut pentinguntuk pembentuk gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya.
c. Tahap Pembentukan Gas Metana
Pada tahap ini bakteri metanogenikmendekomposisikan senyawa dengan berat molekul rendah menjadi senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai contoh bakteri ini menggunakan hidrogen, CO2dan asam asetatuntuk membentuk metana dan CO2. Bakteri penghasil asam dan gas metana bekerjasama secara simbiosis. Bakteri penghasil asam membentuk keadaan atmosfir yang ideal untukbakteri penghasil metana. Sedangkan bakteri pembentuk gas metana menggunakan asam yang dihasilkan bakteri penghasil asam. Tanpa adanya prosessimbiotik tersebut, akan menciptakan kondisi toksikbagi mikroorganismepenghasil asam.
Adapun proses pembuatan biogas dengan langkah langkah sebagai berikut:
1. Mencampur kotoran ternak dengan air sampai terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada bak penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester
2. Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada
didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh.
3. Melakukan penambahan starter (banyak dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi rumen segar dari rumah potong hewan (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 - 5,0 m2. Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 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.
Gambar 4. Ban dalam untuk menampung gas
Tanda yang ditunjukkan jika gas metana sudah mulai keluar adalah dengan mengembungnya ban dalam sepeda motor tersebut, begitu juga sebaliknya. Jika setelah beberapa hari ban untuk menapung gas juga tidak mengalami perubahan, kemungkinan ada sisi galon yang berlum dilem secara rapat dan masih ada kebocoran. Pengecekan berkala sangat diperlukan untuk mengetahui berhasil atau tidaknya pembuatan biogas.
Proses pembuatan biogas dapat dilakukan secara kontinyu dengan digester memiliki arus masuk dan arus keluar. Arus masuk digunakan untuk memasukkan kotoran sapi yang baru dan arus keluar digunakan untuk mengeluarkan ampas sisa setelah difermentasi. Ampas hasil fermentasi tersebut dapat digunakan kembali sebagai pupuk baik dalam bentuk basah maupun dalam bentuk kering.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Program pembuatan biogas kali ini dimaksudkan untuk memaksimalkan penggunaan limbah kotoran ternak yang awalnya hanya digunakan untuk pupuk, namun fungsinya ditambah dengan pengolahannya sebagai biogas. Dusun Petung Kidul memiliki potensi pembuatan biogas karena sebagian masyarakatnya memiliki ternak sapi. Kotoran sapi merupakan
substratyang paling cocok sebagai sumber penghasil biogas, karena telah mengandung bakteri penghasil gas metana yang terdapatdalam perut ruminansia(lambung sapi). Rata-rata kotoran
Tabel 3. Kandungan biogas dari ternak dan manusia
Tipe Kotoran Produksi gas/kotoran (m3)
Sapi atau kerbau 0.023-0.040
Babi 0.04-0.059
Peternakan ayam 0.065-0.116
Manusia 0.02-0.028
Dengan melihat potensi yang ada diputuskan untuk menggunakan kotoran sapi sebagai bahan pembuatan biogas. Masyarakat Dusun Petung Kidul sangat berantusias dengan program pembuatan biogas ini, sehingga banyak masyarakat yang tertarik dengan program ini.
Gambar 5. Sosialisasi biogas ke masyarakat Dusun Petung Kidul
Gambar 6. Proses pancampuran kotoran sapi dan air
Gambar 7. Proses pembuatan biogas
Adapun faktor-faktor yang memperngaruhi kesuksesan pemanfaatan biogas adalah:[2] 1. Ketersediaan ternak
Jenis, jumlah dan sebaran ternak di suatu daerah dapat menjadi potensi bagi pengembangan biogas. Untuk menjalankan biogas skala rumah tangga diperlukan kotoran ternak sapi sekitar 2-3 ekor.
2. Kepemilikan ternak
Jumlah ternak yang dimiliki oleh peternak menjadi dasar pemilihan jenis dan kapasitas biogas yang digunakan.
3. Pola pemeliharaan ternak
4. Ketersediaan lahan
Untuk membangun biogas diperlukan lahan disekitar kandang yang luasannya bergantung pada jenis dan kapasitas biogas.
5. Tenaga kerja
Banyak kasus mengenai tidak beroperasinya biogas disebabkan karena: pertama, tidak adanya tenaga kerja yang menangani unit tersebut; kedua, pengelola tidak memiliki waktu untuk melakukan pengisian kotoran.
6. Manajemen kotoran
Hal ini terkait dengan penentuan komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai untuk menghasilkan biogas, frekuensi pemasukan otoran dan pengangkutan atau pengaliran kotoran ternak ke dalam reaktor.
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.
8. Jarak
Energi yang dihasilkan dari reaktor biogas dapat dimanfaatkan untuk memasak, menyalakan petromak, menjalankan generator listrik dll. Pemanfaatan energi ini dapat optimal bila jarak antara kandang ternak, reaktor biogas dan rumah peternak tidak terlalu jauh.
9. Pengelolaan hasil samping biogas
Hal ini ditujukan untuk memanfaatkannya menjadi pupuk cair atau pupuk padat. Hasil dari biogas perlu dikurangi kandungan airnya dengan cara diendapkan, disaring atau dijemur.
10. Sarana Pendukung
Terdiri dari saluran air/drainase, air dan peralatan kerja. Sarana ini dapat mempermudah operasional dan perawatan instalasi biogas.
Gambar 8. Sosialisasi biogas ke warga
Setelah melakukan sosialisasi pengenalan biogas, pengenalan dan penjelasan alat-alat instrumen pembuatan biogas dan praktek masyarakat Dusun Petung Kidul telah mendapat pengetahuan tentang manfaat lain dari penggunaan kotoran sapi selain hanya sebagai pupuk. Masyarakat Dusun Petung Kidul juga telah mendapatkan ilmu tentang metode pembuatan biogas sederhana. Selain itu masyarakat Dusun Petung Kidul juga telah mendapat gambaran tentang manfaat-manfaat yang akan diperoleh dari penggunaan biogas sebagai energi alternatif. Kegagalan reaktor biogas dapat dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri metan terhadap bakteri asam yang menyebabkan lingkungan 11menjadi sangat asam ( pH<7) yang selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri metan. Keasaman substrat biogas dianjurkan untuk berada pada rentang pH 6,5-8. Bakteri metan ini juga cukup sensitifdengan temperatur. Temperatur 35̊C diyakini sebagai termperatur optimum untuk perkembangbiakan bakteri metan
KESIMPULAN
Dusun Petung Kidul memiliki potensi pembuatan biogas karena sebagian masyarakatnya memiliki ternak sapi. Kotoran sapi merupakan substratyang paling cocok sebagai sumber
menggunakan plastik maka perawatan yang dilakukan juga tidak susah. Digester menggunakan bahan plastik seperti drum 300 L untuk skala rumah tangga akan sanggup bertahan hingga 6 tahun. Namun, penggunaan biogas ini harus dilakukan secara kontinyu agar tidak memakan banyak waktu fermentasi.
Tujuan dilaksanakan program pembuatan biogas dari limbah kotoran ternak ini adalah: a. Menambah pengetahuan warga tentang manfaat dari kotoran ternak
b. Menambah wawasan masyarakat tentang cara mengolah limbah kotoran ternak c. Mengembangkan teknologi biogas agar mengurangi efek rumah kaca
d. Menambah manfaat limbah kotoran sapi yang awalnya hanya digunakan untuk pupuk e. Dapat membersihkan lingkungan dengan bersihnya kandang sapi
f. Menaikkan nilai keekonomisan dari limbah kotoran ternak dengan memanfaatkannya sebagai biogas
Metode yang digunakan dalam program pembuatan biogas dari kotoran sapi ini adalah dengan menggunakan metode ceramah, diskusi dan praktek.
Metode ceramah diberikan saat sosialisasi-sosialisasi pengenalan biogas dan penjelasan-penjelasan mengenai biogas. Metode diskusi digunakan saat menanggapi
pertanyaan-pertanyaan yang diberikan oleh warga seputar biogas. Metode praktek dilakukan saat mahasiswa memberikan contoh pembuatan digester dan proses pembuatan biogas, serta mempraktekkan hasil dari fermentasi tersebut guna membuktikan teori-teori yang ada.
Setelah melakukan berbagai rangkaian kegiatan hasil yang diperoleh adalah:
a. Masyarakat mengetahui cara mengolah limbah kotoran sapi dan memanfaatkannya sebagai biogas.
b. Masyarakat mengetahui metode pembuatan biogas skala rumah tangga
c. Masyarakat mendapat gambaran manfaat dari penggunaan dan pemanfaatan biogas.
REFERENSI
[1]Wahyuni, Sri. 2013. “P anduan Praktis Biogas”. Jakarta. Penebar Swadaya
[2]Harsono, 2013. “Aplikasi Biogas Guna Menunjang Kesejahteraan Petani Ternak”, Fakultas
Pertanian, Universitas Wahid Hasyim. Tesis.
[3]http://anekamakalahkita.blogspot.co.id/2013/01/makalah-biogas.html (Diakses 7 September
