ZERO WASTE : ENERGI BIOGAS

ZERO WASTE :

ENERGI BIOGAS

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Masalah saat ini antara lain

adalah:

- Energi

- Lingkungan Hidup

- Pembangunan Pertanian Berkelanjutan

Pengembangan teknologi biogas

menguntungkan karena:

- dapat mengurangi pencemaran udara, tanah, air dan biologis

- untuk pupuk : kompos dan pupuk cair

Hambatan

Pengembangan instalasi biogas

-

Kurangnya technical expertise

- Tidak berfungsinya digester (bocor, kesalahan konstruksi, dll)

- Disain tidak user friendly

- Memerlukan penanganan secara manual

(pengumpanan/ pengeluaran material dari digester)

- Biaya pembuatan masih mahal

Tabel Potensi Energi Terbarukan dan Kapasitas

Terpasang di Indonesia

Sumber Energi

Terbarukan

Potensi

(MWe)

Kapasitas

Terpasang

(MWe)

Penggunaan

(%)

Gepthermal *)

19650

589

3.00

Micro-hydro*)

458.75

21

4.58

Solar/PV**)

156487

5

0.0032

Angin***)

9286

0.5

0.0054

Biomasa *)

49807

178

0.36

Total

2.36E+05

793.5

7.95

jam operasi : 8 jam/hari

**) total area potensial 2 ·106 _km2

***) total luasan kincir angin per unit : 250 m x 250 m Sumber: RIPEBAT; DGEEU, 1977; ACE (2002)

Prinsip pengolahan limbah cair

1.

Secara fisika : pengendapan, penyaringan, adsorbsi, sedimentasi

2.

Secara kimiawi : netralisasi, presipitasi, oksidasi, reduksi , pertukaran ion

3.

Secara biologis : proses aktivitas metabolis (aerobik, anaerobik, anoksik)

Limbah industri pertanian

biodegradable

Sistem biologis

• Pengolahan secara aerobik + activated sludge:

biaya cukup murah, namun memerlukan lahan yang cukup luas

• Pengolahan secara anaerobik:

Memerlukan biaya investasi yang cukup mahal,

tetapi menghasilkan energi biogas

Gambar Limbah industri tapioka (onggok)

Umur panen

: 8 – 18 bulan

Produktivitas

: 16 – 45 ton/ha

Rendemen pati

: 2 – 9 ton/ha

Gambar Limbah industri kelapa sawit

Gambar Limbah peternakan sapi besar

Sahrul dan Milono (1983) : biogas dari onggok limbah industri tapioka

Gumbira Said, dkk (1994) : studi pembuatan biogas dari tandan kosong

kelapa sawit, perikarp dan lumpur limbah pabrik kelapa sawit

Sidharta, dkk (1995) : kajian pemanfaatan limbah kelapa sawit untuk biogas

Khuzaini dan Edy (2003) : pengolahan limbah pabrik etanol untuk biogas

Perumahan Industri Kolam ikan Kolam itik gangang kolam Kolam pengendapan Instalasi Biogas Kandang Hewan Tanaman pangan Hutan

Bahan bakar padat, cair dan gas Makanan Makanan Limbah domestik/ industri Aplikasi langsung Proses Photovoltaic Makanan mns Photosynthesis Energi matahari (Bio-degradation

)

pupuk Kotoran hewan Limbah pertanian Pakan ternak Makanan mns Kayu bakar Biogas untuk memasak penerangan Refrigasi Transportasi Pembangkit listrik

PENGEMBANGAN PETERNAKAN

(Ditjend. Peternakan, Deptan)

Fokus tahun 2002 -2005: Kawasan Agribisnis Berbasis Peternakan

1. Kawasan khusus peternakan

Kawasan sapi perah

: Jabar dan Jatim

Kawasan Sapi Potong

:

Sumatera : NAD, Sumbar, Sumsel

Jawa : Jateng, Jatim dan DI Yogyakarta

Kawasan Timur Indonesia : Sulsel, NTT, NTB, dan Bali

2.

Kawasan terintegrasi

Kawasan integrasi kelapa sawit dan sapi: Prov. Bengkulu

3. Agropolitan

Provinsi SUMBAR (Kab. Agam)

komoditas unggulan peternakan

Ternak Sapi Kotoran Ternak Alat/Mesin: - Pencacah - Penghancur tongkol Biogas Pupuk cair/padat Gas Procesing/ Industri Makanan: - Pengeringan - Industri marning, keripik jagung, dsb Tungku Pemanas Tenaga Hewan: - Angkutan - Pengolahan tanah, penanaman, penyiangan dan pemupukan Kompos Pompa air Rumah Tangga:

Lampu, kompor, pemanas air

Motor penggerak Alat/ Mesin: Pengolah tanah penanam penyiang pemupuk pemipil pengering penyimpan Pakan Ternak Limbah:

- Batang dan daun - Tongkol jagung Bahan baku industri

berbasis jagung Bahan baku industri

berbasis ternak sapi

Budidaya Jagung

-Kompor gas - Lampu petromak Daya:

Digester

Kandang Sapi Bak Penampung Kotoran Sapi

Kolam Penampung Air (pupuk cair/ kompos)

Gambar Instalasi Pemroses Kotoran Ternak menjadi Biogas dan Pemanfaatannya

Diesel Engine Pemurnian Gas metana Pompa air Chopper Kemasan gas metana dalam tabung Pemanfaatan pupuk cair/ kompos

DIPA 2005

DIPA 2006

Gas Slurry

Selulosa Glukosa Asam Lemak dan Alkohol Metan + CO₂ (C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6) selulosa glukosa 1. Hidrolisis 2. Pengasaman 3. Metanogenik (C6H12O6)n + nH2O CH3CHOHCOOH glukosa asam laktat

CH3CH2CH2COOH + CO2+ H2 asam butirat CH3CH2OH + CO2 etanol 4H2+ CO2 2H2O + CH4 CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + CH4 CH3COOH + CO2 CO2+ CH4 CH3CH2CH2COOH + 2H2+ CO2 CH3COOH + CH4

Gambar Tahap Pembentukan Biogas (FAO, 1978)

Faktor yg berpengaruh:

 pH

 Temperature

 Laju Pengisian

 Waktu tinggal dalam digester

1 m

3

biogas

Dapat membangkitkan listrik 1,25 kW Dapat untuk memasak 3 macam masakan untuk 4 orang Dapat untuk menjalankan 300 liler kulkas selama 3 jam Dapat untuk menjalankan mesin 2 HP selama 1 jam Dapat untuk menyalakan lampu 60 W selama 7 jam

Aplikasi-aplikasi yang mungkin dari biogas

digester biogas dirancang untuk 10 ekor sapi

kotoran sapi 20 kg/hari/ekor

retention time 45 hari

kapasitas digester 18 m3

Perkiraan produksi biogas yaitu 6 m3_{/ hari}

(untuk rata-rata produksi biogas 30 liter gas/kg kotoran sapi).

Gambar Disain digester (tipe fixed dome)

Lubang

Pengeluaran

Pengeluaran

Gas

Gas

Slurry

Lubang

Pengisian

Lubang geser

Penutup dilapisi

tanah lempung

1000 mm Max.

Penutup

mudah dilepas

Pengujian Genset Dengan Bahan Bakar Biogas

Generator listrik dengan penggerak

mesin diesel (bahan bakar minyak

solar/biogas) (3000W)

Gambar Algen gas generator (1500 W)

Uraian Referensi Hasil Pengukuran

1. Kondisi bahan (kotoran sapi) - Kadar air, %

- C/N rasio - COD, mg/l - BOD/ COD

2. Kondisi dalam digester (proses) - Suhu, o_C

- pH

3. Kandungan Kimia Biogas - CH₄, %

- CO₂, % - H₂S, g/ m3 - NH₃, g/ m3

4. Kondisi lumpur keluaran dari digester - COD

- BOD/ COD

- Kandungan unsur hara (utama), % Nitrogen Pospor Kalium 7 – 9 1: 25 1: 30 -35 7,0 – 8,0 50 – 60 30 – 40 < 1% -500 – 2-500 0,5 1,45 1,1 0 1,10 13,59 1 : 16,69 19 800 0,06 25 – 27 7 – 8,6 77,13 20,88 1544,46 40,12 1 960 0,37 1,82 0,73 0,41

Hasil Uji

Pemanfaatan Biogas Referensi Hasil pengukuran - Lampu penerangan (m3_{/ jam)} - Kompor gas (m3_{/ jam)} - Energi listrik

Algen gas generator (700 W) Algen gas generator (1500

W)

Modifikasi diesel engine 6HP (3000 W)

0,11 – 0,15

(penerangan setara dengan 60 watt lampu bohlam 100 candle power 

620 lumen). Tekanan: 70  85 mmH₂O 0,2 – 0,45 0,3 m3_{/ orang/ hari} Tekanan: 75  90 mmH₂O 0.5 m3 _biogas/kwh 0.35 m3 _biogas/kwh

perbandingan solar : biogas = 10 : 9

0,15 – 0,3 Tekanan = 30 – 60 mmH₂O 0,2 – 0,4 Tekanan = 60 – 85 mmH₂O 0.55 m3 _biogas/kwh 0.40 m3 _biogas/kwh 100 ml solar, 0.39 m3 _biogas/kwh

Tabel Pemanfaatan Biogas

Tabel Parameter dan hasil analisa kelayakan ekonomi

Parameter dan Hasil Analisa Reaktor Biogas

Generator Listrik 1. Parameter

Biaya investasi, Rp

Biaya operasional dan perawatan, Rp/tahun Pendapatan, Rp/tahun

Keuntungan, Rp/tahun Umur ekonomi, tahun Produksi gas, m3_/hari

Produksi gas, m3_/tahun

Suku Bunga , %/tahun

2. Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi Net Present Worth (NPW), Rp Net Present Cost (NPC), Rp Net Present Revenue (NPR), Rp B/C Ratio

Simple Payback, tahun

Internal Rate Return (IRR), %

18 448 000 2 767 200 7 051 800 4 284 600 20 6 2190 12 13 555 578 39 117 444 52 673 023 1,35 4,3 23,70 7500000 1125000 6504300 5379300 5 -12 12 11891173 11555373 23446546 2.03 1.4 43.39

Tabel Hasil analisa emisi gas buang dari genset (bahan bakar minyak

solar/biogas)

Deskripsi Hasil Batas Ambang

Satuan Metode Analisa

Nitrogen dioxide, NO₂ Sulfur dioxide, SO₂ Ammonia, NH₃ Hydrogen Sulfide, H₂S Hydrogen Chloride, HCl Hydrogen Fluoride,HF Chlorine, Cl₂ Particle Arsenic, As Mercury, Hg Antimony, Sb Cadmium, Cd Zinc, Zn Lead, Pb Opacity 19,55 0,01 <0,001 0,09 0,03 <0,1 5,87 141,67 <0,003 0,04 <0,02 <0,008 0,03 0,07 0 1000 800 0,5 35 5 10 10 350 8 5 8 8 50 12 35 (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ (mg/m3₎ %

Spectrometry (Griess Saltzman) Spectrometry (Pararosanilin) Spectrometry (Indophenol) Spectrometry (Methylen Blue) Spectrometry (Mercury Tiosianat) Spectrometri (Alizarin)

Spectrometry (Methyl Orange) Gravimetry AAS AAS AAS AAS AAS AAS Visual Ringelman Catatan: Peraturan emisi kualitas udara standard Kep-13/MENLH/3/1995

PENUTUP

- Pengelolaan limbah agroindustri memegang peranan penting

karena dapat menyebabkan pencemaran lingkungan (tanah, air,

udara dan biologis). Pencemaran tersebut dapat mengganggu

k u a lit a s lin g k u n g a n h id u p ya n g p a d a a k h ir nya d a p a t

menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia.

- Pemanfaatan limbah agroindustri dengan recycle dan prinsip

zero waste sehingga proses produksi dilakukan dengan

mengacu wawasan lingkungan dan pertanian berkelanjutan.

- Sasaran pengembangan teknologi biogas untuk menangani

limbah agroindustri diharapkan dapat memberikan nilai tambah

ekonomi dan perbaikan lingkungan hidup.

.