PROSPEK PEMANFAATAN LIMBAH KOTORAN MANUSIA DI
ASRAMA TPB-IPB SEBAGAI PENGHASIL ENERGI
ALTERNATIF BIO GAS
FAHMI TRI WENDRAWAN (F34090009) Mahasiswa Program Tingkat Persiapan Bersama Bogor Agricultural University - http://www.ipb.ac.idKelangkaan Energi
Seiring berjalannya waktu, jumlah manusia terus meningkat. Kebutuhan akan bahan bakar minyak dan gas alam juga terus meningkat. Sebagaimana diketahui bahan bakar minyak dan gas alam adalah sumber energi tidak terbarukan karena berasal dari endapan fosil-fosil yang membutuhkan waktu jutaan tahun untuk
Meningkatnya populasi manusia di Indonesia mengakibatkan meledaknya kebutuhan energi. Padatnya penduduk membuat limbah-limbah sulit untuk ditangani sehingga seringkali mencemari lingkungan yang berdampak pada kesehatan. Kotoran manusia dari satu segi menjijikan dan tidak bernilai, tetapi dari pendekatan kandungan bahan organik dapat diubah menjadi energi alternatif Bio Gas. Lalu bagaimana teknik instalasinya?
diproses menjadi minyak bumi dan gas yang lazim kita digunakan sekarang. Jika sumber enegi ini dipakai secara terus-menerus, maka pada suatu saat akan habis. Sedangkan untuk dapat melangsungkan kehidupan manusia memerlukan energi. Masalah lain yang ditimbulkan dengan meningkatnya populasi manusia adalah limbah-limbah yang menumpuk contohnya limbah kotoran manusia yang tak tertangani sehingga dapat memicu timbulnya masalah-masalah kesehatan. Padahal dari pendekatan bahan organik limbah kotoran manusia dapat dijadikan sumber energi alternatif. Untuk itu perlu dilakukan upaya penanganan limbah kotoran manusia sehingga dapat lebih berdaya guna.
Dari grafik terlihat bahwa produksi minyak bumi terus menurun sedangkan konsumsi minyak bumi terus meningkat tiap tahunnya. Hal ini disebabkan karena jumlah populasi manusia yang terus meningkat.
Bio Gas Sebagai Alternatif Energi Terbarukan
Kandungan bahan organik di dalam limbah pertanian cukup besar, apabila tidak dikelola dengan baik dapat menimbulkan berbagai masalah kesehatan dan estetika. Bahan organik terdiri dari senyawa-senyawa karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen, kadang senyawa sulfur, fosfor dan lain-lain. Kadar dan jenis bahan yang dapat menurunkan kualitas atau mencemarkan lingkungan sangat bervariasi tergantung dari jenis hasil pertanian itu sendiri namun secara garis besar, dapat dinyatakan bahwa limbah hasil pertanian mudah terurai secara biologis di alam (biodegradable) (Tugaswati dan Nugroho 1985).
Tinja dan urin manusia tergolong bahan organik merupakan hasil sisa perombakkan dan penyerapan dari sistem pencernaan. Berdasarkan kapasitas manusia dewasa rataan hasil tinja 0,20 kg/hari/jiwa (Sugiharto 1987).
Sama halnya dengan limbah organik lain, limbah manusia dapat digunakan sebagai sumberdaya yang masih jarang diungkapkan. Nutrisi kotoran manusia tidak jauh berbeda dibanding kotoran ternak. Kalaupun berbeda tentu akibat pola makan dan sistem pencernaan yang berbeda. Pola makan manusia lebih banyak memilih bahan makanan kurang berserat, protein lebih tinggi dan umumnya dimasak sebelum dikonsumsi, sedangkan ternak sebaliknya. Kotoran manusia memiliki keunggulan dari segi nutrisi, dimana nisbah karbon (C) dan nitrogen (N) jauh lebih rendah dari kotoran ternak (C/N rasio 6-10:18-30) (Sihombing 1988)
Limbah Manusia di Asrama TPB IPB
Limbah manusia dalam jumlah banyak dan kontinu terdapat di tempat padat penduduk seperti asrama TPB IPB. Bila diasumsikan bahwa penghuni asrama TPB IPB berjumlah 3.000 jiwa (meliputi mahasiswa, pengelola asrama, dan Senior Resident), serta kapasitas rataan tinja manusia dewasa sebesar 0.2
kg/hari/jiwa. maka jumlah tinja yang
terakumulasi setiap harinya dapat
dihitung dengan dengan mengalikan jumlah penghuni asrama TPB IPB terhadap limbah kotoran yang dihasilkannya perhari.
n = 0.2x
n = Jumlah limbah manusia yang dihasilkan per hari (kg)
x = Jumlah penghuni asrama ( diperkirakan 3000 orang (TPB IPB2010 ).
Maka jumlah limbah yang terakumulasi setiap harinya sebesar 600 kg, sehingga pembuatan Bio gas (bahan bakar gas) dapat diupayakan dengan bantuan mikroba alam pada kondisi anaerob.
Proses Perombakan Limbah Manusia
Proses awal perombakan limbah manusia dalam sumur digester adalah proses hidrolisis dari bahan organik yang mudah larut dan terurai dari bentuk komplek menjadi sederhana. Tahap berikut dilanjutkan pada proses pengasaman dimana bagian yang telah terlarut dan disederhanakan membentuk asam organik dan alkohol/etanol. Tahap akhir pembentukan gas methane (CH4) melalui tiga cara :
Pertama, melalui perombakan asam-asam organik membentuk gas methana ; Kedua, melalui oksidasi alkohol/ethanol oleh karbondioksida membentuk gas methana; Ketiga, melalui reduksi karbondioksida membentuk gas methana. (Mc Garry dan Stainforth, 1989)
Akumulasi gas methana dari ketiga proses perombakan akan ditampung pada tungkup gas (holding gas) dan disalurkan melalui pipa distribusi menggunakan kran control ke tempat pengguna gas.
Beberapa Faktor yang Memengaruhi Produksi Bio Gas
Paling tidak ada tiga faktor penting yang memengaruhi proses pembentukan bio gas yakni bahan organik masukan (C/N ratio optimum sekitar 25-30 % dan bahan kering sekitar 7-9 %); lingkungan optimal (temperature dalam sumur digester stabil pada kisaran 33-38 oC (mesofilik) dan pH sekitar 6,6-7,6 (netral); dan manajemen seperti frekuensi masukan per satuan waktu dan adanya bahan-bahan beracun (Stafford et al., 1978 dan Barnett et al., 1978).
Mekanisme Instalasi Bio Gas
Secara umum penunjang istalasi bio gas dimulai dari WC
sebagai pengumpul kotoran
manusia, pipa penyalur kotoran
manusia, sumur pencerna
(digester), tungkup gas (holding gas), sumur resapan, pipa distribusi penyalur gas lengkap dengan kran kontrol,dan kompor gas. Bangunan instalasi berdiri di atas fondasi.
Prinsip utama mengusahakan terwujudnya kondisi anaerob di dalam sumur pencerna dengan tungkup gas agar mikroorganisme anaerob dapat tumbuh dan berkembang biak sehingga aktivitas perombakan manusia untuk membentuk bio gas meningkat (Sihombing dan Simamora, 1988).
Penempatan sumur pencerna dalam tanah agar temperatur didalam sumur pencerna lebih stabil pada kisaran 33-38oC (Stafford et al., 1978 dan Barnett et al., 1978).
Sumur pencerna (digester) dibangun dua buah dengan sistem bejana berhubungan bertujuan untuk memaksimalkan perombakan bahan organik untuk menghasilkan bio gas lebih banyak dan cairan akhir (effluent) dengan kandungan organik serendah mungkin. Limbah cair diupayakan meresap kedalam tanah modifikasi septic tank yang biasa dikembangkan agar lebih elastic dimana limbah akhir tidak muncul dipermukaan (Tugaswati dan Nugroho, 1985)
Tungkup gas dirancang dari kerangka besi beton yang dililit dengan kawat ram kemudian di semen (ferro cement) untuk menjamin kekuatan dan tidak bocor. Tungkup gas terletak diatas sumur pencerna I antara dua dinding (luar dan dalam) sebagai isolasi sehingga semua gas terbentuk dapat terhimpun. Di atas tungkup gas diletakkan pengukur tekanan gas (pressure gauge) agar setiap saat dapat mengetahui tekanan gas.
Pembuatan Instalasi Bio Gas
Dua buah instalasi bio gas dengan kapasitas 15 m3 dan 6 m3. Konstruksi
maupun model/design dirancang sama hanya kapasitasnya yang berbeda.
Fondasi dan Floor
Fondasi terletak di dalam tanah dan di floor pada bagian sumur pencerna, sedangkan bagian sumur resapan tidak difloor.
Sumur Digester
Sumur Digester ada dua buah yang dibangun diatas fondasi. Sumur digester I berbentuk silinder, dengan sistem dinding rangkap pada bagian atasnya. Ada pipa masukan kotoran dari WC dan pipa penghubung ke sumur disgester II yang dibuat setengah silinder.
Sumur Resapan
Sumur resapan menyatu dengan sumur digester II masing-masing setengah silinder yang dibatasi dengan dinding. Sumur resapan diberikan sistem saringan resapan
Tungkup Gas
Terbuat dari bahan ferrocement, berbentuk silinder dengan kerangka tulang besi beton yang dililit dengan kawat ram. Tungkup gas terletak diatas dinding sumur digester I pada bak air (isolasi) tidak menyatu dengan dinding (floating system), diatas tungkup gas dipasang pipa dengan kran pengontrol untuk distribusi gas dan juga dipasang pengukur tekanan gas . Sumur digester II sistem tetap (fixed system) maka bagian atasnya kerangka besi beton di dak, dan dipasang pipa penyalur gas yang dihubugkan dengan pipa penampung gas sumur digester I.
Pengamatan dan Monitoring
Untuk melihat keberhasilan dari prototipe instalasi bio gas ini, hal yang diamati ada atau tidak adanya gas yang dihasilkan, berapa besar tekanan, dan dapat dipakai berapa lama.
Manfaat Penerapan Instalasi Bio Gas
Dengan adanya instalasi pengolah kotoran manusia di Asrama TPB-IPB paling tidak akan mengurangi beban pencemaran hingga dapat mencapai lingkungan yang sehat, dimana secara teknis fermentasi kotoran manusia pada kondisi anaerob akan membunuh parasit dan bakteri pathogen. Hingga pengolahan kotoran manusia ini akan dapat menghindarkan penyebaran penyakit diare di kalangan penghuni Asrama.
Limbah cair hasil akhir perombakan (effluent) tidak keluar permukaaan karena langsung meresap kedalam tanah melalui sistem penyerapan dengan saringan yang berlapis terdiri dari pasir, kerikil ijuk dan batu kali, dengan demikian air tanah yang akhirnya masuk perairan umum (sungai) dalam keadaan bersih. Mekanisme aliran air limbah melalui sistem resapan ini sangat mendukung program kali bersih (prokasih)
Implementasi instalasi bio gas yang sekaligus pengolah kotoran manusia di daerah padat penghuni kiranya dapat merupakan model percontohan dan terbuka untuk lebih disempurnakan.
Daftar Pustaka
Erlangga. 2007. Energi Biru dari Kotoran Ternak.
http://elank37.wordpress.com/2007/12/15/energi-biru-dari-kotoran-ternak/ Lokakarya Agenda Riset Bidang Pangan dan Energi. 2008. Agenda dan Roadmap
Riset Pangan 2008-2012. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
McGarry, M. G. and J. Stainforth. 1989. Compost, fertilizer and biogas production from human and farm wastes in the People’s Republic of China. IDRC-TS 8e. Ottawa, Canada.
Sihombing, D. T. H., and S. Simamora. 1988. Biogas from biogical waste for rural household in Indonesia. In. K. Abdullah, Bogor Agricultural University, Indonesia and O. Kitani. Tokyo University Agriculture, Tokyo. Japan.
Simamora, Suhut. 1992. Studi Pembuatan Prototipe Instalasi Gas Bio Untuk Energi
dari Limbah Manusia di Pulau Jawa. LPPM Institut Pertanian Bogor, Bogor. Stafford, A. D., D. L. Hawkes and R. Horton. 1978. Methane production from waste
organic matter. CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida.
Sugiharto. 1987. Dasar-dasar pengelolalaan air limbah. Jakarta: UI Press.
Tugaswati, T. dan S. Nugroho. 1985. Dampak limbah pertanian terhadap kesehatan
Marga rakyat. dalam. Limbah Pertanian. Ed. T.G. Winarno, A. F. S. Boediman, T. Silitonga dan B. Soewadi. Kantor Menteri Muda Urusan Peningkatan Produksi Pangan, Jakarta.
