HALAMAN JUDUL
Judul LKTI
KONVERSI ENERGI BIOGAS MENJADI ENERGI LISTRIK SEBAGAI ALTERNATIF ENERGI TERBARUKAN DAN RAMAH LINGKUNGAN
DI DESA PANGPAJUNG MADURA
Diajukan untuk Mengikuti Kompetisi LKTI NASIONAL BEMANFAAT FESTIFAL ILMIAH MAHASISWA 2014
STUDI ILMIAH MAHASISWA UNS
Diusulkan oleh :
Shifatul Latiefah (11/313172/PT/05995) Ramdhan Dwi Nugroho (11/312722/PT/05981)
UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA
iv KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa, yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusun dapat
menyelesaikan karya ilmiah ini. Karya ilmiah ini disusun dalam rangka
mengikuti Lomba Karya Tulis Ilmiah Nasional Bermanfaat Festival Ilmiah
Mahasiswa 2014 Studi Ilmiah Mahasiswa UNS. Penyusun mengucapkan terima
kasih kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Ali Agus., DAA.,DEA. selaku dekan Fakultas Peternakan
Universitas Gadjah Mada.
2. Ir. Ambar Pertiwiningrum, M.Si, Ph.D selaku dosen pembimbing.
3. Semua pihak yang telah membantu sehingga terselesaikannya karya ilmiah ini.
Penyusun menyadari bahwa isi karya ilmiah ini masih jauh dari
kesempurnaan, oleh karena itu penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran
dari semua pihak yang bersifat membangun. Semoga karya ilmiah ini ini dapat
memberikan manfaat dan dapat digunakan sebagaimana mestinya.
Yogyakarta, Oktober 2014
v DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN ORISINALITAS KA KATA PENGANTAR ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
Membuat ukuran lubang tempat biodigester ... 9
Membuat lubang galian ... 10
Pengecoran dasar biodigester ... 10
Pembuatan dinding biodigester ... 11
Pengecoran kubah biodigester... 12
Pengeringan ... 13
vi
Pembuatan dan pemasangan penampung biogas ... 15
Pengisian biodigester ... 16
Produksi Gas ... 17
Konversi Biogas Ke Listrik ... 17
Pemasangan Instalasi Konversi Energi Biogas ke Listrik... 17
BAB VPENUTUP ... 20
Kesimpulan ... 20
Saran ... 20
vii DAFTAR TABEL
Tabel 1 Nilai kesetaraan biogas dan energi yang dihasilkan ... 7
viii DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Emisi Gas Metana dari Kegiatan Pertanian (Henry, B. 2008) ... 3
Gambar 2 Ukuran lubang yang akan digali ditandai dengan tepung ... 10
Gambar 3 Proses penggalian (dokumentasi pribadi) ... 10
Gambar 4 Proses Pengecoran (dokumentasi pribadi) ... 11
Gambar 5 Proses pembangunan dinding reaktor biogas (dokumentasi pribadi)... 12
Gambar 6 Proses pengecoran (dokumentasi pribadi)... 13
Gambar 7 Bangunan biodigester yang telah kering ... 13
Gambar 8 Skema pengaman atau pembatas tekanan (dokumentasi pribadi) ... 14
Gambar 9 Indikator tekanan (dokumentasi pribadi) ... 15
Gambar 10 Penampung Biogas (dokumentasi pribadi) ... 16
Gambar 11 Pencampuran dan pengadukan slurry di bak inlet ... 16
Gambar 12 Penampung gas yang telah terisi biogas ... 17
Gambar 13 Karburator asli (kiri), karburator modifikasi (kanan) ... 18
Gambar 14 Proses pengeboran karburator (dokumentasi pribadi) ... 18
Gambar 15 Genset biogas (dokumentasi pribadi) ... 19
ix RINGKASAN
KONVERSI ENERGI BIOGAS MENJADI ENERGI LISTRIK SEBAGAI ALTERNATIF ENERGI TERBARUKAN DAN RAMAH LINGKUNGAN
DI DESA PANGPAJUNG MADURA
Shifatul Latiefah, Ramdhan Dwi Nugroho Universitas Gadjah Mada
Abstrak: Sistem pembangkit listrik di Indonesia sebagian besar menggunakan bahan bakar fosil sebagai sumber panas. Penggunaan bahan bakar fosil harus efisien karena ketersediaanya yang terbatas dan berdampak polusi udara. Oleh karena itu usaha untuk mencari alternatif energi terbarukan, ramah lingkungan dan berkelanjutan banyak dilakukan. Desa Pangpajung, Kecamatan Modung, Kabupaten Bangkalan, Madura, merupakan sebuah desa dengan mayoritas penduduk bermata pencaharian sebagai petani. Setiap kepala keluarga rata-rata memiliki 2-3 ekor sapi, namun kotoran sapi yang dihasilkan belum dimanfaatkan secara optimal. Ternak ruminansia mengeluarkan gas metan yang mempunyai dampak negatif terhadap lingkungan karena memberikan kontribusi terhadap green house effect. Dampak negatif ini dapat dikurangi dengan memanfaatkan feses ternak ruminansia menjadi biogas. Energi biogas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar dan dalam perkembangannya dapat dikonversikan menjadi listrik. Pembuatan biogas diawali dengan pembuatan digester. Bahan pengisi digester biogas dibuat dengan mencampurkan feses dan air dengan perbandingan 1:2. Gas hasil fermentasi akan terbentuk dalam kisaran waktu 14 sampai 30 hari ditandai dengan penggelembungan penampung gas. Saluran gas kemudian dihubungkan dengan generator. Gas yang dihasilkan dari biogas akan digunakan untuk memutar turbin sehingga generator dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Hasil penelusuran kepustakaan menunjukkan bahwa 1 m3 volume biogas setara dengan 11,17 kWh listrik. Energi listrik yang dihasilkan diharapkan mampu memenuhi kebutuhan warga Desa Pangpajung, khususnya warga yang tinggal di daerah yang belum memperoleh akses listrik.
1
BAB I PENDAHULUAN
Latar Belakang
Sistem pembangkit listrik di Indonesia sebagian besar menggunakan bahan
bakar fosil sebagai sumber panas. Penggunaan bahan bakar fosil harus efisien
karena ketersediaanya yang terbatas dan berdampak polusi udara. Oleh karena itu
usaha untuk mencari alternatif energi terbarukan, ramah lingkungan dan
berkelanjutan banyak dilakukan.
Desa Pangpajung, Kecamatan Modung, Kabupaten Bangkalan, Madura,
merupakan sebuah desa dengan mayoritas penduduk bermata pencaharian sebagai
petani. Setiap kepala keluarga rata-rata memiliki 2-3 ekor sapi, namun kotoran
sapi yang dihasilkan belum dimanfaatkan secara optimal. Sapi merupakan ternak
ruminansia yang mengasilkan gas metan.
Gas metan yang dikeluarkan ternak ruminansia mempunyai dampak
negatif baik terhadap lingkungan maupun ternaknya sendiri. Gas metan yang
diproduksi dalam rumen merefleksikan kehilangan energi pakan yang dikonsumsi
ternak yang mengindikasikan rendahnya efisiensi penggunaan pakan oleh ternak
(Baker, 1999). Berkaitan dengan lingkungan, maka produksi gas metan dari ternak
ruminansia memberikan kontribusi terhadap green house effect (Joblin, 1999).
Dampak negatif gas metan terhadap lingkungan dapat dikurangi dengan
memanfaatkan gas metan dari feses ternak ruminansia menjadi biogas. Energi
biogas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar dan dalam
perkembangannya dapat dikonversikan menjadi energi listrik. Energi listrik yang
dihasilkan diharapkan mampu memenuhi kebutuhan warga Desa Pangpajung,
khususnya warga yang tinggal di daerah yang belum memperoleh akses listrik.
Rumusan Masalah
1. Bagaimana cara memanfaatkan feses ternak ruminansia menjadi biogas?
2
Tujuan Penulisan
1. Mengetahui cara pembuatan biogas
2. Mengetahui cara konversi biogas menjadi listrik
Manfaat Penulisan
1. Mengurangi dampak negatif gas metan terhadap lingkungan
2. Menaggulangi krisis energi di Indonesia
3. Mendapatkan alternatif sumber energi terbarukan, ramah lingkungan dan
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Gas Metan
Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan
rumus kimia CH4. Gas metan adalah gas yang tidak berbau, tidak berwarna, dan
mudah terbakar sehingga dapat menimbulkan ledakan dan kebakaran pada landfill
jika berada di udara dengan konsentrasi 5-15 % (NIST, 2010).
Komposisi metana di atmosfir lebih rendah dibandingkan dengan gas
karbondioksida (CO2) yaitu hanya 0,5% dari jumlah CO2, namun koefisien daya
tangkap panas metana jauh lebih tinggi, yaitu 25 kali gas CO2, sehingga 15%
pemanasan global disumbang dari gas metana. Pemanasan global terjadi karena
meningkatnya jumlah emisi gas rumah kaca, termasuk gas metana di atmosfer
bumi. Metana bereaksi dengan ozon atmosfer bumi, memproduksi karbondioksida
dan air, sehingga efek rumah kaca dari metana yang dilepaskan ke udara relatif
berlangsung sesaat. Namun, metana akan menipiskan lapisan ozon sebagai
pelindung bumi sehingga memicu pemanasan global (Yunilas, 2010).
Selain dari dekomposisi limbah organik sampah, gas metana juga
dihasilkan dari produksi pertanian dan kegiatan transportasi. Sekitar 50% emisi
gas metana merupakan hasil aktivitas manusia yang berasal dari kegiatan
pertanian (Yunilas, 2010).
4
Dari kegiatan pertanian ada sekitar 66 % emisi gas metana berasal dari
peternakan terutama ternak ruminansia (Martin et al., 2008). Sapi potong dapat
mengemisi gas metana 60 - 70 kg/th, sapi perah 110 – 145 kg/th dan domba 8
kg/th (Morgavi, 2008).
Emisi gas metana (CH4) oleh ternak ruminansia tersebut dihasilkan
melalui proses metanogenesis di dalam sistem pencernaan rumen. Gas metana
dihasilkan dari rumen sebesar 80 – 95 % dan 5 – 20 % dihasilkan dari usus besar.
Gas ini dikeluarkan melalui mulut ke atmosfir. Proses metanogenesis disamping
berdampak buruk bagi atmosfir, juga berpengaruh negatif terhadap ternak
ruminansia itu sendiri, yaitu dapat menyebabkan kehilangan energi hingga 15%
dari total energi kimia yang tercerna (Yunilas, 2010).
Biogas
Gas bio atau sering pula disebut biogas merupakan gas yang timbul jika
bahan-bahan organik seperti kotoran hewan direndam dalam air dan disimpan di
dalam tempat tertutup atau anaerob (tanpa O2) (Setiawan, 2005). Menurut
Triatmojo (2004), gas bio adalah campuran gas metan, NOx, H2, dan CO2 sebagai
hasil perombakan limbah organik secara anaerob di dalam digester atau reaktor
oleh campuran berbagai kelompok mikroorganisme diantaranya adalah hidrolitik
atau fermentatif, bakteri penghasil asetat dan bakteri metanogenik.
Menurut Widodo (2006), kandungan nutrien utama untuk bahan pengisi
biogas adalah nitrogen, fosfor dan kalium. Kandungan nitrogen dalam bahan
sebaiknya sebesar 1,45%, sedangkan fosfor dan kalium masing-masing sebesar
1,10%. Nutrien utama tersebut dapat diperoleh dari substrat kotoran ternak dan
sampah daun yang dapat meningkatkan ratio C/N dalam biogas.
Menurut Julkarnaini (2013), dalam aplikasinya biogas memiliki manfaat
dan kekurangan. Selain bermanfaat sebagai pengganti bahan bakar, ada sejumlah
kelebihan yang dapat diperoleh dari biogas terhadap lingkungan, antara lain
masyarakat tak perlu menebang pohon untuk dijadikan kayu bakar, proses
memasak jadi lebih bersih dan sehat karena tidak mengeluarkan asap, kandang
5
diolah, sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk
sehingga tidak mencemari lingkungan, dapat berkontribusi menurunkan emisi gas
rumah kaca melalui pengurangan pemakaian bahan bakar kayu dan bahan bakar
minyak, serta relatif lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran.
Adapun kekurangannya adalah memerlukan dana tinggi untuk aplikasi
dalam bentuk instalasi biogas, tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai
terutama dalam proses produksi, tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam
tabung.
Digester merupakan komponen utama dalam produksi biogas. Digester
merupakan tempat bahan organik diurai oleh bakteri secara anaerob (tanpa udara)
menjadi gas CH4 dan CO2. Digester harus dirancang sedemikian rupa sehingga
proses fermentasi anaerob dapat berjalan dengan baik. Pada umumnya biogas
terbentuk pada hari 4-5 hari setelah digester diisi. Produksi biogas menjadi banyak
pada 20-35 hari (Sulistyo, 2010).
Pada prinsipnya teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan
proses fermentasi (pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa
udara) oleh bakteri metan sehingga dihasilkan gas metan (Nandiyanto, 2007).
Menurut Haryati (2006), proses pencernaan anaerobik merupakan dasar dari
reaktor biogas yaitu proses pemecahan bahan organik oleh aktivitas bakteri
metanogenik dan bakteri asidogenik pada kondisi tanpa udara, bakteri ini secara
alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran
binatang, manusia, dan sampah organik rumah tangga.
Menurut Haryati (2006), pembentukan biogas meliputi tiga tahap proses
yaitu (1) Hidrolisis, pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah
larut dan pemecahan bahan organik yang komplek menjadi sederhana dengan
bantuan air (perubahan struktur bentuk polimer menjadi bentuk monomer). (2)
Pengasaman, pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang
terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri
pembentuk asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula sederhana tadi yaitu
asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas
6
metanogenik terjadi proses pembentukan gas metan. Bakteri pereduksi sulfat juga
terdapat dalam proses ini yang akan mereduksi sulfat dan komponen sulfur
lainnya menjadi hidrogen sulfida.
Produk utama dari instalasi biogas adalah gas metan yang dapat
dimanfaatkan untuk mendukung kehidupan masyarakat. Manfaat biogas yang
tidak secara langsung adalah menjaga kelestarian lingkungan hidup dan
konservasi sumberdaya alam, dan lain-lain. Secara lebih rinci manfaat
penggunaan biogas adalah sebagai berikut :
1. Manfaat langsung :
a. Sebagai sumber untuk memasak
Biogas yang diproduksi oleh satu unit instalasi biogas dapat digunakan
sebagai sumber energi untuk memasak. Biogas yang menggunakan bahan
baku kotoran sapi dari 3-4 ekor mampu menghasilkan biogas setara 3 liter
minyak tanah per hari, dan diperkirakan mampu untuk memenuhi energi
memasak satu rumah tangga dengan 5 orang anggota keluarga.
b. Sebagai sumber energi untuk penerangan
Biogas sebagai sumber energi untuk penerangan dengan cara yang sama
seperti pemanfaatan untuk memasak, artnya kompor sebagai titik akhir
penggunaan biogas diganti dengan lampu. Lampu yang digunakan adalah
lampu yang dirancang khusus atai lampu petromaks yang dimodifikasi.
Pengalaman di lapangan menunjukkan bahwa pemanfaatan biogas untuk
memasak sekaligus sebagai sumber penerangan, biasanya dilakukan bila
jumlah sapi paling sedikit 6 ekor dengan model digester permanen bata
kapasitasnya 9 m3 (Muryanto, 2006).
Konversi Biogas Menjadi Listrik
Energi biogas sangat potensial untuk dikembangkan karena produksi
biogas peternakan ditunjang oleh kondisi yang kondusif dari perkembangan dunia
peternakan sapi di Indonesia saat ini. Disamping itu, kenaikan tarif listrik,
kenaikan harga LPG (Liquefied Petroleum Gas), premium, minyak tanah, minyak
7
energi alternatif yang murah, berkelanjutan dan ramah lingkungan (Nurhasanah et
al., 2006).
Konversi energi biogas untuk pembangkit tenaga listrik dapat dilakukan
dengan menggunakan gas turbine, microturbines dan Otto Cycle Engine.
Pemilihan teknologi ini sangat dipengaruhi potensi biogas yang ada seperti
konsentrasi gas metan maupun tekanan biogas, kebutuhan beban dan ketersediaan
dana yang ada (Saragih, 2010).
Sebagai pembangkit tenaga listrik, energi yang dihasilkan oleh biogas
setara dengan 60-100 watt lampu selama 6 jam penerangan. Kesetaraan biogas
dibandingkan dengan bahan bakar lain dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Nilai kesetaraan biogas dan energi yang dihasilkan
Aplikasi 1 m3 biogas setara dengan
Dalam buku Renewable Energi Conversion, Transmsision and Storage,
Bent Sorensen, bahwa 1 Kg gas metana setara dengan 6,13 x 107 J, sedangkan 1
kWh setara dengan 3,6 x 107 J. Massa jenis gas metan 0,656 kg/m3. Sehingga 1
m3 gas metana manghasilkan energi listrik sebesar 11,17 kWh. Konversi energi
gas metan menjadi energy listrik adalah seperti pada Tabel 2.
Tabel 2 Konversi energi gas metan menjadi energi listrik
8
BAB III
METODE PENULISAN
Secara garis besar, tahapan penelitian ini dibagi menjadi 4 tahap, yaitu
tahap identifikasi, tahap pengumpulan data, tahap pengolahan data dan analisis,
dan tahap kesimpulan.
1. Tahap identifikasi
Tahap identifikasi pada penelitian ini dilakukan pada Bab I. Selain
tujuan penelitian, identifikasi masalah dan perumusan masalah, dijelaskan
juga motivasi dan kontribusi penelitian yang menyatakan manfaat dari
penelitian ini.
2. Studi Literatur
Beberapa teori pendukung yang akan digunakan dapat dilihat pada Bab
II, antara lain teori tentang pembentukan biogas, digester biogas dan koversi
energy biogas.
3. Identifikasi data/lokasi studi kasus
Dalam melakukan penelitian mengenai konversi tenaga biogas
dibutuhkan data dan lokasi sebagai contoh kasus. Lokasi yang dipilih adalah
Desa Pangpajung, Madura.
4. Pengumpulan data
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan data yang berupa :
1. Data Primer
Merupakan data yang didapat dari survey lapangan melalui
pengamatan berupa foto-foto kondisi proyek pembuatan instalasi biogas
dan sosialisasi konversi energy biogas menjadi energy listrik.
2. Data sekunder merupakan data yang diperoleh dari pustaka terkait :
a. Data produksi gas
9
BAB IV PEMBAHASAN
Pembuatan Biogas
Membuat ukuran lubang tempat biodigester
Digester yang digunakan dalam perencanaan ini menggunakan tipe fixed
dome. Model ini merupakan model yang paling populer di Indonesia, dimana
seluruh instalasi digester dibuat di dalam tanah dengan konstruksi permanen.
Selain dapat menghemat lahan, pembuatan digester dalam tanah juga berguna
mempertahankan suhu digester stabil dan mendukung pertumbuhan bakteri
metanogenik. Digester tipe ini mempunyai keuntungan biaya konstruksi rendah
karena konstruksi sederhana dan umurnya cukup panjang. Digester dibuat dengan
ukuran 7,5 m3.
Tanah tempat biodigester permanen adalah tanah yang permukaannya jauh
dari sumber air tanah, karena akan mengganggu proses pembuatan dan nantinya
akan memperbesar risiko terjadi kebocoran dan mengurangi umur biodigester.
Pemilihan lokasi pembangunan biodigester, menurut The United States
Environmental Protection Agency (2010) harus memperhatikan beberapa hal :
a. Hindari kedekatan dengan bandara dan tempat pelayanan publik.
b. Lokasi hendaknya jauh dari cagar alam atau kawasan lindung.
c. Jarak minimal 500 m dari zona penduduk.
d. Hindari lokasi berikut: rawa-rawa, hutan bakau, inlet, rawa, lahan basah,
muara, dataran aluvial, zona arkeologi, dan patahan-patahan geologi.
e. Jarak dari permukaan air dengan aliran konstan, danau dan laguna, harus
minimal 500 m.
10
Gambar 2 Ukuran lubang yang akan digali ditandai dengan tepung (Tim BIRU, 2009)
Membuat lubang galian
Setelah ukuran lubang telah dibuat, maka selanjutnya adalah penggalian.
Peralatan yang dibutuhkan adalah linggis dan cangkul. Waktu yang penggalian
yaitu 1-3 hari tergantung pada jenis tanahnya.
Gambar 3 Proses penggalian (dokumentasi pribadi)
Pengecoran dasar biodigester
Pengecoran dasar biodigester bertujuan untuk memperkuat fondasi
11
digunakan adalah semen : pasir : kerikil = 1 : 2 : 3. Kawat besi diperlukan untuk
membentuk geometri dasar biodigester dan memperkuat hasil cor. Hal ini sesuai
dengan PERMEN ESDM (2014) bahwa ketentuan pengerjaan pondasi biodigester
terbuat dari beton yang dibuat dari campuran semen:pasir:kerikil dengan
perbandingan 1 :2:3; plesteran yang berupa campuran semen:pasir dengan
perbandingan 1:3 atau 1:4.
Gambar 4 Proses Pengecoran (dokumentasi pribadi)
Pembuatan dinding biodigester
Bangunan Biodigester terdiri dari 4 bagian, kolam pengisian dan inlet,
reaktor biogas (tempat penguraian limbah kotoran ternak sehingga menghasilkan
biogas) yang berbentuk silinder, manhole (kanal penghubung kotak outlet dengan
reaktor biogas), dan kotak outlet. Keempat bagian tersebut dindingnya terbuat dari
susunan bata yang direkatkan dengan campuran semen, air dan pasir dengan
perbandingan semen : pasir = 1 : 3. Pasir yang digunakan adalah pasir yang sudah
12
Gambar 5 Proses pembangunan dinding reaktor biogas (dokumentasi pribadi)
Pipa saluran inlet dipasang saat pembangunan dinding reaktor biogas ini.
Ketinggian ujung pipa bawah adalah 30 cm dari dasar biodigester dan sudut
kemiringannya terhadap arah horizontal (datar) adalah 60°. Dinding bagian dalam
dan lantai kemudian diplester dengan campuran semen : pasir = 1 : 3.
Pengecoran kubah biodigester
Pengecoran kubah biodigester dilakukan satu hari setelah dinding reaktor
biogas selesai dibangun supaya dinding reaktor sudah cukup kuat untuk menahan
beban cor. Perbandingan material campuran cor untuk kubah ini sama dengan cor
dasar yaitu semen : pasir : kerikil = 1 : 2 : 3. Untuk menahan beban material cor,
digunakan bambu dan gedeg (anyaman bambu). Setelah terpasang di atas dinding
reaktor, kemudian adonan cor dituangkan. Pipa PVC ½” sebagai saluran biogas
dipasang saat proses pengecoran ini. Setelah kering, kemudian bagian luar kubah
13
Gambar 6 Proses pengecoran (dokumentasi pribadi)
Pengeringan
Sebelum pengisian perdana, biodigester dikeringkan secara alami selama 5
hari agar bangunan benar-benar kokoh. Setelah kering, kemudian lubang di
samping biodigester ditutup kembali dengan tanah. Menurut PERMEN ESDM
(2014) perlu dilakukan pengecekan kebocoran terhadap unit biogas kubah tetap
dari beton, terdapat dua metode pengujian kebocoran yaitu metode uji dengan
memasukkan udara dan metode uji dengan memasukkan asap.
Gambar 7 Bangunan biodigester yang telah kering
14
Pembuatan saluran biogas, Indikator tekanan, dan pembatas tekanan (pengaman)
Saluran biogas kemudian dibuat seperti halnya membuat saluran air di dalam
tanah. Hanya saja sangat perlu diperhatikan di setiap sambungan pipa agar tidak
bocor. Tanah digali sekitar 10 cm dari permukaan. Agar pipa tidak pecah dan
bocor, pisahkan batu dari tanah timbunan. Setelah saluran biogas terpasang
sampai pada penampung gas, di ujung pipa paling bawah sebelum masuk ke
penampung gas diberi pembatas tekanan. Fungsi pembatas tekanan ini mirip
seperti safety valve untuk menjaga tekanan gas agar tidak melebihi batas tekanan
maksimal. Karena jika tekanan terlalu besar dapat merusak penampung biogas,
terutama di sambungannya. Pembatas tekanan sederhana dapat dibuat dari botol
1,5 liter yang diisi air. Kemudian salah satu ujung pipa dimasukkan ke dalam
botol tersebut. Jika tekanan gas melebihi tekanan hidrostatik air, maka gas akan
terbuang keluar.
Gambar 8 Skema pengaman atau pembatas tekanan (dokumentasi pribadi)
Indikator tekanan biogas perlu ditambahkan guna memastikan apakah
tekanan biogas optimal dan aman. Indikator tekanan ini dapat dibuat dengan
sederhana yaitu menggunakan manometer pipa U dengan menggunakan selang
bening yang dibentuk U. Indikator tekanan ini dipasang di dekat kompor dan
15
Gambar 9 Indikator tekanan (dokumentasi pribadi)
Pembuatan dan pemasangan penampung biogas
Agar gas yang diproduksi dapat ditampung, maka perlu dibuat penampung
gas dari plastik polietilen. Pada saat membuat penampung gas, kita harus
menghitung kapasitas gas yang dihasilkan oleh biodigester. Biodigester yang
telah dibuat berukuran 7,5m3dengan pengisian kotoran 2/3 volume biodigester.
Biogas yang dapat diproduksi dalam biodigester adalah sekitar 1/3 dari volume
atau dengan kata lain dengan menggunakan plastik polietilen yang panjangnya
3-3,5 meter, plastik ini kita buat rangkap dua atau tiga supaya kuat menahan tekanan
gas. Selanjutnya, potong pipa PVC ½” dengan panjang kira – kira 40 cm (sesuai kebutuhan) . Pipa PVC yang telah dipotong dimasukkan ke kedua ujung plastik
sedalam 20 cm. Kemudian plastik dan pipa diikat dengan menggunakan tali dari
ban dalam bekas sehingga diperoleh ujung pipa sekitar 20 cm yang berada di
dalam plastik yang tidak terikat.
Cara membuat tempat penampungan gas ini sangat mudah, yaitu plastik
dipersiapkan seperti pada pembuatan biodigester. Pipa dari biodigester
disambungkan ke penampungan ini pada satu sisinya dan pada sisi yang satunya
lagi disambungkan dengan pipa yang masuk ke kompor atau instalasi konversi ke
16
Gambar 10 Penampung Biogas (dokumentasi pribadi)
Pengisian biodigester
Setelah semua rangkaian biodigester terpasang, langkah selanjutnya adalah
pengisian dengan slurry (campuran kotoran sapi dengan air). Biodigester diisi
feses sapi dan air, dengan perbandingan feses dan air 1:2. Campuran diaduk rata
dalam inlet dan dialirkan ke dalam digester seperti pada Gambar 11. Dengan
volume 7,5 m3 pengisian kotoran sebanyak 2/3 volume biodigester. Feses sapi
yang digunakan diusahakan kotoran sapi yang masih baru yang dikeluarkan sapi
kurang dari 1 hari dan masih bersih dari campuran kotoran lain seperti dedaunan
kering. Pencampuran dan pengadukan dilakukan di bak inlet.
Gambar 11 Pencampuran dan pengadukan slurry di bak inlet (dokumentasi
17
Produksi Gas
Gas hasil fermentasi dalam digester akan mulai terbentuk dalam waktu 4-5
hari setelah digester diisi dan mulai banyak pada hari ke 20-35 hari. Biogas yang
dapat diproduksi dalam biodigester adalah sekitar 1/3 dari volume digester yang
dibuat. Apabila gas telah terbentuk, penampung gas akan terisi gas seperti pada
Gambar 12.
Gambar 12 Penampung gas yang telah terisi biogas
Konversi Biogas Ke Listrik
Pemasangan Instalasi Konversi Energi Biogas ke Listrik
Instalasi konversi biogas ke listrik ini adalah seperangkat genset yang
dimodifikasi sehingga dapat berfungsi dengan bahan bakar biogas. Bagian yang
dimodifikasi adalah karburator yang merupakan tempat pencampuran antara udara
dan biogas. Karburator aslinya hanya memiliki satu lubang dan diameternya
cukup kecil. Agar dapat difungsikan dengan bahan bakar biogas, maka jumlah
inlet biogas ditambah menjadi 3 dengan mengebor di samping badan karburator
seperti pada gambar 14. Diameter lubangnya juga diperlebar menjadi 4 mm
18
Gambar 13 Karburator asli (kiri), karburator modifikasi (kanan) (dokumentasi
pribadi)
Gambar 14 Proses pengeboran karburator (dokumentasi pribadi)
Untuk memasang instalasi konversi biogas ke listrik ini cukup
menghubungkan pipa saluran biogas ke inlet biogas pada karburator dengan
menggunakan selang, setelah karburator terpasang di genset. Terminal listrik di
hubungkan ke output listrik keluaran dari genset. Kemudian genset dinyalakan
dengan menghidupkan tombol “on” lalu menarik tali starter yang ada pada genset.
Setelah genset hidup, sambungkan listrik ke rangkaian listrik rumah melalui
terminal listrik yang telah terpasang pada genset.
dibor
dibor
19
Daya maksimal yang mampu dibangkitkan oleh genset biogas ini adalah 700
Watt, dalam percobaan kami menggunakan 7 buah lampu dengan daya masing –
masing 100 Watt. Daya yang dihasilkan ini tidak sebesar daya yang mampu
dihasilkan oleh bahan bakar bensin yang rata-rata mampu mencapai 900 Watt
saaat uji coba. Gambar konversi energi biogas ke listrik dengan genset biogas ini
ditunjukkan pada Gambar 16.
Gambar 15 Genset biogas (dokumentasi pribadi)
20
BAB V PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan hasil observasi dan studi pustaka, dapat disimpulkan bahwa
langkah untuk membuat biogas tipe fixed dome adalah dengan membuat ukuran
lubang tempat biodigester, membuat lubang galian, pengecoran dasar biodigester,
pembuatan dinding biodigester, pengecoran kubah biodigester, pengeringan,
pembuatan saluran biogas, indikator tekanan, dan pembatas tekanan (pengaman),
pembuatan dan pemasangan penampung biogas, pengisian biodigester dan
menunggu produksi gas .
Konversi energy biogas menjadi energy listrik dilakukan dengan cara
menghubungkan pipa saluran biogas ke inlet biogas pada karburator dengan
menggunakan selang, setelah karburator terpasang di genset. Terminal listrik di
hubungkan ke output listrik keluaran dari genset. Kemudian genset dinyalakan
dan listrik di sambungkan ke rangkaian listrik rumah melalui terminal listrik yang
telah terpasang pada genset. Daya maksimal yang mampu dibangkitkan oleh
genset biogas ini adalah 700 Watt.
Saran
Agar umur instalasi awet maka perlu ada beberapa kegiatan perawatan
yang perlu dilakukan secara rutin, meliputi pengecekan kebocoran pada pipa
21
DAFTAR PUSTAKA
Baker, S.K. 1999. Rumen methanogens and inhibition of methanogenesis. Aust. J. Agric. Res. 50: 1293 – 1298.
Budiman R. Saragih. 2010. Analisis potensi biogas untuk menghasilkan energi listrik dan termal pada gedung komersil di daerah perkotaan. Universitas Indoensia. Jakarta
Haryati, T. (2006), “ Biogas : Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber Energi
Alternatif, Balai Penelitian Ternak, Wartazoa Vol. 16.
Henry, B. 2008. R and D for Livestock Methane Reductiion. Meat & livestock australliia.
Joblin, K.N. 1999. Ruminal acetogenes and their potential to lower ruminant methane emissions. Aust. J. Agric. Res. 50: 1307 – 1313.
Martin, C., M. Doreau, D. P. Morgavi. 2008. Methane Mitigation In Ruminants: From Rumen Microbes To The Animal. Inra, Ur 1213, Herbivores Research Unit, Research Centre Of Clermont-Ferrand-Theix, F-63122 St GenèsChampanelle,France.
Morgavi. 2008. Manipulacion del ecosistemaruminal “Queperspectivas”. Reunion
Cientifica Annual de la Asociacion Peruana de Produccion Animal.
Muryanto, J. Pramono, Suprapto, Ekaningtyas, dan Sudadiyono. 2006. Biogas Energi Alternatif Ramah Lingkungan. Karya Makmur Kab. Magelang. BPTP Jawa Tengah.
Nandiyanto, Asep Bayu. 2007. Biogas Sebagai Peluang Pengembangan Energi Alternatif. Jurnal Energi Alternatif.
NIST. 2011. Methane. Material Measurement Laboratory. US. Secretary of Commerce on behalf of the United States of America dipetik 30 Oktober 2014 dari http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi
Nurhasanah, A., T.W. Widodo., A. Asari dan E. Rahmarestia. 2006. Perkembangan Digester Biogas di Indonesia.
http://www.mekanisasi.litbang.go.id. (30 Oktober 2014).
22
Setiawan, A. I. 2005. Memanfaatkan Kotoran Ternak. Edisi Revisi. Penerbar Swadaya. Jakarta.
Sulistyo, A. 2010. Analisis kapasitas pembangkit dan perhitungan pengurangan emisi pada pemanfaatan sampah organik di pasar induk kramatjati. Thesis universita sindonesia. Jakarta
Triatmojo, S. 2004. Penanganan Limbah Peternakan. Jurusan Teknologi Hasil Ternak, Fakultas Peternakan, Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.
USEPA. 2010. Technical Standards for the Design and Construction of Bio-Digesters in Mexico. The United States Environmental Protection Agency. Mexico.
Widodo, T. 2006. Rekayasa dan pengujian reactor biogas skala kelompok tani ternak. Jurnal Engeneering Pertanian Balai Besar Pengembangan Mekanisme Pertanian. 4 (1): 1- 4.
