ILTEK,Volume 12, Nomor 01, April 2017 ISSN : 1907-0772
1731
PEMANFAATAN KOTORAN SAPI MENJADI BIOGAS
1)Amrullah, 2)Sulaiman Borahima, 3)Muh. Lubis
1,2,3)
Program Studi Teknik Mesin Universitas Muslim Indonesia Jl. Urip Sumoharjo KM 05 Kampus II UMI Telp (0411) 443685 / 455422
ABSTRAK
Salah satu inovasi dari pengembangan energi alternatif adalah biogas. Biogas merupakan salah satu jenis energi terbarukan yang terbentuk melalui fermentasi bahan-bahan limbah organik, seperti kotoran sapi, sampah organik, serta bahan-bahan lainnya oleh bakteri metanogenik dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen). Biogas sangat potensial sebagai sumber energi terbaru karena kandungan methan (CH4) yang tinggi dan nilai kalornya cukup tinggi. CH4 mempunyai nilai kalor 50 Mj/kg. Methan (CH4) yang memiliki satu karbon dalam setiap rantainya, dapat menghasilkan pembakaran yang lebih ramah lingkungan dibandingkan bahan bakar berantai karbon panjang. Hal ini disebabkan karena jumlah CO2 yang dihasilkan selama pembakaran bahan bakar berantai karbon pendek adalah lebih sedikit. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui proses terjadinya gas apabila perbandingan kotoran dan air yaitu : 1:1, 1:2, 1:3. Pada proses yang mengalami perubahan yang signifikan akan digunakan sebagai proses pencampuran selanjutnya. Pengukuran tekanan menggunakan manometer U, dengan waktu pengamatan interval waktu 2 jam. Tekanan biogas paling tinggi yaitu 0,432 kPa dengan perbandingan kotoran : air = 1:3 dan terendah 0,162 kPa dengan perbandingan air : kotoran = 1:1. Jadi dapat disimpulkan bahwa perbandingan 1:3 lebih besar dibandingkan dengan 1:1 dikarenakan proses berkembang biaknya bakteri lebih cepat didalam digester.
Kata kunci : Energi alternatif, biogas, digester.
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Energi merupakan salah satu kebutuhan paling esensial bagi manusia. Pasalnya berbagai aktivitas manusia membutuhkan energi, penerangan, hingga penggerak transportasi. Tanpa energi aktivitas kehidupan manusia tentu akan terganggu. Seperti yang kita ketahui, sumber energi yang dimanfaatkan ada berbagai macam, mulai dari energi listrik, bahan bakar minyak bumi, gas alam, briket, batu bara, hingga jenis sumber energi baru seperti nuklir dan energi matahari.
Di antara berbagai jenis sumber energi tersebut, bahan bakar minyak bumi, Gas alam termasuk kedalam sumber energi yang paling banyak digunakan. Namun ketersediaanya di bumi terbatas dan tidak dapat diperbaharui.
Seiring bertambahnya jumlah penduduk energi global semakin tinggi. Sayangnya
kondisi ini tidak diimbangi oleh ketersediaanya di bumi. Pemanfaatan energi yang cenderung berlebihan ini kemudian memicu terjadinya permasalahan krisis energi yang berdampak secara sistematik kepada semua aspek. Salah satu gejala yang dapat dirasakan kemudian adalah kelangkaan bahan bakar minyak, seperti minyak tanah, solar, dan bensin. Energi terbarukan adalah energi dari sumberalam berupa aliran energi berasal dari proses alami yang berkelanjutan.
Sustainable energi adalah seluruh energi terbarui secara definisi juga merupakan sustainable energi, yang berarti mereka tersedia dalam waktu jauh kedepan. Meskipun tenaga nuklir bukan energi diperbarui, namun pendukung nuklir dapat sustainable dengan penggunaan reaktor breeder menggunakan Uranium 238 atau Thorium. Salah satu inovasi dari pengembangan energi alternatif
ILTEK,Volume 12, Nomor 01, April 2017 ISSN : 1907-0772
1732 adalah biogas. Biogas merupakan salah satu jenis energi terbarukan yang terbentuk melalui fermentasi bahan-bahan limbah organik, seperti kotoran sapi, sampah organik, serta bahan-bahan lainya oleh bakteri metanogenik dalam kondisi anaerob (Tanpa Oksigen). Secara umum, teknologi biogas dapat mengatasi permasalahan melimpahnya kotoran ternak yang tidak dapat dikelola.
Sebagai contoh, seekor sapi potong dengan berbobot 400-500 kg per ekor rata-rata dapat menghasilkan kotoran segar sebanyak 20-29 kg/harinya. Kondisi ini tersebut
merupakan sebuah peluang untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biogas.
(United Nations, 1984).
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimanakah proses pembuatan biogas dari kotoran sapi dan cara pembuatan biodigester (Alat Fermentasi).
2. Merancang dan menghasilkan alat pembuatan biogas.
1.3. Batasan Masalah
1. Spesifikasi biogas yang akan digunakan adalah tipe kubah dengan bahan fiber glass.
2. Campuran yang digunakan dalam fermentasi adalah dengan skala perbandingan 1:1, 1:2, 1:3 yaitu 15 liter air dan 15 liter kotoran sapi.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui prinsip kerja biogas dari kotoran sapi.
2. Untuk mengetahui dan memahami cara penggunaan biogas sebagai bahan bakar alternatif.
3. Untuk mengetahui tekanan pada setiap skala perbandingan.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan sebagai energy alternative biogas yang lebih efektif dan efisien. Dapat digunakan sebagai
dasar pemilihan bahan baku biogas yang lebih baik, terutama dari segi cepatnya menghasilkan gas methan. Mengembangkan teknologi alternatif yang ramah lingkungan, murah dan simpel, yang sangat menunjang perekonomian masyarakat. Penghematan dalam penggunaan bahan bakar.
METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian ini berlangsung selama 2 Bulan di Desa Belabori, Kecamatan Parangloe, Kabupaten Gowa.
1.2. Bahan dan Alat Penelitian 1. Digester
2. Tempat pencampur (Inlet) 3. Selang gas
4. Penampungan gas 5. Kompor
6. Manometer U 7. Thermometer digital 8. Kran gas
9. Pengaduk
10. Tempat keluarnya kotoran (Outlet) 2.3. Prosedur Penelitian
1. Mensurvei lokasi penempatan digester yang strategis sehingga mudah untuk mencampur kotoran sapi.
2. Bahan dan alat-alat dibawa ke lokasi pembuatan digester.
3. Mengukur kedalaman digester, keadaan inlet dan outlet.
4. Menggali lubang penempatan digester sampai kedalaman 120 cm.
5. Merakit beberapa komponen digester, penampungan biogas, manometer U, pencampuran kotoran, dan kompor.
6. Menguji kebocoran digester dengan cara memasukkan air kedalam digester sampai setengah, lalu melihat apa ada yang bocor atau tidak, jika ada kebocoran maka tambal dengan lem.
7. Setelah perakitan selesai saatnya untuk pengujian dengan skala
perbandingan 1 : 1, 1 : 2, dan 1 : 3.
8. Pencampuran 1 : 1 dimana 15 liter air dan 15 liter kotoran sapi dimasukkan kedalam
ILTEK,Volume 12, Nomor 01, April 2017 ISSN : 1907-0772
1733 inlet tempat pencampuran, setelah bahan sudah
dimasukan maka bahan tersebut dicampur dengan menggunakan pengaduk yang telah didesain. .
9. Setelah semua bahan sudah dimasukkan kedalam digester selanjutnya tinggal menunggu beberapa jam kemudian sehingga terjadi gas.
10. Ciri-ciri apabila terjadi gas yaitu dengan melihat pembuangan (Outlet)
dimana kotoran yang sudah difermentasi atau mengendap beberapa hari akan keluar dengan sendirinya artinya gas yang berada dalam digester sudah full, dan akan dialirkan kepenampungan.
11. Selanjutnya apabila penampungan telah full, maka saatnya pengujian dengan menyalakan kompor.
12. Saat penyalaan kita bisa melihat berapa tekanan yang dihasilkan dimanometer U, dan melihat suhu ditermometer yang telah disiapkan. Lalu mencatat dari interval waktu 2 jam. Selanjutnya diulang sampai 3 kali pengambilan data
ANALISA DAN PEMBAHASAN
3.1. Analisa Penelitian a. Menghitung Vkerucut
= 1/3 π.r2.t=1/3.3,14x(0,5m)2x1m Jadi Vtot.= Vkerucut atas+ Vkerucut bawah
=0,2615 m3+0,2615 m3= 0,523m3 b. Menghitung Vtabung
= 1/3 π.r2.t=1/3x3,14x(0,5m)2x3m
= 2,355 m3
Jadi Vtot = Vkerucut tot.+ Vtabung
= 0,523 m3+ 2,355 m3 = 2,878 m3
c.. Menghitung beda ketinggian pada manometer U:
Δh = h2 - h1
1) Dengan skala perbandingan 1:1, dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:
Δh = h2 - h1
= 3,5 cm – 2 cm = 1,5 cm Δh = 0,015 m
2) Dengan skala perbandingan 1 : 2 dapat dihitung sebagai berikut:
Δh = h2 - h1
= 3,5 cm – 1,5 cm = 2 cm Δh = 0,02 m
30
3) Dengan skala perbandingan 1 : 3 dapat dihitung sebagai berikut:
Δh = h2 - h1 = 5 cm – 2,5 cm = 2,5 cm, Δh = 0,025 m
d.. Mengitung tekanan gas pada manometer U sebagai berikut:
1) Dengan skala perbandingan 1 : 1 maka dapat dihitung tekanan gas :
P gas = ρ.g. Δh = 1100 Kg/m3 x 9,81 m/s2 x 0,015 m
= 162 N/m2 P gas = 0,162 kPa
2) Dengan skala perbandingan 1 : 2 maka dapat dihitung tekanan gas :
P gas = ρ.g. Δh
=1100 Kg/m3 x 9,81 m/s2 x 0,02m
= 216 N/m2, P gas = 0,216 kPa
3) Dengan skala perbandingan 1 : 3 maka dapat dihitung tekanan gas :, P gas = ρ.g.
Δh
=1100 kg/m3 x9,81m/s2 x 0,025m
= 270 N/m2 , P gas = 0,270 kPa e. Menghitung massa gas:
1) Untuk skala perbadingan 1 : 1 maka dapat dihitung sebagai berikut:
Massa gas =(Pgas x Vgas) / (R x T)
= (0,162)kPa x (2,878)m3/ (0,287)J/kg x (39,6+273)K
= 5.193x 10-3 kg
2) Untuk skala perbadingan 1 : 2 maka dapat dihitung sebagai berikut:
= (0,216)kPa x (2,878)m3/ (0,287)J/kg x (27,2+273)K
= 7,210x 10-3 kg
3) Untuk skala perbadingan 1 : 2 maka dapat dihitung sebagai berikut
= (0,276)kPa x (2,878)m3/ (0,287)J/kg x (26,5+273)K= 9.0343x 10-3 kg
ILTEK,Volume 12, Nomor 01, April 2017 ISSN : 1907-0772
1734 PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil dari pengamatan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Proses pembuatan biogas yaitu dengan cara fermentasi yang didiamkanselama beberapa hari sampai menghasilkan biogas itu terlihat dari alat ukur yang telah disiapkan.
2. Penggunaaan biogas sama dengan penggunaan gas yang umumnya digunakan dirumah tangga, adapun kelebihan dari sisi penggunaan biogas ini yaitu dari efsiensi keuangan dan menggunakan kotoraan sapi yang hanya terbuang sia-sia.
3. Bahwa tekanan gas yang paling ideal terdapat pada skala perbandingan 1:3 dengan nilai sebesar 0,432 Kpa, dibandingkan dengan perbandingan yang lain dengan nilai tekanan gas sebesar 0,162 Kpa pada skala perbandingan 1:1, dan pada skala perbandingan 1:2 yaitu 0,216 Kpa.
4.2. Saran
1. Untuk menghasilkan produksi gas yang lebih besar maka perlu diperhatikan proses pencampuran kotoran dengan air.
2. Perlu dirancang kembali konstruksi dan penampungan gas yang lebih efektif agar diperoleh gas yang maksimal.
DAFTAR PUSTAKA
Dadang dan Cahyono. 2012. Pembangunan Instalasi Biogas dari Air Limbah Domestik di Pondok Pesantren AlAshriyyah Nurul Iman, Parung, Bogor.
Hardoyo, M.Eng, dkk 2014 Panduan Praktis Membuat Biogas Portabel Skala Rumah Tangga dan industry. Yogyakarta.
Kwartiningsih, E, 2006, Pemurnian Biogas dari Kandungan Hidrogen Sulfida (H2S) Menggunakan Larutan Absorben dari
Besi Bekas, LPPM UNS, Indonesia.
Suriawiria, U., 2005, Menuai Biogas dari Limbah Suhut Simamora, Salundik, Sri
Wahyuni & Surajudin, Membuat Biogas;
Pengganti Bahan Bakar Minyak &
Gas dari Kotoran Ternak, Agromedia pustaka. Jakarta.
Suyati, F., 2006, Perancangan Awal Instalasi Biogas Pada Kandang Terpencar
Kelompok Ternak Tani Mukti Andhini Dukuh Butuh Prambanan Untuk
Skala Rumah Tangga, Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik,
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Suyitno, 2009, Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTBio) yang Dilengkapi
dengan Kompresi Biogas, Balitbang Jateng, Indonesia.
Sri Wahyuni, S. 2011, Menghasilkan biogas dari aneka limbah, PT agromedia
pustaka. Jakarta.
