NAMA : ARINDA MELANIA NIM : 1905104010016 KELA : 01
rancangan biogas untuk pemanfaatan feses dan urine ternak lokal
Latar Belakang
Gas methan terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas.
Gas methan sama dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), perbedaannya adalah gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.
Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia Il banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981
Keuntungan memakai biogas
Keuntungan teknologi ini dibanding sumber energi alternatif yang lain adalah: Menghasilkan gas yang dapat digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Kotoran yang telah digunakan untuk menghasilkan gas dapat digunakan sebagal pupuk organik yang sangat baik. Dapat mengurangi kadar bakteri patogen yang terdapat dalam kotoran yang dapat menyebabkan penyakit bila kotoran hewan atau sampah tersebut ditimbun begitu saja.
Yang paling utama yaitu bisa mengurangi permasalahan penanggulangan sampah atau kotoran hewan menjadi sesuatu yang bermanfaat. Dengan teknologi tertentu, gas methan dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas methan dapat digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya elpiji.
proses dekomposisi anaerobik
Proses dekomposisi anaerobik pada dasarnya adalah proses yang terdiri atas dua tahap, yaitu:
1. Proses Asidifikasi (proses pengasaman)Proses asidifikasi teradi karena kehadiran bakteri pembentuk asam yang disebut dengan bakteri asetogenik Bakteri ini akan memecah struktur organik kompleks menjadi asam-asam volatil (struktur kecil). Protein dipecah menjadi asam-asam amino. Karbohidrat dipecah menjadi gula dengan struktur yang sederhana. Lemak dipecah menjadi asam yang berantai
panjang. Hasil dari pemecahan ini akan dipecah lebih jauh menjadi asam-asam volaid. Bakteri asetogenik juga dapat melepaskan gas hidrogen dan gas karbondioksida.
2. Proses Produksi MetanBakteri pembentuk metan (bakteri metanogenik) menggunakan asam yang terbentuk dari proses asidifikasi Selain itu juga terdapat bakteri yang dapat membentuk gas metan dari gas hidrogen dan karbondioksida yang dihasilkan dari proses pertama.
Faktor-faktor yang mempengaruhi terbentuknya biogas Pengaruh pH dan Alkalinitas
Alkalinitas adalah besaran yang menunjukkan jumlah karbonat dalam larutan. Keasaman diindikasikan oleh besaran pH. Keasaman sangat berpengaruh terhadap proses dekomposisi anaerobik, karena bakteri yang terlibat dalam proses ini hanya dapat bertahan hidup pada interval pH 6,5-8. Asam yang dihasilkan oleh bakteri asetogenik digunakan oleh bakteri metanogenik dan pada akhirnya pH akan konstan. Secara natural tidak akan terjadi perubahan pH dalarn interval yang besar. Perubahan pH yang besar dapat terjadi karena perubahan dari lingkungan.
Pengaruh Temperatur
Bakteri anaerob sangat sensitif terhadap perubahan temperatur. Temperatur optimum untuk terjadinya proses dekomposisi anaerobik adalah sekitar 350C. Bila temperatur terlalu rendah aktivitas bakteri akan menurun dan mengakibatkan produksi biogas akan menurun. Di lain pihak bila temperatur terlalu tinggi bakteri akan mati dan mengakibatkan produksi biogas akan terhenti.O
Reaktor Biogas
Reaktor biogas digester anaerob) adalah sebuah tempat yang kondisinya dijaga sedenilkian rupa sehingga proses dekomposisi dapat berjalan dengan optimum. Parameter keoptimuman dari proses ini adalah produksi biogas yang tinggi dengan waktu reterisi yang tidak terlalu lama
Kebutuhan Gas
Gas yang dibutuhkan untuk memasak 1 liter air adalah sekitar 26 liter, jadi sekitar 200 liter gas perhari dibutuhkan untuk kebutuhan sehari-hari rumah tangga. Bila gas ini mengandung 60% gas metan kita membutuhkan sekitar 120 liter metan per hari dengan kandungan energi sebesar 39MJ/m3.
Kebutuhan Kotoran Hewan atau sampah
Satu kilogram padatan diolah (bagian dari kotoran hewan atau sampah yang dapat terdegradasi) memproduksi 0,5 m3 metan, tetapi hanya setengah dari padatan tersebut yang akan terdekomposisi. Hal ini berarti kita harus menambahkan sekitar 0,5 kg padatan volatil per hari untuk dapat menghasilkan 120 liter gas metan.
Ukuran Digester
Digester merupakan sebuah reaktor yang dirancang sedemikian rupa sehingga kondisi didalamnya menjadi anaerobic, schingga bisa memungkinkan proses dekomposisi anaerobic bisa terjadi.
Kotoran harus ditampung dalam digester selama proses dekomposisi berlangsung atau dengan kata lain
sampai kotoran tersebut menghasilkan biogas. Proses dekomposisi oleh bakteri anaerobik sangat dipengaruh oleh ternperatur.
jenis-jenis reaktor biogas
Ada beberapa jenis reactor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reactor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), raktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dar keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak digunakan sebagai reactor sedehana dalam skala kecil.
proses perancangan biogas
1. Mencampur kotoran sapi 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.
5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang optimal.
Skala besar
Skala kecil
