TUGAS KELOMPOK
PEMBUATAN KOMPOR BIOGAS DENGAN BAHAN BAKU ENCENG GONDOK DAN KOTORAN SAPI Mata Kuliah Teknologi Tepat Guna
Disusun Oleh:
Kelompok 3
1. Anis Wardhaningrum
25010111120029 25010111120029
2. Dyah Agustin Catur Putri
25010111120032 25010111120032
3. Eky Purwanti
25010111120033 25010111120033
4. Anies Yuniar Puriningrum
25010111120035 25010111120035
BAGIAN KESEHATAN LINGKUNGAN FAKULTAS KESEHATAN MASYARAKAT UNIVERSITAS DIPONEGORO 2014
i
DAFTAR ISI
Halaman Judul ....................................... ............................................................. ............................................ .................................... .............. i Daftar Isi............................................ Isi................................................................... ............................................. ...................................... ................ ii Daftar Gambar.............................................. ..................................................................... ............................................. .......................... ....iii ii i Daftar Tabel .......................................... ................................................................ ............................................ .................................. ............ iv
BAB I: PENDAHULUAN
A. Latar Belakang .................................... .......................................................... ............................................. ............................ ..... 1 B. Tujuan ............................................. ................................................................... ............................................ ............................... ......... 2 C. Manfaat ............................................ .................................................................. ............................................ ............................... ......... 2 BAB II: ISI
A. Biogas .......................................... ................................................................ ............................................ ................................... ............. 3 B. Enceng Gondok .......................................... ................................................................ .......................................... .................... 4 C. Hubungan Enceng Gondok dan Biogas ........................................... ................................................ ..... 5 D. Konsep TTG yang Ditawarkan ............................................. ............................................................. ................ 6 E. Pembuatan Biogas .......................................... ................................................................ .................................... .............. 10 F. Efisiensi Biogas ............................................................ .................................................................................. ...................... 22 G. Kelebihan dan Kekurangan Biogas ......................................... .................................................... ........... 23 BAB III: PENUTUP
A. Kesimpulan ......................................... ............................................................... ............................................. .......................... ... 26 B. Saran ............................................ .................................................................. ............................................ ................................. ........... 26
Daftar Pustaka
ii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Prinsip Instalasi Biogas ............................................. ............................................................. ................ 7
Gambar 2
Digester Biogas .......................................... ................................................................ ............................... ......... 8
Gambar 3
Katup Pengaman Gas ............................................ ................................................................ .................... 8
Gambar 4
Kompor dengan Bahan Bakar Biogas ..................................... ..................................... 10
Gambar 5
Persiapan Lubang Digester .......................................... ..................................................... ........... 11
Gambar 6
Plastik tabung PE digelar .......................................... ........................................................ .............. 12
Gambar 7
Pembuatan Kerangka Digester...................... Digester............................................. .......................... ... 12
Gambar 8
Pemasukkan Kerangka Bambu ke dalam Plastik PE .............. 13
Gambar 9
Lubang dibagian Tengah Digester ................................................... 13
Gambar 10
Socket Drat TEDMOND yang Telah Tela h Terpasang .................... .................... 14
Gambar 11
Digester Dibawa ke Lubang ............................................................ 14
Gambar 12
Pembersihan Lubang Digester ......................................................... 15
Gambar 13 Pengikatan Ujung-Ujung Digester .......................................... .......................................... 15 Gambar 14 Pemasangan Bata pada pada Bak Penampung Penampung ................................ ................................ 16 Gambar 15 Kondisi Digester Setelah Terpasang dan Siap Diisi ............... 16 Gambar 16 Contoh Bak Penampungan Penampungan........................................... ...................................................... ........... 16 Gambar 17 Digester yang Sudah Berisi Gas Gas .......................................... ............................................. ... 18 Gambar 18 Plastik Penampung Gas ............................. ................................................... ............................. ....... 18 Gambar 19 Prinsip Pengaliran Gas ke Plastik Penampung Penampung Gas Gas ................ 19 Gambar 20 Plastik Penampung Gas Gas yang Sudah Berisi Gas ..................... 19 Gambar 21 Instalasi Biogas pada Kompor Gas ......................................... ......................................... 20 Gambar 22 Kompor Biogas .......................................... ................................................................ ............................. ....... 22
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 1
Klasifikasi Tanaman Enceng Gondok ........................................... 4
i
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kenaikan
harga
LPG
serta
kecenderungan
akan
kelangkaannya
menjadikan pemanfaatan sumber energi alternatif mulai diperhitungkan. Salah satu sumber energi alternatif yang besar peluangnya untuk dikembangkan pemanfaatannya di Indonesia adalah energi biogas. Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia dan kotoran hewan yang dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobic digestion. Pembuatan biogas dari sampah biomassa, khususnya enceng gondok ini dapat mengurangi pendangkalan dan kerusakan ekosistem rawa. Sedangkan pembuatan biogas dari kotoran hewan, khususnya sapi ini berpotensi sebagai energi alternatif yang ramah lingkungan, karena selain dapat memanfaatkan limbah ternak, sisa dari pembuatan biogas yang berupa slurry dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik yang kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Enceng gondok dapat sebagai bahan baku biogas dikarenakan memiliki kandungan karbohidrat dan selulosa. Selulosa akan dihidrolisis menjadi glukosa oleh bakteri yang akan menghasilkan gas metan sebagai biogas. Biogas dari enceng gondok diasilkan dengan proses fermentasi. Proses fermentasi menyebabkan terjadinya berbagai reaksi dan interaksi yang kompleks yang dibantu oleh bakteri anaerob. Hasil dari reaksi dan interaksi ini menghasilkan gas metana (CH4) yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari. Enceng gondok dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif terbarukan yang ramah lingkungan. Walaupun biogas dapat dibuat dengan menggunakan enceng gondok, tetapi kendala yang dihadapi dalam pengolahan enceng gondok menjadi biogas adalah keberadaan lignin dan hemiselulosa serta struktur dari selulosa yang sulit untuk diuraikan dalam kondisi anaerobik sehingga akan menurunkan hasil biogas. Selain itu keberadaan lignin/cellulal material dapat menyebabkan masalah sampah (Stensom, 1981). Oleh karena itu perlu dilakukan
1
pretreatment untuk mereduksi kristal selulosa, meningkatkan porositas bahan dan menguraikan lignin dan hemiselulosa (Sun, 2002). Selain enceng gondok, pemanfaatan kotoran sapi untuk bahan biogas adalah karena potensi limbah kotoran sapi. Di beberapa wilayah di Indonesia banyak limbah kotoran ternak yang belum dimanfaatkan dan terbuang begitu saja, tentu saja hal ini dapat merusak lingkungan sekitar sehingga diperlukan pemanfaatan lebih lanjut. Berbagai penelitian menyatakan bahwa kotoran sapi dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat biogas. Kotoran sapi, dianggap substrat paling cocok untuk pemanfaatan biogas. Substrat dalam kotoran sapi telah mengandung bakteri penghasil gas metana yang terdapat di dalam perut hewan ruminansia. Keberadaan bakteri di dalam usus besar ruminansia tersebut membantu proses fermentasi, sehingga proses pembentukan gas bio pada digester dapat dilakukan lebih cepat. Selain itu kotoran dalam kondisi segar lebih mudah diproses dibandingkan dengan kotoran yang lama dan atau dikeringkan, disebabkan karena hilangnya substrat volatil solid selama waktu pengeringan (Gunnerson and Stuckey, 1986)
B. Tujuan
1. Untuk mengetahui proses pembuatan biogas dari enceng gondok dengan variasi kotoran sapi dan membuat digester. 2. Untuk mengetahui efisiensi biogas yang dihasilkan sebagai bahan bakar alternatif.
C. Manfaat 1. Manfaat bagi mahasiswa
Mahasiswa dapat menambah wawasan tentang bahan alternatif penghasil biogas dan cara pengaplikasiannya. 2. Manfaat bagi masyarakat
a. Masyarakat dapat mengetahui cara membuat alat penghasil biogas. b. Masyarakat dapat memanfaatkan enceng gondok sebagai gulma perairan dan limbah kotoran sapi yang dapat menghasilkan biogas. c. Masyarakat dapat membuat bahan bakar alternatif.
2
BAB II ISI
A. Biogas
Biogas adalah gas yang mudah terbakar yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan organik (padat dan cair) homogen seperti kotoran dan urin (air kencing) hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Biogas
sebagian
besar
mengandung
gas
metana
(CH4)
dan
karbondioksida (CO2), dan beberapa kandungan gas yang jumlahnya kecil diantaranya hidrogen (H2),hidrogen sulfida (H2S), amonia (NH3) serta nitrogen (N) yang kandungannya sangat kecil. Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana (CH4) semakin kecil nilai kalor (Pambudi, 2008). Secara ilmiah, biogas yang dihasilkan dari sampah organik adalah gas yang mudah terbakar ( flammable). Gas ini dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi tanpa udara). Umumnya, semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Tetapi hanya bahan organik homogen, baik padat maupun cair yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Bila sampah-sampah organik tersebut membusuk, akan dihasilkan gas metana (CH4) dan karbondioksida (CO2). Tapi, hanya CH4 yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Bahan bakar yang berasal dari biogas mengandung berbagai macam zat, baik yang dapat dibakar maupun yang tidak dapat terbakar. Zat yang tidak dapat terbakar ini biasanya sebagai penghalang atau pengurang nilai energi dari biogas (Said, 2008).
3
B. Enceng Gondok
Eceng gondok merupakan tumbuhan rawa atau air, yang mengapung di atas permukaan air. Di ekosistem air, enceng gondok ini merupakan tanaman pengganggu atau gulma yang dapat tumbuh dengan cepat (3% per hari). Pesatnya pertumbuhan enceng gondok ini mengakibatkan berbagai kesulitan seperti terganggunya transportasi, penyempitan sungai, dan masalah lain karena penyebarannya yang menutupi permukaan sungai/perairan. Tanaman gulma air eceng gondok ini memiliki klasifikasi seperti yang ditunjukkan pada tabel 1 di bawah ini : Tabel 1: Klasifikasi Tanaman Enceng Gondok Divisi
Spermatophyta
Subdivisi
Angiospermae
Kelas
Monocotyledoneae
Suku
Pontederiaceae
Marga
Eichornia
Jenis
Eichornia Crassipes
Enceng gondok merupakan tumbuhan parenial yang hidup di perairan terbuka, mengapung di air jika tempat tumbuhnya cukup dalam dan berakar di dasar jika air dangkal. Tingginya sekitar 0,4 – 0,8 meter. Tidak mempunyai batang. Daunnya tunggal dan berbentuk oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun menggelembung. Permukaan daunnya licin dan berwarna hijau. Bijinya berbentuk bulat dan berwarna hitam. Buahnya kotak beruang tiga dan berwarna hijau. Akarnya merupakan akar serabut. Perkembangbiakan dapat terjadi secara vegetatif maupun secara generatif. Perkembangan terjadi jika tunas baru tumbuh pada ketiak daun lalu membesar dan akhirnya menjadi tumbuhan baru. Enceng gondok dapat menggandakan daunnya pada 7-10 hari. Hasil penelitian Badan Pengendalian Dampak Lingkungan Sumatra Utara (2003) melaporkan bahwa satu batang eceng gondok dalam waktu 52 hari mampu berkembang seluas 1 m 2, atau dalam waktu satu tahun mampu menutup area seluas 7 m 2.
4
Perkembangbiakan secara generatif terjadi melalui bijinya, sebelum terjadinya biji didahului oleh penyerbukan pada bunga. Karangan
enceng
gondok berbentuk bulir bertangkai panjang, berbunga 6 sampai 35 tangkai. Kelopaknya bunga berbentuk tabung, termasuk bunga majemuk, sehingga enceng gondok memungkinkan penyerbukan, setelah 20 hari bunganya akan masak, terbebas lalu pecah dan bijinya masuk ke perairan menjadi tanaman baru.
C. Hubungan Enceng Gondok dan Biogas
Salah satu tanaman air yang sering digunakan dalam pengolahan air limbah greywater adalah eceng gondok. Namun umumnya, eceng gondok sisa pengolahan limbah tersebut hanya dibuang sebagai sampah tanpa adanya pengolahan lanjut. Padahal eceng gondok merupakan salah satu sumber biomassa yang masih dapat dimanfaatkan. Hal ini menunjukkan bahwa potensi biomassa eceng gondok yang sangat berlimpah yang belum dimanfaatkan. Eceng gondok mengandung 95% air dan menjadikannya terdiri dari jaringan yang berongga, mempunyai energi yang tinggi, terdiri dari bahan yang dapat difermentasikan dan berpotensi sangat besar dalam menghasilkan biogas (Chanakya, et al , 1993 dalam Gunnarsson dan Cecilia, 2006). Eceng gondok mempunyai tiga komponen utama yaitu selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Hemiselulosa adalah polisakarida kompleks yang merupakan campuran polimer yang jika dihidrolisis menghasilkan produk campuran turunan yang dapat diolah dengan metode anaerobic digestion untuk menghasilkan dua senyawa campuran sederhana berupa metan dan karbon dioksida yang biasa disebut biogas. Selulosa merupakan sumber karbon organik, sehingga dapat digunakan sebagai bahan baku potensial untuk pembuatan biogas. Sedangkan lignin berfungsi memberi s truktur pada tanaman dan melindungi tanaman dari degradasi, terutama degradasi biologis. Struktur lignin yang kompleks menyebabkan komponen ini susah siuraikan dan dapat menghalangi proses hidrolisis selulosa (Ghosh, Henry, dan Christopher, 1984).
5
D. Konsep TTG yang Ditawarkan
Bahan bakar merupakan hal yang penting bagi masyarakat. Beberapa waktu yang lalu terjadi kenaikan harga bahan bakar minyak (terutama minyak tanah) dan gas elpiji untuk rumah tangga maupun industri yang berdampak pada perekonomian masyarakat. Program konversi minyak tanah ke gas belum serta merta diimbangi oleh persediaan yang cukup. Selain itu, kayu yang menjadi alternatif bahan bakar juga sudah mulai menghilang. Dengan sulitnya memperoleh bahan bakar, dapat memanfaatan bahan bakar alternatif, seperti biogas. Biogas yang ditatawarkan dibuat dari bahan baku enceng gondok dan kotoran sapi. Enceng gondok mempunyai kandungan hemiselulosa yang cukup besar dibandingkan komponen organik tunggal lainnya. Hemiselulosa adalah polisakarida kompleks yang merupakan campuran polimer yang jika dihidrolisis menghasilkan produk campuran turunan yang dapat diolah dengan metode anaerobic digestion untuk menghasilkan dua senyawa campuran sederhana berupa metan dan karbon dioksida yang biasa disebut biogas (Ghosh, Henry, dan Christopher, 1984). Kotoran sapi ditambahkan ke dalam reaktor karena mengandung bakteri biodegradatif yang dapat memulai dan menyokong produksi biogas (Chanakya et al ., 1993). Golongan bakteri selulolitik seperti actinomycetes dan dari campuran spesies bakteri dapat meningkatkan produksi biogas dri kotoran sapi sebanyak 8,4-44% (Tirumale dan Nand, 1994 dalam Yadvika et al , 2004). Penelitian pembuatan biogas dari enceng gondok telah banyak dilakukan. Namun, permasalahan timbul dalam pengolahan enceng gondok menjadi biogas adalah keberadaan lignin dan hemiselulosa serta struktur dari selulosa yang sulit untuk diuraikan dalam kondisi anaerobik sehingga akan menurunkan yield biogas. Selain itu keberadaan lignin/cellulal material dapat menyebabkan scum problem (Stensom, 1981). Oleh karena itu perlu dilakukan pretreatment untuk mereduksi kristal selulosa, meningkatkan porositas bahan dan menguraikan lignin dan hemiselulosa (Sun, 2002). Pada pembuatan biogas ini dilakukan kombinasi antara enceng gondok dengan kotoran sapi karena kotoran sapi memili jumlah dan kontinuitas yang
6
cukup untuk bahan baku pembuatan biogas. Berbeda dengan enceng gondok yang ketersediaannya ada pada waktu-waktu tertentu. Kontinuitas sangat penting diperhatikan karena merupakan salah satu syarat bahan baku untuk biogas.
1. Prinsip Dasar Biogas
Gambar 1: Prinsip Instalasi Biogas
Prinsip utama proses pembentukan biogas adalah pengumpulan enceng gondok dan kotoran sapi ke dalam tangki plastik/pralon yang kedap udara, yang disebut dengan tangki digester. Di dalamnya kotoran-kotoran tersebut akan dicerna dan difermentasi oleh bakteri-bakteri seperti: b. Kelompok bakteri fermentatif, yaitu: Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae, c. Kelompok bakteri asetogenik , yaitu Desulfovibrio, d. Kelompok bakteri metana, yaitu Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Gas yang dihasilkan akan tertampung dalam digester. Terjadinya penumpukan produksi gas akan menimbulkan tekanan sehingga dari tekanan tersebut dapat disalurkan melalui pipa ke dalam penampung gas yang nantinya akan disalurkan untuk keperluan bahan bakar, seperti penggunaan kompor gas (Wahyono, 2012).
7
2. Komponen Dasar Instalasi Biogas
a. Digester
Gambar 2: Digester Biogas
Digester merupakan bangunan utama dari instalasi biogas yang berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan bahan bahan organik oleh bakteri (Wahyono, 2012). Selain itu, digester atau bisa disebut juga reaktor berfungsi sebagai tempat mengolah kotoran ternak melalui proses difermentasi oleh bakteri-bakteri untuk menghasilkan gas yang bisa digunakan untuk
bahan bakar (Masyhuri, 2013). Desain
digester bermacam-macam sesuai dengan jenis bahan baku yang digunakan, temperatur yang dipakai dan bahan konstruksi. Digester dapat terbuat dari cor beton, baja, bata atau plastik dan bentuknya dapat berupa silo, bak, kolam dan dapat diletakkan dibawah tanah. b. Pengaman Gas
Gambar 3: Katup Pengaman Gas Katup pengaman gas ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam digester. Katup pengaman ini menggunakan prinsip pipa T. Bila tekanan gas dalam saluran gas lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan
8
keluar melalui pipa T, sehingga tekanan dalam digester akan turun. (Wahyono, 2012). c. Keran Gas Keran gas berfungsi untuk membuka dan menutup aliran biogas dari penampung atau digester. Selain itu, keran gas ini berfungsi untuk menyalurkan dan menghentikan gas dari pipa instalasi ke kompor. (Wahyono, 2012) Keran Gas dipasang pada saluran pipa untuk mengatur aliran gas ke kompor. Hal ini membantu penggunaan gas secara optimal. Biogas yang disalurkan sampai titik penggunaan akan memiliki tekanan tinggi pada saat bio-slurry di outlet meluap (gas sepenuhnya disimpan dalam penampung gas). Tekanan akan berkurang secara bertahap seiring dengan digunakannya gas yang ada. Laju aliran gas bervariasi sesuai tekanan. (BIRU, 2010) d. Penampung Gas Penampung gas adalah kubah digester yang berfungsi menampung biogas yang dihasilkan dari proses fermentasi enceng gondok dan kotoran ternak. (Wahyono, 2012) e. Kompor Gas Kompor gas merupakan media memasak yang menggunakan bahan bakar dari biogas. (Wahyono, 2012)
3. Prinsip Pembuatan Kompor Biogas
Penggunaan biogas sebagai bahan bakar yang paling mudah adalah kompor. Untuk mengetahui apakah biogas yang dihasilkan dapat terbakar atau tidak, dilakukan dengan menyambungkan pipa biogas ke pipa tembaga dengan diameter 0.5 cm. Katup gas dibuka dan ujung pipa didekatkan dengan sumber api, maka api pun menyala. Prinsip inilah yang digunakan untuk membuat kompor (Sartono Putro, 2007).
9
Gambar 4: Kompor dengan Bahan Bakar Biogas
E. Pembuatan Biogas 1. Alat dan Bahan a. Bak INLET dan OUTLET
1) Batako
: 100 buah
2) Pasir
: 0,5 mobil
3) Semen
: 4 zak
4) Paralon 4”
:1 batang
5) Elbow 4”
: 4 buah
b. Digester
1)
Plastik tabung PE (diameter 2 m)
: 21 meter
2)
Tedmond sock ¾”
: 1 buah
3)
Paralon ¾”
: 1 batang
4)
Paralon ½”
: 1 batang
5)
Klep/keran pipa ¾”
: 2 buah
6)
Klep keran pipa ½”
: 2 buah
7)
Selang berserat ¾”
: 15 meter
8)
Selang berserat 5/8”
: 3 meter
9)
Selang berserat ½”
: 3 meter
10) Selang berserat ¼”
: 8 meter
11) Sock T ¾”
: 1 buah
12) Bambu (3 meter)
: 1 batang
13) Selang karet ½”
: 2 meter
14) Tali karet ban dalam
: 10 meter
10
15) Lem dextone
: 1 buah
16) Lem aica aibon
: 1 buah
17) Lem PVC
: 1 buah
18) Tape seal
: 1 buah
19) Klem besi 1”
: 4 buah
20) Klem besi ¾”
: 4 buah
21) Klem besi 5/8”
: 4 buah
22) Klem besi ½”
: 4 buah
c. Penampung Gas
1) Plastik tabung PE (diameter 1 m) d. Kompor Gas 1 Lubang
: 12 meter : 1 buah
Catatan: 1) Kebutuhan pipa dan selang tergantung jarak dengan dapur sehingga bisa dirubah. 2) Daya tahan instalasi biogas ini dapat mencapai > 5 tahun.
2. Metode Pembuatan Digester a. Tahap Persiapan Lubang Digester
Gambar 5: Persiapan Lubang Digester
Ukuran lubang digester disesuaikan dengan ukuran digester.
11
b. Tahap Pembuatan Digester
Gambar 6: Plastik tabung PE digelar
Plastik tabung PE digelar dialas yang telah dibersihkan untuk mencegah kebocoran dan dibuat 2 lapis. Panjangnya sesuai dengan panjang digester yang diinginkan.
Gambar 7: Pembuatan Kerangka Digester
Tiap sambungan bambu dilakban/dilapis dengan tali karet hingga tidak ada bagian yang tajam untuk mencegah kerusakan plastik digester.
12
Gambar 8: Pemasukkan Kerangka Bambu ke dalam Plastik PE
Kerangka bambu dimasukkan kedalam plastik tabung PE yang sudah dibuat 2 lapis. Jika lubang tanah digester panjangnya 4 meter maka panjang kerangka bambu juga 4 meter sedangkan panjang plastik PE-nya menjadi 6 meter, kelebihan masing-masing 1 meter diujung sebagai tempat memasang pipa pemasukan dan keluaran. Plastik akan menjadi tabung pada akhirnya.
Gambar 9: Lubang dibagian Tengah Digester
Dibagian tengah digester diberi lubang dari dalam dengan hati-hati untuk memasang socket drat TEDMON hingga tampak seperti gambar di atas.
13
Gambar 10: Socket Drat TEDMOND yang Telah Terpasang
Setelah socket drat TEDMOND telah terpasang, kemudian di atasnya dipasang dan keran. Mengerjakaanya harus dengan hati-hati, jangan sampai ada kebocoran pada plastik digester.
Gambar 11: Digester Dibawa ke Lubang
Digester dibawa ke lubang yang telah disiapkan. Dis alah satu ujung lubang dibuat bak penampung dengan ukuran 60x70 cm.
14
Gambar 12: Pembersihan Lubang Digester
Dasar lubang dibersihkan dari sisa-sisa akar dan kayu-kayu untuk mencegah
kebocoran
pada
plastik
digester.
Digester
kemudian
dimasukkan perlahan-lahan dan disesuaikan dengan lubang yang sudah dibuat.
Gambar 13: Pengikatan Ujung-Ujung Digester
Ujung-ujung digester diikat dengan tali karet dan disesuaikan posisinya sesuai dengan kemiringan lubang. Untuk lubang pemasukan kemiringannya seperti sudut jam 11 siang dan untuk lubang pengeluaran kemiringannya seperti sudut jam 14 siang.
15
Gambar 14: Pemasangan Bata pada Bak Penampung
Bak penampung mulai dipasang bata dan pipa pemasukan diatur sedemikian rupa hingga terlihat seperti pada gambar di ata s.
Gambar 15: Kondisi Digester Setelah Terpasang dan Siap Diisi
Gambar 16: Contoh Bak Penampungan
16
3. Metode Pengisian a. Persiapan Enceng Gondok
1) Enceng gondok disiapkan dan dicuci sampai bersih. 2) Enceng gondok dicacah dengan mesin pencacah. 3) Enceng gondok dijemur hingga kadar air menjadi 60%, ditandai dengan tidak adanya air yang keluar dari enceng gondok ketika diperas dengan tangan. b. Persiapan Kotoran Sapi
Kotoran sapi yang akan digunakan disiapkan. c. Pencampuran Enceng Gondok, Kotoran Sapi dan Air
Proses pencampuran enceng gondok, kotoran sapi, dan air dilakukan dengan metode perbandingan 40:80:480. Kemudian diaduk sampai merata. d. Pemasukkan Bahan Baku ke dalam Reaktor Biogas
1) Adukan enceng gondok, kotoran sapi dan air yang telah dicampur dialirkan ke dalam 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 adukan dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh, ditandai dengan tumpahnya air dilubang pengeluaran pengeluaran. 2) Kondisi tersebut dibiarkan hingga terbentuk gas yang ditandai dengan menggelembungnya digester (biasanya 2 – 4 minggu). 3) Untuk mempercepat proses fermentasi pembentukan gas maka dapat ditambahkan probiotik.
17
4. Hasil Digester a. Digester yang Sudah Berisi Gas
Gambar 17: Digester yang Sudah Berisi Gas
Gas yang terbentuk pertama kali (pada hari ke-1 sampai ke-8) harus dibuang dengan cara menekan-nekan digester atau menggunakan pemberat. Hal ini perlu dilakukan karena gas yang terbentuk belum didominasi gas metan tetapi masih ada gas-gas lain seperti hidrogen, CO2, amoniak dan oksigen. b. Plastik Penampung Gas
Gambar 18: Plastik Penampung Gas
18
Gambar 19: Prinsip Pengaliran Gas ke Plastik Penampung Gas
Sebaiknya plastik penampung gas berada ditempat yang terlindung dan diberi alas karung/plastik bekas.
Gambar 20: Plastik Penampung Gas yang Sudah Berisi Gas
Pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH 4) dan CO2 mulai menurun. Dalam waktu kurang dari 24 jam setelah pembuangan gas pertama, plastik penampung gas langsung terisi penuh seperti gambar di atas. Pada komposisi CH 4 54% dan CO 2 27% maka biogas akan menyala. Pada hari ke-14, gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi dengan adonan enceng gondok, kotoran sapi dan air secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang optimal.
19
5. Modifikasi Kompor Gas
Biogas disalurkan melalui pipa yang telah tersambung dengan kompor. Untuk mengetahui apakah biogas yang dihasilkan dapat terbakar atau tidak, dilakukan dengan menyambungkan pipa biogas ke pipa tembaga dengan diameter 0.5 cm. Katup gas dibuka dan ujung pipa didekatkan dengan sumber api, maka api pun menyala. Prinsip inilah yang digunakan untuk membuat kompor biogas.
Gambar 21: Instalasi Biogas pada Kompor Gas
Penyesuaian saluran pipa dan peralatan
Dalam pembuatan kompor biogas ini perlu adanya penyesuaian saluran pipa dan peralatan. Biogas diproduksi di reaktor dan disimpan di penampungan gas, baru kemudian dialirkan melalui pipa. Apabila lapisan dan siku pipa tidak dikerjakan dengan benar, gas yang dihasilkan tidak dapat dialirkan dengan sempurna ke lokasi penggunaan. Langkah-langkah berikut harus dilakukan saat memasang pipa dan peralatan lainnya: a. Sebelum memasang pipa, panjang pipa dari reaktor biogas hingga ke titik aplikasi (dapur) harus diukur. Rute diusahakan sependek mungkin sehingga risiko kerusakan saluran pipa karena faktor luar dapat ditek an. b. Setelah panjang pipa ditentukan, penggalian parit tempat pipa dapat dimulai. Kemiringan parit sebaiknya tidak terlalu
curam dan tepat,
20
sehingga peletakan pipa ke dalamnya dapat dilakukan pada kemiringan tertentu. c. Pertama-tama katup pipa harus dipaskan posisinya. Pastikan tidak ada perkakas selain saluran pipa antara pipa gas utama yang terpasang di kubah dan katup gas utama. Hal ini untuk menghindari risiko kebocoran gas. d. Sangat
disarankan
untuk
menggunakan
pipa
besi
yang
telah
digalvanasikan (GI) dan ditanam minimal 30 cm di dalam tanah. Namun begitu, pipa PVC kualitas terbaik bisa juga digunakan. Penggabungan dua pipa PVC harus benar-benar rekat dengan bantuan lem. e. Setelah pipa di tanah dipasang dengan benar dari kubah ke dapur, langkah selanjutnya adalah untuk menyesuaikan kompor gas dan lampu. Atur posisi keran terlebih dulu, baru gunakan pipa selang karet neoprene untuk menghubungkan keran dan kompor gas. Tidak ada yang boleh digunakan selain pipa selang yang telah disetujui. Pipa selang karet yang digunakan harus bermutu baik. Seperti yang disyaratkan bagi pengguna, lampu gas juga harus sesuai. Proses penyatuan bagian-bagian dari lampu gas harus dilakukan dengan teliti. f. Pasang meteran gas pengukur tekanan (manometer; dapat berbentuk huruf U) yang terbuat dari tabung plastik atau kaca transparan dan diisi dengan air berwarna, atau tipe jam digital, atau analog tekanan. Untuk manometer, salah satu ujung dari meteran ukur U dihubungkan ke saluran pipa gas dan ujung satunya lagi ditempelkan ke botol kosong ke udara. Apabila tekanan gas dalam reaktor nol, permukaan air berwarna di dua cabang meteran gas akan berada di tengah. Pada saat biogas memasuki manometer, level air berwarna di cabang yang tertutup bergerak turun, sedangkan air yang di cabang satunya lagi bergerak naik. Perbedaan ketinggian dua air berwarna ini menunjukkan tekanan gas dalam ukuran cm kolom air. Meteran tekanan juga merupakan katup keamanan untuk mencegah kebanjiran gas. Pada saat tekanan gas di reaktor melampaui nilai yang telah tercatat, air di salah satu cabang meteran ukur tertekan masuk ke botol dan gas keluar. Pada saat tekanan
21
gas di reaktor normal kembali, air yang ada di botol akan kembali mengalir ke tempat semula. Meteran berbentuk jam digital mudah dipasang dan dibaca. Meteran jenis ini dapat langsung dipasang di saluran pipa menggunakan persimpangan T. Meteran ukur tekanan gas harus dipasang dekat dengan titik penggunaan gas. g. Sesegera mungkin setelah gas dihasilkan, penghubung dan katup (keran) harus dicek apakah ada kebocoran dengan menggunakan cairan kental air yang dicampur dengan sabun. Apabila ada kebocoran, gelembung busa yang ada di penghubung akan bergerak atau pecah. Jika hal ini terjadi, penghubung itu harus benar-benar direkatkan kembali. h. Modifikasi dilakukan pada saluran gas dimana lubang penyalur gas yang berada dekat sumbu kompor diperbesar menggunakan bor. i. Selanjutnya lubang udara yang ada disamping pipa ditutup menggunakan lem campuran resin dan pengeras. j. Setelah dimodifikasi pemantik yang ada tidak bisa digunakan jadi harus menggunakan pemantik biasa atau korek api.
6. Kompor Gas Siap Digunakan
Gambar 22: Kompor Biogas
F. Efisiensi Biogas
Satu keluarga yang terdiri dari tujuh orang, membutuhkan 1000 liter biogas/hari atau 1 m3 biogas/hari untuk memasak. Sedangkan untuk menghasilkan 1 KWH diperlukan 1500 liter biogas. Oleh karena itu untuk satu keluarga dengan tujuh orang di perlukan tangki pencerna bervolume 10.000
22
liter, karena pencerna ini menghasilkan biogas rata-rata 610 liter/hari (Kementerian Lingkungan Hidup, 2009). Menurut Kristoferson dan Bolalders (1991) dalam Hambali (2007), nilai kesetaraan biogas dalam 1 m3 biogas dalam penerangan setara dengan 6-100 watt lampu bohlam selama enam jam, dalam memasak tiga jenis makanan untuk keluarga (5-6) orang, pengganti bahan bakar 0.7 kg minyak tanah, menjalankan satu tenaga kuda selama dua jam, menghasilkan 1,25 KWH listrik. Potensi biogas jika dihitung untuk suatu keluarga yang beranggotakan tujuh orang dalam pembuatan digester berukuran 10.000 liter yang berisi variasi enceng gondok, kotoran sapi dan air yaitu 40:80:480 dapat menghasilkan 1763,3 liter gas. Hasil biogas tersebut dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan masyarakat seperti memasak dan penerangan. Dengan mengandalkan produksi biogas dari enceng gondok dengan variasi kotoran sapi 40:80:480 tersebut, maka pengeluaran satu keluarga dapat ditekan khususnya untuk kebutuhan LPGnya. Apabila dikonversi dengan LPG, 1 m3 gas bio setara dengan 0,46 kg LPG, maka potensi keuntungan ekonomi dari subtitusi atau penghematan dapat diestimasi dengan mengalikan harga LPG per kg dengan volume gas bio yang diperoleh. Misalnya dalam hal ini dihasilkan gas bio 1763,3 liter/hari atau setara dengan 1,7633 m 3/hari atau setara dengan LPG 0,8 kg/hari, sedangkan harga gas LPG Rp. 5000/kg, maka potensi keuntungan ekonomi dari subtitusi atau penghematan satu keluarga dapat diestimasi dengan mengalikan 0,8 kg/hari x Rp. 5000/kg = Rp. 4.000/hari. Jika dalam sebulan berarti pengeluaran satu keluarga dapat dihemat hingga Rp. 120.000 dimana jumlah ini dapat dialokasikan untuk kebutuhan lain atau untuk ditabung.
G. Kelebihan dan Kekurangan Biogas 1. Kelebihan
a. Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak
23
keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforestation) dan perusakan tanah. b. Pembangunan instalasi biogas serta pemanfaatan yang efisien akan menambah kualitas hidup peternak. c. Pemanfaatan instalasi biogas dapat mengurangi pencemaran lingkungan, pemanfaatan energi yang lebih berkesinambungan serta berkontribusi pada pengurangan emisi gas rumah kaca. d. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya di atmosfer akan meningkatkan temperatur dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara. e. Biogas tidak menghasilkan karbonmonoksida apabila dibakar sehingga aman dipakai untuk keperluan rumah tangga.
2. Kekurangan
a. Reaktor
biogas
tidak
berfungsi
apabila
bocor/terjadi
kesalahan
konstruksi. b. Membutuhkan penanganan secara manual (pengumpanan/mengeluarkan lumpur dari reaktor) dan biaya konstruksi yang mahal. c. Biogas belum dapat didistribusikan ke tempat yang lebih jauh karena kapasitas terbatas dan belum ada teknologi untuk mendistribusikan secara aman dan murah. d. Kapasitas terbatas. e. Pembuatan biogas dari enceng gondok tergantung ketersediaan bahan. f. Safety kurang karena bak digester dan penampung gas berupa kantung plastik yang riskan terhadap benda tajam dan percikan api. g. Komponen metana dalam biogas bersifat narkotika pada manusia, apabila dihirup
langsung
dapat
mengakibatkan
kesulitan
bernapas
dan
mengakibatkan kematian. h. Tidak seperti LPG yang bisa dicairkan dengan tekanan tinggi pada suhu normal, biogas hanya dapat dicairkan pada suhu – 178oC sehingga untuk menyimpannya dalam sebuah tangki yang praktis mungkin sangat suli t.
24
i. Harus memperhatikan faktor suhu (letak alat di tempat terbuka sehingga tidak terjaga suhu yang diinginkan), pH, dan ketinggian tanah.
25
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Pembuatan biogas dapat dilakukan dengan mencampurkan enceng gondok, kotoran sapi dan air dengan perbandingan tertentu yang selanjutnya dimasukkan ke dalam digester. Digester dapat dibuat dari plastik tabung PE yang dirangkap 2. Digester ini mempunyai bak inlet dan outlet sebagai tempat pemasukkan dan pembuangan sludge. Gas yang sudah terbentuk dalam digester dialirkan ke tabung penampung gas yang juga terbuat dari plastik PE. Kemudian dari tabung tersebut, dipasang selang untuk mengalirkan gas ke kompor. 2. Pembuatan digester berukuran 10.000 liter yang berisi variasi enceng gondok, kotoran sapi dan air yaitu 40:80:480 dapat menghasilkan 1763,3 liter gas. Gas bio 1763,3 liter/hari setara dengan LPG 0,8 kg/hari, sedangkan harga gas LPG Rp. 5000/kg, maka potensi keuntungan ekonomi dari subtitusi atau penghematan satu keluarga dapat diestimasi dengan mengalikan 0,8 kg/hari x Rp. 5000/kg = Rp. 4.000/hari.
B. Saran
Biogas sebagai energi alternatif maka dibutuhkan sosialisasi kepada masyarakat.
26
DAFTAR PUSTAKA
AsDep Pengendalian Pencemaran Agroindustri dan Usk. Aplikasi Teknologi Biogas untuk Pengendalian Pencemaran Usaha Skala Kecil (USK). Deputi Pengendalian Pencemaran Lingkungan, Kementerian Lingkungan Hidup. Astuti, Nurfitri; Retnaningsih Soeprobowati, Tri; Budiyono. Produksi Biogas Dari Enceng Gondok (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms) dan Limbah Ternak Sapi di Rawapening . Seminar Nasional X Pendidikan Biologi FKIP UNS. BIRU. 2010. Pedoman Penggunaan Biogas Rumah. Jakarta: Program BIRU, Indonesia Domestic Biogas Programme Yayasan Rumah Energi (YRE). Chanakya, H.N, dkk. 1993. Solid Phase Biogas Production with Garbage or Water Hyacinth. Bioresource Technology Vol. 46 Hal. 227-231 Elsevier Ltd. Chanakya, H.N. Chanakya, H.N., S. Borgaonkar, G. Meena dan K.S. Jagadish. 1993. Solid Phase Biogas Production with Garbage or Water Hyacinth. Bioresource Technology Vol. 46 Hal. 227 – 231 Elsevier Ltd. Darsin,
M.
2006. Design
of
Biogas
Circulator ,
Seminar
Nasional
KreativitasMesin Brawijaya 2006, Universitas Barawijaya, Malang. Ghosh, S., M.P. Henry dan R.W. Christopher. 1984. Hemicellulose Conversion by Anaerobic Digestion. Institute of Gas Technology dan United Gas Pipe Line Company. USA. Biomassa Vol. 6 Hal. 257-258. Ghosh,S., M.P. Henry dan R.W. Christopher. 1984. Hemicellulose Conversion by Anaerobic Digestion. Institute of Gas Technology dan United Gas Pipe Line Company. USA. Biomassa Vol.6 Hal.257-258.Elsevier Ltd. Himawanto, D.A., Subroto, dan Putro, S. 2006. Peningkatan Mutu Briket Kokas Lokal Sebagai Upaya Penyelamatan Sentra Industri Cor Logam Di Ceper Klaten, Laporan Program Hibah Bersaing 2006 Dikti-UMS, Surakarta. Indraswati Serindit. 2005. Pembangkitan Biogas dari Kotoran Sapi: Hidrolisis Termal Pada Tahap Pengolahan Pendahuluan , Jurnal Teknik Kimia, Institut teknologi sepuluh Nopember, Surabaya.
27
Jimmy dan M Istnaeny Hudha. 2011. Potensi Pemanfaatan Biogas Di Kabupaten Malang, Jawa Timur . Spectra, Vol IX, No 17 : 35-47. Junaedi, M. 2002. Pemanfaatan Energi Biogas di Perusahaan Susu Umbul Katon Surakarta, Laporan Program Vucer 2002, Dikti-UMS, Surakarta. Laporan Akhir Inventarisai dan Seleksi Kreativitas dan Inovasi Masyarakat (KRENOVA) Kabupaten Sukoharjo Tahun 2007 , BAPPEDA Sukoharjo, Sukoharjo Musyhuri., dkk. 2013. Rancangan Bangunan Sistem Penyerap Karbon Dioksida (CO2 ) pada Aliran Biogas dengan Menggunakan Larutan Ca(OH) 2. Malang: Universitas Brawijaya Pambudi, A. 2008. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif . Universitas Surakarta. Putro, Sartono. 2007. Penerapan Instalasi Sederhana Pengolahan Kotoran Sap Menjadi Energi Biogas di Desa Sugihan, Kecamatan Bendosari, Kabupaten Sukoharjo. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta S. Michael K. 1981. Anaerobic Digestion Of Classified Muicipal Solid Wastes. Cal Recovery Systems Inc, Southern California. Said, I dan Ruliasih. 2008. Penghilangan Kesadahan Di Dalam Air Minum. Hal. 387- 442. Saputro, R.R, 2004. Pembuatan Biogas Dari Limbah Peternakan. Undip Press Sasse, L. 1992., Pengembangan Energi Alternatif Biogas dan Pertanian Terpadu di Boyolali Jawa Tengah, Borda-LPTP, Surakarta. Tim Inventarisai dan Seleksi KRENOVA BAPPEDA Sukoharjo. 2007. Sufyandi, A. 2001. Informasi Tekonolgi Tepat Guna Untuk Pedesaan Biogas. Bandung Sun Y, Cheng, J J. 2001. Hydrolysis Of Lignocellulosic Materials For Ethanol Production: A Review. Bioresource Technology. 83, 1-11. Tim Pengabdian Masyarakat Dana DIPA. 2010. Pembuatan Digester Biogas Skala Rumah Tangga Menggunakan Kotoran Ternak Sapi . Palembang: Universitas Sriwijaya. Wahyono, E.H., Sudarno, Nano. 2012. Biogas: Energi Ramah Lingkungan. Bogor: Yapeka
28
