MAKALAH KONSERVASI ENERGI BIOGAS
Disusun Oleh : 1.
Amelia 0609 4041 2. 3. 4.
Carela 1331 Iriani Reka Septiana Nurrahma Nurrahma Hartono Putri
0609 4041 1337 0609 4041 1340
Tiara
0609 4041 1348
Kelas : VI EGA Instruktur : Faisal, DEA DEA
LABORATORIUM TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2012 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Krisis Krisis energi energi yang melanda melanda negeri negeri ini diperkir diperkirakan akan masih masih akan berlangsung berlangsung beberapa beberapa tahun ke depan. depan. Di tengah tengah persoalan tersebut, pengembangan energi baru dan terbarukan menjadi solusi alternative. Pada bab ini akan dibahas tentang latar belakang masalah, masalah, rumusan masalah, masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, penulisan, metode penyelesaian, penyelesaian, dan sistematika penulisan tentang tentang penggunaan biogas sebagai sebagai pengganti BBM untuk penghasil energi. energi. Dengan timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh kenaikan harga minyak dunia yang signifikan, pemerintah mengajak mengajak masyarakat untuk mengatasi masalah energi ini secara secara bersama-sama bersama-sama karena kenaikan harga yang mencapai 72 dolar/barel ini termasuk luar biasa. Harga ini membuat harga minyak menjadi yang tertinggi sepanjang abad 21. Masalah ini memang sulit sebagaimana yang dikatakan oleh Wakil Presiden Jusuf Kalla bahwa kenaikan harga minyak akan menyebabkan kenaikan subsidi bahan bakar minyak (BBM) pada APBN 2006. Peryataan selanjutnya dikatakan oleh Presiden Susilo Bambang Yudhoyono yang menyatakan bahwa masyarakat perlu untuk melakukan penghematan di segala sisi termasuk penggunaan BBM, listrik, air, dan telepon. (Asep Bayu,2009:1) Adapun hal yang menyebabkan keharusan setiap warga untuk melakukan proses penghematan adalah karena pasokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi merupakan sumber energi energi fosil yang tidak dapat diperbarui (unrenewable). (unrenewable). Salah satu jalan untuk melakukan penghematan BBM adalah dengan mencari sumber energi alternatif terutama yang dapat diperbarui (renewable). Sebagai Sebagai contoh, contoh, potensi potensi sumber sumber daya alam yang dapat dikemban dikembangkan gkan menjadi menjadi sumber sumber energi energi adalah adalah batu bara, panas panas bumi, aliran sungai, angin, matahari, sampah serta sumber-sumber lain yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti pohon jarak. Energi terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna yang relatif lebih sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi biogas dengan memproses memproses limbah bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang disebut digester. Biomassa berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daundaunan sortiran sayur dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran ternak. 1.2 Tujuan Penulisan
1.
Mengetahu Mengetahuii pengerti pengertian an dan dan sumber sumber – sumber sumber dari biogas biogas 2. Mengetahui potensi biogas di Indonesia Indonesia dan di Dunia Dunia 3. Mengetahui Proses produksi dari biogas 4. Menget Mengetahu ahuii kelebih kelebihan an dan kekur kekurang angan an dari dari biogas biogas
1.3 Rumusan Masalah
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Apakah Definisi dari biogas? Apa saja sumber-sumber dari biogas? Bagaimanakah Bagaimanakah potensi biogas di indonesia dan di dunia? Bagaimana proses produksi biogas ? Baga Bagaim iman anaa perhi perhitun tunga gan n bioga biogass ? Apaka Apakah h kelebi kelebihan han dan dan kekur kekuran angan gan dari dari bioga biogass ? Bagai Bagaiman manaa peman pemanfaa faatan tan dan dan con contoh tohnya nya??
BAB II PEMBAHASAN
2.1.
Pengertian bi biogas
Biogas Biogas merupaka merupakan n gas yang yang dihasilka dihasilkan n oleh aktivitas aktivitas anaerobik anaerobik atau fermentasi fermentasi dari dari bahan-bah bahan-bahan an organik organik termasuk termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida. Biogas merupakan campuran campuran beberapa gas dengan komposisi sekitar 40 - 75 % metana (CH4), 25 - 60 % karbon dioksida (CO2), dan sekitar 2 % gas lain (hidrogen, hidrogen sulfida dan karbon monoksida).
2.2.
Sumber En Energi Biogas
Biogas berasal dari hasil fermentasi bahan-bahan organik diantaranya: • • •
• •
2.3.
Limbah tanaman : tebu, rumput-rumputan, rumput-rumputan, jagung, gandum, dan lain-lain, Limbah dan hasil produksi : minyak, bagas, penggilingan padi, limbah sagu, Hasil samping industri : tembakau, limbah pengolahan buah-buahan dan sayuran, dedak, kain dari tekstil, ampas tebu dari industri gula dan tapioka, limbah cair industri tahu, Limbah perairan : alga laut, tumbuh-tumbuhan air, Limbah peternakan : kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, kotoran unggas. Pot oteensi Penge gem mbanga gan n Bi Biog oga as
2.3.1. Potensi Pengembangan Biogas di Indonesia
Potensi pengembangan Biogas di Indonesia masih cukup besar. Hal tersebut mengingat cukup banyaknya populasi sapi, kerbau dan kuda, yaitu 11 juta ekor sapi, 3 juta ekor kerbau dan 500 ribu ekor kuda pada tahun 2005. Setiap 1 ekor ternak sapi/kerbau dapat dihasilkan 2 m3 biogas per hari. Potensi ekonomis Biogas adalah sangat besar, hal tersebut mengingat bahwa 1 m3 biogas dapat digunakan setara dengan 0,62 liter minyak tanah. Di samping itu pupuk organik yang dihasilkan dari proses produksi biogas sudah tentu tentu mempunyai nilai ekonomis ekonomis yang tidak kecil pula. Indonesia memiliki potensi biogas, terutama dari limbah hewan ternak. Potensi biogas skala rumah tangga yang berasal dari limbah hewan ternak diperkir diperkirakan akan mencapai mencapai 1(satu) 1(satu) juta unit alat penghasil penghasil biogas dari limbah limbah hewan hewan ternak. ternak. Dengan mengolah limbah tersebut maka limbah yang umumnya adalah masalah berubah menjadi berkah karena menghasilkan biogas yang sangat bermanfaat. Jika potensi tersebut dimaksimalkan, maka Indonesia akan mampu menghemat sekitar 700 ribu ton elpiji atau setara dengan 900 juta liter minyak tanah. Saat ini, konsumsi elpiji ukuran 3 kilogram mencapai 3 juta ton per bulan. (SF) Biogas di negara Indonesia Mulai diperkenalkan pada tahun 1970-an, pada tahun 1981 melalui Proyek Pengembangan Biogas dengan dukungan dana dari FAO dibangun contoh instalasi biogas di beberapa provinsi. Penggunaan biogas belum cukup berkembang berkembang luas antara lain disebabkan oleh karena masih relatif murahnya murahnya harga BBM yang disubsidi, sementara sementara teknologi yang diperkenalkan selama ini masih memerlukan biaya yang cukup tinggi karena berupa konstruksi beton dengan ukuran yang cukup besar. Mulai tahun 2000-an telah dikembangkan reaktor biogas skala kecil (rumah tangga) dengan konstruksi sederhana, terbuat dari plastik secara siap pasang pasang (knockd (knockdown) own) dan dengan dengan harga harga yang yang relatif relatif murah. murah. Manfaat Manfaat energi energi biogas biogas adalah adalah sebagai sebagai pengganti bahan bakar khususnya minyak tanah dan dipergunakan untuk memasak memasak kemudian sebagai bahan pengganti bahan bakar minyak (bensin, solar). Dalam skala besar, biogas dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik. Di samping itu, dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organik pada tanaman / budidaya pertanian. 2.3.2. Potensi Pengembangan Biogas di Dunia
Biogas dikembangkan di negara Cina Sejak tahun 1975 melalui "biogas for every household". Pada tahun 1992, 5 juta rumah tangga di Cina menggunakan biogas. Reaktor biogas yang banyak digunakan adalah model sumur tembok dengan bahan baku kotoran ternak & manusia serta limbah pertanian. Kemudian di negara India Dikembangkan sejak tahun 1981 melalui "The National Project on Biogas Development" oleh Departemen Sumber Energi non-Konvensional. Tahun 1999, 3 juta rumah tangga di India menggunakan biogas. Reaktor biogas yang digunakan model sumur tembok tembok dan drum dengan bahan baku kotoran ternak dan limbah pertanian. 2.4.
Proses Pe Pembuatan Bi Biogas
Biog Biogas as dibu dibuat at mela melalu luii ferm fermen enta tasi si anae anaero robi bik. k. Sela Selama ma pros proses es ini, ini, baha bahann-ba baha han n orga organi nik k dide dideko komp mpos osis isii oleh oleh mikroorganisme. Pada awal proses dekomposisi, bahan organik dipecah menjadi molekul –molekul lain seperti glukosa, asam amino, gliserin, dan asam lemak. Pada proses pembuatan biogas, mikroorganisme mengubah (konversi) bahan-bahan organik menjadi gas hidrogen dan gas karbon dioksida yang kemudian lebih lanjut diubah menjadi gas metana dan air, menurut reaksi : CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O Akibat penguraian bahan organik yang dilakukan jasad renik tersebut, maka akan terbentuk zat gas karbondioksida yang kemudian disebut biogas dengan perbandingan 65 : 35. Seperti sampah atau jerami yang diproses menjadi kompos memerlukan persyaratan persyaratan dasar tertentu, demikian pula dalam proses pengubahan sampah atau buangan menjadi biogas, memerlukan memerlukan persyaratan persyaratan tertentu yang menyangkut:
1. Kandungan atau isi yang terkandung dalam bahan. Hal ini menyangkut nilai atau bandingan antara unsur C (karbon)
dengan unsur N (nitrogen) yang secara umum dikenal dengan nama rasio C/N. Perubahan senyawa organik dari sampah atau kotoran kandang menjadi CH4 (gas metan) dan CO2 (gas karbon dioksida) memerlukan persyaratan rasio C/N antara 20 - 25. Sehingga kalau menggunakan bahan hanya berbentuk jerami dengan rasio-C/N di atas 65, maka walaupun CH4 dan CO2 akan terbentuk, perbandingan CH4 : CO2 = 65 : 35 tidak akan tercapai. Mungkin perbandingan tersebut bernilai 45 : 55 atau 50 : 50 atau 40 : 60 serta serta angka-an angka-angka gka lain yang kurang kurang dari dari yang sudah ditentukan, ditentukan, maka maka hasil hasil biogasnya biogasnya akan mempunya mempunyaii nilai nilai
bakar rendah atau kurang memenuhi syarat sebagai bahan energi. Juga sebaliknya kalau bahan yang digunakan berbentuk kotoran kandang, semisal dari kotoran kambing dengan rasio C/N sekira 8, maka produksi biogas akan mempunyai bandingan antara CH4 dan CO2 seperti 90 : 10 atau nilai lainnya yang terlalu tinggi. Dengan nilai ini maka hasil biogasnya juga terlalu tinggi nilai bakarnya, sehingga mungkin akan rnembahayakan pengguna. Hal lain yang perlu diperhatikan yaitu rasio C/N terlalu tinggi atau terlalu rendah akan mempengaruhi proses terbentuknya biogas, karena ini merupakan proses biologis yang memerlukan memerlukan persyaratan hidup tertentu, seperti juga manusia.
2. Kadar air bahan yang terkandung dalam bahan yang digunakan, juga seperti rasio C/N harus tepat. Jika hasil biogas
diharapk diharapkan an sesuai sesuai dengan dengan persyar persyaratan atan yang berlaku, berlaku, maka bahan bahan yang digunakan digunakan berbentuk berbentuk kotoran kambing kambing kering kering dicampur dengan sisa-sisa rumput bekas makanan atau dengan bahan lainnya yang juga kering, maka diperlukan penambahan air. Tapi berbeda kalau bahan yang akan digunakan berbentuk lumpur selokan yang sudah mengandung bahan organik tinggi, semisal semisal dari bekas bekas dan sisa sisa pemotonga pemotongan n hewan hewan yang yang dicampur dicampur dengan sampah. sampah. Dalam Dalam bahannya bahannya sudah terkandun terkandung g air, air, sehingga penambahan air tidak akan sebanyak pada bahan yang kering. Air berperan sangat penting di dalam proses biologis pembuatan biogas. biogas. Artinya jangan terlalu banyak banyak (berlebihan) juga jangan terlalu terlalu sedikit (kekurangan). (kekurangan).
3. Temperatur selama proses berlangsung, karena ini menyangkut "kesenangan" hidup bakteri pemroses biogas antara 27 -
28 ᵒC. Dengan Dengan temperatur temperatur itu proses proses pembuatan pembuatan biogas biogas akan berjalan berjalan sesuai dengan dengan waktunya. waktunya. Tetapi Tetapi berbeda berbeda kalau nilai temperatur terlalu rendah (dingin), maka waktu untuk menjadi biogas akan lebih lama.
4. Kehadiran jasad pemroses, atau jasad yang mempunyai kemampuan untuk menguraikan bahan-bahan yang akhirnya
membentuk CH4 dan CO2. Dalam kotoran kandang, lumpur selokan ataupun sampah dan jerami, serta bahan-bahan buangan lainnya, lainnya, banyak banyak jasad jasad renik, renik, baik bakteri ataupun jamur jamur pengurai pengurai bahan-ba bahan-bahan han tersebut tersebut didapatka didapatkan. n. Tapi yang menjadi menjadi masalah adalah hasil uraiannya belum tentu menjadi CH4 yang diharapkan serta mempunyai kemampuan sebagai bahan bakar. Maka untuk menjamin agar kehadiran jasad renik atau mikroba pembuat biogas (umumnya disebut bakteri metan), metan), sebaiknya digunakan starter, yaitu bahan atau substrat yang di dalamnya sudah dapat dipastikan mengandung mikroba metan sesuai yang dibutuhkan.
Aerasi atau atau kehadira kehadiran n udara udara (oksigen) (oksigen) selama proses. proses. Dalam Dalam hal pembuatan pembuatan biogas biogas maka maka udara udara sama sama sekali sekali tidak tidak 5. Aerasi diperlukan dalam bejana pembuat. Keberadaan udara menyebabkan gas CH4 tidak akan terbentuk. Untuk itu maka bejana pembuat biogas harus harus dalam keadaan tertutup rapat. rapat.
Masih ada beberapa persyaratan lain yang diperlukan agar hasil biogas sesuai dengan persyaratan. Tetapi kelima syarat tersebut tersebut sudah sudah merupaka merupakan n syarat syarat dasar dasar agar proses proses pembuata pembuatan n biogas biogas berjalan berjalan sebagaima sebagaimana na mestinya mestinya.. (http://w (http://www ww.pikir .pikirananrakyat.com). Syarat dasar dalam proses pembuatan biogas adalah C/N rasio antara 20-25, sedangkan pada sampah di atas 40. Karena Karena itu, untuk menurunka menurunkan n kelebihan kelebihan tersebut tersebut diperlukan diperlukan sumber sumber N baru, baru, baik berbentuk berbentuk kotoran kotoran maupun maupun pupuk (urea). (urea). Sebag Sebagai ai gambar gambaran an dalam dalam skala skala kecil, kecil, samp sampah ah rumah rumah mengh menghasi asilka lkan n 1.000 1.000 liter liter samp sampah ah atau atau 300 kg sampah sampah,, sudah sudah bisa bisa menghasilkan sekitar 50-60 persen gas CH4, metan, dan sisanya karbon dioksida. Dalam satu bulan sudah bisa menghasilkan biogas. Jelas kalau sudah dimanfaatkan dimanfaatkan untuk kompor gas sudah bisa menghemat bahan bakar yang harganya cukup mahal. Sementara sampah dari bioreaktor yang tidak bisa dikonversi dan berupa limbah dapat dimanfaatkan untuk kompos. Limbah kompos itu dapat digunakan sebagai pupuk u ntuk tanaman.
2.4.1 2.4.1..
Pemb Pembuat uatan an Bioga Biogass dar darii Koto Kotora ran n Sap Sapii
Prinsip pembuatan biogas adalah dengan adanya dekomposisi bahan organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yang sebagian besar adalah berupa gas metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas.
Proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu yang baik untuk proses fermentasi adalah 30-55 0C, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme mampu merombak bahan bahan organik secara optimal. Hasil perombakan bahan bahan organik oleh bakteri adalah gas metan seperti yang terlihat pada tabel dibawah ini: Tabel : Komposisi biogas (%) kotoran sapi dan campuran kotoran ternak dengan sisa pertanian Jenis gas Metan (CH4) Karbon dioksida (CO2) Nitrogen (N2) (N2) Karbon monoksida (CO) Oksigen (O2) Propena (C3H8) Hidrogen sulfida(H2S) Nilai kalor (kkal/m (kkal/m2) Sumber: Sumber: Harahap, Harahap, dkk (1978)
Kotor toran sapi api 65,7 27,0 2,3 0 0,1 0,7 6513
Biogas Cam Campur puran ko kotor toran + sisa isa per perta tan nian ian 54 – 70 45 – 57 0,5 - 3,0 0,1 6,0 Sedikit 4800 – 6700
MEMBANGUN INSTALASI BIOGAS
Bangunan utama dari instalasi biogas adalah Digester yang berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan bahan bahan organik organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling paling banyak digunakan adalah model modelcontinuous feeding dimana pengisian bahan organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yamg dihasilkan dan banyaknyaÿ banyaknyaÿ biogas biogas yang yang diinginka diinginkan. n. Lahanÿ Lahanÿ yang diperlukan diperlukan sekitar 16 m2. Untuk Untuk membuat membuat digester digester diperlukan diperlukan bahan bahan bangunan seperti pasir, pasir, semen, batu kali, batu koral, bata bata merah, besi konstruksi, konstruksi, cat dan pipa prolon.
Gambar: Gambar: Unit pengolahan kotoran sapi menjadi biogas Lokasi yang akan dibangun sebaiknya dekat dengan kandang sehingga kotoran ternak dapat langsung disalurkan kedalam digester. Disamping digester harus dibangun juga penampung sludge (lumpur) dimana slugde tersebut nantinya dapat dipisahkan dan dijadikan pupuk organik padat dan pupuk organik cair. Setelah pengerjaan digester selesai maka mulai dilakukan proses pembuatan biogas dengan langkah langkah sebagai berikut: 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 dibuka agar pemasukan pemasukan lebih lebih mudah mudah dan udara yang yang ada didalam digester terdesak terdesak keluar. keluar. Pada pengisian pengisian pertama pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh. 3.
Melakukan Melakukan penambah penambahan an starter (banyak (banyak dijual dipasara dipasaran) n) sebanyak sebanyak 1 liter dan isi rumen rumen segar dari rumah rumah potong hewan 2 (RPH) sebanyak sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 - 5,0 m . Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
4. Membuang Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang terbentuk 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 yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan menyalakan api pada kompor 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 Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas selain menghasilkan gas metan untuk memasak juga mengurangi pencemaran pencemaran lingkun lingkungan gan,, mengh menghasi asilka lkan n pupuk pupuk organ organik ik padat padat dan dan pupuk pupuk organ organik ik cair cair dan yang yang lebih lebih penti penting ng lagi lagi adala adalah h mengu menguran rangi gi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui. 2.4.2 2.4.2..
Prose Prosess produ produksi ksi bioga biogass dari dari ence enceng ng gon gondok dok
Untuk membuat biogas enceng gondok, terlebih dahulu mempersiapkan beberapa alat dan bahan yang diperlukan. Bahan dan alat itu dikelompokkan menjadi dua alat kerja, yaitu: Alat kerja 1 -
3 buah drum isi 200 liter
-
1 buah drum isi 100 liter
-
1 meter pipa galvanis, ukuran 3 inchi - 5 meter selang karet/ plastik
-
3 buah stop kran, ukuran ½inchi – 50 cm pipa, ukuran ½inchi
-
6 buah kleman, ukuran ½inchi – pengelasan drum (Ls)
Alat kerja 2 -
Plastik polyethylene – kompor biogas
-
PVC ukuran 3 inchi – 4 buah kenie, ukuran ½inchi
-
Drat luar dalam
-
2 buah isolatif besar
-
4 batang baut – karet ban dalam
-
1 buah pipa T, ukuran ½inchi – Slang plastik saluran gas
-
PVC ukuran ½inchi – 2 buah lem paralon – Lem aibon
-
2 plat acritik 150cm2
Cara pembuatan alat 1.
Alat fer ferm menta entassi Dua drum ukuran 200 liter dibuang tutup atasnya dan keduannya disambung dengan dilas secara horinzontal. Disamping kiri dan kanannya dipasang 3 inchi pipa sepanjang 50cm yang berguna untuk memasukkan enceng gondok yang sudah diranjang/ditumbuk dan pipa yang satunya lagi sebagai pembuangan. Setelah itu di bagian atas drum fermentasi fermentasi dipasang pipa ½inchi dan stop kran ½inchi ½inchi yang disambung dengan slang. slang.
2.
Alat Alat pena penam mpung pungan an gas gas Drum ukuran 100 liter tutup bagian bawahnya dibuang, kemudian pada tutup bagian yang tidak dibuang dipasang 2 buah pipa ½inchi dan stop kran ½inchi yang akan disambung dengan selang dari ruang fermentasi dan kompor gas . lantas,
tempat penampungan gas yang bagian sisinya atau tutupnya dibuang, dimasukkan drum yang berukuran 200 literyang sudah berisi 100 liter air. Selain alat penampung gas terbuat dari bahan plastik yang berukuran panjang 120 cm dan diameter 60 cm. Alat penampungan gas ini dimasukkan ke drum ukuran 200 liter yang sudah berisi air. Jika gas dari enceng gondok sudah masuk ke alat penampungan drum atau plastik maka akan terlihat mengambang. Fungsi air itu sebagai penekan. Air yang ada akan menekan gas ke atas. Karena air dan gas tidak bersenyawa.
3.
Proses pro produks uksi Proses produksi enceng gondok sangat sederhana sekali, hanya dibutuhkan perlengkapan seperti tabung fermantasi yang tersambung ke tabung pengumpul gas dan diteruskan ke kompor. Hanya tiga bagian yang dibutuhkan dalam biogas ini, tabung fermentasi, tabung penampung gas , serta kompor sebagai media pembakar.
Sebelum dimasukkan ke dalam tabung fermentasi, enceng gondok terlebih dahulu harus dirajang atau ditumbuk halus . setelah itu dicampur air bersih 1:1. Misalnya 20kg enceng gondok dicampur dengan 20 kilo liter air, lantas diaduk merata.
Setel Setelah ah tercam tercampur pur,, masuk masukkan kan ke dalam dalam pipa pipa yang yang sudah sudah disiap disiapkan kan di ujung ujung kiri kiri tabun tabung g ferme fermenta ntasi si yang yang akan akan mengalirkan gas ke drum penampungan setelah beberapa hari. Enceng gondok yang sudah ditumbuk sebanyak 20kg dapat menghasilkan gas yang dapat dipakai selama 7hari, dan setiap harinya dapat dipakai selama 30 menit.
Ketika menggunakan biogas untuk memasak, tabung fermentasi bisa kembali diisi dengan enceng gondok baru . secara terus menerus enceng gondok bisa terus dimasukkan ke dalam tabung fermentasi. Karena dalam tabung tersebut sudah terpasang pipa untuk proses pengeluaran, ampas enceng gondok akan mengalir dengan sendirinya bila enceng gondok baru masuk ke dalam dalam tabung . ampas ini bisa digunakan digunakan untuk pupuk kompos.
2.4.3 2.4.3..
Prose Prosess produ produksi ksi bioga biogass dari dari koto kotora ran n manus manusia ia
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. 2.5.
Perhitungan Biogas
Nilai Kalor Bahan Bakar Nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi dua golongan berdasarkan fasa salah satu produk pembakaran yaitu air (H2O), yaitu :
1. HHV (Higher Heating Value) Suatu besaran yang menyangkut bahan bakar yang mengandung hidrogen di mana air yang terbentuk dalam produk pembakaran berbentuk fase cair. cair. 2. LHV (Lower Heating Value) Suatu besaran yang menyangkut bahan bakar yang mengandung hidrogen : di mana air yang terbentuk dalam produk pembakaran berbentuk fase uap. Hubungan antara HHV dan LHV adalah sebagai berikut : LHV = HHV – ( m air .hfg.air /m bb) Dengan : LHV LHV
: Lowe Lowerr Heat Heatin ing g Valu Valuee (kJ/ (kJ/kg kg bah bahan an bak bakar ar))
HHV
: Higher Heating Value (kJ/kg bahan bakar)
mair
: Massa air yang mengembun setelah proses pembakaran (kg)
m bb
: Massa bahan bakar (kg)
hfg.air hfg.air
: Panas Panas laten pengua penguapan pan air (=2440 (=2440kJ/kg) kJ/kg) (Bor (Borman man,G. ,G. L., 1998:29 1998:29))
Beberapa peneliti telah melakukan penelitian tentang nilai kalor bahan bakar padat yang kebanyakan dengan bahan batubara. Estimasi nilai kalor berdasarkan berdasarkan komposisi dasar bahan bakar telah disampaikan oleh beberapa peneliti (Channiwala, (Channiwala, 2002 ), seperti : 1. Dulong memberikan korelasi nilai kalor HHV = 0,3383 C + 1,443 ( H –(O/8))-0,0942S MJ/kg ...pers.( 2.2 ) Korelasi tersebut berdasarkan pada reaksi pembakaran. Hal tersebut diperoleh dari sifat batubara. 2. Strache dan Lant ( 1924 ) memberikan korelasinya HHV = 0,3406 C + 1,4324 H -0,1532 O +0,1047 S
.. pers.( 2. 2.3 )
3. Steuer menyempurnakan menyempurnakan korelasi diatas pada tahun 1926 menjadi HHV = 0,3391 ( C - ((3/8) O )) + 0,2386 ((3/8) O) + 1,444 ( H - ((1/16) O) + 0,1047S ...pers.(2.4 ) 4. Vondrecek pada tahun 1927 memberikan korelasinya HHV = ( 0,373 – 0,00026 C) C + 1,444 ( H - (1/10) O) + 0,1047 S .....pers.( 2.5 ) 5. D’Huart (1930) mendapatkan korelasi HHV = 0,3391 C + 1,4337 H + 0,0931 S – 0,127 O....Pers.( 2.6 ) 6. Schuster pada tahun 1931 memberikan korelasi HHV = ( 1,0632 – 1,486x10-3 O)(C / 3 + H – (O-S)/ (O-S)/ 8) MJ/kg....pers.( 2.7 ) Aplikasi untuk berbagai korelasi untuk cakupan bahan bakar yang lebih luas (2.1) dilakukan oleh Van Krevelon. 7. Grummel dan Davis memberikan memberikan rumus korelasinya pada tahun1933 sebagai berikut :
HHV = (0,0152 H + 0,9875) (( C/3) + H - ((O -S)/8)) ...pers. ( 2.8 ) 8.Beberapa analisa untuk biomassa dilakukan oleh Grabosky yang menyatakan bahwa korelasi IGT dinyatakan lebih valid untuk biomassa dan arang, arang, dimana : HHV = 0,31 C + 1,323 H + 0,0685 – 0,0153 A– 0,1194 (O+N) MJ/kg …pers.( 2.9 ) 9. Channiwala memberikan korelasinya HHV = 0.349C+1.1783 H-0.1034 O-0.021 A + 0.1005 S -0.0151 N……pers.( N……pers.( 2.10 ) 10. Beckman ( 1990), memberikan memberikan korelasinya HHV = 0,352 C + 0,944 H + (0,105( S – O) 11. Estimasi nilai kalor biomassa telah dilakukan juga oleh Changdong (2005),dimana data bioamassa diperoleh dari literature terbuka. Dari sini diperoleh korelasi baru yaitu: HHV = -1,3675 + 0,3137 C + 0,07009 H +0,0318 O MJ/kg ...pers.( 2.11 ) Bahan Bakar Limbah Biomassa Adala Adalah h suatu suatu sumber sumber energ energii yang yang beras berasal al dari dari mater material ial organ organik ik yang yang telah telah menga mengalam lamii prose prosess kimiaw kimiawii sehing sehingga ga mengandun mengandung g senyawa senyawa hidrokar hidrokarbon. bon. Senyawa Senyawa hidrokar hidrokarbon bon ini bila dikonver dikonversi si dapat dapat digunakan digunakan untuk menghasi menghasilkan lkan panas, panas, membuat bahan bakar.Limbah yang berasal dari hewani semua dapat digunakan untuk bahan bakar, sebabdidalamnya banyak terkandung unsur senyawakarbon. Sebagai contoh : Kotoran Kambing Dari Dari hasil hasil pengujian pengujian Proximate Proximate yang yang telah telah dilakukan dilakukan ternyata ternyata didalam didalam kotoran kotoran kambing kambing ini terkandung terkandung air lembab sebanyak 6.32 %, kadar abu 39.35 %, zat terbang 43.23 % dan karbon padat 11.10 %. Sedangkan untuk pengujian Ultimate, belerang total sebanyak0.52 %, Karbon Karbon 26.38 %, Hidrogen 4.17 %, Nitrogen 2.37 % dan Oksigen 27.21 % (sumber: (sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan Energi dan Sumber DayaMineral DayaMineral RI 02/01/06 )
Kotoran Sapi Dari hasil pengujian Proximate yang telah dilakukan ternyata didalam kotoran Sapi ini mempunyai kadar air lembab sebanyak 3.06 %, kadar abu 41.18 %, zat terbang 43.56 % dan karbon padat 12.20 %. Sedangkan dari pengujian Ultimate diperoleh, belerang total sebanyak 0.37 %, Karbon 29.35 %, Hidrogen 4.38 %, Nitrogen 1.85 % dan Oksigen 22.87 % (sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Energi dan Sumber Daya Mineral RI 02/01/06 )
Kotoran Kelelawar Dari hasil pengujian Proximate yang telah dilakukan ternyata didalam kotoran kelelawar ini mempunyai kadar air lembab sebanyak sebanyak 6.00 %, kadar abu 18.92 %, zat terbang terbang 57.43% 57.43% dan karbon padat 17.65 %. Sedangkan Sedangkan dari dari pengujian pengujian Ultimate Ultimate diperoleh, belerang total sebanyak 1.40 %, Karbon 40.59 %, Hidrogen 5.51 %, Nitrogen 0.47 % dan Oksigen 33.49 % (sumber : Badan Penelitian dan Pengembangan Energi dan Sumber DayaMineral RI 02/01/06)
Kalorimetri Suatu Suatu bentu bentuk k energ energii yang yang menyeb menyebabk abkan an mater materii memp mempunya unyaii suhu suhu disebu disebutt kalor kalor.. Kalor Kalor Juga Juga dapat dapat menye menyebab babkan kan perubahan wujud. Apabila suatu zat menyerap kalor, maka suhu zat itu akan naik sampai tingkat tertentu hingga zat itu akan mencair ( jika zat padat ) atau akan menguap ( jika zat cair ). Sebaliknya jika kalor dilepaskan dari suatu zat, maka zat itu akan turun hingga tingkat tertentu hingga zat itu akan mengembun ( jika zat gas ) ataumembeku ( jika zat cair ). Jumlah kalor yang diperl diperluka ukan n untuk mena menaikk ikkan an suhu suhu 1 gram gram zatse zatsebes besar ar 1ᵒ C disebut disebut kalor kalor jenis jenis.. Sebagai Sebagai contoh contoh,, kalor jeni jeniss air 4,18 4,18 J/gᵒ C ini berarti untuk menaikkan menaikkan suhu 1 gram air sebesar sebesar 1ᵒ C diperlukan 4,18 J . Secara umum umum berlaku rumus : q = m ∗ c ∗ ∆t
dengan : q = Jumlah kalor ( J ) m = Massa zat ( gram ) ∆t = Perubahan Suhu ( takhir-tawal ) c = kalor jenis Jumlah Jumlah kalor yang yang diperlukan diperlukan oleh suatu suatu zat atau suatu sistem sistem untuk menaikk menaikkan an suhu 1ᵒ C disebut kapasita kapasitass kalor ( C ). Untuk menentukan jumlah kalor reaksi dapat digunakan alat ukur calorimeter. Alat ini digunakan untuk mengukur ∆H reaksi.
Analisa Termodinamika Sistem Tertutup Penentuan Penentuan nilai kalor kalor bahan bahan bakar bakar dapat dapat dilakukan dilakukan dengan dengan analisaH analisaHukum ukum I Thermodin Thermodinamik amikaa Tertutup Tertutup.. Hukum Hukum I Termodinamika menyatakan bahwa “Energi adalah Kekal, tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan” Pada kasus ini energi kimia setelah terjadi proses pembakaran akan berubah menjadi energi panas. Energi ini selanjutnya diterima oleh media lain dengan indikasi kenaikan suhu media penyerap energy tersebut. Dalam Calorymeter Bomb media penyerap energi kimia bahan bakar adalah air, air, material bejana sebelah sebelah dalam (bomb) dan material material sebelah luar (pail). (pail). Hukum I Termodinamika Termodinamika – sistem tertutup adalah sebagai berikut : E dilepas = E diterima ..pers.(2.12) maka didapat :
mbb . HHV = cv . ∆t . μ . HHv dimana : cv = (mb . cp) + (μ. Cpa) Jadi besar HHVBB HHVBB = Cv .∆T - mstimulan . HHVstimulan m BB Dengan, mBB = m0 − m1 pers.(2.15) dimana : mBB : Massa bahan bakar (kg) HHV : Nilai kalor pembakaran bahan bakar (kJ/kg) Ma : Massa air (kg) Cpa : Kalor jenis rata-rata air ( = 4,18 kJ/kg.K) Cptb : Kalor spesifik tabung ( = 0,46 kJ/kg.K) T0 : Suh Suhu u aw awal air air (ᵒC) T1 : Suh Suhu u mak maksi simu mum m air air (ᵒC) m0 : Massa bahan bakar sebelum pembakaran (kg) m1 : Massa bahan bakar setelah pembakaran (kg)
Tabel .1 Hasil Analisis Proksimat Proksimat
Tabel 2. Hasil Analisis Ultimat
(pers 2.14)
Gambar 1. Kotoran sapi
gambar 2. Kotoran Kambing
gambar 3. Kotoran Kelelawar
Tabel 3. Data Hasil Pengujian Analisa Ultimat limbah Hewan
Dari hasil pengembangan analisa termodinamika tertutup pada persamaan persamaan 2.12 bahwa ∑ E dilepas = ∑ E diterima , maka nilai kalor pada pengujian ini dapat ditentukan dengan rumus : m bb . HHV = cv . ∆t . μ . HHv dimana : cv
= (mb . cp) + (μ. Cpa) = 16.272
Jadi besar HHVaa
= Cv .∆T - mstimulan . HHVstimulan m BB =16.272 kJ / o C .1o C - 2.2663kJ / kg 1.38 x10 −3 = 10.14905 MJ/kg
Maka diperoleh HHV rata-rata sampel uji kotoran kambing sebesar : HHV Bkk
= (10 .14905 + 10 .61058 + 10 .26058 )MJ / kg 3 = 31 .02021 MJ / kg
3 = 10 .34007 MJ / kg HHV rata-rata sampel uji kotoran sapi sebesar : HHV BKS BKS = (9 . 82856 + 10 . 61037 + 12 . 28570 )MJ )MJ / kg 3 = 32 . 72464 72464 MJ / kg 3 = 10 . 90821 MJ / kg
Maka HHV rata-rata uji kotoran kelelawar sebesar : HHVKL= (25.14759 + 12.96824 + 20.27628)MJ / kg = 58.39211MJ / kg 3 = 19.46403MJ / kg
2.6.
Kelebihan da dan Ke Kekurangan
Ada beberapa kelebihan penggunaan kotoran ternak sebagai penghasil biogas yaitu sebgai berikut : 1. mengurangi pencemaran pencemaran lingkungan terhadap air dan tanah, pencemaran pencemaran udara (bau). 2. memanfaatkan limbah ternak tersebut sebagai bahan bakar biogas yang dapat digunakan sebagai energi pengganti untuk
keperluan rumah tangga. 3. menguran mengurangi gi biaya biaya pengeluar pengeluaran an peternak peternak untuk kebutuhan kebutuhan energi energi bagi bagi kegiatan kegiatan rumah rumah tangga tangga yang berarti berarti dapat dapat
4. 5. 6. 7.
8.
meningkatkan kesejahteraan peternak. melaksa melaksanakan nakan pengkajian pengkajian terhadap terhadap kemungkina kemungkinan n dimanfaatkan dimanfaatkannya nya biogas untuk menjadi menjadi energi energi listrik untuk diterapka diterapkan n di lokasi yang masih belum memiliki akses listrik. melak melaksan sanaka akan n pengka pengkajia jian n terhad terhadap ap kemun kemungki gkinan nan diman dimanfaa faatkan tkannya nya kegia kegiatan tan ini ini sebaga sebagaii usulan usulan untuk untuk mekan mekanism ismee pembangunan bersih. bersih. Metana Metana merupakan merupakan salah salah satu gas rumah kaca kaca yang keberadaan keberadaannya nya di atmosfer atmosfer akan meningkatka meningkatkan n temperatur, temperatur, dengan dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara. Limbah Limbah berupa berupa samp sampah, ah, kotor kotoran an hewan hewan dan manusia manusia merupak merupakan an mater material ial yang yang tidak tidak berma bermanfa nfaaa aat, t, bahkan bahkan bisa mengakib mengakibatkan atkan racun racun yang sangat sangat berbaha berbahaya. ya. Aplikasi Aplikasi anaerob anaerobik ik digestion digestion akan meminim meminimalkan alkan efek tersebut tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah. Selain Selain keuntungan keuntungan energi energi yang didapat didapat dari proses anaerob anaerobik ik digestion digestion dengan menghasi menghasilkan lkan gas bio, produk produk samping samping seperti sludge. Meterial ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair. Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.
Kekurangan yang dimiliki Biogas adalah Saat pengolahan Biogas, diperlukan waktu yang lama untuk mengolahnya.
2.7.
Pemanfa anfaa atan tan dan Conto ontoh hnya
Biogas seperti pula gas lain yang sudah umum digunakan sebagai energi, dapat digunakan untuk banyak kepentingan, terutama untuk kepentingan penerangan dan memasak. Masalahnya sekarang karena lampu atau kompor yang sudah umum dan biasa dipergunakan untuk gas lain selain biogas tidak cocok untuk pemakaian biogas, sebelumnya memerlukan perubahan atau penyesuaian tertentu terlebih dahulu. Hal ini berkaitan karena bentuk dan sifat biogas berbeda dengan bentuk dan sifat gas lain yang sudah umum. Pusat Teknologi Pembangunan (PTP) ITB misalnya, telah sejak lama membuat lampu atau kompor yang dapat menggunakan biogas, yang asalnya dari lampu petromak atau kompor yang sudah ada. Perubahan dan penyesuaian dari lampu petromak atau kompor gas biasa yang dapat menggunakan biogas didasarkan kepada pertimbangan keselamatan keselamatan dan penggunaan. Seperti misalnya sifat biogas yang tidak berwarna, tidak berbau dan sangat cepat menyala. Karenanya kalau lampu atau kompor mempunyai kebocoran, kebocoran, akan sulit diketahui secepatnya. Berbeda dengan sifat gas lainnya, sepeti gas-kota atau elpiji, maka karena berbau akan cepat dapat diketahui kalau terjadi kebocoran pada alat yang digunakan. Sifat cepat menyala biogas, juga merupakan
masalah tersendiri. Artinya dari segi keselamatan pengguna. Sehingga tempat pembuatan atau penampungan biogas harus selalu berada jauh dari sumber api yang kemungkinan dapat menyebabkan ledakan kalau tekanannya besar. Kompor biogas yang telah disusun dan diujicoba PTP ITB tersusun dari rangka, pembakar, spuyer , cincin penjepit spuyer dan cincin pengatur udara, yang kalau sudah diatur akan mempunyai spesifikasi temperatur nyala api dapat mencapai 560�C dengan warna nyala biru muda pada malam hari, dan laju pemakaian biogas 350 liter/jam, serta harganya diperkirakan antara Rp 2.500,00 sampai Rp. 3.000,00 saja (catatan tahun 1978). Sedang lampu biogas yang juga telah diubah dan diujicoba dari lampu petromak yang terdiri dari tiang pipa dan katup pengatur jarum spuyer , tiang pipa dan nosel spuyer , pipa pencampur gas dan udara, mur penjepit reflektor, ruang pembakar, kaus, semprong (kaca (kaca pelindung pelindung berbentuk berbentuk silinder) silinder) dan reflekto reflektor, r, ternyata ternyata mempunya mempunyaii harga harga antara antara Rp 4.500,00 4.500,00 sampai Rp 6.000,00 saja (tahun 1973). BAB III PENUTUP
3.1 . Kesimpulan Berdasarkan Berdasarkan pembahasan dari makalah, penulis dapat menyimpulkan : 1. Biogas merupakan merupakan sistem teknologi penghasil penghasil energi dengan dengan menggunakan menggunakan bahan baku kotoran atau atau sampah organik. organik. 2. Biogas Biogas sebagi sebagian an besa besarr menga mengandu ndung ng gs metan metanaa (CH4 (CH4)) dan karbo karbon n dioksi dioksida da (CO2 (CO2), ), dan dan bebera beberapa pa kandun kandungan gan yang yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil. 3. Teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi (pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan sehingga dihasilkan gas methan. 4. Biogas Biogas memilk memilkii beberapa beberapa kelebiha kelebihan, n, diantara diantaranya nya : - Tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforestation) dan perusakan tanah. - Berf Berfung ungsi si sebaga sebagaii energi energi pengga pengganti nti bahan bahan bakar bakar fosil fosil.. - Akan Akan mengu mengura rangi ngi gas metan metanaa di udara. udara. - Meningkat Meningkatkan kan nilai nilai manfaat manfaat dari dari limbah limbah seperti seperti sampah, sampah, kotoran kotoran hewan hewan dan manusia. manusia. - Produk Produk samping samping seperti seperti sludge sludge dapat dapat digunakan digunakan sebagai sebagai pupuk berupa berupa pupuk pupuk cair dan dan pupuk padat. padat. Kekurangan yang dimiliki Biogas adalah saat pengolahan Biogas, diperlukan waktu yang lama untuk mengolahnya.
