MAKALAH BIOGAS Untuk memenuhi salah satu tugas Pendidikan Lingkungan Hidup
Disusun oleh :
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Abdul Latif Apid Somantri Dani Herdiyana Linta Nurhasanah Nina Maryana Nuni Nurjanah Susilawati Kelas : XI-TKJ-1
PEMERINTAH KOTA BANJAR DINAS PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
SMK NEGERI 4 BANJAR Jalan Pangandaran Desa Sukamukti Kecamatan Pataruman Kota Banjar 46316 Email :
[email protected] Telepon : (0265) 2732306 Websites : http://smkn4banjar.sch.id 2015
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Illahi Robbi, atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan karya tulis ini yang berjudul “Biogas” dengan baik. Tak lupa pula shalawat serta salam semoga dilimpahkan kepada junjungan kita, Nabi Muhammad SAW, kepada para keluarganya, sahabatnya, dan para pengikutnya sampai akhir zaman. Aamiin. Selama penyusunan karya tulis ini tentunya hambatan selalu mengiringi, namun, masukan, saran, bimbingan, dorongan, dan bantuan dari berbagai pihak membuat semua hambatan dalam penyusunan hasil karya ini dapat teratasi. Hasil karya ini dibuat dengan tujuan sebagai informasi serta menambah wawasan khususnya mengenai teknologi ramah lingkungan yang sangat dibutuhkan pada saat sekarang ini. Karena, bumi ini semakin tua semakin pula sakit akibat aktivitas manusia yang semakin tidak ramah dengan alam. Akibatnya banyak sekali komponen alam yang terganggu maupun rusak akibat dari aktivitas manusia. Itulah sedikit gambaran dari hasil karya yang telah kami selesaikan ini. Tak ada gading yang tak retak. Demikian pula, taka ada karya yang sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk kemajuan hasil karya ini di masa mendatang. Penulis memanjatkan do’a semoga Allah SWT, memberikan balasan yang setimpal atas segala amal, budi baik semuanya. Akhir kata, kami selaku penyusun berharap agar semua yang tersaji dalam karya tulis ini dapat memberikan manfaat bagi kit semua. Aamiin. Banjar, 18 Februari 2015
Penulis
ii
DAFTAR ISI Cover ………………………………………………..………..
i
Kata Pengantar ………………….…………......................…..
ii
Daftar Isi ……………………………………………….... …..
iii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ………………………………….…
1
1.2 Rumusan Masalah ……………………………….... 2 1.3 Tujuan ……………………………………………..
2
1.4 Manfaat …………………………………………....
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Biogas …………………………………. 3 2.2 Proses Pencernaan Anaerob ………………………. 6 2.3 Teknologi Digester ………………………………... 10 2.4 Cara Pembuatan Biogas …………………………… 12 2.5 Manfaat Biogas ……………………………………. 18 2.6 Kelebihan dan Kekurangan Biogas ………………... 20 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan ………………………………………… 21 3.2 Saran ……………………………………………….. 22 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
iii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Berbagai kasus pencemaran lingkungan dan memburuknya kesehatan masyarakat yang banyak terjadi dewasa ini diakibatkan oleh limbah cair dari berbagai kegiatan industri, rumah sakit, pasar, restoran hingga rumah tangga. Hal ini disebabkan karena penanganan dan pengolahan limbah tersebut kurang serius. Berbagai teknik pengolahan limbah, baik cair maupun padat untuk menyisihkan bahan polutannya yang telah dicoba dan dikembangankan selama ini belum memberikan hasil yang optimal. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka diperlukan suatu metode penanganan limbah yang tepat, terarah dan berkelanjutan. Salah satu metode yang dapat diaplikasikan adalah dengan cara BIOPROSES, yaitu mengolah limbah organik baik cair maupun organik secara biologis menjadi biogas dan produk alternatif lainnya seperti sumber etanol dan methanol. Dengan metode ini, pengolahan limbah tidak hanya bersifat “penanganan” namun juga memiliki nilai guna/manfaat. Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Saat ini, banyak negara maju yang meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau
1
yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah. Teknologi pengolahan limbah baik cair maupun padat merupakan kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan limbah cair dan limbah padat, baik domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara masyarakat setempat. Jadi teknologi yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.
1.2 Rumusan Masalah 1. Apakah yang dimaksud dengan biogas? 2. Apa sajakah kandungan dari biogas? 3. Bagaimanakah cara untuk mengolah limbah tahu, eceng gondok dan kotoran? 4. Apa sajakah kelebihan dan kekurangan biogas?
1.3 Tujuan 1. Mengetahui pengertian biogas. 2. Mengetahui kandungan biogas. 3. Mengetahui proses pembuatan biogas limbah tahu, eceng gondok dan kotoran. 4.` Mengetahui kelebihan dan kekurangan biogas.
1.4 Manfaat 1. Untuk lingkungan, dengan pembuatan biogas, maka lingkungan tidak menjadi rusak. 2. Untuk masyarakat, dapat meringankan beban karena biogas merupakan alternatif bahan bakar yang lebih murah. 3. Untuk siswa, dapat digunakan sebagai pembelajaran tentang pembuatan teknologi ramah lingkungan dan juga dapat melatih jiwa kewirausahaan. 4. Untuk pemerintah, dengan adanya biogas, maka dapat mengurangi berbagai macam permasalahan yang dihadapi terhadap kerusakan lingkungan.
2
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Biogas Biogas adalah gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan oleh 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, cair) homogen seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternak cocok untuk sistem biogas sederhana. Di daerah yang banyak industri pemrosesan makaan antara lain tahu, tempe, ikan, pindang atau brem bisa menyatukan saluran limbahnya ke dalam sistem biogas, sehingga limbah industri tersebut tidak mencemari lingkungan di sekitarnya. Hal ini memungkinkan karena limbah industri tersebut diatas berasal dari bahan organik yang homogen. Bahan bakar biogas tidak menghasilkan asap merupakan suatu pengganti yang unggul untuk menggantikan bahan bakar minyak atau gas alam. Gas ini dihasilkan dalam proses yang disebut pencernaan anaerob, merupakan gas campuran metan (CH4), karbondioksida (CO2), dan sejumlah kecil nitrogen, amonia, sulfur dioksida, hidrogen sulfida, dan hidrogen. Secara alami, gas ini terbentuk pada limbah pembuangan air, tumpukan sampah, dasar danau atau rawa. Mamalia termasuk manusia menghasilkan biogas dalam sistem pencernaannya, bakteri dalam sistem pencernaan menghasilkan biogas untuk proses mencerna selulosa. Biomassa yang mengandung kadar air yang tinggi seperti kotoran hewan dan limbah pengolahan pangan cocok digunakan untuk bahan baku pembuatan biogas. Limbah peternakan merupakan salah satu sumber bahan yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan biogas, sementara perkembangan atau pertumbuhan industri peternakan menimbulkan masalah bagi lingkungan karena menumpuknya limbah peternakan. Polutan yang dihasilkan dari dekomposisi kotoran ternak yaitu BOD
3
(Biological Oxygen Demand) dan COD (Chemichal Oxygen Demand), bakteri patogen, polusi air, debu, dan polusi bau. Di banyak negara berkembang kotoran ternak, limbah pertanian, dan kayu bakar digunakan sebagai bahan bakar. Hal inilah yang menjadi perhatian karena emisi metan dan karbondioksida yang menyebabkan efek rumah kaca dan mempengaruhi perubahan iklim global. Jika dilihat dari segi pengolahan limbah, proses anaerob juga memberikan beberapa keuntungan yaitu menurunkan nilai COD dan BOD, total solid, volatile solid, nitrogen nitrat, dan nitrogen organik. Bakteri caliform dan patogen lainnya, telur insek, parasit, bau juga dihilangkan atau menurun. Di daerah pedesaan yang tidak terjangkau listrik, penggunaan biogas memungkinkan untuk belajar dan melakukan kegiatan komunitas di malam hari. Kesetaraan biogas dengan sumber energi lain dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 1.1 Kesetaraan biogas dengan beberapa sumber energi lain Bahan Bakar Jumlah Elpiji 0,46 kg Minyak Tanah 0,62 liter Minyak Solar 0,52 liter Bensin 0,80 liter Gas Kota 1,50 m3 Kayu Bakar 3,50 kg Sumber : Departemen Petanian (2009)
Komponen terbesar biogas adalah Methana (CH4, 54-80%-vol) dan karbondioksida (CO2, 20-45%-vol) serta sejumlah kecil H2, N2, dan H2S. Komposisi biogas bervariasi tergantung dengan asal proses anaerobik yang terjadi. Pada literature lain komposisi biogas secara umum ditampilkan dalam tabel berikut : Komponen Presentase Metana (CH4) 55 - 75% Karbondioksida (CO2) 25 - 45% Nitrogen (N2) 0 - 0,3% Hidrogen (H2) 1 - 5% Hidrogen Sulfide (H2S) 0 - 3% Oksigen (O2) 0,1 – 0,5% Tabel 1.2 Komposisi biogas secara umum
4
Biogas berasal dari fermentasi bahan-bahan organik diantaranya : a. Limbah tanaman : tebu, rumput-rumputan, jagung, dan lain-lain; b. Limbah dan hasil produksi : minyak, gas, penggiling padi, limbah sagu; c. 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; d. Limbah Perairan : tumbuh-tumbuhan air, eceng gondok; e. Limbah Peternakan : kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, kotoran unggas. No. Bahan Organik Jumlah (Kg) Biogas (lt) 1
Kotoran Sapi
1
40
2
Kotoran Kerbau
1
30
3
Kotoran Babi
1
60
4
Kotoran Ayam
1
70
Tabel 1.3 Produksi Biogas Dari Berbagai Bahan Organik
No.
Jenis Ternak
Jml. Tinja Per Kandungan Air Bahan hari/Kg (%) Kering 1 Sapi 28 80 20 2 Sapi Perah 28 80 20 3 Kerbau 35 83 17 4 Kambing 1.13 74 26 5 Domba 1.13 74 26 6 Babi 3.41 67 33 7 Ayam/kampung/ras 0.18 72 28 8 Itik 0.34 62 38 9 Manusia 0.15 77 23 Tabel 1.4 Perbandingan Jumlah Kotoran /Tinja Yang Dihasilkan Ternak Dan Manusia
5
2.2 Proses Pencernaan Anaerob Proses pencernaan anaerob, yang merupakan dasar dari reaktor biogas yaitu proses pemecahan bahan organik oleh aktivitas bakteri metanogenik dan bakteri asidogenik pada kondisi tanpa udara. Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran binatang, manusia, dan sampah organik rumah tangga. Proses anaerob dapat berlangsung di bawah kondisi lingkungan yang luas meskipun proses yang optimal hanya terjadi pada kondisi yang terbatas. Parameter
Nilai
Temperatur Mesofilik
35o C
Termofilik
54o C
pH
7-8
Alkalinitas
2500 mg/L Minimum
Waktu retensi
10-30 hari
Laju terjenuhkan
0.15-0.35 kg.VS/m3/hari
Hasil biogas
4.5-11 m3/kg.VS
Kandungan metana
60-70 %
Tabel 1.5 Kondisi pengoperasian pada proses pencernaan anaerob
Pembentukan biogas meliputi tiga tahap proses yaitu : a. Hidrolisis, pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik kompleks menjadi sederhana; b. Pengasaman, pada tahap pengasaman komponen monomer yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bakteri asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula sederhana ini yaitu asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hidrogen dan amonia. c. Metanogenik, pada tahap ini terjadi proses pembentukan gas metan. Bakteri pereduksi sulfat juga terdapat dalam proses ini, yaitu untuk mereduksi sulfat dan komponen sulfur lainnya menjadi hidrogen sulfida.
6
Untuk lebih jelasnya proses pembentukan biogas dapat dilihat pada diagram alir di bawah ini : Selulosa 1. Hidrolisis
(C6H10O5)n + nH2O Selulosa
n(C6H12O6) Glukosa
Glukosa (C6H12O6)n + nH2O CH3CHOHCOOH Glukosa Asam Laktat CH3CH2CH2COOH + CO2 + H2 Asam Butirat CH3CH2OH + CO2 Etanol Asam Lemak dan Alkohol
2. Pengasaman
3. Metanogenik
4H2 + CO2 2H2O + CH4 CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + CH4 CH3COOH + CO2 CO2 + CH4 CH3CH2CH2COOH + 2H2 + CO2 CH3COOH + CH4
Metan Metana + CO2 Gambar 1.1 Diagram alur proses fermentasi anaerobik
Bakteri yang berperan dalam proses pencernaan anaerobik yaitu bakteri hidrolitik yang memecah bahan organik menjadi gula dan asam amino, bakteri fementatif yang mengubah gula dan asam amino menjadi asam organik, bakteri asidogenik merubah asam organik menjadi hidrogen, karbondioksida dan asam asetat, dan bakteri metanogenik yang menghasilkan gas metan dari asam asetat, hidrogen, dan karbondioksida. Bakteri metanogenik akan menghasilkan biogas yang bagus (kandungan gas metan tinggi) pada suhu 25o-30o C. Di dalam digester biogas terdapat dua jenis bakteri yang sangat berperan yaitu bakteri asidogenik dan bakteri metanogenik. Kedua bakteri ini harus dipertahankan jumlahnya seimbang. Bakteri-bakteri inilah yang merubah bahan organik menjadi gas metan dan gas lainnya dalam siklus hidupnya.
7
Kandungan gas metan dalam biogas yang dihasilkan tergantung pada jenis bahan baku yang dipakai. Sebagai contoh komposisi biogas dapat dilihat pada Table 1.6 Kotoran
Campuran Kotoran Sapi dan Sampah
Sapi
Pertanian
Metana (CH4)
65.7
55-70
Karbondioksida (CO2)
27.0
27-45
Nitrogen (N2)
2.3
0.5-3.0
0.0
0.1
Oksigen (O2)
0.1
6.0
Propan (C3H8)
0.7
-
Hidrogen Sulfida
Tidak
(H2S)
Terukur
Nilai Kalor (kkal/m3)
6513
Jenis Gas
Karbonmonoksida (CO)
Sedikit sekali 4800-6700
Tabel 1.6 Kompisisi gas (%) dalam biogas yang berasal dari kotoran ternak dan sisa pertanian.
Kegagalan proses pencernaan anaerobik dalam digester biogas bisa dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri metanogenik terhadap bakteri asam yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH kurang dari 7) yang selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri metanogenik. Kondisi keasaman yang optimal pada pencernaan anaerobik yaitu sekitar pH 6,8 sampai 8, laju pencernaan akan menurun pada kondisi pH yang lebih tinggi atau rendah. Bakteri yang terlibat dalam proses anaerobik membutuhkan beberapa elemen sesuai dengan kebutuhan organisme hidup seperti sumber makanan dan kondisi lingkungan yang optimum. Bakteri anaerob mengkonsumsi karbon sekitar 30 kali lebih cepat dibanding nitrogen. Hubungan antara jumlah karbon dan nitrogen dinyatakan dengan rasio karbon/nitrogen (C/N), rasio optimum untuk digester anaerobik berkisar 20 - 30. Jika C/N terlalu tinggi, nitrogen akan dikonsumsi dengan cepat oleh bakteri metanogen untuk memenuhi
8
kebutuhan pertumbuhannya dan hanya sedikit yang bereaksi dengan karbon akibatnya gas yang dihasilnya menjadi rendah. Sebaliknya jika C/N rendah, nitrogen akan dibebaskan dan berakumulasi dalam bentuk amonia (NH 4) yang dapat meningkatkan pH. Jika pH lebih tinggi dari 8,5 akan menunjukkan pengaruh negatif pada populasi bakteri metanogen. Kotoran ternak sapi mempunyai rasio C/N sekitar 24. Hijauan seperti jerami atau serbuk gergaji mengandung persentase karbon yang jauh lebih tinggi, dan bahan dapat dicampur untuk mendapatkan rasio C/N yang diinginkan. Rasio C/N beberapa bahan yang umum digunakan sebagai bahan baku biogas disajikan pada tabel 1.7 Bahan
Rasio C/N
Kotoran bebek
8
Kotoran manusia
8
Kotoran ayam
10
Kotoran kambing
12
Kotoran babi
18
Kotoran domba
19
Kotoran sapi/kerbau
24
Tabel 1.7 Rasio karbon dan nitrogen (C/N) dari beberapa bahan baku
Slurry kotoran sapi mengadung 1,8 - 2,4% nitrogen, 1,0 - 1,2% fosfor (P205), 0,6 - 0,8% potassium (K 20), dan 50 - 75% bahan organik. Kandungan solid yang paling baik untuk proses anaerobik yaitu sekitar 8%. Untuk limbah kotoran sapi segar dibutuhkan pengenceran 1 : 1 dengan air. Jenis Kotoran Produksi Gas per Kg (m3) 0.023-0.040 Sapi/Kerbau 0.040-0.059 Babi 0.065-0.116 Unggas 0.020-0.028 Manusia Tabel 1.8 Potensi produksi gas dari berbagai jenis kotoran hewan
9
2.3 Teknologi Digester Saat ini berbagai bahan dan jenis peralatan biogas telah banyak dikembangkan sehingga dapat disesuaikan dengan karakteristik wilayah, jenis, jumlah dan pengelolaan kotoran ternak. Secara umum terdapat dua teknologi yang digunakan untuk memperoleh biogas. Pertama, proses yang sangat umum yaitu fermentasi kotoran ternak menggunakan digester yang didesain khusus dalam kondisi anaerob. Kedua, teknologi yang baru dikembangkan yaitu dengan menangkap langsung gas metan dari lokasi tumpukan sampah tanpa harus membuat digester khusus. Peralatan dan proses pengolahan dan pemanfaatan biogas ditampilkan pada gambar berikut.
Gambar 1.2 Peralatan dan proses pengolahan dan pemanfaatan biogas
Beberapa keuntungan kenapa digester anaerobik lebih banyak digunakan antara lain : 1. Keuntungan pengolahan limbah a. Digester anaerobik merupakan proses pengolahan limbah yang alami b. Membutuhkan lahan yang lebih kecil dibandingkan dengan proses kompos aerobik ataupun penumpukan sampah c. Memperkecil volume atau berat limbah yang dibuang d. Memperkecil rembesan polutan 2. Keuntungan energi a. Proses produksi energi bersih b. Memperoleh bahan bakar berkualitas tinggi dan dapat diperbaharui c. Biogas dapat dipergunakan untuk berbagai penggunaan
10
3. Keuntungan lingkungan . a. Menurunkan emisi gas metan dan karbondioksida secara signifikan b. Menghilangkan bau c. Menghasilkan kompos yang bersih dan pupuk yang kaya nutrisi d. Memaksimalkan proses daur ulang e. Menghilangkan bakteri coliform sampai 99% sehingga memperkecil kontaminasi sumber air 4. Keuntungan ekonomi Lebih ekonomis dibandingkan dengan proses lainnya ditinjau dari siklus ulang proses Bagian utama dari proses produksi biogas yaitu tangki tertutup yang disebut digester. 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 seperti silo, bak, kolam dan dapat diletakkan di bawah tanah. Sedangkan untuk ukurannya bervariasi dari 4-35 m3. Biogas dengan ukuran terkecil dapat dioperasikan dengan kotoran ternak 3 ekor sapi, 7 ekor babi atau 500 ekor unggas.
Gambar 1.3 Beberapa macam digester
Biogas yang dihasilkan dapat ditampung dalam penampung plastik atau digunakan langsung pada kompor untuk memasak, menggerakan generator listrik, patromas biogas, penghangat ruang/kotak penetasan telur dll.
11
2.4 Cara Pembuatan Biogas a. Kotoran ternak 1. Cara Pembuatan Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas selain menghasilkan gas metan untuk memasak juga mengurangi pencemaran lingkungan, menghasilkan pupuk organik padat dan pupuk organik cair dan yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui. Berikut adalah langkah-langkahnya : 1. Mencampur kotoran ternak 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 ternak secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang optimal.
12
2. Faktor-faktor yang mempengaruhi kesuksesan pemanfaatan biogas kotoran ternak Untuk memanfaatkan kotoran ternak menjadi biogas, diperlukan beberapa syarat yang terkait dengan aspek teknis, infrastruktur, manajemen dan sumber daya manusia. Bila faktor tersebut dapat dipenuhi, maka pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas sebagai penyediaan energi dipedesaan dapat berjalan dengan optimal. Terdapat sepuluh faktor yang dapat mempengaruhi optimasi pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas yaitu : (Dede Sulaeman, 2009) a. Ketersediaan ternak Jenis, jumlah dan sebaran ternak di suatu daerah dapat menjadi potensi bagi pengembangan biogas. Hal ini karena biogas dijalankan dengan memanfaatkan kotoran ternak.Kotoran ternak yang dapat diproses menjadi biogas berasal dari ternak ruminansia dan non ruminansia seperti sapi potong, sapi perah dan babi; serta unggas. Jenis ternak mempengaruhi jumlah kotoran yang dihasilkannya. Untuk menjalankan biogas skala individual atau rumah tangga diperlukan kotoran ternak dari 3 ekor sapi, atau 7 ekor babi, atau 500 ekor ayam. b. Kepemilikan Ternak Jumlah ternak yang dimiliki oleh peternak menjadi dasar pemilihan jenis dan kapasitas biogas yang dapat digunakan. Saat ini biogas kapasitas rumah tangga terkecil dapat dijalankan dengan kotoran ternak yang berasal dari 3 ekor sapi atau 7 ekor babi atau 500 ekor ayam. Bila ternak yang dimiliki lebih dari jumlah tersebut, maka dapat dipilihkan biogas dengan kapasitas yang lebih besar (berbahan fiber atau semen) atau beberapa biogas skala rumah tangga. c. Pola Pemeliharaan Ternak Ketersediaan kotoran ternak perlu dijaga agar biogas dapat berfungsi optimal. Kotoran ternak lebih mudah didapatkan bila ternak dipelihara dengan cara dikandangkan dibandingkan dengan cara digembalakan.
13
d. Ketersediaan Lahan Untuk membangun biogas diperlukan lahan disekitar kandang yang luasannya bergantung pada jenis dan kapasitas biogas. Lahan yang dibutuhkan untuk membangun biogas skala terkecil (skala rumah tangga) adalah 14 m2 (7m x 2m). Sedangkan skala komunal terkecil membutuhkan lahan sebesar 40m2 (8m x 5m). e. Tenaga Kerja Untuk mengoperasikan biogas diperlukan tenaga kerja yang berasal dari peternak/pengelola itu sendiri. Hal ini penting mengingat biogas dapat berfungsi optimal bila pengisian kotoran ke dalam reaktor dilakukan dengan baik serta dilakukan perawatan peralatannya. Banyak kasus mengenai tidak beroperasinya atau tidak optimalnya biogas disebabkan karena: pertama, tidak adanya tenaga kerja yang menangani unit tersebut; kedua, peternak/pengelola tidak memiliki waktu untuk melakukan pengisian kotoran karena memiliki pekerjaan lain selain memelihara ternak. f. Manajemen Limbah/Kotoran Manajemen limbah/kotoran terkait dengan penentuan komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai untuk menghasilkan biogas, frekuensi pemasukan kotoran, dan pengangkutan atau pengaliran kotoran ternak ke dalam raktor. Bahan baku (raw material) reaktor biogas adalah kotoran ternak yang komposisi padat cairnya sesuai yaitu 1 berbanding 3. Pada peternakan sapi perah komposisi padat cair kotoran ternak biasanya telah sesuai, namun pada peternakan sapi potong perlu penambahan air agar komposisinya menjadi sesuai. Frekuensi pemasukan kotoran dilakukan secara berkala setiap hari atau setiap 2 hari sekali tergantung dari jumlah kotoran yang tersedia dan sarana penunjang yang dimiliki. Pemasukan kotoran ini dapat dilakukan secara manual dengan cara diangkut atau melalui saluran. g. Kebutuhan Energi Pengelolaan kotoran ternak melalui proses reaktor an-aerobik akan menghasilkan gas yang dapat digunakan sebagai energi. Dengan demikian, kebutuhan peternak akan energi dari sumber biogas harus menjadi salah satu faktor yang utama. Hal ini mengingat, bila energi lain berupa listrik, minyak tanah atau kayu
14
bakar mudah, murah dan tersedia dengan cukup di lingkungan peternak, maka energi yang bersumber dari biogas tidak menarik untuk dimanfaatkan. Bila energi dari sumber lain tersedia, peternak dapat diarahkan untuk mengolah kotoran ternaknya menjadi kompos atau kompos cacing (kascing). h. Jarak (kandang-reaktor biogas-rumah) Energi yang dihasilkan dari reaktor biogas dapat dimanfaatkan untuk memasak, menyalakan petromak, menjalankan generator listrik, mesin penghangat telur/ungas dll. Selain itu air panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk proses sanitasi sapi perah. Pemanfaatan energi ini dapat optimal bila jarak antara kandang ternak, reaktor biogas dan rumah peternak tidak telampau jauh dan masih memungkinkan dijangkau instalasi penyaluran biogas. Karena secara umum pemanfaatan energi biogas dilakukan di rumah peternak baik untuk memasak dan keperluan lainnya. i. Pengelolaan Hasil Samping Biogas Pengelolaan hasil samping biogas ditujukan untuk memanfaatkannya menjadi pupuk cair atau pupuk padat (kompos). Pengeolahannya relatif sederhana yaitu untuk pupuk cair dilakukan fermentasi dengan penambahan bioaktivator agar unsur haranya dapat lebih baik, sedangkan untuk membuat pupuk kompos hasil samping biogas perlu dikurangi kandungan airnya dengan cara diendapkan, disaring atau dijemur. Pupuk yang dihasilkan tersebut dapat digunakan sendiri atau dijual kepada kelompok tani setempat dan menjadi sumber tambahan pandapatan bagi peternak. j. Sarana Pendukung Sarana pendukung dalam pemanfaatan biogas terdiri dari saluran air/drainase, air dan peralatan kerja. Sarana ini dapat mempermudah operasional dan perawatan instalasi biogas. Saluran air dapat digunakan untuk mengalirkan kotoran ternak dari kandang ke reaktor biogas sehingga kotoran tidak perlu diangkut secara manual. Air digunakan untuk membersihkan kandang ternak dan juga digunakan untuk membuat komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai. Sedangkan peralatan kerja digunakan untuk mempermudah/meringankan pekerjaan/perawatan instalasi biogas.
15
Selain sepuluh faktor di atas, kemauan peternak/pelaku untuk, menjalankan instalasi biogas dan merawatnya serta memanfaatkan energi biogas menjadi modal utama dalam pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas. Tanpa adanya kemauan peternak untuk secara aktif mengoptimalkan biogas, maka faktor-faktor lain tidak akan cukum membantu dalam optimalisasi pemanfaatan biogas. b. Limbah tahu Biasanya biogas dibuat dari limbah peternakan yaitu kotoran hewan ternak maupun sisa makanan ternak, namun pada prinsipnya biogas dapat juga dibuat dari limbah cair. Biogas sebenarnya adalah gas metana (CH4). Gas metana bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Pada umumnya di alam tidak berbentuk sebagai gas murni namun campuran gas lain yaitu metana sebesar 65%, karbondioksida 30%, hidrogen disulfida sebanyak 1% dan gasgas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Biogas sebanyak 1000 ft3 (28,32 m3) mempunyai nilai pembakaran yang sama dengan 6,4 galon (1 US gallon = 3,785 liter) butana atau 5,2 gallon gasolin (bensin) atau 4,6 gallon minyak diesel. Proses pembuatan biogas dari limbah industri Tahu : a. Siapkan bahan berupa limbah cair dari industri pembuatan tahu sebanyak 200 liter, dan masukan dalam bak penampungan, tunggu hingga dingin b. Masukan bahantersebut ke dalam bak yang menghubungkan dengan lubang digetser hingga penuh. c. Diamkan selama 30-40 hari agar terbentuk gas yang diinginkan. d. Diamkan selama 30-40 hari, gas akan terbentuk, untuk mendeteksi adanya gas, bukan karena yang menghubungkan gas dengan kompor, lalu nyalakan. Jika menyala berarti sudahterbentuk biogas sehingga sudah dapat dimanfaatkan sesuai kebutuhan e. Supaya produk gas dapat digunakan setiap hari tambahkan 10kg limbah setiap hari.
16
c. Eceng Gondok Eceng gondok, tanaman yang selama ini dikenal sebagai tanaman yang merugikan dan merusak habitat air, ternyata memberi manfaat bagi masyarakat. Bagi warga tersebut, eceng gondok sangat tepat menjadi alternatif potensi biogas. Gulma yang hidup mengapung di air dan tidak mempunyai batang, selain daun dan akar yang menempel pada dasar sungai, kolam dan perairan dangkal mampu tumbuh dengan sangat cepat, terutama pada perairan yang mengandung banyak nutrien seperti nitrogen, fosfat dan potasium, sehingga sangat berpotensi menjadi bahan baku biogas. Biogas ini lebih hemat ketimbang elpiji karena pembuatannya tak memerlukan biaya. Api yang dihasilkan dari biogas eceng gondok sama besarnya dengan elpiji dan bisa digunakan untuk keperluan memasak. Proses Pembuatan : a. Larutkan potongan eceng gondok dalam air (1:1) b. Tambah feses sapi untuk mempercepat fermentasi c. Digester dari penampung air volume 1 kubik untuk menampung larutan enceng gondok agar menjadi Gas d. Gas dari Digester ditampung di Penampung Gas Plastik e. Gas dari Penampung Gas Plastik disalurkan melalui Regulator untuk mengontrol tekanan gas f. Biogas Enceng Gondok siap dipakai.
17
2.5 Manfaat Biogas Dalam perkembangannya Biogas di Indonesia mulai banyak dikembangkan oleh penduduk desa mereka memanfaatkan seperti limbah pertanian dan peternakan yang mereka miliki menjadi bahan bakar gas. Pada umumnya,biogasdimanfaatkan pada skala rumah tangga, namun tidak menutup kemungkinan untuk dimanfaatkan pada skala yang lebih besar (komunitas). Beberapa keuntungan bagi rumah tangga dan komunitas antara lain: 1. Mengurangi penggunaan bahan bakar lain (minyak tanah, kayu, dsb) oleh rumah tangga atau komunitas; 2. Menghasilkan pupuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan; 3. Menjadi metode pengolahan sampah (raw waste) yang baik dan mengurangi pembuangan sampah ke lingkungan (aliran air/sungai); 4. Meningkatkan kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbodioksida akibat pembakaran bahan bakar minyak/kayu bakar; 5. Secara ekonomi, murah dalam instalasi serta menjadi investasi yang menguntungkan dalam jangka panjang. Manfaat Pembuatan Biogas Dari Kotoran Ternak Antara Lain : 1. Gas yang dihasilkan dapat mengganti fuel seperti LPG atau natural gas. Pupuk sapi yang dihasilkan dari satu sapi dalam satu tahun dapat dikonversi menjadi gas metana yang setara dengan lebih dari 200 liter gasoline; 2. Gas yang dihasilka dapat digunakan untuk sumber energi menyalakan lampu, dimana 1 m3 biogas dapat digunakan untuk menyalakn lampu 60 Watt selama 7 jam. Hal ini berarti bahwa 1 m3 biogas menghasilkan energi = 60 W x 7 jam = 420 Wh = 0,42 kWh; 3. Limbah digetser biogas, baik yang padat maupun cair dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik.
18
Berikut beberapa faktor yang bisa menjadi pertimbangan Indonesia memiliki prospek yang baik dalam penggunaan biogas: Indonesia memiliki banyak peternakan, menurut statistik data website departemen pertanian Indonesia, setiap provinsi memiliki ternak rata-rata ternak sekitar 500 ribu yang jika dijumlahkan Indonesia memiliki sekitar 13 uta sapi dan sapi potong, serta 28 juta kambing, domba dan kerbau. Namun pengelolahan kotoran ternak belum dimanfaatkan secara optimal bahkan menimbulkan masalah; Biogas mampu mendukung energi bagi industri rumah tangga dan indusrti kecil menengah; Meninjau TPA di Indoesia yang masih banyak mengalami masalah sampah organik yang bercampur dengan sampah anorganik. Sampah organik bisa digunakan sebagai bahana dasar biogas; Harga minyak yang mahal sehingga memungkinkan biogas menjadi sumber energi alternatif; Kenaikan biaya sumber energi seperti tarif listrik, harga LPG, premium, minyak tanah, dan minyak bakar lainnya; Prospek diutamakan pada tempat-tempat banyak yang masih dalam masa pembangunan (kompleks perumahan baru, gedung perkantoran baru dan pedesaan) dan tempat peternakan; Penggunaan biogas relatif tidak menimbulkan polusi.
19
2.6 Kelebihan dan kekurangan Biogas Selain beranfaat sebagai pengganti bahan bakar, ada sejumlah kelebihan yang dapat diperoleh dari biogas terhadap lingkungan, antara lain : a. Masyarakat tak perlu menebang pohon untuk dijadikan kayu bakar; b. Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat karena tidak mengeluarkan asap. c. Kandang hewan menjadi semakin bersih karena limbah kotoran kandang langsung dapat diolah; d. Sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk sehingga tidak mencemari lingkungan; e. Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca melalui pengurangan pemakaian bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak; f. Realatif lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran; g. Mengurangi penggunaan bahan bakar lain (minyak tanah, kayu, dsb) oleh rumah tangga atau komunitas; h. Menghasilkan pupuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan; i. Menjadi metode pengolahan sampah (raw waste) yang baik dan mengurangi pembuangan sampah ke lingkungan (aliran air/sungai); j. Meningkatkan kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbodioksida akibat pembakaran bahan bakar minyak/kayu bakar; k. Secara ekonomi, murah dalam instalasi serta menjadi investasi yang menguntungkan dalam jangka panjang. Adapun kekurangannya adalah : a. Memerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas; b. Tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses produksi; c. Belum dikenal masyarakat; d. Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.
20
BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya : kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Biogas dapat diandalkan sebagai bahan bakar hayati/terbarukan karena juga ramah terhadap lingkungan. Kelebihan yang dapat diperoleh dari biogas terhadap lingkungan, antara lain: l. Masyarakat tak perlu menebang pohon untuk dijadikan kayu bakar; m. Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat karena tidak mengeluarkan asap. n. Kandang hewan menjadi semakin bersih karena limbah kotoran kandang langsung dapat diolah; o. Sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk sehingga tidak mencemari lingkungan; p. Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca melalui pengurangan pemakaian bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak; q. Realatif lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran; r. Mengurangi penggunaan bahan bakar lain (minyak tanah, kayu, dsb) oleh rumah tangga atau komunitas; s. Menghasilkan pupuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan; t. Menjadi metode pengolahan sampah (raw waste) yang baik dan mengurangi pembuangan sampah ke lingkungan (aliran air/sungai); u. Meningkatkan kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbodioksida akibat pembakaran bahan bakar minyak/kayu bakar;
21
v. Secara ekonomi, murah dalam instalasi serta menjadi investasi yang menguntungkan dalam jangka panjang.
Adapun kekurangannya adalah : e. Memerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas; f. Tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses produksi; g. Belum dikenal masyarakat; h. Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.
3.2 Saran Harga bahan bakar minyak yang makin meningkat dan ketersediaannya yang makin menipis serta permasalahan emisi gas rumah kaca merupakan masalah yang dihadapi oleh masyarakat global. Upaya pencarian akan bahan bakar yang lebih ramah terhadap lingkungan dan dapat diperbaharui merupakan solusi dari permasalahan energi tersebut. Untuk itu Indonesia yang memiliki potensi luas wilayah yang begitu besar, diharapkan untuk segera mengaplikasi bahan bakar nabati. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari proses anaerobik digestion dan memiliki prosepek sebagai energi pengganti bahan bakar fosil yang keberadaaanya makin langka.
22
DAFTAR PUSTAKA http://www.slideshare.net/wahyunibaharuddin7/makalahbiogas?related=1 http://ekologimanusia.blogspot.com/2011/12/makalah-biogas.html http://id.wikipedia.org/wiki/Biogas http://www.dikti.org/?q=node/99 http://www.beritaiptek.com/zberita-beritaiptek-2005-11-30-ReaktorBiogas-Skala-Kecil%20or%20Menengah-(Bagian-Pertama).shtml http://www.chem-is-try.org/?sect=fokus&ext=31 http://www.pendidikansalatiga.net/index.php?option=com_content&ta sk=view&id=110&Itemid=27 http://biancabian.wordpress.com/2011/01/07/biogas/ http://energinonfosil.wordpress.com/2011/02/25/bereksperimensederhana-membuat-biogas/ http://www.widyatan.net/index.php?option=com_content&view=articl e&id=94:pengolahan-limbah-ternak&catid=55:pengelolaanlimbah&Itemid=125 http://bali.litbang.pertanian.go.id/ind/index.php?option=com_content &view=article&id=297:teknologi-pembuatan-biogas-yang-ramahlingkungan&catid=64:bptp-bali http://ekologimanusia.blogspot.com/2011/12/makalah-biogas.html
1
LAMPIRAN
Gambar 1: Skema Proses Pembuatan Biogas
Gambar 2: Tangki Pengolahan Biogas
2
