BAB I PENDAHULUAN
1.1 1.1 Lata Latarr Bela Belaka kang ng
Energi Energi merupakan merupakan komponen komponen penting untuk untuk menunjang menunjang aktivitas dan usaha produktif maupun dalam menghasilkan barang dan jasa. Sumber energi dapat berasal dari energi fosil, energi matahari, air, angin atau energi dari sumber daya daya hayati hayati (bioen (bioenerg ergi). i). Kelang Kelangkaa kaan n bahan bahan bakar bakar minyak minyak sudah sudah tidak tidak dapat dapat dipungkiri lagi. Persediaan minyak bumi di dunia makin lama makin menipis dan harganya makin melonjak. Seiring dengan perkembangan teknologi, kebutuhan akan sumber energi makin meningkat, terutama dari minyak bumi. Untuk itu, sumber sumber energi energi selain selain minyak minyak bumi bumi sangat sangat diperl diperluka ukan n salah salah satuny satunyaa adalah adalah bioenergi. Bioenergi merupakan sumber energi (bahan bakar) yang dihasilkan oleh sumber sumber daya daya hayati hayati seperti seperti tumbuh tumbuh-tu -tumbu mbuhan han,, minyak minyak nabati, nabati, dan limbah limbah peternakan peternakan dan pertanian. pertanian. Jenis energi yang dihasilkan berupa energi dalam bentu bentuk k gas (biogas ), cair (biofuel ), ), atau padat (biomass ). Energi Energi tersebut tersebut selanjutnya dapat digunakan untuk menghasilkan panas (kalor), gerak (mekanik), dan listrik tergantung pada alat yang digunakan dan kebutuhan dari pengguna. Dengan kekayaan dan keragaman sumber daya hayati yang ada di Indonesia, pemanfaatan bioenergi merupakan pilhan yang tepat dalam rangka penyediaan energi yang terbarukan, murah, dan ramah lingkungan. Salah satu sumber energi terbarukan yang berasal dari sumber daya alam hayati adalah biogas. Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan bahan-ba -bahan han organi organik k oleh oleh mikroo mikroorga rganis nisme me pada pada kondis kondisii yang yang relati relatiff kurang kurang oksigen (anaerob). Sumber bahan baku untuk menghasilkan biogas yang utama adalah kotoran ternak sapi, kerbau, babi, kuda dan unggas, dapat juga berasal dari sampah sampah organi organik. k. Namun Namun sampai sampai saat saat ini pemanf pemanfaat aatan an limbah limbah kotora kotoran n ternak ternak sebagai sumber bahan bakar dalam bentuk biogas ataupun bioarang sangat kurang karena teknologi dan produk tersebut merupakan hal yang baru di masyarakat. Padahal biogas merupakan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan
1
terbarukan, dapat dibakar seperti gas elpiji (LPG) dan dapat dugunakan sebagai sumber energi penggerak generator listrik. Prospek pengembangan teknologi biogas ini sangat besar terutama di daera daerah h pede pedesa saan an dima dimana na seba sebagi gian an besa besarn rnya ya masy masyar arak akat at beke bekerj rjaa dibi dibida dang ng petern peternaka akan n dan pertan pertanian ian.. Pada Pada umunya umunya masyar masyaraka akatt yang yang berpro berprofes fesii sebaga sebagaii petan petanii mempu mempunya nyaii hewan hewan ternak ternak sepert sepertii unggas unggas,, kambin kambing, g, sapi, sapi, kerbau kerbau,, dll. dll. Selama Selama ini limbah limbah kotora kotoran n ternak ternak hanya hanya dimanf dimanfaatk aatkan an sebaga sebagaii pupuk pupuk itupun itupun kurang kurang optima optimal. l. Limbah Limbah kotora kotoran n ternak ternak yang yang menump menumpuk uk menimb menimbulk ulkan an efek efek pencemaran seperti pencemaran terhadap air tanah, pencemaran terhadap udara, dan memicu timbulnya efek rumah kaca. Untuk itu dikembangkan teknologi baru untuk untuk memanfaatka memanfaatkan n dan menaikkan nilai keekonomis keekonomisan an dari limbah tersebut tersebut salah satunya dengan jalan memanfaatkannya memanfaatkannya sebagai bahan baku pembuatan pembuatan biogas.
1.2 Perumu Perumusan san Masal Masalah ah •
Bagaimana mengolah limbah kotoran ternak menjadi biogas?
•
Bagaimana kualitas dari bahan bakar yang dihasilkan dibanding dengan bahan bakar fosil yang ada?
1.3 Tujuan •
menghasilkan sumber energi (bahan bakar) yang terbarukan, murah dan ramah lingkungan,
•
mengurangi pencemaran akibat limbah kotoran ternak,
•
mengur mengurang angii keterg ketergant antung ungan an masyar masyaraka akatt terhad terhadap ap sumber sumber energi energi tak terbarukan seperti minyak bumi.
1.4 Manfaa nfaatt •
mengurangi pengeluaran masyarakat untuk membeli bahan bakar,
•
menambah pendapatan masyarakat,
•
meng mengur uran angi gi damp dampak ak buru buruk k peng penggu guna naan an baha bahan n baka bakarr miny minyak ak bumi bumi terhadap lingkungan,
•
meningkatkan kebersihan dan sanitasi lingkungan.
2
BAB II DASAR TEORI
2.1 2.1
Sumb Su mber er En Ener ergi gi Ter Terba baru ruka kan n
Secara umum sumber energi dapat dibedakan dibedakan menjadi dua yaitu sumber energi terbarukan dan sumber energi tak terbarukan. ter barukan. Sumber energi tak terbarukan merupakan yang sifatnya habis sekali pakai dan tidak dapat terbentuka lagi atau berke berkelan lanjut jutan. an. Misaln Misalnya ya gas alam, alam, minyak minyak bumi, bumi, dan batu batu bara. bara. Sedang Sedangkan kan sumber energi terbarukan merupakan sumber energi yang dapat dengan cepat diisi oleh alam dalam proses yang berkelanjutan. Dengan kata lain sumber energi yang tidak akan habis jika dimanfaatkan dengan benar. Misalnya sinar matahari, angin, bioenergi, panas bumi, dll. Saat ini pemanfaatan sumber energi terbarukan ( renewal energy ) mulai dikembangkan. Hal ini terjadi karena kenaikan harga minyak bumi dan gas bumi dan juga berkurangnya cadangan minyak bumi dan gas. Salah satu sumber energi terb terbar aruk ukan an yang yang mula mulaii dike dikemb mban angk gkan an di Indo Indone nesi siaa yait yaitu u biog biogas as.. Biog Biogas as merupakan sumber renewal energy yang mampu menyumbangkan andil dalam usah usahaa meme memenu nuhi hi kebu kebutu tuha han n baha bahan n baka bakar. r. Baha Bahan n baku baku sumb sumber er ener energi gi ini ini merupakan bahan nonfossil, umumnya adalah limbah atau kotoran ternak yang produksinya tergantung atas ketersediaan rumput dan rumput akan selalu tersedia, karena dapat tumbuh kembali setiap saat selama dipelihara dengan baik. Sebagai pembanding yaitu gas alam yang tidak diperhitungkan sebagai renewal energy , gas alam berasa berasall dari dari fosil fosil yang yang pemben pembentuk tukann annya ya memerlu memerlukan kan waktu waktu jutaan jutaan tahun. Alasan Alasan lain yang yang timbul timbul akhir-a akhir-akhi khirr ini akan akan perlun perlunya ya pemanf pemanfaata aatan n sumber energi alternatif tersebut yaitu [2] (a) perlunya menurunkan emisi CO 2 sesuai dengan protokol Kyoto,
(b) kenyataan kenyataan bahwa bahwa produksi produksi bahan bahan bakar minyak minyak dunia dunia telah mencapai mencapai titik titik puncaknya sementara kebutuhan energi meningkat dengan pesat,
3
(c) dimulainya dimulainya konflik konflik politik politik dan dan militer militer yang dipicu dipicu oleh perebuta perebutan n sumber sumber minyak bumi.
2.2
Biogas
Biogas
[1]
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 dipros diproses es untuk untuk mengha menghasil silkan kan biogas biogas,, namun namun demiki demikian an hanya hanya bahan bahan organi organik k (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternak cocok untuk untuk sistem sistem biogas biogas sederh sederhana ana.. Di daerah daerah yang banyak banyak industri industri
pemros pemrosesa esan n
makaan antara lain tahu, tempe, ikan, pindang pindang atau brem bisa menyatukan menyatukan saluran limbah limbahnya nya ke dalam dalam sistem sistem biogas biogas,, sehing sehingga ga limbah limbah indust industri ri tersebu tersebutt tidak tidak mencem mencemari ari lingku lingkunga ngan n di sekita sekitarny rnya. a. Hal ini memung memungkin kinkan kan karena karena limbah 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 dihasi dihasilka lkan n dalam dalam proses proses yang yang disebu disebutt pencern pencernaan aan anaero anaerob, b, merupa merupakan kan 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 bakteri dalam sistem pencernaan pencernaan menghasilk menghasilkan an biogas biogas untuk untuk proses proses mencerna mencerna selulosa. Biomassa yang mengandung kadar air yang tinggi seperti kotoran hewan dan limbah pengolahan pangan cocok digunakan untuk bahan baku pembuatan biogas. Limbah Limbah petern peternaka akan n merupa merupakan kan salah salah satu satu sumber sumber bahan bahan yang yang dapat dapat dima dimanf nfaat aatka kan n untu untuk k meng mengha hasi silk lkan an biog biogas as,, seme sement ntar araa perk perkem emba bang ngan an atau atau pertumbuh pertumbuhan an industri industri peternakan peternakan menimbulka menimbulkan n masalah masalah bagi lingkunga lingkungan n karena menumpuk menumpuknya nya limbah limbah peternakan. peternakan. Polutan Polutan yang dihasilkan dari dekompos dekomposisi isi kotoran ternak yaitu BOD ( Biological Oxygen Demand ) dan COD ( Chemichal ), bakteri patogen, polusi air, debu, dan polusi bau. Di banyak Oxygen Demand ), negara berkembang kotoran ternak, limbah pertanian, dan kayu bakar digunakan
4
sebagai bahan bakar. Hal inilah yang menjadi perhatian karena emisi metan dan karb karbon ondi diok oksi sida da yang yang meny menyeb ebab abka kan n efek efek ruma rumah h kaca kaca dan dan memp mempen enga garu ruhi hi perubahan iklim global. Jika Jika dili diliha hatt dari dari segi segi peng pengol olah ahan an limb limbah ah,, pros proses es anae anaero rob b juga juga memberikan beberapa keuntungan yaitu menurunkan nilai COD dan BOD, total
solid, volatile solid, nitrogen nitrat, dan nitrogen organik. Bakteri caliform dan patog patogen en lainny lainnya, a, telur telur insek, insek, parasi parasit, t, bau juga juga dihila dihilangk ngkan an atau atau menuru menurun. n. Di daerah pedesaan yang tidak terjangkau listrik, penggunaan biogas memungkinkan untuk untuk belajar belajar dan melaku melakukan kan kegiat kegiatan an komuni komunitas tas di malam malam hari. hari. Kesetar Kesetaraan aan biogas dengan sumber energi lain dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 2.1 Kesetaraan biogas dengan beberapa sumber energi lain
0.46 Kg LPG 0.62 liter Minyak tanah 3.5 Kg Kayu bakar
3
1 m Biogas Sumber : Departemen Petanian (2009)
[1]
Beberapa alasan lain mengapa biogas dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif dan semakin mendapat perhatian yaitu : (a) harga harga bahan bahan bakar bakar yang yang terus terus meningk meningkat, at, (b) (b) dala dalam m rangk rangkaa usah usahaa untu untuk k memp memper erol oleh eh baha bahan n baka bakarr lain lain yang yang dapa dapatt diperbarui, (c) dapat diprod diproduksi uksi dalam dalam skala skala kecil di tempat tempat yang tidak tidak terjangk terjangkau au listrik listrik atau energi lainnya, (d) dapat diprod diproduksi uksi dalam kontru kontruksi ksi yang yang sederhan sederhana. a.
2.3 2.3
Pros Proses es Pen Pence cern rnaa aan n Anae Anaero rob b
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 [2]. Bakteri ini secara alami terdapat dalam dalam limb limbah ah yang yang meng mengan andu dung ng baha bahan n orga organi nik, k, sepe sepert rtii koto kotoran ran bina binata tang ng,, 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.
5
Tabel 2.1 Kondisi pengoperasian pada proses pencernaan anaerob
Parameter
Nilai
Temperatur 35o C
Mesofilik
54o C 7-8 2500 mg/L Minimum 10-30 hari 0.15-0.35 kg.VS/m 3/hari 4.5-11 m3/kg.VS 60-70 %
Termofilik pH Alkalinitas Waktu retensi Laju terjenuhkan Hasil biogas Kandungan metana
Pembentukan biogas meliputi tiga tahap proses yaitu [2] : (a) Hidrolisis, pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah
laru larutt dan dan penc pencer erna naan an baha bahan n orga organi nik k komp komple leks ks menj menjad adii sede sederh rhan ana, a, perubahan bentuk strukutur polimer menjadi monomer; (b) Peng Pengas asam aman an,,
pada pada taha tahap p
peng pengas asam aman an komp kompon onen en
mono monome merr
(gul (gulaa
sederh sederhana ana)) yang yang terbent terbentuk uk pada pada tahap tahap hidrol hidrolisi isiss akan akan menjad menjadii bahan 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 Metanogenik,, pada tahp ini ini terjadi proses proses pembent pembentukan ukan gas metan. metan. Bakteri Bakteri pereduksi sulfat juga terdapat dalam proses ini, yaitu untuk mereduksi sulfat dan komponen sulfur lainnya menjadi hidrogen sulfida.
Untuk lebih jelasnya proses pembentukan pembentukan biogas dapat dilihat pada diagram diagram alir di bawah ini :
6
Selulosa (C6H10 O5)n + nH2O
1. Hidrolisis
n(C6H12 O6)
Selulosa
Glukosa
Glukosa (C6H12 O6)n + nH2O
2. Pengasaman
Glukosa
CH3CHOHCOOH
Asam Laktat CH3CH2CH2COOH + CO2 + H2 Asam Butirat CH3CH2OH + CO2 Etanol
Asam Lemak dan Alkohol 3. Metanogenik
4H2 + CO2
2H2O + CH4
CH3CH2OH + CO2
CH3COOH + CH4
CH3COOH + CO2
CO2 + CH4
CH3CH2CH2COOH + 2H2 + CO2
CH3COOH + CH4 Metan
Metana + CO2 Gambar 2.1 Diagram alur proses fermentasi anaerobik
Bakteri Bakteri yang berperan dalam proses proses pencernaan pencernaan anaerobik yaitu bakteri 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 25 o-30o C. Di dalam digester biogas terdapat dua jenis bakteri yang sangat berperan yaitu bakteri asidogenik dan bakter bakterii metano metanogen genik. ik. Kedua Kedua bakter bakterii ini harus harus dipert dipertaha ahanka nkan n jumlah jumlahnya nya seimbang. Bakteri-bakteri inilah yang merubah bahan organik menjadi gas metan dan gas lainnya dalam siklus hidupnya. Kandungan gas metan dalam biogas yang dihasilkan tergantung pada jenis bahan baku yang dipakai. Sebagai contoh komposisi biogas dapat dilihat pada tabel 2.2.
7
Kompisisi gas (%) dalam biogas yang berasal dari kotoran kotoran ternak dan Tabel 2.2 Kompisisi sisa pertanian Campuran Kotoran Jenis Gas
Kotoran Sapi
Sapi dan Sampah Pertanian
Metana (CH4) Karbondioksida (CO 2) Nitrogen (N2) Karbonmonoksida (CO) Oksigen (O2) Propan (C3H8) Hidrogen Sulfida (H2S) Nilai Kalor (kkal/m3)
65.7 27.0 2.3 0.0 0.1 0.7 Tidak Terukur 6513
55-70 27-45 0.5-3.0 0 .1 6 .0 Sedikit sekali 4800-6700
Kegaga Kegagalan lan proses proses pencer pencernaa naan n anaero anaerobik bik dalam dalam digest digester er biogas biogas bisa bisa dikarenakan dikarenakan tidak seimbangny seimbangnyaa populasi populasi bakteri bakteri metanogenik metanogenik terhadap terhadap bakteri 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 Bakteri yang terlibat dalam proses anaerobik membutuhkan membutuhkan beberapa beberapa elemen sesuai dengan kebutuhan organisme hidup seperti sumber makanan dan kondisi lingkungan yang optimum. Bakteri anaerob mengkonsumsi karbon sekitar 30 kali kali lebih lebih cepat cepat diband dibanding ing nitrog nitrogen. en. Hubung Hubungan an antara antara jumlah jumlah karbon karbon dan nitrogen dinyatakan dengan rasio karbon/nitrogen (C/N), rasio optimum untuk dige digest ster er anaer anaerob obik ik berk berkis isar ar 20 - 30. 30. Jika Jika C/N C/N terla terlalu lu ting tinggi gi,, nitr nitrog ogen en akan akan dikonsum dikonsumsi si dengan dengan cepat oleh bakteri bakteri metanogen metanogen untuk memenuhi memenuhi kebutuhan kebutuhan pertumbuhannya dan hanya sedikit yang bereaksi dengan karbon akibatnya gas yang yang dihasi dihasilny lnyaa menjad menjadii rendah rendah.. Sebali Sebalikny knyaa jika jika C/N rendah rendah,, nitrog nitrogen en akan akan dibe dibeba bask skan an dan dan bera beraku kumu mula lasi si dala dalam m bent bentuk uk amon amonia ia (NH (NH 4) yang yang dapa dapatt 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
8
rasio C/N yang diinginkan. Rasio C/N beberapa bahan yang umum digunakan sebagai bahan baku biogas disajikan pada tabel 2.3. Tabel 2.3 Rasio karbon dan nitrogen (C/N) dari beberapa bahan baku Bahan
Rasio C/N 8 8 10 12 18 19 24
Kotoran bebek Kotoran manusia Kotoran ayam Kotoran kambing Kotoran babi Kotoran domba Kotoran sapi/kerbau
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 koto kotoran ran sapi sapi sega segarr dibu dibutu tuhk hkan an peng pengen ence ceran ran 1 : 1 deng dengan an air. air. Tekn Teknol olog ogii pencernaan anaerob bila digunakan dalam sistem perencanaan yang matang, tidak hanya mencegah polusi tetapi juga menyediakan energi berkelanjutan, pupuk dan rekoveri nutrien tanah. Untuk itu proses ini dapat mengubah limbah dari suatu masalah menjadi suatu yang menguntungkan. Tabel 2.4 Potensi produksi gas dari berbagai jenis kotoran hewan Produksi Gas per Kg (m3) 0.023-0.040 0.040-0.059 0.065-0.116 0.020-0.028
Jenis Kotoran
Sapi/Kerbau Babi Unggas Manusia 2.4 Teknol Teknologi ogi Digest Digester er
Saat Saat ini ini berb berbag agai ai baha bahan n dan dan jeni jeniss pera perala lata tan n biog biogas as tela telah h bany banyak ak dikembangk dikembangkan an sehingga sehingga dapat disesuaikan disesuaikan dengan dengan karakteristi karakteristik k wilayah, wilayah, jenis, jumlah dan pengelolaan kotoran ternak. Secara umum terdapat dua teknologi yang digunakan untuk memperoleh biogas. Pertama, proses yang sangat umum yaitu fermentasi fermentasi kotoran kotoran ternak menggunakan menggunakan digester yang didesain khusus dalam kond kondis isii anae anaero rob. b. Kedu Kedua, a, tekn teknol olog ogii yang yang baru baru dike dikemb mban angk gkan an yait yaitu u deng dengan an mena menang ngka kap p langs langsun ung g gas gas meta metan n dari dari loka lokasi si tump tumpuk ukan an samp sampah ah tanp tanpaa haru haruss
9
membuat membuat digester digester khusus. khusus. Peralatan dan proses proses pengolahan pengolahan dan pemanfaatan pemanfaatan biogas ditampilkan pada gambar berikut.
Gambar 2.2 Peralatan dan proses pengolahan dan pemanfaatan biogas
Sumber : Departemen Pertanian (2009)[1] Beberapa keuntungan kenapa digester anaerobik lebih banyak digunakan antara lain : 1. Keuntungan Keuntungan pengolahan pengolahan limbah limbah (a) Digester Digester anaerobik anaerobik merupak merupakan an proses proses pengolahan pengolahan limbah limbah yang yang alami alami (b) Membutuhka Membutuhkan n lahan yang lebih lebih kecil dibandi dibandingkan ngkan dengan dengan proses proses kompos kompos aerobik ataupun penumpukan sampah (c) Memperkecil Memperkecil volume volume atau atau berat berat limbah limbah yang dibuang dibuang (d) Memper Memperkec kecil il rembe rembesan san poluta polutan n 2. Keuntu Keuntunga ngan n ener energi gi (a) Proses Proses produk produksi si ener energi gi bers bersih ih (b) Memperoleh Memperoleh bahan bahan bakar bakar berkualitas berkualitas tinggi tinggi dan dapat dapat diperbaharui diperbaharui (c) Biogas Biogas dapat dapat dipergun dipergunakan akan untuk untuk berbagai berbagai penggun penggunaan aan 3. Keuntu Keuntunga ngan n lingkung lingkungan an . (a) Menurunkan Menurunkan emisi gas gas metan dan dan karbondiok karbondioksida sida secara secara signifikan signifikan (b) (b) Meng Menghi hilan langk gkan an bau bau (c) Menghasilka Menghasilkan n kompos kompos yang yang bersih bersih dan pupuk pupuk yang yang kaya kaya nutrisi nutrisi (d) Memaks Memaksima imalka lkan n proses proses daur daur ulan ulang g (e) Meng Menghi hilan langk gkan an bakt bakter erii coli colifo form rm samp sampai ai 99% 99% sehi sehing ngga ga memp memperk erkeci ecill kontaminasi sumber air
10
4. Keuntu Keuntunga ngan n ekonom ekonomii Lebih ekonomis dibandingkan dengan proses lainnya ditinjau dari siklus ulang proses Bagian Bagian utama utama dari dari proses proses produk produksi si biogas biogas yaitu yaitu tangki tangki tertutu tertutup p yang yang disebut disebut digester. digester. Desain Desain digester digester bermacam-mac bermacam-macam am sesuai sesuai dengan 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 ukur ukuran anny nyaa berv bervar aria iasi si dari dari 4-35 4-35 m3. Biog Biogas as deng dengan an ukur ukuran an terke terkeci cill dapa dapatt dioperasikan dengan kotoran ternak 3 ekor sapi, 7 ekor babi atau 500 ekor unggas.
Gambar 2.3 Beberapa macam digester
Sumber : Departemen Pertanian (2009)[1]
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.
2.5 Faktor Faktor-Fa -Fakto ktorr yang yang Mempe Mempenga ngaruh ruhii Kesuk Kesukses sesan an Pemanf Pemanfaat aatan an Biogas Biogas Kotoran Ternak
Untu Untuk k mema memanf nfaat aatka kan n koto kotoran ran tern ternak ak menj menjad adii biog biogas as,, dipe diperl rluk ukan an beberapa syarat yang terkait dengan aspek teknis, infrastruktur, manajemen dan sumber daya manusia. Bila faktor tersebut dapat dipenuhi, maka pemanfaatan kotora kotoran n ternak ternak menjad menjadii biogas biogas sebaga sebagaii penyed penyediaa iaan n energi energi dipede dipedesaa saan n dapat dapat berjalan dengan optimal.
11
Terdapat sepuluh faktor yang dapat mempengaruhi optimasi pemanfaata n kotoran ternak menjadi biogas yaitu : (Dede Sulaeman, 2009) 1. Keterse Ketersedia diaan an tern ternak ak Jeni Jenis, s, juml jumlah ah dan dan seba sebaran ran tern ternak ak di suatu suatu daera daerah h dapa dapatt menj menjad adii potensi bagi pengembangan biogas. Hal ini karena biogas dijalankan dengan memanfaatkan memanfaatkan kotoran ternak.Koto ternak.Kotoran ran 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. 2. Kepemi Kepemilik likan an Ternak 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. 3. Pola Pola Pemelih Pemelihara araan an Ternak 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.
4. Keterse Ketersedia diaan an Lahan 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 m 2 (7m x 2m). Sedangkan skala komunal terkecil membutuhkan lahan sebesar 40m 2 (8m x 5m). 5. Tena Tenaga ga Kerj Kerjaa
12
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 unit tersebu tersebut; t; kedua , pete petern rnak ak/p /pen enge gelo lola la tida tidak k memi memili liki ki wakt waktu u untu untuk k mela melaku kuka kan n
peng pengis isia ian n
koto kotora ran n
kare karena na memi memili liki ki peke pekerj rjaa aan n
lain lain sela selain in
memelihara ternak. 6. Manajem Manajemen en Limbah Limbah/Ko /Kotor toran an Manajemen limbah/kotoran terkait dengan penentuan komposisi padat cair cair koto kotoran ran terna ternak k yang yang sesu sesuai ai untu untuk k meng mengha hasi silk lkan an biog biogas as,, frek frekue uens nsii pemas pemasuka ukan n kotora kotoran, n, dan pengan pengangku gkutan tan atau atau pengal pengalira iran n kotora kotoran n ternak ternak ke dalam raktor. Bahan baku (raw material) 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 Frekuensi pemasukan kotoran dilakukan secara berkala 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. 7. Kebutu Kebutuhan han Energ Energii Pengelolaan kotoran ternak melalui proses reaktor an-aerobik akan menghasilk menghasilkan an gas yang dapat digunakan digunakan sebagai energi. energi. Dengan Dengan demikian, 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 bakar mudah, murah dan tersedia dengan cukup di lingkungan pet petern ernak ak,, maka maka ener energi gi yang yang bers bersum umbe berr dari dari biog biogas as tida tidak k mena menari rik k untu untuk k dimanfaatkan dimanfaatkan.. Bila energi dari sumber lain tersedia, tersedia, peternak dapat diarahkan diarahkan untuk untuk mengol mengolah ah kotor kotoran an ternakn ternaknya ya menjad menjadii kompos kompos atau atau kompos kompos cacing cacing (kascing).
13
8. Jarak (kanda (kandang-reak ng-reaktor tor biogas-ru biogas-rumah) mah) Energi Energi yang dihasilkan dihasilkan dari reaktor biogas dapat dimanfaatkan dimanfaatkan untuk mema memasa sak, k, meny menyala alaka kan n petro petroma mak, k, menj menjal alan anka kan n gene generat rator or list listri rik, k, mesi mesin n pen pengh ghan anga gatt telu telur/ r/un unga gass dll. dll. Selai Selain n itu itu air air pana panass yang yang diha dihasi silk lkan an dapa dapatt digunakan untuk proses sanitasi sapi perah. Pemanfaatan energi ini dapat optimal bila jarak antara kandang ternak, reak reakto torr biog iogas dan dan ruma rumah h peter eterna nak k tid tidak tela telamp mpau au jau jauh dan dan masih asih memungkinkan dijangkau instalasi penyaluran biogas. Karena secara umum pemanfaatan pemanfaatan energi biogas biogas dilakukan dilakukan di rumah peternak peternak baik untuk memasak dan keperluan lainnya. 9. Pengelolaan Pengelolaan Hasil Samping Samping Biogas Biogas Pengelolaan hasil samping biogas ditujukan untuk memanfaatkannya menjad menjadii pupuk pupuk cair cair atau atau pupuk pupuk padat padat (kompo (kompos). s). Pengeo Pengeolah lahann annya ya relatif 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 diendapkan,, disaring disaring atau dijemur. Pupuk Pupuk yang dihasilkan dihasilkan tersebut tersebut dapat diguna digunakan kan sendir sendirii atau dijual dijual kepada kepada kelomp kelompok ok tani tani setemp setempat at dan menjad menjadii sumber tambahan pandapatan bagi peternak. 10. 10. Saran Saranaa Penduk Pendukun ung g Sarana Sarana penduk pendukung ung dalam dalam pemanf pemanfaat aatan an biogas biogas terdiri terdiri dari dari salura saluran n air/d air/drai raina nase se,, air air dan dan peral peralat atan an kerja kerja.. Sara Sarana na ini ini dapa dapatt memp memperm ermud udah ah operasional dan perawatan instalasi biogas. Saluran air dapat digunakan untuk mengalirkan kotoran ternak dari kandang ke reaktor biogas sehingga kotoran tidak tidak perlu perlu diangk diangkut ut secara secara manual manual.. Air diguna digunakan kan untuk untuk member membersih sihkan kan kandang ternak dan juga digunakan untuk membuat komposisi padat cair kotora kotoran n ternak ternak yang yang sesuai sesuai.. Sedang Sedangkan kan perala peralatan tan kerja kerja diguna digunakan kan untuk untuk mempermudah/meringankan pekerjaan/perawatan instalasi biogas. Sela Selain in sepu sepulu luh h fakt faktor or di atas atas,, kema kemaua uan n pete petern rnak ak/p /pel elak aku u
untu untuk, k,
menjalankan instalasi biogas dan merawatnya serta memanfaatkan energi biogas menjadi modal utama dalam pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas. Tanpa adanya adanya kemaua kemauan n petern peternak ak untuk untuk secara secara aktif aktif mengop mengoptim timalk alkan an biogas biogas,, maka maka
14
faktor-faktor lain tidak akan cukum membantu dalam optimalisasi pemanfaatan biogas.
15
BAB III METODOLOGI
3.1 Studi Literatu Literaturr dan Survei Survei Lokasi Lokasi
Studi literatur bertujuan untuk mempelajari proses pembuatan biogas dan fakt faktor or-fa -fakt ktor or
yang yang
memp mempen enga garu ruhi hiny nya. a.
Stud Studii
liter literat atur ur
dila dilaku kuka kan n
deng dengan an
mempelajari dari berbagai sumber yang berhubungan dengan pengolahan biogas seperti buku, majalah, internet dan sumber-sumber relevan lainnya. Survei lokasi bertujuan untuk menentukan tipe digester yang digunakan dan dan kete keters rsed ediaa iaan n baha bahan n baku baku.. Deng Dengan an adan adanya ya surv survei ei loka lokasi si ini ini nant nantin inya ya dihara diharapka pkan n mampu mampu mengha menghasil silkan kan biogas biogas yang yang optima optimal. l. Sehing Sehingga ga hasil hasil yang yang diharapkan dapat tercapai.
3.2 Membangu Membangun n Instalasi Instalasi Biogas Biogas
Bangun Bangunan an utama utama dari dari instal instalasi asi biogas biogas adalah adalah Digest Digester er yang yang berfun berfungsi gsi untuk menampung gas metan hasil perombakan bahan bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling banyak digunakan adalah model continuous feeding dimana pengisian bahan organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yamg dihasilkan dan banyaknya biogas biogas yang diinginkan. diinginkan. Lahan yang diperlukan diperlukan sekitar 16 m 2. Untuk membuat digester diperlukan bahan bangunan seperti pasir, semen, batu kali, batu koral, bata merah, besi konstruksi, cat dan pipa prolon.
Gambar 3.1 Tipe digester yang digunakan
16
Sumber : Departemen Pertanian (2009)[1]
Gambar 3.2 Unit pengolahan 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. Sete Setela lah h peng penger erja jaan an dige digest ster er sele selesa saii maka maka mula mulaii dila dilaku kuka kan n pros proses es pembuatan biogas dengan langkah langkah sebagai berikut: 1. Mencam Mencampur pur kotora kotoran n ternak ternak dengan dengan air sampai sampai terben terbentuk tuk lumpur lumpur dengan dengan
perba perbandi ndinga ngan n 1:1 pada pada bak penamp penampung ung sement sementara. ara. Bentuk Bentuk lumpur lumpur akan akan mempermudah pemasukan kedalam digester 2. Menga Mengali lirk rkan an lump lumpur ur keda kedala lam m dige digest ster er mela melalu luii luba lubang ng pema pemasu suka kan. n. Pada Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih lebih mudah mudah dan udara yang yang ada didala didalam m digest digester er terdesa terdesak k keluar keluar.. Pada Pada pengi pengisia sian n pertam pertamaa ini dibutu dibutuhka hkan n lumpur lumpur kotora kotoran n sapi sapi dalam dalam jumlah jumlah yang 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 m 2. Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
17
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena
yang terbentuk adalah gas CO 2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH4) dan CO2 mulai menurun. Pada komposisi CH 4 54% dan CO 2 27% maka biogas akan menyala. 5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api
pada kompor gas atau kebutuhan kebutuhan lainnya. 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.
18
