SEMUA TENTANG SMA DAN EDUKASI: PEMBUATAN DAN PEMANFAATAN BIOGAS SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN TABUNG DIGESTER METODE KULTUR KONTINYU

TUGAS KELOMPOK

PEMANFAATAN DAN PENGOLAHAN LIMBAH

PEMBUATAN DAN PEMANFAATAN BIOGAS SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN TABUNG DIGESTER METODE KULTUR KONTINYU

Disusun oleh :

Agensy Nurmaydha (0911030002)

Athifah Tul Izza (0911030009)

Irvan Adhin Cholilie (0911030022)

Ernanda Pramiyozi Adhi (0911033031)

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2012

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pada beberapa tahun terakhir istilah biogas memang sudah tidak asing lagi di telinga masyarakat kita. Telah banyak terobosan teknologi tepat guna yang diciptakan baik kalangan insinyur, akademisi maupun masyarakat umum untuk pemanfaatan salah satu energi alternatif terbarukan ini. Bahkan sebagian masyarakat pedesaan di beberapa propinsi, terutama para peternak sapi telah menggunakan teknologi ramah lingkungan ini sebagai pemenuhan kebutuhan bahan bakar sehari-hari. Dengan kata lain, mereka telah berhasil mencapai swadaya energi dengan tidak lagi menggunakan minyak tanah untuk memasak. Biogas merupakan salah satu jenis biofuel yang bersumber dari limbah dan bersifat terbarukan. Berbeda dari bahan bakar minyak bumi dan batu bara, walaupun proses awal pembuatannya juga dari makhluk hidup, namun tidak dapat diperbaharui karena pembentukan kedua bahan bakar tersebut membutuhkan waktu jutaan tahun. Biofuel sendiri merupakan salah satu contoh biomassa. Sesuai dengan namanya, biogas adalah bahan bakar berbentuk gas.

Masyarakat pedesaan terutama para peternak sapi telah menggunakan teknologi biogas sebagai pemenuhan kebutuhan bahan bakar sehari-hari. Pengguna biogas hanya peternak sapi karena mereka mudah untuk mendapatkan sumber atau bahan pembuat biogas. Model tabung pembuat biogas sangat besar dan terpasang pada instalasi pembuatan biogas di dekat sumber bahan baku utamanya (kandang hewan ternak). Bentuk tabung digester memerlukan tempat yang luas, sehingga tidak dapat dipindahkan karena ukurannya besar dan berat. Selain itu model tabung digester yang ada saat ini tidak cukup efektif karena jika kotoran sapi yang sudah di degradasi oleh bakteri sudah penuh maka dilakukan pengurasan digester. Oleh karena itu diperlukan model digester khusus untuk mengolah kotoran sapi secara kontinyu.

1.2 Tujuan

1. Mengetahui cara membuat biogas dari kotoran sapi

2. Mengetahui membuat tabung digester kultur kontinyu

3. Mengetahui cara memanfaatkan kotoran sapi agar memiliki nilai ekonomis

1.3 Manfaat

Memanfaatkan limbah sebagai energi alternatif sebagai pengganti energi panas saat ini.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biogas

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobic digestion. Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. Material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana (Pambudi, 2008).

2.2 Komposisi Biogas

Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH₄) dan karbon dioksida (CO₂), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H₂S) dan ammonia (NH₃) serta hydrogen dan (H₂), nitrogen yang kandungannya sangat kecil. Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH₄). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO₂). Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO₂ / SO₃). senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk Sulphur acid (H₂SO₃) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbukan korosif (Pambudi, 2008).

2.3 Reaktor Biogas

Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), reaktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhir ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sedehana dalam skala kecil (Shodikin, 2011) :

1. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)

Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di China sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat kaerna menahan gas agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah.

Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.

2. Reaktor floating drum

Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.

Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

3. Reaktor balon

Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.

2.4 Cara Pembuatan Biogas

1. Mencampur kotoran sapi dengan air sampai terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada bak penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester

2. Mengalirkan lumpur ke dalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan 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 karena yang terbentuk adalah gas CO₂, setelah itu baru terbentuk biogas. 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 sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinyu sehingga dihasilkan biogas yang optimal 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 (Jaya, 2011).

III. PEMBAHASAN

3.1 Tabung Digester

Penggunaan biogas saat ini sudah cukup populer dikalangan peternak sapi. Pemanfaatan biogas sebagai energi alternatif memang sangat efektif dan efisien dalam segi biaya dan pemanfaatan energi alam. Namun beberapa model tabung digester memerlukan biaya yang cukup mahal untuk membuatnya. Dalam pembuatannya saat ini banyak yang tetap jadi setelah kotoran sapi terurai secara penuh dan sudah tidak menghasilkan biogas lagi maka untuk mengganti dengan kotoran sapi yang baru harus menggali dan memindahkan kotoran sapi yang lama dan hal ini sangat membutuhkan waktu dan energi. Maka diperlukan digester khusus agar saat penggantian kotoran sapi tidak begitu susah.

3.2 Model Tabung Digester Kultur Kontinyu

Gambar 1. Model Tabung Digester Modifikasi

Cara kerja tabung digester diatas adalah

1. Aduk kotoran sapi yang akan dimasukan kedalam digester, sebelumnya ditambahkan air dengan perbandingan 1:1

2. Tutup stop kran ke penampungan gas

3. Buka kran yang ada di jalur pemasukan kotoran sapi, kemudian masukan kotoran sapi yang telah di aduk ke dalam digester dan setelah kotoran sapi dimasukan tutup kembali kran nya

4. Buka kran yang paling bawah yaitu kran pembuangan, ambil kotoran sapi yang telah didegradasi sama dengan volume kotoran sapi yang telah dimasukan

Gambar 2. Model Digester Lama

Model tabung digester yang ditanam di bawah tanah atau mirip dengan sapiteng tersebut jika kotoran sapi sudah penuh dan sudah terdegradasi maka jika mengeluarkannya dan untuk mengganti yang baru maka harus mengeluarkanya secara manual. Hal ini akan membutuhkan energi dan waktu yang cukup banyak selain itu proses penguraian selanjutnya akan memerlukan waktu juga (masa adaptasi bakteri).

Perombakan bakteri yang terdapat dalam digester menghasilkan gas metana yang digunakan untuk keperluan dan kebutuhan sehari-hari, yakni sebagai penerangan (listrik) dan penerapan energi panas (melalui pembakaran). Penerapan biogas ini tepatnya digunakan pada daerah – daerah yang terpencil dan jauh dari pusat kota sehingga mampu memanfaatkan hasil limbah menjadi barang yang berguna. Sedangkan hasil sisa perombakan kotoran sapi yang berupa padatan namun masih kaya akan sumber nitrogen digunakan menjadi pupuk pada tanaman. Pupuk tersebut dapat diterapkan di perkebunan masyarakat sekitar ataupun untuk tanaman yang akan digunakan sebagai pakan ternak.

Proses pembuatan biogas dalam digester menerapkan sistem continous feeding dimana input yang berupa kotoran sapi selalu ditambahkan sebagai feeding dan hasil dari proses perombakan berupa pupuk akan dikeluarkan dari digester. Proses penambahan kotoran sapid an pengeluaran hasil dari perombakan bakteri tersebut berlangsung secara berkelanjutan. Hal ini akan mempercepat proses perombakan dan sehingga tidak memakan waktu yang lama dalam pembuatannya

IV. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Penggunaan biogas sebagai energi alternatif sangatlah menjanjikan karena energi yang ada saat ini semakin menipis dan didalam pasar harga gas terus merangkak naik. Model tabung digester kultur kontinyu sangat bagus untuk diterapkan namum dalam hal ini cukup membutuhkan biaya untuk membuat instalasinya.

5.2 Saran

Pengembangan biogas masih sangat luas untuk dikembangkan jadi generasi muda harus mengembangkan biogas ini sebagai energi alternatif sebagai energi pengganti.

DAFTAR PUSTAKA

Jaya, Putra.2011. Membuat Biogas Dari Kotoran Ternak. http://dekfendy.blog.uns.ac.id/2009/12/15/membuat-biogas-dari-kotoran-ternak. Diakses pada tanggal 27 Maret 2012. Pukul 20.20

Pambudi, N.Agung.2008. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif. http://kfcngalah.wordpress.com/2009/03/28/pemanfaatan-biogas-sebagai-energi-alternatif. Diakses pada tanggal 27 Maret 2012. Pukul 20.15.

Shodikin, Ali. 2011. Memanfaatkan Limbah Menjadi Energi Biogas. http://aliandr4.blogspot.com/2011/10/memanfaatkan-limbah-menjadi-energi.html. Diakses pada tanggal 27 Maret 2012. Pukul 20.05.