LAPORAN PRAKTIKUMENERGI DAN ELEKTRIFIKASI PERTANIAN

ENERGI BIOGAS

Disusun Oleh:Rizki HardiA1H011010

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2013

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kebutuhan energi akan selalu meningkat sebagai fungsi pertumbuhan

jumlah penduduk. Dalam rangka pemenuhan keperluan energi rumah tangga,

salah satu upaya terobosan yang perlu dilakukan adalah melaksanakan program

percepatan difusi dan penerapan iptek, yaitu suatu upaya mempercepat akselerasi

penyerapan iptek dan sinergi kemitraan antara perguruan tinggi, masyarakat dan

pemerintah untuk bersama-sama mempercepat pemenuhan energi secara swadaya

(self production).

Pemanfaatan limbah peternakan (kotoran ternak) merupakan salah satu

alternatif yang sangat tepat guna untuk mengatasi permasalahan meningkatnya

harga pupuk dan kelangkaan bahan bakar minyak. Pemanfaatan limbah tersebut

dapat menjadi salah satu energi alternatif guna memenuhi kebutuhan energi

masyarakat, yaitu energi biogas. Praktikum kali ini akan membahas mengenai

energi biogas.

B. Tujuan

Tujuan praktikum biogas adalah untuk mengetahui proses pengolahan

limbah pada kotoran ternak.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Biogas merupakan salah satu energi alternatif yang banyak digunakan

masyarakat. Pemanfaatan metana (CH4) dalam biogas merupakan tindakan ramah

lingkungan karena dapat mengurangi emisi gas rumah kaca. Biogas dihasilkan

melalui fermentasi anaerobik limbah organik seperti sampah organik, sisa-sisa

makanan, kotoran hewan dan limbah industri makanan. Salah satu limbah organik

yang memiliki potensi yang sangat besar yang dapat dijadikan biogas adalah

sampah organik.

Hasil fermentasi dari sampah organik menghasilkan biogas dengan

komponen terbesar yaitu metana (CH4) sebesar 55%-75%, dan karbon dioksida

(CO2) sebesar 25%-45% (Maarif dan Januar, 2007). Kadar CH4 melebihi 60%

dapat diperoleh meleui pemurnian. Pemurnian dilakukan dengan metode adsorpsi

yaitu penyerapan gas terutama karbon dioksida (CO2), karena dengan diserapnya

CO2 maka kadar CH4 yang dihasilkan akan meningkat (Wahono, 2010).

Limbah ternak adalah sisa buangan dari suatu kegiatan usaha peternakan

seperti usaha pemeliharaan ternak, rumah potong hewan, pengolahan produk

ternak, dan sebagainya. Limbah tersebut meliputi limbah padat dan limbah cair

seperti feces, urine, sisa makanan, embrio, kulit telur, lemak, darah, bulu, kuku,

tulang, tanduk, isi rumen, dan lain-lain (Sihombing, 2000).

Limbah peternakan meliputi semua kotoran yang dihasilkan dari suatu

kegiatan usaha peternakan baik berupa limbah padat dan cairan, gas, maupun sisa

pakan. Limbah padat merupakan semua limbah yang berbentuk padatan atau

dalam fase padat (kotoran ternak, ternak yang mati, atau sisi perut dari

pemotongan ternak). Limbah cair adalah semua limbah yang berbentuk cairan

atau dalam fase cairan (air seni atau urine, air dari pencucian alat-alat). Sedangkan

limbah gas adalah semua limbah yang berbentuk gas atau dalam fase gas

(Soehadji, 1992).

Selain potensi yang besar, pemanfaatan energi biogas dengan digester

biogas memiliki banyak keuntungan, yaitu mengurangi efek gas rumah kaca,

mengurangi bau yang tidak sedap, mencegah penyebaran penyakit, menghasilkan

panas dan daya (mekanis/listrik) serta hasil samping berupa pupuk padat dan cair.

Pemanfaatan limbah dengan cara seperti ini secara ekonomi akan sangat

kompetitif seiring naiknya harga bahan bakar minyak dan pupuk anorganik.

Teknologi pemanfaatan kotoran hewan menjadi energi walaupun sederhana

namun mayoritas masyarakat petani/peternak di Indonesia belum mampu

memanfaatkannya, hal tersebut disebabkan karena rendahnya SDM

peternak/petani, minimnya pelatihan atau penyuluhan kepada masyarakat,

rendahnya kepedulian pemerintah daerah untuk serius mengoptimalkan sektor

peternakan dan pertanian.

III. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah:

1. Alat Tulis

2. Kamera

B. Cara Kerja

1. Melakukan pengamatan jenis limbah yang ada di Usaha Peternakan Fakultas

Peternakan Universitas Jenderal Soedirman

2. Mencatat proses penanganan dan pengolahan limbah yang ada di Usaha

Peternakan Fakultas Peternakan Universitas Jenderal Soedirman.

3. Membuat dokumentasi.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Gambar 1. Digester pada biogas Gambar 2. Saluran pembuanganKotoran sapi di exfarm pada biogas kotoran sapi di exfarm

Gambar 3. Kondisi kandang sapi Gambar 4. Posisi digester dan outletExfarm Pada biogas di exfarm

Desain instalasi biogas tediri dari 3 macam:

1. Inlet (Penampung bahan baku).

2. Digester (tabung pemproses).

3. Outlet (penampung sisa pemprosesan).

Pada inlet terdapat campuran feses (kotoran sapi) dan air dengan perbandingan

1:1. Dalam digester pertama dengan lebar 3,7 m dan tinggi 3,4 m digunakan untuk

kotoran sapi yaitu 20-25 ekor sapi. Digester pertama terisi 70%, feses sapid an air

dengan perbandingan 1:1. Digester dapat menampung 5 m3 x 70% = 3,5 m3.

Keperluan penambahan setiap hari (untuk 50 hari) = 3,5/50 = 0,7 m3 per hari.

Biogas yang diperoleh dari hasil fermentasi pada digester dapat dimanfaatkan

untuk kompor gas dan lampu gas. Outlet digester berupa slury atau lumpur sisa

fermentasi dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organic yang dapat digunakan

untuk kegiatan pertanian atau perkebunan.

B. Pembahasan

Biogas adalah gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari

proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang

hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis bahan organik

bisa diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan organik

(padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternak yang

cocok untuk sistem biogas sederhana. Disamping itu juga sangat mungkin

menyatukan saluran pembuangan dikamar mandi/WC kedalam sistem biogas.

Di daerah yang banyak industri pemrosesan makanan antara lain

tahu,tempe 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 beras

dari bahan organik yang homogen. Jenis bahan organic yang diproses sangat

mempengaruhi produktifitas sistem biogas disamping parameter-parameter lain

seperti temperature digester, pH, tekanan dan kelembaban udara.

Selain kotoran sapi masih ada bahan baku lain yang dapat dimanfaatkan

sebagai biogas, berikut diantaranya:

1. Kotoran gajah

Di Kawasan Candi Borobudur terdapat 5 ekor gajah yang menghasilkan

kotoran gajah sebanyak 300 liter. Jika dikumpulkan dalam waktu 4 hari dapat

menghasilkan 1 kontainer penuh yaitu 6 m³ (Dinas Pertamanan TWCB, 2006).

Kotoran gajah termasuk dalam hewan ruminansia yang berarti bahwa di dalam

sistem pencernaan gajah terdapat bakteri pembentuk gas metan, sehingga dari

kotoran gajah dapat dimanfaatkan sebagai biogas.

2. Sampah organik

Pemanfaatan sampah dan bahan organic lain sebagai penghasil biogas

dapat mengurangi jumlah sampah organik yang diangkut ke LPA dan dapat

mengurangi emisi gas metan sekaligus mengurangi risiko pemanasan global.

Selain itu, residu dari proses pembuatan biogas merupakan bahan yang ramah

lingkungan dan dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik.

Hasil fermentasi dari sampah organik menghasilkan biogas dengan

komponen terbesar yaitu metana (CH4) sebesar 55%-75%, dan karbon dioksida

(CO2) sebesar 25%-45%. Kadar CH4 melebihi 60% dapat diperoleh melalui

pemurnian. Pemurnian dilakukan dengan metode adsorpsi yaitu penyerapan gas

terutama karbondioksida (CO2), karena dengan diserapnya CO2 maka kadar CH4

yang dihasilkan akan meningkat (Wahono, 2010).

3. Limbah Tahu

Salah satu limbah yang berpotensi dijadikan sumber biogas, yaitu limbah

tahu. Hal ini dilihat dari jumlah industry tahu di Indonesia. Pada tahun 2010,

sampai bulan Mei, tercatat jumlah industri tahu di indonesia mencapai 84.000 unit

usaha, dengan produksi lebih dari 2,56 juta ton per hari, Penyebaran industri tahu,

sekitar 80% terdapat di pulau Jawa, sehingga limbah yang dihasilkan diperkirakan

80% lebih tinggi dibandingkan industri tahu di luar pulau Jawa.

Secara umum peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan biogas

sangat sederhana, antara lain :

a. Bak Penampungan Sementara

Terbuat dari kotak dengan ukuran 0,5 m x 0,5 m x 0,5 m berguna sebagai

tempat mengencerkan kotoran sapi.

b. Digester

Bangunan utama dari instalasi biogas adalah digester. Digester berfungsi

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 yang diinginkan. Lahan yang diperlukan sekitar 16 m2. Untuk membuat

digester diperlukan bahan bangunan seperti pasir, semen, batu kali, batu koral,

bata merah, besi konstruksi, cat dan pipa prolon.

c. Plastik Penampungan Gas

Terbuat dari bahan plastik tebal berbentuk tabung yang berguna untuk

menampung gas methane yang dihasilkan dari digester. Gas metan kemudian

disalurkan ke kompor gas.

d. Bak penampungan Kompos

Bak ini dapat dibuat dengan cara mengali lobang ukuran 2 m x 3 m dengan

kedalaman 1 m sebagai tempat penampungan kompos yang dihasilkan dari

digester.

e. Selang

Selang digunakan untuk mengalirkan gas yang dihasilkan kedalam

penampung.

Tahap pembuatan biogas dari feses sapi perah adalah sebagai berikut:

1. Feses sapi (kotoran sapi) dicampur dengan air, dengan perbandingan feses

sapi dan air yaitu 1:1 dimana kadar air dalam campuran antara feses dan

air itu sebesar 60% dari total keseluruhan.

2. Campuran feses sapi itu dimasukkan dalam tabung penampungan pertama

melalui inlet. Tabung ini pada bagian dinding samping kanan, kiri dan

atas dilapisi dengan batu bata, sedangkan bawahnya dilapisi dengan batu.

Persentase campuran feses sapi itu sebesar 70% dari volume tabung dan

30% dari volume tabung adalah udara.

3. Gas dari proses pada tabung penampungan pertama ditekan oleh udara

menuju tabung penampung kedua. Setelah proses pada tabung penampung

kedua selesai, gas akan keluar melalui outlet, dapat langsung dimanfaatkan

untuk bahan bakar.

4. Dalam proses pembuatan biogas ini terjadi beberapa proses perubahan

yaitu: selulosa glukosa alkohol atau asam metana. Perubahan dari

asam menjadi metana disebut dengan metanogenik. Metana dari hasil

proses pembuatan biogas ini memiliki pH 6,8 – 7 dan temperatur 30 – 35

0C. Proses pembuatan biogas ini dari awal pembuatan sampai akhir

membutuhkan waktu 50 hari.

5. Dari proses pembuatan biogas ini selain dihasilkan gas metan juga

dihasilkan produk samping yaitu kompos (dari sluri/sludge) yang

dimanfaatkan untuk pupuk tanaman.

Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih

memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak

keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan

(deforestation) dan perusakan tanah.

Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil

sehingga akan menurunkan gas rumah kaca diatmosfer dan emisi lainnya. Metana

merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya diatmosfer akan

meningkatkan temperature, dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar

maka akan mengurangi gas metana di udara. Limbah berupa sampah kotoran

hewan dan manusia merupakan material yang tidak bermanfaaat, bahkan bisa

menngakibatkan racun yang sangat berbahaya.

Aplikasi anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan

meningkatkan nilai manfaat dari limbah. Selain keuntungan energi yang didapat

dari proses anaerobik digestion dengan menghasilkan gas bio, produk samping

seperti sludge. Material ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang

berupa padat dan cair. Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa

pupuk cair dan pupuk padat.

Berdasarkan penelitian pula membandingkan antara biogas dengan gas

dari hasil pembakaran fosil, sebanyak 100 Kg kedelai dihasilkan biogas sebanyak

1,5 m3. Biogas dengan nilai kalori 4.785 Kkal/liter, Sehingga panas dari biogas

yang dihasilkan mencapai 7.177,7 Kkal Nilai kalor untuk biogas sekitar 4.785

Kkal/m3 = 4.785 kal/liter. Nilai kalor untuk LPG sekitar 10.882 Kkal/m3 = 10.882

kal/liter. Harga LPG 12 Kg sekitar Rp. 85.000 = Rp.14.167/liter. Dengan

menggunakan perbandingan harga biogas sama dengan harga LPG dikalikan nilai

kalor LPG dibagi nilai kalor biogas. Maka harga biogas didapat sekitar Rp

3.221 /liter (Sadzali, 2010).

Kekurangan dari energi biogas yaitu agak berbau dan belum bisa dikemas

dengan baik (dimasukkan tabung seperti halnya LPG), sehingga user pemakai

harus berdekatan dengan sumber biogas, pada akhir biogas belum bisa dipasarkan

serta pemprosesan fermentasi yang begitu lama sehingga kurang praktis.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum yang kami lakukan, maka dapat disimpulkan:

1. Pengolahan biogas dapat dilakukan dalam skala kecil atau besar, dengan

syarat keduanya membutuhkan bahan baku yang sama yaitu kotoran dan

sampah organik.

2. Proses pembuatan biogas melalui beberapa fase, yaitu: pencampuran,

pemasukan ke digester, lalu di dalam digester terjadi penguapan.

3. Dalam pembuatan biogas terjadi beberapa proses perubahan yaitu: selulosa

glukosa alkohol atau asam metana.

B. Saran

Dari hasil praktikum yang kami lakukan, biogas ternyata memiliki banyak

keuntungan, terutama keuntungan energi. Namun tidak dapat dihindari bahwa

untuk proses pembuatannya banyak yang kurang tertarik, karena banyaknya

merasa enggan untuk mengolah kotoran dari hewan sehingga belum banyak yang

melakukan pembuatan biogas. Alangkah baiknya ketika biogas ini dijadikan salah

satu proyek energi alternatif yang serius seperti halnya energi alternatif lain,

seperti biomassa, angin, dan air.

DAFTAR PUSTAKA

Damanhuri, E. 1993. Pengaruh Perubahan Temperatur Terhadap Produksi Gas Metan Dari Sampah Dengan Kadar Materi Terbiodegradasi (Biodegradable) Tinggi. Jurnal Teknik Lingkungan No. 2 Vol. 1.

Damanhuri, E. 1995. Teknik Pembuangan Akhir. Jurusan Teknik Lingkungan,ITB: Bandung.

Fithry, Y. 2010. Pengaruh Penambahan Cairan Rumen Sapi Pada Pembentukan Biogas dari Sampah Buah Mangga dan Semangka. Tesis, Program Pasca Sarjana, Universitas Gajah Mada: Yogyakarta.

Nengsih. 2002. Penggunaan EM4 Dan GT1000-WTA Dalam Pembuatan Pupuk Organik Cair Dan Padat Dari Isi Rumen Limbah RPH. Skripsi, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor: Bogor.

Sadzali, Imam. 2010. Potensi Limbah Tahu Sebagai Biogas. Jurnal UI Untuk Bangsa Seri Kesehatan, Sains, dan Teknologi. 2(1): 62-69.