BAB IITINJAUAN PUSTAKAII.1Pengertian LimbahLimbah adalah bahan sisa yang dihasilkan dari suatu kegiatan dan proses produksi, baik pada skala rumah tangga, industri, pertambangan, dan sebagainya. Karakteristik limbah adalah sebagai berikut:1. Berukuran mikro2. Dinamis3. Berdampak luas (penyebarannya)4. Berdampak jangka panjang (antar generasi)Berdasarkan sumbernya, limbah dibedakan menjadi: Limbah alam :Limbah yang diproduksi di kehidupan liar diintegrasikan melalui proses daur ulang alami. Limbah manusia: hasil hasil pencernaan manusia. Limbah konsumsi: limbah yang dihasilkan oleh (manusia) pengguna barang. Limbah nuklir: hasil dari fusi nuklir dan fisi nuklir yang menghasilkan uranium dan thorium Limbah industry Limbah pertambanganBerdasarkan sifatnya, limbah dibedakan menjadi: Limbah organik : limbah yang dapat diuraikan secara sempurna oleh proses biologi baik aerob atau anaerob. Limbah anorganik : limbah yang tidak bisa diuraikan oleh proses biologi.

Limbah anorganik dapat dibagi menjadi: Recyclable : limbah yang dapat diolah dan digunakan kembali karena memiliki nilai secara ekonomi Non-recyclable : limbah yang tidak memiliki nilai ekonomi dan tidak dapat diolah atau diubah kembaliBerdasarkan bentuknya, limbah dibedakan menjadi: Limbah padat : segala bahan buangan selain kotoran manusia, urine dan limbah cair Limbah cair : bahan cairan yang telah digunakan dan tidak diperlukan kembali dan dibuang ke tempat pembuangan limbah Limbah gasLimbah organik adalah limbah yang dapat diuraikan secara sempurna oleh proses biologi baik aerob ataupun anaerob. Limbah organik sifatnya mudah membusuk, seperti sisa makanan, sayuran, daun-daunan kering, potongan-potongan kayu, dan sebagainya. Limbah organik terdiri atas bahan-bahan yang besifat organik seperti dari kegiatan rumah tangga maupun kegiatan industri. Limbah ini juga bisa dengan mudah diuraikan melalui proses yang alami. Limbah ini mempunyai sifat kimia yang stabil sehingga zat tersebut akan mengendap kedalam tanah, dasar sungai, danau, serta laut dan selanjutnya akan mempengaruhi organisme yang hidup didalamnya.Limbah organik dapat mengalami pelapukan (dekomposisi) dan terurai menjadi bahan yang lebih kecil dan tidak berbau (sering disebut dengan kompos). Kompos merupakan hasil pelapukan bahan-bahan organik seperti daun-daunan, jerami, alang-alang, sampah, rumput, dan bahan lain yang sejenis yang proses pelapukannya dipercepat oleh bantuan manusia. Sampah pasar khusus seperti pasar sayur mayur, pasar buah, atau pasar ikan, jenisnya relatif seragam, sebagian besar (95%) berupa sampah organik sehingga lebih mudah ditangani. Sampah yang berasal dari pemukiman umumnya sangat beragam, tetapi secara umum minimal 75% terdiri dari sampah organik dan sisanya anorganik.Limbah organik dibagi menjadi dua, yaitu:1. Limbah organik basahLimbah ini memiliki kandungan air yang cukup tinggi. Contohnya kulit buah dan sisa sayuran.

2. Limbah organik keringLimbah ini memiliki kandungan air yang relative sedikit. Contohnya kayu, ranting pohon, dedaunan kering, dan lain lain.

Biomassa merupakan sumber energi terbarukan yang mengacu pada bahan biologis yang berasal dari organisme yang belum lama mati (dibandingkan dengan bahan bakar fosil). Sumber-sumber biomassa yang paling umum adalah bahan bakar kayu, limbah dan alkohol. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan karena tanaman dapat kembali tumbuh pada lahan yang sama. Kayu saat ini merupakan sumber yang paling banyak digunakan untuk biomassa. Di Amerika Serikat, misalnya, hampir 90% biomassa berasal dari kayu sebagai bahan bakar.Ada tiga jenis proses yang digunakan untuk mengkonversi biomassa menjadi bentuk yang energi yang berguna yaitu: konversi termal dari biomassa, konversi kimia dari biomassa, dan konversi biokimia dari biomassa.Biomassa memang sumber energi terbarukan tetapi ini tidak berarti biomassa adalah sumber energi yang benar-benar ramah lingkungan. Pertanyaan apakah kita harus menggunakan biomassa atau tidak telah menimbulkan banyak pro-kontra di beberapa tahun terakhir. Para penentang mengatakan bahwa biomassa dapat menyebabkan emisi gas rumah kaca yang besar (dari pembakaran kayu), bahkan lebih besar daripada gas rumah kaca yang berasal dari pembangkit listrik berbahan bakar batubara. Di sisi lain, para pendukungnya mengatakan bahwa konsep biomassa berkelanjutan relatif mudah dicapai dengan menerapkan peraturan yang sangat ketat mengenai bahan yang digunakan dan bagaimana mereka dibakar. Biomassa dianggap sebagai karbon netral, ini berarti biomassa mengambil karbon dari atmosfer pada saat tanaman tumbuh, dan mengembalikannya ke udara ketika dibakar. Karena itulah, setidaknya menurut teori, terjadi siklus karbon tertutup tanpa peningkatan kadar karbon dioksida (CO2) di atmosfer.Terdapat dua jenis energi yaitu energi terbarukan dan energi tak terbarukan. Energi terbarukan merupakan sumber energi yang bisa diperbarui lagi atau bisa digunakan secara berulang. Di sisi lain, sumber energi tak terbarukan tidak bisa digunakan terus menerus serta akan habis pada satu titik. Biomassa merupakan jenis sumber energi terbarukan yang diperoleh dari materi alami.Energi biomassa adalah jenis bahan bakar yang dibuat dengan mengkonversi bahan biologis seperti tanaman. Bahan organik juga dapat diperoleh dari hewan dan mikroorganisme. Seperti diketahui, tumbuhan memproduksi makanan dengan bantuan sinar matahari melalui proses fotosintesis. Energi ini lantas ditransfer ke hewan dan manusia saat mereka mengkonsumsi tumbuhan. Biomassa, yang terutama terdiri dari tumbuhan mampu memberikan sejumlah besar energi yang digunakan untuk berbagai keperluan. Saat tidak dikonsumsi oleh hewan, tumbuhan lantas dipecah atau dimetabolisme oleh mikroorganisme untuk kemudian melepaskan karbon dioksida dan metana kembali ke atmosfer. Hal tersebut merupakan proses berkesinambungan yang berkontribusi pada siklus karbon.Contoh energi biomassa, seperti disebutkan sebelumnya biomassa adalah bentuk energi terbarukan karena diperoleh dari sumber-sumber yang dapat diproduksi lagi. Hal ini karena sumber utama biomassa (tumbuhan) berlimpah di alam dan dapat terus tumbuh, serta limbahnya (dalam bentuk daun kering, cabang mati, dll) tersedia terus-menerus.Berikut adalah berbagai contoh sumber energi biomassa:1. Limbah pertanianSejumlah limbah pertanian dapat digunakan untuk produksi energi biomassa. Berbagai limbah tersebut diantaranya adalah jerami, ampas tebu, kotoran ternak, serta kotoran unggas yang bisa digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan panas dan listrik.

2. BiogasBiogas diproduksi melalui pemecahan bahan organik seperti kotoran manusia, material tanaman, pupuk kandang, dll. Semua bahan organik tersebut diuraikan melalui proses fermentasi dengan bantuan mikroorganisme anaerobik untuk menghasilkan karbon dioksida dan metana. Gas yang dihasilkan lantas digunakan untuk bahan bakar seperti menyalakan kompor, digunakan sebagai pemanas, atau untuk membangkitkan listrik.3. Tanaman energiTerdapat juga sejumlah tanaman energi yang ditanam secara komersial sebagai sumber energi. Tanaman ini dibudidayakan dalam skala besar dan diproses untuk menghasilkan bahan bakar. Berbagai tanaman sumber energi ini diantaranya adalah jagung, kedelai, rami, serta gandum. Produk bahan bakar yang dihasilkan meliputi butanol, etanol, metanol, propanol, serta biodiesel.4. KayuKayu dibakar sebagai bahan bakar di banyak tempat di seluruh dunia. Kayu dianggap sebagai bentuk sederhana dari biomassa. Energi yang dilepaskan oleh pembakaran kayu digunakan untuk memasak, untuk menghasilkan panas, dan lain-lain. Kayu juga digunakan untuk produksi listrik pada skala besar seperti dalam kasus pembangkit listrik tenaga uap. Hanya saja, pembakaran kayu disertai dengan emisi sejumlah besar karbon dioksida ke udara yang merupakan gas rumah kaca. Untuk menyeimbangkan polusi, lebih banyak pohon harus ditanam sehingga mampu menyerap kelebihan karbon dioksida dari atmosfer.

II.2BiogasBiogas merupakan gas campuran metana (CH4), karbondioksida (CO2) dan gas lainnya yang didapat dari hasil penguraian material organik seperti kotoran hewan, kotoran manusia, tumbuhan oleh bakteri pengurai metanogen pada sebuah biodigester. Jadi, untuk menghasilkan biogas dibutuhkan pembangkit biogas yang disebut biodigester. Proses penguraian material organik terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Biogas terbentuk pada hari ke 4 5 sesudah biodigester terisi penuh, dan mencapai puncak pada hari ke 20 25. Biogas yang dihasilkan oleh biodigester sebagian besar terdiri dari 50 70% metana (CH4), 30 40% karbondioksida (CO2), dan gas lainnya dalam jumlah kecil.Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas, yaitu:1. Kelompok bakteri fermentatif: Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae.2. Kelompok bakteri asetogenik: Desulfovibrio.3. Kelompok bakteri metana: Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.Bakteri methanogen secara alami dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti: air bersih, endapan air laut, sapi, kambing, lumpur (sludge) kotoran anaerob ataupun TPA (Tempat Pembuangan Akhir).Selama beberapa tahun, masyarakat pedesaan di seluruh dunia telah menggunakan biodigester untuk mengubah limbah pertanian dan peternakan yang mereka miliki menjadi bahan bakar gas. Pada umumnya, biodigester dimanfaatkan pada skala rumah tangga. Namun tidak menutup kemungkinan untuk dimanfaatkan pada skala yang lebih besar (komunitas). Biodigester mudah untuk dibuat dan dioperasikan. Beberapa keuntungan yang dimiliki oleh biodigester bagi rumah tangga dan komunitas antara lain: Mengurangi penggunaan bahan bakar lain (minyak tanah, kayu, dsb) oleh rumah tangga atau komunitas. Menghasilkan pupuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan. Menjadi metode pengolahan sampah (raw waste) yang baik danmengurangi pembuangan sampah ke lingkungan (aliran air/sungai). Meningkatkan kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbodioksida akibat pembakaran bahan bakar minyak/kayu bakar. Secara ekonomi murah dalam instalasi serta menjadi investasi yang menguntungkan dalam jangka panjang.Biogas adalahgas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme dalam kondisi tanpa udara (anaerobik).Gas methan ini sudah lama digunakan oleh warga Mesir, Cina, dan Roma kuno untuk dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas. Sedangkan proses fermentasi lebih lanjut untuk menghasilkan gas methan ini pertama kali ditemukan oleh Alessandro Volta (1776). Hasil identifikasi gas yang dapat terbakar ini dilakukan oleh Willam Henry pada tahun 1806 dan Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882) adalah orang pertama yang memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan. Adapun alat penghasil biogas secara anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. Pada akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai biogas dilakukan oleh Jerman dan Perancis pada masa perang dunia II. Selama perang dunia II, banyak petani di Inggris dan Benua Eropa yang membuat alat penghasil biogas kecil yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Akibat kemudahan dalam memperoleh BBM dan harganya yang murah pada tahun 1950, proses pemakaian biogas ini mulai ditinggalkan. Tetapi, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia. Oleh karena itu, di India kegiatan produksi biogas terus dilakukan semenjak abad ke-19. Saat ini, negara berkembang lainnya seperti Cina, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Nugini telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat penghasil biogas. Selain di negara berkembang, teknologi biogas juga telah dikembangkan di negara maju seperti Jerman. Biogas dihasilkan dengan bantuanbakterimetanogenatau metanogenik.Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti limbah ternak dansampahorganik. Umumnya, biogas diproduksi menggunakan alat yang disebut reaktor biogas (digester) yang dirancang agar kedap udara (anaerobik) sehingga proses penguraian oleh mikroorganisme dapat berjalan secara optimal. Biogas adalah gas yang mudah terbakar yang diproduksi oleh mikroba-mikroba saat bahan organik difermentasikan pada rentang suhu, kelembaban serta keasamaan tertentu dalam keadaan kedap udara. Komponen utama dalam biogas adalah gas metan. Metana merupakan komponen yang paling berharga dalam penggunaan biogas sebagai bahan bakar, komponen lain tidak memberikan kontribusi pada nilai kalori (pemanasan ) dan sering "dicuci" dalam pabrik pemurnian untuk mendapatkan gas dengan hampir 100 % CH4.

Tabel 2.1 Komposisi Jenis Gas dan Jumlahnya Pada suatu Unit BiogasMetana juga menjadi komponen utama dalam gas alam, dengan pemurnian sedikit, energi biogas dapat menambah atau mengganti bahan bakar fosil tanpa infrastruktur atau peralatan baru. Setelah dimurnikan, biogas dapat disuntikkan langsung ke jaringan pipa gas alam yang ada. Hal ini memungkinkan biogas, kadang-kadang dikenal sebagai biometana dalam bentuk yang ditingkatkan untuk digunakan dalam pembangkit listrik tenaga gas alam. Ini juga berarti bahwa mobil dan truk dirancang untuk berjalan pada gas alam dapat menggunakan biogas sebagai bahan bakar.Biogas juga dapat digunakan dalam program kompensasi karbon. Dalam banyak kasus, produsen energi biogas membakar metana dan gas rumah kaca lainnya yang seharusnya dapat dilepaskan ke atmosfer. Selain produktif penghasilan dari pembangkit listrik, produsen ini, apakah petani tunggal atau sebuah perusahaan besar, bisa menjual nilai karbon untuk utilitas listrik dan perusahaan lain. Seperti halnya dengan semua sumber energi, biogas memang memiliki kelemahan. Meskipun dapat mengurangi emisi gas rumah kaca, biogas tidak sepenuhnya bebas polusi. Karena digester ini dirancang untuk menjadi ramah terhadapbakteri, ada potensi untuk pertumbuhan mikroorganisme berbahaya. Metana mudah meledak, dan tindakan pencegahan harus diambil ketika menangani atau pengangkutannya. Namun, banyak keuntungan dari energi biogas berarti penggunaannya kemungkinan akan terus meningkat di seluruh dunia.II.2.1Karakteristik GasII.2.1.1. MetanaMetana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tapi jika digunakan untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit bau belerang untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi.Metana adalah molekul tetrahedral dengan empat ikatan C-H yang ekuivalen. Struktur elektroniknya dapat dijelaskan dengan 4 ikatan orbital molekul yang dihasilkan dari orbital valensi C dan H yang saling melengkapi. Energi orbital molekul yang kecil dihasilkan dari orbital 2s pada atom karbon yang saling berpasangan dengan orbital 1s dari 4 atom hidrogen.Metana dapat terbentuk oleh proses pembusukan anaerobik bakterial dari pepohonan dan binatang seperti kalau dibawah air akan terbentuk gas rawa-rawa. Methane dapat dibentuk dalam proses pembusukan bahan natural dan sering ditemukan di gundukan sampah, rawa-rawa, septik tank, selokan. Metana dapat membentuk explosive mixture dengan udara dengan konsentrasi rendah. Metana dari sektor industri pertambangan batubara, kilang minyak, dan kebocoran saluran pipa gas dapat diminimalkan melalui perubahan dan kemajuan teknologi saat ini. Akan tetapi, metana dari industri peternakan merupakan penyumbang emisi terburuk dan terbesar dari aktivitas manusia.Tabel 2.2. Tabel Sifat Gas MetanaRumus KimiaCH4

Massa Molar16.04 g mol1

PenampilanGas tidak berwarna

BauTidak berbau

Densitas655.6 g cm3

Titik Lebur

Titik Didih161 C (257.8 F)

Kelarutan Dalam Air35 mg dm3(at 17C)

Sumber : id.wikipedia.org

Pada suhu ruangan dan tekanan standar, metana adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Bau dari metana (yang sengaja dibuat demi alasan keamanan) dihasilkan dari penambahan odoran seperti metanathiol atau etanathiol. Metana mempunyai titik didih 161 C (257.8 F) pada tekanan 1 atmosfer. Sebagai gas, metana hanya mudah terbakar bila konsentrasinya mencapai 5-15% di udara. Metana yang berbentuk cair tidak akan terbakar kecuali diberi tekanan tinggi (4-5 atmosfer).II.2.1.1. KarbondioksidaKarbondioksida (CO2) atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi. Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kira-kira 387 ppm berdasarkan volume walaupun jumlah ini bisa bervariasi tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah gas rumah kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah dengan kuat.

Tabel 2.3. Tabel Sifat Gas KarbondioksidaRumus KimiaCO2

Massa Molar44,0095(14) g/mol

PenampilanGas tidak berwarna

BauTidak berbau

Densitas1.600 g/L (padat)1,98 g/L (gas)

Titik Lebur57 C (216 K)(di bawah tekanan)

78 C (195 K)(menyublim)

Titik Didih

Kelarutan Dalam Air1,45 g/L

Sumber : id.wikipedia.org

Karbondioksida dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada proses fotosintesis. Oleh karena itu, karbondioksida merupakan komponen penting dalam siklus karbon. Karbondioksida juga dihasilkan dari hasil samping pembakaran bahan bakar fosil. Karbondioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya seperti pada mata air panas.Karbondioksida tidak mempunyai bentuk cair pada tekanan di bawah 5,1 atm namun langsung menjadi padat pada temperatur di bawah -78 C. Dalam bentuk padat, karbondioksida umumnya disebut sebagai es kering. Pada keadaan STP, rapatan karbondioksida berkisar sekitar 1,98 kg/m, kira kira 1,5 kali lebih berat dari udara. Molekul karbondioksida (O=C=O) mengandung dua ikatan rangkap yang berbentuk linear. Ia tidak bersifat dipol. Senyawa ini tidak begitu reaktif dan tidak mudah terbakar, namun bisa membantu pembakaran logam seperti magnesium.II.2.2Anaerobic DigestionAnaerobic Digestion adalah suatu proses biokimia di mana bahan organik yang kompleks terurai dalam ketiadaan oksigen oleh berbagai jenis mikro organisme anaerobik . Proses AD umum untuk banyak lingkungan alam seperti sedimen air laut, perut ruminansia atau rawa gambut. Jika substrat untuk AD adalah campuran homogen dari dua atau lebih jenis bahan baku (misalnya lumpur hewan dan limbah organik dari industri makanan), proses ini disebut co-digestion dan hal ini dilakukan sebagian besar dari pengaplikasian biogas saat ini.Ketertarikan pada Anerobic Digestion mengemuka seiring meningkatnya ketergantungan terhadap minyak bumi. Sistem dari Anaerobic Digestion relatif sederhana, ekonomis, dan dapat dioperasikan serta diterapkan pada skala kecil maupun besar daerah perkotaan dan pedesaan. Aplikasi pertama praktik penggunaan dari Anaerobic Digestion untuk produksi energi bertempat di Inggris pada tahun 1986 saat biogas dari limbah lumpur digunakan sebagai bahan bakar dari lampu jalan.Selama Anaerobic Digestion, sangat sedikit panas yang dihasilkan bila dibandingkan dengan pembusukan secara aerobik (dengan adanya oksigen), seperti dalam kasus pengkomposan. Energi yang secara kimia terikat dalam substrat, terutama biogas yang dihasilkan, dalam bentuk metan.Efisiensi dari Anaerobic Digestion dipengaruhi oleh beberapa parameter penting. Pertumbuhan dan aktivitas dari mikroorganisme anaerob sangat dipengaruhi oleh beberapa parameter seperti ketiadaan oksigen, temperatur yang konstan, derajat keasaman, campuran substrat dan rasio karbon- nitrogen.Anaerobic Digestion akan terjadi pada kebanyakan temperature dibawah 70 derajat celcius, tetapi pada saat digester bekerja biasanya terdapat dua kisaran suhu utama yang digunakan, yaitu mesophilic (30-44) dan thermophilic (45-60). (Amigun dkk, dalam Kumar, 2012). Menurut Fry, untuk efisiensi terbaik bakteri pada proses pencernaan anaerob bekerja pada temperatur 96o F (35o C). Gas metana dapat diproduksi pada tiga range temperatur sesuai dengan bakteri yang hadir. Bakteri psyhrophilic 0 7 oC, bakteri mesophilic pada temperatur 13 40 oC sedangkan thermophilic pada temperatur 55 60 oC (Fry, 1974).Temperatur yang tinggi/ range thermophilic jarang digunakan karena sebagian besar bahan sudah dicerna dengan baik pada range temperature mesophilic, selain itu bakteri thermophilic mudah mati karena perubahan temperatur, keluaran/ sludge memiliki kualitas yang rendah untuk pupuk, berbau dan tidak ekonomis untuk mempertahankan pada temperatur yang tinggi, khususnya pada iklim dingin (Fry, 1974).

Gambar 2.1 Perbandigan tingkat produksi gas pada 60oF dan 95oF (Fry, 1974)Kotoran dengan massa yang sama akan dicerna dua kali lebih cepat oleh bakteri pada temperatur 95oF daripada 60oF. Dan pada temperatur antara 80oF-100oF akan dihasilkan hampir 15 kali jumlah gas yang lebih banyak dalam rata-rata waktu yang sama. Pada gambar 2.1 dapat dilihat bahwa pada temperature yang lebih tinggi (95oF) akan menghasilkan jumlah gas bio yang lebih banyak dibandingkan dengan temperatur yang lebih rendah (60oF).

II.3BiodigesterSangatlah mungkin untuk meniru dan mempercepat proses alami dari pencernaan secara anaerobik dengan memasukan limbah organik (kotoran dan sisa sayuran) ke dalam wadah kedap udara yang disebut digester. Dalam pembangunan biodigester, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, yaitu: Lingkungan abiotisBiodigester harus tetap dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak langsung dengan Oksigen (O2). Udara (O2) yang memasuki biodigester menyebabkan penurunan produksi metana, karena bakteri berkembang pada kondisi yang tidak sepenuhnya anaerob. TemperaturSecara umum, ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu:1. Psicrophilic (suhu 4 200 C) -biasanya untuk negara-negara subtropics atau beriklim dingin2. Mesophilic (suhu 20 400 C)3. Thermophilic (suhu 40 600 C) hanya untuk mendigesti material, bukan untuk menghasilkan biogas. Untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated digester (digester tanpa pemanasan) untuk kondisi temperatur tanah 20 300 C. Derajat keasaman (pH)Bakteri berkembang dengan baik pada keadaan yang agak asam (pH antara 6,6 7,0) dan pH tidak boleh di bawah 6,2. Karena itu, kunci utama dalam kesuksesan operasional biodigester adalah dengan menjaga agar temperatur konstan (tetap) dan input material sesuai. Rasio C/N bahan isianSyarat ideal untuk proses digesti adalah C/N = 25 30. Karena itu, untuk mendapatkan produksi biogas yang tinggi, maka penambangan bahan yang mengandung karbon (C) seperti jerami, atau N (misalnya: urea) perlu dilakukan untuk mencapai rasio C/N = 25 30. Berikut tabel yang menunjukkan kadar N dan rasio C/N dari beberapa jenis bahan organik.

Tabel 2.4. Rasio C/N dari beberapa bahan baku di alamBahan BakuRasio C/N

Kotoran Bebek8

Kotoran Manusia8

Kotoran Ayam10

Kotoran Kambing12

Kotoran Babi18

Kotoran Domba19

Kotoran Sapi24

Eceng Gondok25

Limbah Padat40

Kotoran Gajah43

Jerami Jagung60

Jerami Padi70

Jerami Gandum90

Serbuk Gergaji>200

Sumber : Abbasi, 2012 Kebutuhan NutrisiBakteri fermentasi membutuhkan beberapa bahan gizi tertentu dan sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi atau bahan logam yang dibutuhkan dapat memperkecil proses produksi metana. Nutrisi yang diperlukan antara lain ammonia (NH3) sebagai sumber Nitrogen, nikel (Ni), tembaga (Cu), dan besi (Fe) dalam jumlah yang sedikit. Selain itu, fosfor dalam bentuk fosfat (PO4), magnesium (Mg) dan seng (Zn) dalam jumlah yang sedikit juga diperlukan. Tabel berikut adalah kebutuhan nutrisi bakteri fermentasi.

Kadar Bahan KeringTiap jenis bakteri memiliki nilai kapasitas kebutuhan air tersendiri. Bila kapasitasnya tepat, maka aktifitas bakteri juga akan optimal. Proses pembentukan biogas mencapai titik optimum apabila konsentrasi bahan kering terhadap air adalah 0,26 Kg/L. PengadukanPengadukan dilakukan untuk mendapatkan campuran substrat yang homogen dengan ukuran partikel yang kecil. Pengadukan selama proses dekomposisi untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung pada permukaan cairan dan berfungsi mencampur methanogen dengan substrat. Pengadukan juga memberikan kondisi temperatur yang seragam dalam biodigester. Zat Racun (Toxic)Beberapa zat racun yang dapat mengganggu kinerja biodigester antara lain air sabun, detergen, creolin. Berikut adalah tabel beberapa zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam biodigester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006)

Pengaruh StarterStarter yang mengandung bakteri metana diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter antara lain: Starter alami, yaitu lumpur aktif seperti lumpur kolam ikan, air comberan atau cairan septic tank, sludge, timbunan kotoran, dan timbunan sampah organik. Starter semi buatan, yaitu dari fasilitas biodigester dalam stadium aktif. Starter buatan, yaitu bakteri yang dibiakkan secara laboratorium dengan media buatan.

II.3.1Jenis BiodigesterPemilihan jenis biodigester disesuaikan dengan kebutuhan dan kemampuan pembiayaan/ finansial. Dari segi konstruksi, biodigester dibedakan menjadi: Fixed dome : Biodigester ini memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan dalam reactor (biodigester). Karena itu, dalam konstruksi ini gas yang terbentuk akan segera dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor. Jenis Fixed Dome ini (Gambar 2.2) terdiri dari bagian pencerna yang berbentuk kubah tertutup yang tidak dapat dipindah pindah, penahan gas kaku, dan baskom pemindah substrat (keseimbangan) Bagian silinder pencerna terbuat dari beton, walaupun demikian efektifitas penggunaan gasnya rendah, karena fluktuasi tekanan yang tidak dapat konstan, selain itu bahan beton tidak kedap air, sehingga pada bagian penyimpanan gas harus dicat dengan bahan yang kedap udara seperti lateks atau cat sintetis.

Gambar 2.2. Gas Holder tipe Fixed Dome (Sasse, 1988) Floating dome : Pada tipe ini terdapat bagian pada konstruksi reaktor yang bisa bergerak untuk menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor. Pergerakan bagian reaktor ini juga menjadi tanda telah dimulainya produksi gas dalam reaktor biogas. Pada reaktor jenis ini, pengumpul gas berada dalam satu kesatuan dengan reaktor tersebut. Digester Floating Drum ini terdiri dari ruang pencerna berbentuk silinder atau kubah yang dapat bergerak, penahan gas mengapung atau drum (Gambar 2.3). Pergerakan penahan gas dipengaruhi oleh proses fermentasi dan pembentukan gas. Bagian drum sebagai tempat tersimpannya gas yang terbentuk mempunyai rangka pengarah agar pergerakan drum stabil. Keuntungan unit pencerna floating drum adalah mudah dioperasikan, produksi gasnya dapat dimonitor dan tekanan konstan. Kerugiannya adalah umur pakai pendek (