RESUME MATERI

TOPIK 7

BIOMASSA (SOLID DAN BIOGAS)

Disusun untuk memenuhi tugas

Mata Kuliah Renewable Technology

yang dibina oleh Dr. M. Alfian Mizzar, M.P.

Oleh:

RIANA NURMALASARI (140551807225)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KEJURUAN

PASCASARJANA

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

Maret 2015

BIOMASSA

(SOLID DAN BIOGAS)

A. BIOMASSA

1. Pengertian

Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui pross

fotosintetik, baik berupa produk maupun buangan. Contoh biomassa antara

lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah

hutan, tinja dan kotoran ternak. Selain digunakan untuk tujuan primer

serat, bahan pangan, pakan ternak, miyak nabati, bahan bangunan dan

sebagainya, biomassa juga digunakan sebagai sumber energi (bahan

bakar). Umum yang digunakan sebagai bahan bakar adalah biomassa yang

nilai ekonomisnya rendah atau merupakan limbah setelah diambil produk

primernya.

Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan  antara

lain merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable)

sehingga dapat menyediakan sumber energi secara berkesinambungan

(suistainable).  Di Indonesia, biomassa merupakan sumber daya alam yang

sangat penting dengan berbagai produk primer sebagai serat, kayu,

minyak, bahan pangan dan lain-lain yang selain digunakan untuk

memenuhi kebutuhan domestik juga diekspor dan menjadi tulang

punggung penghasil devisa negara.

Gambar 1

2. Biomassa Sebagai Sumber Energi

Potensi biomassa di Indonesia yang bisa digunakan sebagai sumber

energi jumlahnya sangat melimpah. Limbah yang berasal dari hewan

maupun tumbuhan semuanya potensial untuk dikembangkan. Tanaman

pangan dan perkebunan menghasilkan limbah yang cukup besar, yang

dapat dipergunakan untuk keperluan lain seperti bahan bakar nabati.

Pemanfaatan limbah sebagai bahan bakar nabati memberi tiga keuntungan

langsung. Pertama, peningkatan efisiensi energi secara keseluruhan karena

kandungan energi yang terdapat pada limbah cukup besar dan akan

terbuang percuma jika tidak dimanfaatkan. Kedua, penghematan biaya,

karena seringkali membuang limbah bisa lebih mahal dari pada

memanfaatkannya. Ketiga, mengurangi keperluan akan tempat

penimbunan sampah karena penyediaan tempat penimbunan akan menjadi

lebih sulit dan mahal, khususnya di daerah perkotaan.

Selain pemanfaatan limbah, biomassa sebagai produk utama untuk

sumber energi juga akhir-akhir ini dikembangkan secara pesat.  Kelapa

sawit, jarak, kedelai merupakan beberapa jenis tanaman yang produk

utamanya sebagai bahan baku pembuatan biodiesel.  Sedangkan ubi kayu,

jagung, sorghum, sago merupakan tanaman-tanaman yang produknya

sering ditujukan sebagai bahan pembuatan bioethanol.

3. Prinsip Pembakaran Bahan Bakar

Prinsip pembakaran bahan bakar sejatinya adalah reaksi kimia

bahan bakar dengan oksigen (O). Kebanyakan bahan bakar mengandung

unsur Karbon (C), Hidrogen (H) dan Belerang (S).  Akan tetapi yang

memiliki kontribusi yang penting terhadap energi yang dilepaskan adalah

C dan H.  Masing-masing bahan bakar mempunyai kandungan unsur C

dan H yang berbeda-beda.

Proses pembakaran terdiri dari dua jenis yaitu pembakaran lengkap

(complete combustion) dan pembakaran tidak lengkap (incomplete

combustion). Pembakaran sempurna terjadi apabila seluruh unsur C yang

bereaksi dengan oksigen hanya akan menghasilkan CO2, seluruh unsur H

menghasilkan H2O dan seluruh S menghasilkan SO2. Sedangkan

pembakaran tak sempurna terjadi apabila seluruh unsur C yang dikandung

dalam bahan bakar bereaksi dengan oksigen dan gas yang dihasilkan tidak

seluruhnya CO2. Keberadaan CO pada hasil pembakaran menunjukkan

bahwa pembakaran berlangsung secara tidak lengkap.

Jumlah energi yang dilepaskan pada proses pembakaran

dinyatakan sebagai entalpi pembakaran yang merupakan beda entalpi

antara produk dan reaktan dari proses pembakaran sempurna.  Entalpi

pembakaran ini dapat dinyatakan sebagai Higher Heating Value (HHV)

atau Lower Heating Value (LHV).  HHV diperoleh ketika seluruh air hasil

pembakaran dalam wujud cair sedangkan LHV diperoleh ketika seluruh

air hasil pembakaran dalam bentuk uap.

Pada umumnya pembakaran tidak menggunakan oksigen murni

melainkan memanfaatkan oksigen yang ada di udara.  Jumlah udara

minimum yang diperlukan untuk menghasilkan pembakaran lengkap

disebut sebagai jumlah udara teoritis (atau stoikiometrik).  Akan tetapi

pada kenyataannya untuk pembakaran lengkap udara yang dibutuhkan

melebihi jumlah udara teoritis.   Kelebihan udara dari jumlah udara teoritis

disebut sebagai excess air yang umumnya dinyatakan dalam persen.

Parameter yang sering digunakan untuk mengkuantifikasi jumlah udara

dan bahan bakar pada proses pembakaran tertentu adalah rasio udara-

bahan bakar.  Apabila pembakaran lengkap terjadi ketika jumlah udara

sama dengan jumlah udara teoritis maka pembakaran disebut sebagai

pembakaran sempurna.

 

4. Pemanfaatan Energi Biomassa

Agar biomassa bisa digunakan sebagai bahan bakar maka

diperlukan teknologi untuk mengkonversinya. Terdapat beberapa

teknologi untuk konversi biomassa, dijelaskan pada Gambar 2. Teknologi

konversi biomassa tentu saja membutuhkan  perbedaan pada alat yang

digunakan untuk mengkonversi biomassa dan menghasilkan perbedaan

bahan bakar yang dihasilkan.

Secara umum teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat

dibedakan menjadi tiga yaitu pembakaran langsung, konversi termokimiawi

dan konversi biokimiawi.  Pembakaran langsung merupakan teknologi yang

paling sederhana karena pada umumnya biomassa telah dapat langsung

dibakar.  Beberapa biomassa perlu dikeringkan terlebih dahulu dan

didensifikasi untuk kepraktisan dalam penggunaan.  Konversi termokimiawi

merupakan teknologi yang memerlukan perlakuan termal untuk memicu

terjadinya reaksi kimia dalam menghasilkan bahan bakar.  Sedangkan

konversi biokimiawi merupakan teknologi konversi yang m

enggunakan bantuan mikroba dalam  menghasilkan bahan bakar.

 

5. Pemanfaatan Energi Biomassa

      5.1.  Biobriket

Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengkonversi

sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara

dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang

terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa

di bikin briket. Biomassa lain seperti sekam, arang sekam, serbuk gergaji,

serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya. Pembuatan briket

tidak terlalu sulit, alat yang digunakan juga tidak terlalu rumit. Di IPB

terdapat banyak jenis-jenis mesin pengempa briket mulai dari yang

manual, semi mekanis, dan yang memakai mesin. Adapun cara untuk

membuat biobriket secara semi mekanis disajikan dalam bentuk video.

5.2.  Gasifikasi

Secara sederhana, gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai

proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier)

menjadi bahan bakar. Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar

motor untuk menggerakan generator pembangkit listrik. Gasifikasi

merupakan salah satu alternatif dalam rangka program penghematan dan

diversifikasi energi. Selain itu gasifikasi akan membantu mengatasi

masalah penanganan dan pemanfaatan limbah pertanian, perkebunan dan

kehutanan.  Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi, yaitu : (a) unit

pengkonversi bahan baku (umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasi

atau gasifier, (b) unit pemurnian gas, (c) unit pemanfaatan gas.

    5.3.  Pirolisa

Pirolisa adalah penguraian biomassa (lysis) karena panas (pyro)

pada suhu yang lebih dari 150oC. Pada proses pirolisa terdapat beberapa

tingkatan proses, yaitu pirolisa primer dan pirolisa sekunder.Pirolisa

primer adalah pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan

pirolisa sekunder adalah pirolisa yang terjadi atas partikel dan gas/uap

hasil pirolisa primer.  Penting diingat bahwa pirolisa adalah penguraian

karena panas, sehingga keberadaan O2 dihindari pada proses tersebut

karena akan memicu reaksi pembakaran.

 

5.4. Liquification

Liquification merupakan proses perubahan wujud dari gas ke

cairan dengan proses kondensasi, biasanya melalui pendinginan, atau

perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dengan

pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk

memutuskan ikatan. Pada bidang energi liquification tejadi pada batubara

dan gas menjadi bentuk cairan untuk menghemat transportasi dan

memudahkan dalam pemanfaatan.

 

5.5. Biokimia

Pemanfaatan energi biomassa  yang lain adalah dengan cara proses

biokimia. Contoh proses yang termasuk ke dalam proses biokimia adalah

hidrolisis, fermentasi dan an-aerobic digestion. An-aerobic digestion

adalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4 dan gas lain

melalui proses biokimia. Adapun tahapan proses anaerobik digestion

adalah diperlihatkan pada Gambar dibawah.

Selain anaerobic digestion, proses pembuatan etanol dari biomassa

tergolong dalam konversi biokimiawi.  Biomassa yang kaya dengan

karbohidrat atau glukosa dapat difermentasi sehingga terurai menjadi

etanol dan CO2.  Akan tetapi, karbohidrat harus mengalami penguraian

(hidrolisa) terlebih dahulu menjadi glukosa.  Etanol hasil fermentasi pada

umumnya mempunyai kadar air yang tinggi dan tidak sesuai untuk

pemanfaatannya sebagai bahan bakar pengganti bensin.  Etanol ini harus

didistilasi sedemikian rupa mencapai kadar etanol di atas 99.5%.

B. BIOGAS

1. Pengertian

Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau

fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk di antaranya; kotoran manusia

dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau

setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik.

Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida. Biogas

dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan

listrik.

2. Biogas dan Aktivitas Anaerobik

Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer

digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat

dihasilkan sambil Mengurai 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 meningkatkan penggunaan biogas yang

dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan

dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah.

3. Gas landfill

Gas landfill adalah gas yang dihasilkan oleh limbah padat yang

dibuang di landfill. Sampah ditimbun dan ditekan secara mekanik dan tekanan

dari lapisan di atasnya. Karena kondisinya menjadi anaerobik, bahan organik

tersebut terurai dan gas landfill dihasilkan. Gas ini semakin berkumpul untuk

kemudian perlahan-lahan terlepas ke atmosfer. Hal ini menjadi berbahaya

karena:

Dapat menyebabkan ledakan

Pemanasan global melalui metana yang merupakan gas rumah kaca

Material organik yang terlepas (volatile organic compounds) dapat

menyebabkan (photochemical smog)

4. Rentang komposisi biogas umumnya

Komposisi biogas bervariasi tergantung dengan asal proses anaerobik

yang terjadi. Gas landfill memiliki konsentrasi metana sekitar 50%, sedangkan

sistem pengolahan limbah maju dapat menghasilkan biogas dengan 55-

75%CH4.

Tabel 1. Komposisi biogas

Komponen %

Metana (CH4) 55-75

Karbon dioksida

(CO2)25-45

Nitrogen (N2) 0-0.3

Hidrogen (H2) 1-5

Hidrogen sulfida

(H2S)0-3

Oksigen (O2)0.1-

0.5

5. Kandungan energi

Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang

setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat

cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan

pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain

yang berasal dari fosil.

6. Pupuk dari Limbah Biogas

Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry)

merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang

dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein,

selulose, lignin, dan lain-lain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Pupuk

organik dari biogas telah dicobakan pada tanaman jagung, bawang merah, dan

padi.

7. Siloksan dan gas engines (mesin berbahan bakar gas)

Dalam beberapa kasus, gas landfill mengandung siloksan. Selama

proses pembakaran, silikon yang terkandung dalam siloksan tersebut akan

dilepaskan dan dapat bereaksi dengan oksigen bebas atau elemen-elemen lain

yang terkandung dalam gas tersebut. Akibatnya akan terbentuk deposit

(endapan) yang umumnya mengandung silika ( ) atau silikat ( ) ,

tetapi deposit tersebut dapat juga mengandung kalsium, sulfur belerang, zinc

(seng), atau fosfor. Deposit-deposit ini (umumnya berwarna putih) dapat

menebal hingga beberapa millimeter di dalam mesin serta sangat sulit

dihilangkan baik secara kimiawi maupun secara mekanik.

Pada internal combustion engines (mesin dengan pembakaran

internal), deposit pada piston dan kepala silinder bersifat sangat abrasif,

hingga jumlah yang sedikit saja sudah cukup untuk merusak mesin hingga

perlu perawatan total pada operasi 5.000 jam atau kurang. Kerusakan yang

terjadi serupa dengan yang diakibatkan karbon yang timbul selama mesin

diesel bekerja ringan. Deposit pada turbin dari turbocharger akan menurukan

efisiensi charger tersebut. Stirling engine lebih tahan terhadap siloksan,

walaupun deposit pada tabungnya dapat mengurangi efisiensi.

8. Biogas terhadap gas alam

Jika biogas dibersihkan dari pengotor secara baik, ia akan memiliki

karakteristik yang sama dengan gas alam. JIka hal ini dapat dicapai, produsen

biogas dapat menjualnya langsung ke jaringan distribusi gas. Akan tetapi gas

tersebut harus sangat bersih untuk mencapai kualitas pipeline. Air (H2O),

hidrogen sulfida (H2S) dan partikulat harus dihilangkan jika terkandung dalam

jumlah besar di gas tersebut. Karbon dioksida jarang harus ikut dihilangkan,

tetapi ia juga harus dipisahkan untuk mencapai gas kualitas pipeline. JIka

biogas harus digunakan tanpa pembersihan yang ektensif, biasanya gas ini

dicampur dengan gas alam untuk meningkatkan pembakaran. Biogas yang

telah dibersihkan untuk mencapai kualitas pipeline dinamakan gas alam

terbaharui.

9. Penggunaan gas alam terbaharui

Dalam bentuk ini, gas tersebut dapat digunakan sama seperti

penggunaan gas alam. Pemanfaatannya seperti distribusi melalui jaringan gas,

pembangkit listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika dikompresi, ia

dapat menggantikan gas alam terkompresi (CNG) yang digunakan pada

kendaraan.

10. Proses Pembuatan Biogas

Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik

secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yang

sebagian besar adalah berupa gas metan (yang memiliki sifat mudah terbakar)

dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas.

Proses penguraian oleh mikroorganisme untuk menguraikan bahan-

bahan organik terjadi secara anaerob. Proses anaerob adalah proses biologi

yang berlangsung pada kondisi tanpa oksigen oleh mikroorganisme tertentu

yang mampu mengubah senyawa organik menjadi metana (biogas). Proses ini

banyak dikembangkan untuk mengolah kotoran hewan dan manusia atau air

limbah yang kandungan bahan organiknya tinggi. Sisa pengolahan bahan

organik dalam bentuk padat digunakan untuk kompos.

Secara umum, proses anaeorob terdiri dari empat tahap yakni:

hidrolisis, pembentukan asam, pembentukan asetat dan pembentukan metana.

Proses anaerob dikendalikan oleh dua golongan mikroorganisme (hidrolitik

dan metanogen). Bakteri hidrolitik memecah senyawa organik kompleks

menjadi senyawa yang lebih sederhana. Senyawa sederhana diuraikan oleh

bakteri penghasil asam (acid-forming bacteria) menjadi asam lemak dengan

berat molekul rendah seperti asam asetat dan asam butirat. Selanjutnya bakteri

metanogenik mengubah asam-asam tersebut menjadi metana.

10.1 Bahan Baku

Biogas berasal dari hasil fermentasi bahan-bahan organik diantaranya:

Limbah tanaman : tebu, rumput-rumputan, jagung, gandum, dan

lain-lain,

Limbah dan hasil produksi : minyak, bagas, penggilingan padi,

limbah sagu,

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,

Limbah perairan : alga laut, tumbuh-tumbuhan air,

Limbah peternakan : kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran

kambing, kotoran unggas.

10.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Pembuatan Biogas

Laju proses anaerob yang tinggi sangat ditentukan oleh faktor-

faktor yang mempengaruhi mikroorganisme, diantaranya temperatur, pH,

salinitas dan ion kuat, nutrisi, inhibisi dan kadar keracunan pada proses,

dan konsentrasi padatan. Berikut ini adalah pembahasan tentang faktor-

faktor tersebut.

1) Temperatur

Gabungan bakteri anaerob bekerja dibawah tiga kelompok temperatur

utama. Temperatur kriofilik yakni kurang dari 20oC, mesofilik berlangsung

pada temperatur 20-45oC (optimum pada 30-45oC) dan termofilik terjadi

pada temperatur 40-80oC (optimum pada 55-75oC).

2) Derajat keasaman ( pH )

Pada dekomposisi anaerob faktor pH sangat berperan, karena pada rentang

pH yang tidak sesuai, mikroba tidak dapat tumbuh dengan maksimum dan

bahkan dapat menyebabkan kematian yang pada akhirnya dapat

menghambat perolehan gas metana. Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan

pH optimal antara 6,2–7,6, tetapi yang baik adalah 6,6–7,5. Pada awalnya

media mempunyai pH ± 6 selanjutnya naik sampai 7,5. Tangki pencerna

dapat dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai pH 7,5–8,5. Batas

bawah pH adalah 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah toxic,

maksudnya bakteri pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan pH secara

alamiah dilakukan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan menentukan

besarnya pH. (Yunus, 1991).

3) Nutrisi

Mikroorganisme membutuhkan beberapa vitamin esensial dan asam

amino. Zat tersebut dapat disuplai ke media kultur dengan memberikan

nutrisi tertentu untuk pertumbuhan dan metabolismenya. Selain itu juga

dibutuhkan mikronutrien untuk meningkatkan aktivitas mikroorganisme,

misalnya besi, magnesium, kalsium, natrium, barium, selenium, kobalt dan

lain-lain (Malina,1992). Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai

sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium,

mangan, kalsium dan kobalt (Space and McCarthy didalam Gunerson and

Stuckey, 1986). Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi

optimum yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi

kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri.

Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa,

buangan industri, dan sisa sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan

menambah pertumbuhan di dalam digester (Gunerson and Stuckey, 1986).

4) Keracunan dan Hambatan

Keracunan (toxicity) dan hambatan (inhibition) proses anaerob dapat

disebabkan oleh berbagai hal, misalnya produk antara asam lemak mudah

menguap (volatile) yang dapat mempengaruhi pH. Zat-zat penghambat

lain terhadap aktivitas mikroorganisme pada proses anaerob diantaranya

kandungan logam berat sianida.

5) Faktor Konsentrasi Padatan

Konsentrasi ideal padatan untuk memproduksi biogas adalah 7-9%

kandungan kering. Kondisi ini dapat membuat proses digester anaerob

berjalan dengan baik.

6) Penentuan Kadar Metana Dengan BMP

Uji BMP (Biochemical Methane Potential) ditunjukan untuk mengukur

gas metana yang dihasilkan selama masa inkubasi secara anaerob pada

media kimia. Uji BMP dilakukan dengan cara menempatkan cairan

contoh, inokulan (biakan bakteri anaeorob) dan media kimia dalam botol

serum. Botol serum ini, diinkubasi pada suhu 35oC, lalu pengukuran

dilakukan selama masa inkubasi secara periodik (biasanya setiap 5 hari),

sehingga pada akhir masa inkubasi (hari ke-30) didapatkan akumulasi gas

metana. Pengukuran dilakukan dengan memasukkan jarum suntik (metoda

syringe) ke botol serum.

7) Rasio Carbon Nitrogen (C/N)

Proses anaerobik akan optimal bila diberikan bahan makanan yang

mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio

menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada

bahan yang memiliki jumlah karbon 15 kali dari jumlah nitrogen akan

memiliki C/N ratio 15 berbanding 1. C/N ratio dengan nilai 30 (C/N = 30/1

atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan menciptakan proses

pencernaan pada tingkat yang optimum, bila kondisi yang lain juga

mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih

dahulu. Hal ini akan menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila

nitrogen terlalu banyak (C/N ratio rendah; misalnya 30/15), maka karbon

habis lebih dulu dan proses fermentasi berhenti Sebuah penelitian

menunjukkan bahwa aktivitas metabolisme dari bakteri methanogenik

akan optimal pada nilai rasio C/N sekitar 8-20. (Anonymous, 1999a).

8) Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat

Menurut Anonymous (1999a), walaupun tidak ada informasi yang pasti,

mobilitas bakteri metanogen di dalam bahan secara berangsur – angsur

dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat

terhambatnya pembentukan biogas. Selain itu yang terpenting untuk proses

fermentasi yang baik diperlukan pencampuran bahan yang baik akan

menjamin proses fermentasi yang stabil di dalam pencerna. Hal yang

paling penting dalam pencampuran bahan adalah menghilangkan unsur –

unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yang dihasilkan oleh

bakteri metanogen, mencampurkan bahan segar dengan populasi bakteri

agar proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh

bagian pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan

mencegah ruang kosong pada campuran bahan.

10.3 Komposisi Biogas

Proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah

mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu yang baik untuk proses

fermentasi adalah 30-55øC, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme

mampu merombak bahan bahan organik secara optimal. Hasil

perombakan bahan bahan organik oleh bakteri adalah gas metan seperti

yang terlihat pada tabel dibawah ini:

Tabel : Komposisi biogas (%) kotoran sapi dan campuran kotoran ternak dengan sisa pertanian

Jenis Gas Kotoran Sapi Campuran Kotoran +Sisa Pertanian

Metan (CH4)Karbon dioksida (CO2)Nitrogen (N2)Karbon monoksida (CO)Oksigen (O2)Propena (C3H8)Hidrogen sulfida (H2S)Nilai kalori (kkal/m2)

65,727,02,300,10,7-6513

54 – 7045 – 570,5 – 3,00,16,0-Sedikit4800 - 6700

Komposisi biogas yang dihasilkan terdiri dari gas metan (55 - 65

%), karbondioksida ( 35-45%), nitrogen (0-3%), hydrogen (0-1 %), dan

hydrogen sulfida (0-1 %). (Anunputtikul, Rodtong, 2004).

Komposisi biogas bervariasi tergantung dengan asal proses

anaerobik yang terjadi. Gas landfill memiliki konsentrasi metana sekitar

50%, sedangkan sistem pengolahan limbah maju dapat menghasilkan

biogas dengan 55-75%CH4. (Sri Wahyuni, 2009)

11. Manfaat Biogas

Produk utama dari instalsi biogas adalah gas metan yang dapat

dimanfaatkan untuk mendukung kehidupan masyarakat. Manfaat biogas

yang tidak secara langsung adalah menjaga kelestarian lingkunagn hidup

dan konservasi sumberdaya alam, dan lain-lain. Secara lebih rinci manfaat

penggunaan biogas adalah sebagai berikut  :

1. Manfaat Langsung :

Sebagai sumber energi untuk memasak

      Biogas yang diproduksi oleh satu unit instalasi biogas dapat

digunakan sebagai sumber energi untuk memesak. Untuk biogas

yang menggunakan bahan baku kotoran sapi dari 3-4 ekor mampu

menghasilkan biogas setara dengan 3 liter minyak tanah per hari,

dan diperkirakan mampu untuk memenuhi energi memasak satu

rumah tangga dengan 5 orang anggota keluarga. 

Sebagai sumber energi untuk penerangan

Biogas sebagai sumber energi untuk penerangan dengan cara yang

sama seperti pemanfaatan untuk memasak, artinya kompor sebagai

titik akhir penggunaan biogas diganti dengan lampu. Lampu yang

digunakan adalah lampu yang dirancang khusus atau lampu

petromaks yang dimodifikasi. Pengalaman di lapangan

menunjukkan bahwa pemanfaatan biogas untuk memasak sekaligus

sebagai sumber penerangan, biasanya dilakukan bila jumlah sapi

paling sedikit 6 ekor dengan model digester permanen bata 

kapasitasnya 9 M3 (Muryanto, 2006).

Penghasil pupuk organik siap pakai.

Manfaat lain dari penerapan biogas adalah dapat menyediakan

pupuk organik siap pakai dalan jumlah banyak sesuai dengan

kapasitas digester yang dibangun dan bahan baku yang digunakan.

Kotoran ternak yang telah diproses dalam digester biogas dapat

langsung digunakan sebagai pupuk organik, dan kaya akan

kandungan unsur Nitrogen (N).  Bahan baku biogas seperti kotoran

ternak merupakan bahan organik yang mempunyai kandungan

Nitrogen (N) tinggi di samping unsur C, H, dan O. Selama proses

pembuatan biogas, unsur C, H, dan O akan membentuk CH4 dan

CO2, dan kandungan N yang ada masih tetap bertahan dalam sisa

bahan, yang akhirnya akan menjadi sumber N bagi pupuk organik.

(Suriawiria, 2005).

2. Manfaat Tidak Langsung

Mengurangi Efek Gas Rumah Kaca

Penerapan biogas dapat membantu pengembangan system

pertanian dengan mendaur ulang kotoran hewan untuk

memproduksi biogas dan diperoleh hasil samping berupa pupuk

organik dengan mutu yang baik. Penerapan biogas dapat

mengurangi emisi gas metan (CH4) yang dihasilkan pada

dekomposisi bahan organik yang diproduksi dari sektor pertanian

dan peternakan, karena kotoran sapi tidak dibiarkan terdekomposisi

secara terbuka melainkan difermentasi menjadi energi biogas.  Gas

metan termasuk gas rumah kaca (green house gas), bersama

dengan gas karbondioksida (CO2) memberikan efek rumah kaca

yang menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global.

Pengurangan  gas metan secara lokal dengan mengembangkan

biogas dapat berperan positif dalam upaya penyelesaian masalah

global efek rumah kaca, sehingga upaya ini dapat diusulkan sebagai

bagian dari program Internasional Mekanisme Pembangunan

Bersih (Clean Development Mechanism).

Membantu Program Pelestarian Hutan, Tanah dan Air.

Meningkatnya harga BBM khususnya  minyak tanah, akan

mendorong masyarakat untuk mencari alternative bahan bakar

murah, salah satunya adalah kayu bakar. Hal ini sangat mungkin

terjadi di masyarakat yang berdomisili di sekitar kawasan hutan

dan perkebunan. Oleh karena itu, dengan menerapkan biogas

sebagai sumber energi di suatu wilayah, maka penebangan pohon

yang digunakan sebagai sumber energi oleh sebagian masyarakat

dapat dikurangi, bahkan dihilangkan. Dengan kata lain, bahwa

pengembangan biogas di suatu wilayah,secara tidak langsung dapat

mendukung upaya pelestarian hutan atau perkebunan di wilayah

tersebut.

Mengurangi Polusi Bau

Pengembangan biogas mempunyai sifat ramah lingkungan, disini

mengandung pengertian,bahwa penerapan biogas dapat

menghilangkan bau yang tidak sedap. Sebagai contoh, kotoran sapi

yang awalnya mempunyai bau yang tidak sedap, setelah

dimanfaatkan sebagai bahan baku biogas, makahasil akhir dari

proses tersebut merupakan pupuk organik yang tidak berbau.

Demikian pula untuk daerah yang banyak terdapat industri

pemrosesan makanan, misalnya tahu, tempe dan ikan pindang  akan

menghasilkan limbah yang menyebabkan polusi bau yang

mencemari leingkungan. Dengan penerapan biogas di daerah

tersebut, maka limbah yang dihasilkan akan tidak mencemari

lingkungan lagi, bahkan dapat dimanfaatkan sebagai energi yang

dapat dimanfaaatkan sebagai sumber panas untuk memasak dan

penerangan.

Meningkatkan sanitasi lingkungan dan keindahan.

Kotoran ternak dan limbah organik lainnya apabila tidak dikelola

dengan baik dan berserakan dimana-mana, maka akan dapat

mengganggu keindahan dan berdampak negative terhadap

kesehatan masyarakat di sekitarnya. Disamping itu, terdapat

kemungkinan bahwa kotoran ternak banyak mengandung bakteri

Colly yang membahayakan bagi kesehatan manusia dan

lingkungannya. Dengan penerapan biogas, dampak negatif tersebut

dapat dikurangi atau dihilangkan.

Meningkatkan Pendapatan Usaha Ternak.

Pengembangan biogas dapat memberi peluang  untuk menambah

pendapatan dari hasil penjualan pupuk kompos hasil dari limbah

unit biogas. Selain pendapatan dari pupuk organik, maka penerapan

biogas menghasilkan gas metan yang mempunyai nilai ekonomis.

Jika seorang peternak memelihara 3 ekor sapi perah, maka akan

dihasilkan biogas setara dengan 3 liter minyak tanah sehari. Hal itu

berarti peternak dapat memperoleh tambahan pendapatan dari

penghematan penggunaan minyak tanah sebesar 3 liter per hari.

Mendukung kebijakan Pemerintah mengurangi Subsidi BBM

Penerapan biogas dalam suatu kawasan, dapat mendukung

kebijakan pemerintah untuk mengurangi subsidi BBM. Dengan

penggunaan biogas, maka kebutuan masyarakat akan minyak tanah

akan berkurang,hal ini akan mengurangi beban pemerintah untuk

mensubsidi BBM.