laporan biogas.doc
TRANSCRIPT
LAPORAN PRAKTIKUMENERGI ALTERNATIF
TEKNOLOGI GAS BIO
Oleh:Indah Ayuningtyas Wardani
NIM A1H010096
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOERDIRMAN
FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO
2013
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Masalah sampah ini sangat mengganggu lingkungan jika pengelolaannya
tidak baik dan benar. Banyak masyarakat belum mengerti akan pentingnya
pengelolaan sampah yang baik dan benar. Sampah rumah tangga dapat dibagi
menjadi 2, yaitu sampah organik dan sampah anorganik. Sampah organik
merupakan sampah yang cepat dan mudah membusuk seperti sisa makanan, daun-
daunan, kulit buah dan sayur dan feses. Sementara sampah anorganik merupakan
sampah yang tidak mudah membusuk atau dapat membusuk tapi dalam waktu
yang sangat lama seperti plastik, kertas, sterofoam, logam dan kaca dan bahan
berbahaya dan beracun. Pengelolaan sampah yang baik seperti penyortiran dapat
membantu mempercepat pembusukan sampah.
Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau
fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya feses manusia dan
hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap
limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Meski demikian,
hanya bahan organik homogen berbentuk padat maupun cair seperti kotoran dan
air kencing hewan ternak seperti babi dan sapi yang cocok untuk sistembiogas
sederhana. Di samping itu, di daerah yang banyak terdapat industri pemrosesan
makanan seperti tahu, tempe, ikan pindang dan brem, saluran llimbahnya bisa
disatukan ke dalam sistem biogas sehingga limbah industri tersebut diatas berasal
dari bahan organik yang hmogen. Jenis bahan organik yang diproses sangat
mempengaruhi produktivitas sistem biogas.
Biogas memiliki kandungan energi tinggi yang tidak kalah dari
kandungan energi dalam bahan bakar fosil. Nilai kalor dari 1 m3 biogas sekitar
6000 watt jam atau setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu,
biogas sangat cocok menggatikan minyak tanah, LPG, butana, batu bara dan
bahan bakar fosil lainnya. Biogas mengandung 75% metana. Semakin tinggi
kandungan metana dalam bahan bakar, maka semakin besar kalor yang dihasilkan.
Oleh karena itu, biogas juga memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam.
Sehingga jika biogas diolah dengan benar, biogas bisa digunakan untuk
menggantikan gas alam.
Sampah organik selain bisa dimanfatkan sebagai pupuk kompos, dapat juga
dimanfaatkan sebagai biogas karena fermentasi anaerobik di dalam biodigester,
yaitu tempat untuk fermentasi sampah organik tersebut. Biogas dari sampah
organik dapat membantu menjaga lingkungan tetap indah dan bersih juga dapat
bermanfaat bagi kita. Karena selain dapat digunakan untuk memasak, biogas juga
dapat digunakan untuk penerangan.
B. Tujuan
1. Mengetahui instalasi biogas dari limbah sampah organik.
2. Mengetahui tahapan proses dalam produksi biogas.
II. BAHAN DAN ALAT
A. Bahan
1. Kotoran ternak sapi
2. Sampah organik
3. Air
4. Bakteri
B. Alat
1. Digester
2. Gas holder
3. Drum penampung pupuk cair
4. Kompor gas bio
5. Alat tulis
6. Kamera
III.METODE PRAKTIKUM
A. Waktu dan Tempat Praktikum
Praktikum dilaksanakan di Jl. Gerilya Timur No. 508 Berkoh, Kelurahan
Mersi Kecamatan Purwokerto Timur pada Jumat, 6 Juni 2013 pukul 08.00 s.d. 11.00
WIB.
B. Metode Praktikum
1. Sampah rumah tangga dipisahkan antara yang organik dan anorganik.
2. Sampah anorganik diolah menjadi kerajinan tangan atau dapat didaur ulang,
sedangkan sampah organik dibawa ke tempat pengolahan menggunakan mobil
bak untuk kemudian dimaskukkan ke dalam lubang input sampah pada
digester.
3. Sampah organik akan mengalami fermentasi anaerobik dan akan
menghasilkan biogas.
4. Hasil proses fermentasi selain berupa gas juga menghasilkan cairan yang
dapat digunakan sebagai pupuk cair organik.
5. Gas bio juga dapat dimanfaatkan sebagai penerangan dengan bantuan
generator.
6. Mengambil sampah hasil rumah tangga, kemudian memisahkannya
berdasarkan jenisnya.
7. Gas yang dihasilkan akan ditampung oleh gas holder dan disalurkan ke
rumah-rumah warga dengan jangkauan 50 m.
IV. LANDASAN TEORI
Limbah adalah sesuatu yang tidak berguna, tidak memilii nilai ekonomi
dan akan dibuang, apabila masih dapat digunakan maka tidak disebut limbah.
Jenis limbah cair pada dasarnya ada 2 yaitu limbah industri dan limbah rumah
tangga. Limbah cair yang termasuk limbah rumah tangga pada dasarnya hanya
mengandung zat-zat organik yang dengan pengolahan yang sederhana atau secara
biologi dapat menghilangkan polutan yang terdapat didalamnya.
Biogas (gas bio) merupakan gas yang timbul dari hasil fermentasi bahan-
bahan organik seperti, kotoran hewan, kotoran manusia, atau sampah direndam di
dalam air dan disimpan di dalam tempat yang tertutup atau anaerob. Biogas ini
sebenarnya dapat juga terjadi pada kondisi alami, namun untuk mempercepat dan
menampung gas ini, maka diperlukan alat yang memenuhi syarat terbentuknya gas
ini (Setiawan, 2007:35).
Hambali et al. (2007:52) menyatakan bahwa biogas didefinisikan sebagai
gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik (seperti, kotoran ternak, kotoran
manusia, jerami, sekam dan daun-daun hasil sortiran sayuran) difermentasikan
atau mengalami proses metanisasi.
Menurut Simamora et al. (2006:12) bahwa biogas adalah adanya
dekomposisi bahan organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk
menghasilkan suatu gas yang sebagian besar merupakan metan dan karbon
dioksida dan proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah
mikroorganisme, terutama bakteri metan.
Limbah yang selama ini tidak diolah dan dibiarkan menumpuk baik itu
limbah pertanian, peternakan, dan limbah agro industri ternyata dapat
menghasilkan suatu hal yang berguna. Contohnya, feses ternak yang selama ini
hanya dipandang sebagai kotoran yang tidak bernilai. Ternyata dapat bermanfaat
setelah diolah, tidak terlalu sulit untuk mengubah bahan tersebut menjadi gas,
hanya mencampurkan bahan tersebut dengan air dan didiamkan dalam ruang
hampa udara.
Kotoran ternak atau limbah organik lainnya jika di masukkan dalam
digester (tangki pengurai) dalam beberapa hari akan mengalami proses fermentasi
dan terbentuklah gas. Contohnya biogas yang digunakan sekarang kebanyakan
memanfaatkan feses ternak sebagai bahan bakunya, selain itu ada juga yang
menggunakan dari limbah pertanian dari pabrik. Hampir sama yang disampaikan
Shiddiq (2009) bahwa biogas merupakan gas yang dihasilkan dari proses
pembusukan limbah organik (dari mahluk hidup) dengan bantuan bakteri dalam
keadaan anaerob. Limbah organik ini dapat berupa kotoran manusia, kotoran
hewan, atau limbah agro industri.
Teknologinya biogas merupakan teknologi sederhana yang memanfaatkan
limbah yang tidak berguna lagi dengan proses penguraian. Kedua artikel diatas
menjelaskan bahwa penguraian bahan organik secara anaerobik. Gas yang
terbentuk akibat adanya proses fermentasi bahan-bahan organik yang diantaranya,
kotoran manusia, kotoran hewan, atau limbah pertanian maupun limbah rumah
tangga dan gas yang dihasilkan adalah sebagian gas metane.
Keuntungan dari biogas yaitu dapat digunakan untuk memasak dan tenaga
listrik, limbah dari biogas tersebut dapat diolah menjadi pupuk padat dan cair
yang dapat digunakan langsung pada tanaman.
Menurut Haryati (2006:160) biogas merupakan renewable energy yang
dapat dijadikan bahan bakar alternatif untuk menggantikan bahan bakar yang
berasal dari fosil seperti minyak tanah dan gas alam. Di beberapa negara, biogas
membawa keuntungan untuk kesehatan, sosial, lingkungan dan finansial.
Dijelaskan lebih lanjut bahwa instalasi biogas adalah suatu penyediaan sumber
energi desentralisasi yang sangat berguna. Contohnya di Tanzania biogas di
hasilkan dari limbah kota dan industuri yang menghasilkan tenaga listrik dan
pupuk. Departemen Pertanian (2009) dijelaskan bahwa manfaat energi biogas
adalah sebagai pengganti bahan bakar khususnya minyak tanah dan dipergunakan
untuk memasak. Dalam skala besar, biogas dapat digunakan sebagai pembangkit
tenaga listrik, disamping itu produksi biogas juga menghasilkan sisa olahan
kotoran ternak yang langsung dapat digunakan sebagai pupuk organik pada
tanaman atau budidaya pertanian.
Biogas mempunyai banyak manfaat. Biogas merupakan hasil penguraian
bahan organik dan menghasilkan gas yang dapat digunakan sebagai sumber
energi, baik energi listrik, gas untuk memasak, pengganti minyak tanah. Di
perjelas lagi oleh Setiawan (2007:35-37) bahwa kotoran ternak selain dijadikan
pupuk kandang, kotoran ternak juga dapat digunakan untuk menghasilkan biogas.
Biogas merupakan proses fermentasi feses ternak diubah menjadi gas dalam
kondisi anaerob.
Menurut Hambali et al. (2007:57-61) bahwa ada tiga jenis bahan baku
yang prospektif untuk dikembangkan sebagai bahan baku biogas, diantaranya
kotoran hewan dan manusia, sampah organik dan limbah cair.
a. Kotoran Hewan dan Manusia
Pemanfaatan kotoran ternak dan manusia sebagai bahan baku biogas akan
mengatasi beberapa permasalahan yang timbul akibat kotoran tersebut bila
dibandingkan limbah lain yang menumpuk tanpa pengolahan. Kotoran hewan
yang menumpuk akan mencemari lingkungan. Jika kotoran tersebut terbawa air
masuk kedalam tanah atau sungai.
Sebagai bahan baku biogas, ketersediaan kotoran hewan sangat melimpah.
Hewan-hewan tersebut diperlihara baik dalam jumlah besar di peternakan maupun
dipelihara secara individu dalam jumlah kecil oleh rumah tangga. Berdasarkan
hasil estimasi, seekor sapi dalam satu hari dapat menghasilkan kotoran sebanyak
10 - 30 kg, seekor ayam menghasilkan kotoran 25 gram per hari dan seekor babi
dewasa menghasilkan kotoran 4,5 – 5,3 kg per hari. Berdasarkan hasil riset yang
pernah ada diketahui bahwa setiap 10 kg kotoran ternak sapi berpotensi
menghasilkan 360 liter biogas dan 20 kg kotoran babi menghasilkan 1,379 liter
biogas.
b. Sampah Organik Padat
Secara garis besar, sampah dibedakan menjadi tiga jenis yaitu anorganik,
organik dan khusus. Sampah organik berasal dari bahan-bahan penyusun
tumbuhan dan hewan yang diambil dari alam atau dihasilkan dari kegiatan
pertanian, perikanan, kegiatan rumah tangga, industri dan kegiatan lainnya.
Sampah organik ini dengan mudah dapat diuraikan dalam proses alami. Potensi
sampah di Indonesia sangat besar. Khususnya untuk rumah tangga, jumlah yang
dihasilkan pada tahun 2020 diperkirakan akan meningkat 5 kali lipat. Diprediksi
peningkatan tersebut bukan saja karena pertambahan penduduk, tetapi juga karena
meningkatnya timbunan sampah perkapita yang disebabkan oleh perbaikan
tingkat ekonomi dan kesejahteraan.
Berdasarkan hasil penelitian, pembuatan biogas dari sampah organik
menghasilkan biogas dengan komposisi metan 51,33 – 58,18% dan gas CO241,82
– 48,67% campuran sampah organik tersebut dengan kotoran dapat meningkatkan
komposisi metan dalam biogas.
c. Limbah Organik Cair
Limbah cair merupakan sisa pembuangan yang dihasilkan dari suatu
proses yang sudah tidak dipergunakan. Kegiatan-kegiatan yang berpotensi sebagai
penghasil limbah cair antara lain kegiatan industri, rumah tangga, peternakan, dan
pertanian. Saat ini kegiatan rumah tangga mendominasi jumlah limbah cair
dengan persentase sekitar 40 % dan diikuti oleh limbah industri 30% dan sisanya
limbah rumah sakit, pertanian, peternakan, atau limbah lainnya. Komponen utama
limbah cair adalah air (99%) sisanya yaitu bahan padat yang bergantung pada asal
buangan tersebut. Tidak semua limbah cair dapat dimanfaatkan sebagai bahan
baku biogas, hanya limbah cair organik yang dapat digunakan sebagai bahan baku
biogas. Limbah tersebut diantaranya urin hewan, limbah cair rumah tangga, dan
limbah cair industri seperti, industri tahu, tempe, tapioka, brem dan rumah potong
hewan. Pengolahan limbah cair untuk biogas dilakukan dengan mengumpulkan
limbah cair dengan digester anaerob yang diisi dengan media penyangga yang
berfungsi sebagai tempat hidup bakteri anaerob.
Menurut Irmawati (2008:7-8) pembentukan gasbio dilakukan oleh
mikroba pada situasi anaerob, yang meliputi tiga tahap, yaitu tahap hidrolisis,
tahap pengasaman dan tahap metanogenik. Pada tahap hidrolisis terjadi pelarutan
bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik yang komplek
menjadi sederhana, perubahan struktur bentuk primer menjadi bentuk monomer.
Pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk
pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam.
Produk akhir dari gula-gula sederhana pada tahap ini akan dihasilkan asam asetat,
propionat, format, laktat, alkohol dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hidrogen
dan amoniak. Pada tahap metanogenik adalah proses pembentukan gas metan.
Diketahui bahwa biogas memiliki banyak kegunaan yang dapat membantu
manusia dalam kehidupan sehari-hari. Pertama, gas yang dihasilkan oleh aktifitas
anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik yang diantaranya, kotoran
manusia dan hewan, limbah rumah tangga, sampah atau limbah organik dapat
digunakan untuk memasak dan menjalankan generator untuk pembangkit tenaga
listrik. Kedua, limbah pertanian, perkebunan, dan peternakan yang selama ini
dibuang sekarang ini sudah dapat dikelola dan dapat dimanfaatkan serta dapat
menghindari adanya pencemaran lingkungan. Ketiga, limbah yang dihasilkan dari
biogas dapat digunakan sebagai pupuk cair dan pupuk padat, dan dapat digunakan
untuk pertanian dan perkebunan. Oleh karena itu, bioenergi adalah sumber energi
terbarukan, yaitu sumber energi yang dapat tersedia kembali dalam jangka waktu
tahunan, tidak seperti minyak bumi atau batu bara yang membutuhkan waktu
jutaan tahun. Teknologi ini juga membantu dalam hal pengolahan limbah serta
memberikan hasil tambahan berupa pupuk cair dan pupuk padat, mengingat harga
pupuk kimia sekarang yang semakin langka dan semakin mahal.
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Hasil praktikum dapat dilihat pada Lampiran 1.
B. Pembahasan
Biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara anaerobik
(tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan suatu gas yang sebagian besar
merupakan metan dan karbon dioksida dan proses dekomposisi anaerobik dibantu
oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metan. Pembentukan gasbio
dilakukan oleh mikroba pada situasi anaerob, yang meliputi tiga tahap, yaitu tahap
hidrolisis, tahap pengasaman dan tahap metanogenik. Pada tahap hidrolisis terjadi
pelarutan bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik yang
komplek menjadi sederhana, perubahan struktur bentuk primer menjadi bentuk
monomer. Pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang
terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri
pembentuk asam. Produk akhir dari gula-gula sederhana pada tahap ini akan
dihasilkan asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol dan sedikit butirat, gas
karbondioksida, hidrogen dan amoniak. Pada tahap metanogenik adalah proses
pembentukan gas metan.
Faktor – faktor yang mempengaruhi produksi biogas antara lain :
1. Kondisi anaerob
Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan organik oleh
mikroorganisme anaerob. Oleh sebab itu maka reaktor biogas harus dalam
keadaan anaerob.
2. Bahan Baku Isian
Bahan baku isian berupa bahan organik seperti kotoran ternak, limbah
pertanian, sisa dapur dan sampah organik. Bahan baku isian harus terhindar dari
bahan - bahan anorganik seperti deterjen, pasir , tanah, batu , plastik dan beling.
Bahan isian ini harus mengandung berat kering sekita 7 – 9 % . Keadaan ini dapat
dicapai dengan cara menambahkan air dengan perbandingan 1 : 1-2 (bahan baku
air).
3. Temperatur
Proses anaerob biasanya berlangsung pada temperatur 30 – 38oC atau pada
temperatur 49–58oC (termofilik) dan harus sangat diperhatikan mengingat
organisme berkembang pada temperatur berbeda.
4. pH
Keasaman (pH) optimal bagi kehidupan organisme adalah 6,8 – 7,8. Pada
tahap awal fermentasi bahan organik akan terbentuk asam-asam organik yang
akan menurunkan pH . Mencegah terjadinya penurunan pH dapat dilakukan
dengan penambahan Ca(OH)2 atau CaCo3. Penambahan NaHCO3 dapat
meningkatkan alkalinitas dari suatu larutan fermentasi.
5. Starter
Strater diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organik
menjadi biogas. Starter merupakan mikro organisme perombak yang telah dijual
komersial.
6. Rasio C/N
Bakteri pembentuk metana umumnya menggunakan karbon sebagai
sumber energi untuk pertumbuhan dan nitrogen dibutuhkan untuk membangun
struktur sel. Biasanya karbon yang dibutuhkan 25 – 30 kali lebih banyak
dibanding dengan nitrogen.
Praktikum tentang pengolahan sampah menjadi biogas ini berlokasi di Jl.
Gerilya Timur No. 508 Berkoh, Kelurahan Mersi Kecamatan Purwokerto Timur.
Instalasi biogas sampah rumah tangga ini berdiri sejak tahun 2012 dan dibangun
selama 60 hari dengan waktu pemeliharaan 180 hari. Instalasi biogas ini mampu
menampung sampah organik rumah tangga yang kemudian akan diolah menjadi
biogas dan pupuk cair.
Gambar 1. Lokasi Instalasi Biogas Sampah Rumah Tangga
Tabel 1. Bagian-bagian Instalasi Pengolahan Limbah sampah rumah tangga di Mersi
No.
Nama Bagian Fungsi Gambar
1. Input Berfungsi untuk memasukkan sampah organik yang selanjutnya akan diolah menjadi biogas dan pupuk cair
2. Output Berfungsi untuk mengeluarkan limbah cair yang dihasilkan dari pengolahan sampah
3. Digester Berfungsi sebagai tempat pengolahan sampah menjadi biogas dan pupuk cair
4. Katup penyaluran gas metan
Berfungsi untuk menyalurkan gas metan ke dalam gas holder
5. Katup pencacahan dan pendorongan sampah
Berfungsi untuk mencacah dan mendorong sampah
6. Gas holder Berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara biogas sebelum digunakan
7. Kompor gas Berfungsi sebagai aplikasi penggunaan biogas untuk memasak
Pengolahan sampah organik menjadi biogas di Mersi tidak jauh berbeda
dengan pengolahan limbah menjadi biogas di tempat lainnya, namun yang
berbeda dari pengolahan limbah di Mersi yaitu bahan baku yang berupa limbah
organik rumah tangga dan bentuk digesternya. Tahapan proses dalam produksi
biogas dan pupuk cair yaitu: proses pemisahan antara sampah organik dan
anorganik, kemudian untuk sampah anorganik dapat dijadikan kerajinan tangan
ataupun dijual, sedangkan sampah organik dimasukkan ke dalam lubang input,
kemudian sampah dicacah dan didorong dengan alat pengaduk yang terdapat di
dalam katup pencacahan dan pendorongan. Sampah akan melakukan proses
fermentasi di dalam digester, kemudian gas yang dihasilkan akan disalurkan ke
gas holder oleh katup penyaluran gas dan limbah cairnya akan keluar melalui
lubang output.
Biogas yang dihasilkan dapat digunakan untuk bahan bakar kompor dan
penerangan jika diberi generator untuk mengkonversi biogas menjadi listrik,
sedangkan limbah cairnya dapat digunakan sebagai pupuk cair untuk tanaman.
Berikut ini merupakan skema pengolahan limbah organik rumah tangga yang
terdapat di Mersi.
Gambar 2. Diagram Pemanfaatan dan Pengolahan Limbah
Pembuatan instalasi biogas sebaiknya harus jauh dari pemukiman padat
karena polusi udara yang dihasilkan cukup mengganggu aktivitas warga. Namun,
hal tersebut dapat dicegah dengan membuat instalasi limbah yang tertutup
sehingga tidak mengganggu aktivitas warga. Jika demikian, maka instalasi limbah
juga dapat dibangun di sekitar pemukiman yang padat penduduknya.
Selain di Mersi, instalasi pengolahan limbah menjadi biogas juga terdapat
di Ex-Farm UNSOED (pengolahan limbah ternak), Desa Kalisari Kecamatan
Cilongok (IPAL cair tahu), IPAL industri tahu di Desa Cikembulan di Kabupaten
Banyumas, IPAL dan Biogas dari Limbah Tahu industri tahu Grumbul Muntuk
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1. Instalasi biogas dari limbah sampah organik terdiri dari lubang input, output,
digester, katup penyaluran gas metan, katup pencacahan dan pendorongan, gas
holder.
2. Tahapan proses dalam produksi biogas yaitu: sampah organik dimasukkan ke
dalam lubang input, kemudian sampah dicacah dan didorong dengan alat
pengaduk yang terdapat di dalam katup pencacahan dan pendorongan. Sampah
akan melakukan proses fermentasi di dalam digester, kemudian gas yang
dihasilkan akan disalurkan ke gas holder oleh katup penyaluran gas dan
limbah cairnya akan keluar melalui lubang output.
B. Saran
1. Sebaiknya praktikum dilaksanakan menjadi beberapa shift agar praktikum
dapat berjalan lebih kondusif.
2. Sebaiknya asisten dapat mengkondisikan praktikan agar praktikum lebih
kondusif lagi.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah, K., et al. 1998. Energi dan Listrik Pertanian. Academic Development of the Graduate Program, The Faculty of Agricultural Engineering and Technology, Bogor Agriculture University, Bogor.
Jones, Don D., et al. 1980. Methane Generation from Livestock Waste. Energy management in Agriculture. A Publication of Cooperation Extension Service, Purdue University.
Suryo, W., et al. 1980. Biogas Sebagai Sumber Energi Pedesaan. Makalah pada lokakarya Pengembangan Energi Non-Konvensional. Direktorat Jenderal Ketenagaan, Departemen Pertambangan dan Energi Republik Indonesia, Jakarta.