LAPORAN PRAKTIKUM

ENERGI DAN ELEKTRIFIKASI PERTANIAN

ENERGI BIOGAS

Oleh:

Yudya Cadita Rokhman

NIM. A1H011016KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

PURWOKERTO

2013I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Beberapa tahun terakhir ini energi merupakan persoalan yang krusial didunia. Peningkatan permintaan energi yang disebabkan oleh pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadangan minyak dunia serta permasalahan emisi dari bahan bakar fosil memberikan tekanan kepada setiap Negara untuk segera memproduksi dan menggunakan energi terbaharukan. Selain itu, peningkatan harga minyak dunia hingga mencapai 100 U$ per barel juga menjadi alasan yang serius yang menimpa banyak negara didunia terutama Indonesia.Lonjakan harga minyak dunia akan memberikan dampak yang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia. Konsumsi BBM yang mencapai 1,3 juta/barel tidak seimbang dengan produksinya yang nilainya sekitar 1 juta/barel sehingga terdapat defisit yang harus dipenuhi melalui impor.Untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak pemerintah telah menerbitkan Peraturan presiden RI No. 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai bahan bakar minyak. kebijakan tersebut menekankan pada sumber daya yang dapat diperbaharui sebagai alternatif pengganti bahan bakar minyak.Salah satu sumber energi altrnatif adalah Biogas. Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfatkan menjadi energi melalui proses anaerobic digestion. Proses ini merupakan peluang besar untuk menghasilkan energi alternatif sehingga akan mengurangi dampak penggunaan bahan bakar fosil.B. Tujuan

Tujuan dari praktikum Energi Biogas adalah mengetahui proses pengolahan limbah pada kotoran ternak.II. TINJAUAN PUSTAKAA. Gambaran Umum BiogasMenurut Setiawan (2008), menyatakan bahwa biogas (gas bio) merupakan gas yang ditimbulkan jika bahan bahan organik, seperti kotoran hewan, kotoran manusia, atau sampah, direndam di dalam air dan disimpan di dalam tempat tertutup atau anaerob. Sedangkan menurut Simamora, S et al. (2006), menyatakan bahwa proses terjadinya biogas adalah fermentasi anaerob bahan organik yang dilakukan oleh mikroorganisme sehingga menghasilkan gas yang mudah terbakar (flammable). Secara kimia, reaksi yang terjadi pada pembuatan biogas cukup panjang dan rumit, meliputi tahap hidrolisis, tahap pengasaman, dan tahap metanogenik.

Pada dasarnya kotoran heawan yang ditumpuk atau dikumpulkan begitu saja dalam beberapa waktu tertentu dengan sendirinya akan membentuk gas metqan. Namun karejna tidak ditampung, gas iitu akan hilang menguap ke udara. Karena itu, untuk menampung gas yang terbentuk dari kotoran sapi dapat dibuat beberapa model konstruksi alat penghasil biogas (Simamora, S et al, 2006).

Menurut Setiawan (2008), menyatakan bahwa biogas yang terbentuk dapat dijadikan bahan bakar karena mengandung gas metan (CH4) dalam persentase yang cukup tinggi.B. Syarat Pembuatan BiogasMenurut Simamora, S et al (2006), menyatakan bahwa dalam pembuatan biogas ada beberapa syarat yang harus dipenuhi yakni;

1. Ada bahan pengisi yang berupa bahan organik, terutamqa limbah pertanian dan peternakan.2. Ada intalasi biogas yang memenuhi beberapa persyaratan seperti, lubang pemasukan dan pengeluaran, tempat penampungan gas, dan penampungansludge(sisa Pembuangan).3. Terpenuhinya faktor pendukung yakni faktor dalam (dari digester) yang meliputi imbangan C/n, pH, dan struktur bahan isian (kehomogenan) dan faktor luar yang meliputi fluktasi suhu.C. Faktor yang mempengaruhi produksi biogasMenurut Simamora, S. et al (2006), menyatakan bahwa banyak faktor yang mepengaruhi keberhasilan produksi bigas. Faktor pendukung untuk mempercepat proses fermentasi adalah kondisi lingkungan yang optimal bagi pertumbuhan bakteri perombak. Ada beberpa faktor yang berpengaruh terhadap produksi biogas yakni sebagai berikut:

a. Kondisi anaerob atau kedap udaraBiogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan organik oleh mikroorganisme anaerob. Instalasi pengolahan biogas harus kedap udara.

b. Bahan baku isianBahan baku isian berupa bahan organik seperti kotoran ternak, limbah pertanian, sisa dapaur, dan sampah organik yang terhindar dari bahan anorganik. Bahan isian harus mengandung 7 9 % bahan kering dengan pengenceran 1 : 1 (bahan baku : air).c. Imbangan C/NImbangan C/N yang terkandung dalam bahan organik sangat menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme dengan imbangan C/N optimum 25 30 untuk mikroorganisme perombak.

d. Derajat keasaman (pH)Derajat keasaman sangat berpengaruh terhadap kehidupan mikroorganisme. Derajat keasaman yang optimum bagi kehidupan mikroorganisme adalah 6,8 7,8.

e. TemperaturProduksi bigas akan menurun secara cepat akibat perubahan temperatur yang mendadak di dalam instalasi pengolahan biogas. Untuk menstabilkan temperatur kita dapat membuat instalasi biogas di dalam tanah.

f. StarterStarter diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organik hingga menjadi biogas. Starter merupakan mikroorganisme perombak yang telah dijual komersil dapat juga digunakan lumpur aktif organik atau cairan rumen.D. Bentuk atau model alat penghasil biogasMenurut Paimin dan Ferry, B (1995), menyatakan bahwa ada bebrapa bentuk atau model alat penghasil biogas yakni : model sederhana, model vertikal, dan model horisontal.1. Model sederhanaModel ini merupakan jenis yang paling sederhana. Bahan yang digunakan juga termasuk yang paling irit, hanya menggunakan dua buah drum dengan ukuran 200 liter dan 120 liter. Pada model ini tabung pengumpul gasnya bersatu dengan tabung pencerna. Kelebihan model ini adalah biaya yang digunakan sedikit serta cara pembuatannya dan perawatannya lebih mudah. Sementara kekurangannya adalah gas yang dihasilkan sedikit, tidak kontinu, dan tidak praktis karena cara pengisian dilakukan sekaligu.

2. Model vertikalModel ini hampir sama dengan model pertama, tetapi kapasitasnya ditambah dan dilengakapi dengan pipa pengisian dan pembuangan. Drum yang digunakan pun ditambah menjadi empat. Kelebihan model ini adalah gas yang dihasilkan lebih banyak dan kontinu, serat pengisian dapat dilakukan secara kontinu. Kekuranganya adalah biaya yang dibutuhkan lebih besar dan cara pembuatannya lebih sulit dibandingkan model pertama.

3. Model horisontalDibanding dengan model sederhana, gas yang dihasilkan oleh model horisontal lebih besar dan kontinu, di samping pengisian isinya dapat dilakukan secara kontinu. Dibandingkan model vertikal, model ini lebih praktis dalam pengoprasiannya karena posisinya horisontal dan tabung pengumpul gas dibuat secara terpisah.dan pembentukan gas pada model ini lebih efesien kareana tabung pencernanya tertutup rapat. Kekurangan model ini dibandingkan model sederhan ialah cara pembuatan lebih sulit dan membutuhkan biaya yang lebih besar.E. Manfaatkan biogas yang sudah jadiMenurut Setiawan (2008), menyatak bahwa pada hari ke 14, gas sudah mulai terbentuk dan bisa digunakan untuk menghidupkan nyala api pada kompor. Gas yang dihasilkan dari biogas tidak berbau sepeti kotoran sapi. Keberadaan gas ini dapat dimanfatkan untuk berbagai keperluan. Sebagai perbandingan, setiap kubik biogas dapat digunakan untuk keperluan sebagai berikut.

1. Menyalakan mesin 1 Pk selama 2 jam.

2. Menghasilakn listrik 1,25 Kwh.

3. Menyalakan kompor gas untuk memasak tiga kali sehari bagi satu keluarga dengan jumlah anggota kelurga 5 orang.

4. Menyalakan lampu setingkat dengan bola lampu 60 Watt selama 6 jam.

5. Menjalankan kulkas berkapasitas stu kubik selama 1 jam.

6. Menjalakan mesin tetas berkapasitas 1 kubik selama setengah jam.

III. METODOLOGI

A. Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

1. Alat tulis

2. KameraB. Cara Kerja1. Melakukan kunjungan biogas di Fakultas Peternakan UNSOED

2. Mengamati penjelasan pemateri

3. Mencatat penjelasan pemateri

4. Melihat langsung pembuatan biogas

5. Memotret alat yang adaIV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. HasilProses pembuatan biogas dari feses sapi di Fakultas Peternakan :

1. Feses sapi dicampur dengan air, perbandingan antara feses sapi dan air yaitu 1 : 1. Dimana kadar air dalam campuran antara feses sapi dan air itu sebesar 60% dari total keseluruhan campuran.

2. Campuran feses sapi itu dimasukkan dalam digester 1 melalui inlet. Pada digester 1 ini dinding samping kanan, kiri, dan atas dilapisi dengan batu bata, sedangkan pada bawahnya dilapisi dengan batu. Presentase campuran feses sapi itu sebesar 70% dari volume digester dan 30% dari volume digester adalah udara.

3. Gas dari proses fermentasi pada digester 1 ditekan oleh udara menuju digester 2. Setelah proses pada digester 2 delesai, 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/asam(metana

Perubahan dari asam menjadi metana disebut dengan metanogenik. Metana dari hasil pembuatan biogas ini dari awal pembuatan sampai akhir membutuhkan waktu 50 hari.5. Dari proses pembuatan biogas ini selain dihasilkan gas metana juga dihasilkan produk samping yaitu kompos yang dimanfaatkan untuk pupuk tanaman.

Gambar 1. Digester pada biogas.

Gambar 2. Saluran pembuangan.

Gambar 3. Kondisi kandang sapi exfarm.Gamabar 4. Posisi digester dan Outlet diexfarm.

B. Pembahasan

Menurut Setiawan (2008), menyatakan bahwa biogas (gas bio) merupakan gas yang ditimbulkan jika bahan bahan organik, seperti kotoran hewan, kotoran manusia, atau sampah, direndam di dalam air dan disimpan di dalam tempat tertutup atau anaerob. Sedangkan menurut Simamora, S et al. (2006), menyatakan bahwa proses terjadinya biogas adalah fermentasi anaerob bahan organik yang dilakukan oleh mikroorganisme sehingga menghasilkan gas yang mudah terbakar (flammable). Secara kimia, reaksi yang terjadi pada pembuatan biogas cukup panjang dan rumit, meliputi tahap hidrolisis, tahap pengasaman, dan tahap metanogenik.Pada dasarnya kotoran heawan yang ditumpuk atau dikumpulkan begitu saja dalam beberapa waktu tertentu dengan sendirinya akan membentuk gas metqan. Namun karena tidak ditampung, gas iitu akan hilang menguap ke udara. Karena itu, untuk menampung gas yang terbentuk dari kotoran sapi dapat dibuat beberapa model konstruksi alat penghasil biogas (Simamora, S et al, 2006). Menurut Setiawan (2008), menyatakan bahwa biogas yang terbentuk dapat dijadikan bahan bakar karena mengandung gas metan (CH4) dalam persentase yang cukup tinggi.Secara ilmiah, biogas yang dihasilkan dari sampah organik adalah gas yang mudah terbakar (flammable). Gas ini dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi tanpa udara). Umumnya, semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Tetapi hanya bahan organik homogen, baik padat maupun cair yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Bila sampah-sampah organik tersebut membusuk, akan dihasilkan gas metana (CH4) dan karbondioksida (CO2). Tapi, hanya CH4yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Umumnya kandungan metana dalam reaktor sampah organik berbeda-beda.Sedangkan yang paling baik sebenarnya adalah limbah dari kotoran manusia, karena manusia memakan segala menyebabkan banyak ampas nutrisi yang terbuang melalui feses. Selanjutnya adalah kotoran ayam, karena ayam memakan biji-bijian dan dedak sehingga kandungan metana didalam fesesnya cukup banyak tetapi membutuhkan ternak ayam yang banyak untuk itu. Begitupun dengan feses hewan lain, hanya saja bedanya kadar metana dan bakteri anaerobiknya untuk mempercepat fermentasi.

Pada praktikum kali ini alat yang digunakan, adalah :

1. Inlet yaitu untuk pemasukan campuran feses sapi dan air, dengan perbandinan 1 : 1. Berbentuk seperti selokan yang berujung pada digester 1.2. Kemudian digester 1, yang berfungsi sebagai penampung feses dan tempat bereaksi bakteri anaerob terisi 70% karena yang 30% adalah udara. Untuk mempercepat hasil fermentasi bisa digunakan bakteri atau isi perut sapi. Jika pada saat pengamatan, digester ini berbentuk kubah dan tabung, begitupun dengan digester 2.3. Digester 2, berfungsi untuk menampung gas dari hasil fermentasi digester 1.4. Outlet, berfungsi untuk pintu kelur dari semua proses panjang yang terjadi di biodigester, untuk hasil dari biogas sendiri bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar kompor biogas yang langsung disalurkan ke perumahan warga atau sumber listrik dengan cara disambungkan pada generator terlebih dahulu. Biasanya berbentuk selang atau paralin yang langsung digunakan atau biasanya bisa juga disimpan terlebih dahulu pada wadah plastic hampa udara untuk menampung hasil biogas.Tahapan untuk pembuatan biogas adalah :

1. Hidrolisis, pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik kompleks menjadi sederhana, perubahan bentuk struktur polimer menjadi monomer.2. Pengasaman, pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bakteri asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula sederhana ini yaitu asam asetat, propionate, format, laktat, alcohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hydrogen dan ammonia.

3. Metanogenik, pada tahap ini terjadi proses pembentukan gas metan. Bakteri pereduksi sulfat juga terdapat dalam proses ini, yaitu untuk mereduksi sulfat dan komponen lainnya menjadi hidrogen sulfida.Kelebihan yang dimiliki Biogas :

1. 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.2. Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi lainnya.3. Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya diatmosfer akan meningkatkan temperatur, dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.4. 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.5. Selain keuntungan energi yang didapat dari proses anaerobik digestion dengan menghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge. Meterial ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair. Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.Meskipun mempunyai banyak kelebihan Biogas mempunyai kekurangan diantaranya adalah waktu pengolahan Biogas yang cukup lama dan pada awalnya membutuhkan biaya yang cukup mahal, serta harus intensif dalam pengecekan saluran inlet maupun outletnya agar tau apabila ada penyumbatan pada alat (biasanya 3 bulan sekali)

V. KESIMPULAN DAN SARANA. Simpulan

1. Hidrolisis, pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik kompleks menjadi sederhana, perubahan bentuk struktur polimer menjadi monomer.2. Pengasaman, pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bakteri asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula sederhana ini yaitu asam asetat, propionate, format, laktat, alcohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hydrogen dan ammonia.

3. Metanogenik, pada tahap ini terjadi proses pembentukan gas metan. Bakteri pereduksi sulfat juga terdapat dalam proses ini, yaitu untuk mereduksi sulfat dan komponen lainnya menjadi hidrogen sulfida.B. Saran

Saran untuk praktikum energi biogas adalah sebaiknya membawa masker pada saat kunjungan karena bau dari ternak yang kurang enak dan lebih dipersiapkan lagi untuk memotret tempat yang dijadikan kunjungan serta tanya lebih banyak lagi untuk memperluas wawasan energi biogas ini.DAFTAR PUSTAKAPaimin, Farry, B. 1995.Alat Pembuatan biogas Dari Drum. Jakarta: Penebar Swadaya.Setiawan, A.I. 2008.Memanfatkan Kotoran Ternak.Cet 14. Jakarta: Penebar Swadaya.Simamora, S. et al. 2006.Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas Dari Kotoran Ternak.Jakarta: AgroMedia Pustaka.