OPTIMASI PRODUKSI BIOGAS PADA ANAEROBIC DIGESTER BIOGAS TYPE HORIZONTAL

BERBAHAN BAKU KOTORAN SAPI DENGAN PENGATURAN SUHU DAN PENGADUKAN

BIDANG KEAHLIAN REKAYASA KONVERSI ENERGI

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA, 2011

Presentasi Ujian Thesis

Oleh: Joaquim da Costa

Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST, MT.

Latar Belakang

• Pemanfaatan biogas merupakan peluang besar utk menghasilkanenergi alternatif shg akan mengurangi penggunaan bhn bakar fosil

• Biogas jg mempunyai fungsi ganda selain sumber energi rumahtangga jg menghasilkan berbagai pupuk organik, dan jg mengurangipolusi udara dari dampak penggunaan bhn bakar fosil

• Limbah kotoran sapi di Indonesia melimpah

• Biogas dpt berasal dari berbagai macam limbah organik sepertikotoran ternak, sampah pasar, sampah rumah tangga, kotoranmanusia, dan limbah industri makanan dimanfaatkan menjd energimelalui proses anaerobic digestion.

• Anaerobic digestion dipengaruhi oleh :

suhu, pengaduk, pH, Nutrisi, karakteristik kotoran

Perumusan Masalah

• Bagaimana meningkatkan dan mempercepatproduksi biogas dari kotoran sapi dgnpengaturan suhu dan pengadukan.

• Bagaimana meningkatkan reduksi degradasimaks matarial umpan didlm digester terhdplaju prod. biogas.

• Bagaimana karakterisasi kandungan CH4terhadap HRT di dlm biogas dgn variasi suhudan pengadukan.

Tujuan Penelitian

• Meningkatkan produksi biogas (> 0,35 m3 / kg COD removal) dgn penambahkan pemanasan dan pengadukan.

• Utk mendptkan degradasi reduksi maksimum material umpan.

• Utk mendapatkan karakteristik kandungan.

Manfaat Penelitian

• Digester biogas yg dikembangkan diharapkanmampu menentukan dg tepat suhu optimum akibat penyettingan suhu dan pengadukan.

• Penelitian ini akan diperoleh data-2 ygdiinginkan, shg dpt meningkatkan produksi biogás dg pengaruh suhu dan pengadukan.

• Memberikan sumbangan penelitian dlm upayapengembangan energi alternatif yg ramahlingkungan yg sangat potensial utk dikembangkandi Timor Leste.

Batasan Masalah

Adapun batasan masalah adalah:• Penelitian dan pembahasan pd tesis hanya

menggunakan satu digester biogas type horizontal dg vol. digester adlh 0,339 m3.

• Parameter penelitian pd biogas dg pengaturan suhudan pengadukan.

• Biomassa yg digunakan hanya campuran kotoran sapidan air dg rasio 1:1 dan pH konstan dg nilai 6,4

• Pengisian material umpan dg sistem batch

TINJAUAN PUSTAKA

Produksi biogas selama fermentasi anaerobicpd degradasi organik solid, mengandung kira-kira 50–75 % metan merupakan sumberenergi yg berharga dan rencana penggunaankebutuhan energi di masa yg akan datang.

Langkah-langkah operasi untuk Anaerobic sequencing batch reactor (Dague at el. 1992)

Grafik hubungan variasi suhu terhadapproduksi biogas

Tahapan dan Zona Fermentasi

Mekanisme ReaksiA. Tahap Hidrolisa

•Reaksi : Bakteri fermentas( C6H10O5 )n + nH2O n( C6H12O6)

Tahap Asidifikasi•Reaksi : Bakteri asetogenik

C6H12O6 2CH3COOH ( asam laktat )

C6H12O6 CH3CH2COOH + 2CO2 + 2H2 ( asam butirat )

C6H12O6 CH3CH2COOH + 2CO2 ( asam propionat )

C6H12O6 CH3COOH ( asam asetat )

Tahap Methanasi

•Reaksi-reaksi: Bakteri metanogenik

CH3 CH2 COOH + 1/2H2O 7/4CH4 + CO2

CH3(CH2) 2 COOH + 2H2O + CO2 CH3 COOH + CH4

4H2 + CO2 CH4 + 2H2O

CH3 COOH CH4 + CO2

Konfigurasi Reaktor Biogas

. dikenal 2 model pengisian material umpan ke dalam reaktoryaitu, feeding continouse model dan feeding batch model.

Pada daerah tropis yang pada umumnya suhu didalam sekitar25-35°C, retention time berkisar antara 40-45 hari (Gunnersonand Stuckey 1986; Anonim 1984).

Gambar Type reaktor horizontal

Pengaruh Faktor lingkungan TerhdpProses Produksi Biogas

Operasi Temperatur Perkembangbiakan bakteri sangat dipengaruhi olehtemperatur, dekomposisi secara anaerobik biasanya terjd pd suhu 0°C - 69°C, tetapi pd suhu di bawah 16°C reaksi berjalansangat lambat, Suhu ideal utk reaksi adlh 23°C - 35°C.T Pohland 1992 membagi suhu reaksi yang digunakan danjenis mikrobayang bekerja pada reaktor terbagi menjadi tiga type yaitu:•Type Psicofilic, bekerja pada suhu reaksi < 30°C•Type Mesophilic, bekerja pada suhu reaksi antara 30°C -40°C. •Type Thermopilic, Bekerja pada suhu reaksi yang lebih tinggi± 54°C.

Ketergantungan laju temperature fermentasi yang digunakanditunjukkan dalam persamaan Arthenius yaitu,

rt = r30(1.11)(t-30)

dimanat = temperatur (°C)rt, r30 = laju fermentasi pada temperatur t dan 30 °C

Berdasarkan pers. 2.10 laju penurunan temperaturfermentasi utk setiap 1 °C dibawah nilai optimum yaitu 11 %. Laju temparatur dpt dilihat pd gbr berikut:

Gambar Aktivitas methanogens pada mesophilic dengan perbedaan temperatur

Pengadukan solid akan mengendap pada dasar tangki

akan terbentuk busa pada permukaan yang akan menyulitkan keluarnya

gas.

penyampuran lumpur baru secara merata dengan lumpur lama yang

telah memiliki populasi bakteri tinggi adalah sangat mempercepat proses

produksi biogas.

mengurangi endapan atau apungan yang berbentuk semi padat

membagi ratakan kerja bakteri didalam mengolah campuran kotoran

yang baru.

Membagi ratakan temperatur , sehingga kandungan nutrisi campuran

lebih cepat habis yang berarti pula bahwa proses produksi biogas dengan

laju lebih cepat.

Pengaruh FaktorLingkungan (lanjutan)

Hydraulic Retention Time (HRT)Pd kondisi normal, fermentasi kotoran berlangsung antara

dua sampai empat minggu.

NutrisiBakteri anaerobic membutuhkan nutrisi sebagai sumber

energi.

Tekanan gas yang dihasilkan pada manometer tabung U dapat dihitung dengan persamaan:

Tekanan Biogas

Metode Penelitian

Studi Literatur

Mempelajari teori-teori yang relevan denganproduksi biogas melalui proses fermentasianaerobic yang berkembang saat ini.

Desain dan kapasitas reaktor biogas

Gambar digester biogas type horizontal dengan pemanas dan pengaduk

Motor listrik

Reactor

InletOutlet gas

Outle slurypemanas

Water jacket

Dimmer

Assembly hole

pemanas

Automatic hole

1

2 2

3

1

Water jacket

3

2

Gambar Experimental setup (1) Reaktor, (2) Tabung gas (3) Manometer U

ExperimentalSetup

Uji properties kotoran sapiProsedur Pengoperasian diawali dg pengujian property kotoran ternak sapi.Pengoperasian digesterExperimental dilaksanakan selama 10 periodepengisian. Kurang lebih 220 hari atau 7,5 bulandg sistem pengisian batch experiment.

Prosedur Percobaan

a. Suplai Material Umpan ke Dalam Reaktor

Kotoran sapi dicampur dg air dg perbandingan 1:1

Pengisian dianjurkan adlah 2/3 dari vol. total reaktor dan sisanya disediakan sbg ruang biogas.

Kemudian material umpan di dlm reaktor diambilsampel utk ditest TS, TVS, COD dan BOD dilaboratorium.

Pengoperasian reaktor(lanjutan 1)

b. Penyettingan Suhu Heater Dan Putaran Pengaduk

Periode hydraulic retention time (HRT). Masing-2 periode HRT adlah 21 hari. Suhu disetting mulai 32 °C s/d 38 °C dg interval kenaikan suhu sebesar 2 °C dan putaran pengaduk direduksi menjadi 140 rpm dg sistem ON-OFF selama 10 menit utk tiap 2 jam ditambah dg 2 periode pengisian dg suhu kamar30 °C, 1 kali pengisian tanpa pemanas dan tanpapengaduk, 1 kali pengisian tanpa pemanas dan dg pengaduk.

Pengoperasin digester (lanjutan 2)

Pengambilan dan Metode Analisa Data

Data uji properties sampel kotoran sapi kering.

• Uji kadar selulose, lignin dan protein dg Chesson method analysis ygmelewati beberapa perlakuan reaksi.

• Uji total solid dengan moisture analyzer

• Uji Konsentrasi unsur zat, dg XRF Spektrometri analysis

Data jumlah massa material umpan yg disuplai ke dlm reaktor,

Pengisian reaktor memerlukan bhn baku material umpan sebanyak226 liter dg perbandingan vol. kotoran sapi dan air 1:1.

Data uji sampel material umpan di dalam reaktorData uji sampel material didlm reaktor terhdp TS dan TVS, metode analisis Gravimetri. Data uji sampel terhdp COD, metode analisis Refluks. Data uji sampel terhdp BOD, metode analisis Winkler

Data evolusi material umpan

Dilakukan pengamatan diluar reaktor dan dibandingkan dg kenaikanvol. material umpan di dlm reaktor.

Pengukuran tekanan produksi biogas

Instalasi biogas dilengkapi dg manometer tabung U shg tek. gas ygterjd dpt diukur secara berkelanjutan. Tek. biogas dilakukanpengamatan 8 jam tiap hari selama 21 hari utk masing-2 periode

Data uji komposisi biogas

Pengujian komposisi biogas per 4 hari pd suhu 38 °C dan dg pengadukdg menggunakan A7000 Gas Chromatograph (GC) instruments.

Dan data uji slurry (ampas dan cair)

Data uji slurry dilakukan setelah material umpan berada di dlmreaktor selama 28 hari.

Pengambilan dan Metode AnalisaData (Lanjutan 2)

Analisa DataSetelah data didptkan dari hasil percobaan, selanjutnyadata akan diolah dg pers-2 sesuai dlm dasar teori.

Dari proses pembuatan reaktor dan peralatan lain serta prosespercobaan produksi biogas akan dicari parameter-2 input danoutput dari rancangan eksperimen biogas.

Rancangan Eksperimen Biogas

Diagram Alir Penelitian

Tahap-tahap penelitian yg telah dijelaskan sebelumnya dpt digambarkan dlm diagram alir sbb:

HASIL DAN PEMBAHASAN

• Karakterisasi Bahan Baku Biogas

Visualisasi sampel kotoran sapi

Sampel kotoran sapi bisa dlm keadaan basahataupun kering, seperti ditunjukkan padagambar

Gambar Visualisasi Sampel kotoran sapi

Komponen Persentasi

berat (%)

Total Solid 70,98

Cellulose 23,84

Lignin 15,76

Protein 9,79

COD 13,11

BOD 8,92

Properties kotoran sapi merupakan data-2 yg menunjukkan besarnyatotal solid (TS), Cellulose, lignin, protein, chemical oxygen demand (COD) dan biological oxygen demand (BOD).

Tabel Properties kotoran sapi

Properties kotoran sapi kering

Kan

d.

Si

%

P % S % K

%

Ca

%

Ti

%

Mn

%

Fe

%

Cu

%

Zn

%

Br

%

Mo

%

Ba

%

Eu

%

Re

%

Kon

s.

16.4 3,3 0,3 5,83 24,0 0,41 1,0 7,45 0,35 0,2 31 7,2 0,2 0,3 2,0

uji kandungan unsur-2 zat yg ada dlm kotoran sapiuntuk mengetahui potensi kotoran sapi menjadi biogas danpupuk organik.

Kandungan unsur zatdalam kotoran sapi

Tabel kandungan unsur zat didalam sampelkotoran sapi.

Karakterisasi Proses di Dalam Digester

Proses produksi biogas

Digunakan variabel suhu dan pengaduk dg 10 periode pengisian, masing-masing dg HRT selama 21 hari.

• Produksi biogas dengan variasi suhu dan tanpapengaduk

Produksi biogas dlm eksperimental dinyatakandlm tekanan gas yg dihasilkan.

Setting Suhu Tekanan biogas, P (Pa)

Kisaran Rata-rata Optimu

m

HRT 2 HRT 21

30°C 9221,4-24819,3 18615,64 24819,3 10987,2 23249,7

32°C 10398,6-26192,7 20446,84 26192,7 12458,7 21778,2

34°C 14518,8-26683,2 21820,24 26683,2 16775,1 21091,5

36°C 13145,4-27664,2 23319,77 27664,2 18835,2 19914,3

38°C 12262,5-29135,7 23945,74 29135,7 18442,8 19325,7

Tabel Tekanan biogas dengan variasi suhu dantanpa pengaduk

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122

Teka

nan

prod

uksi

bio

gas

(Pa)

HRT (hari)

Tanpa pengaduk

30°C

32°C

34°C

36°C

38°C

Gambar 4-2. Grafik tekanan biogas

Setting Suhu Tekanan biogas, P (Pa)

Kisaran Rata-rata Optimu

m

HRT 2 HRT 21

30 °C 12556,8-27664,2 22810,59 27664,2 15303,6 22366,8

32°C 13047,3-29331,9 23617,34 29331,9 15794,1 21680,1

34°C 14224,5-30214,8 24912,73 30214,8 16186,5 20699,1

36°C 14813,7-32765,4 26785,97 32765,4 19325,7 18737,1

38°C 15401,7-34269,3 28364,91 34269,3 20699,1 17559,9

Tekanan biogas dengan variasi suhu dan dengan pengadukProduksi biogas dlm eksperimental dinyatakan dlm tekanan gas yg dihasilkan.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Teka

nan

Prod

uksi

bio

gas

(Pa)

HRT (hari)

Variasi suhu & dengan pengaduk

30°C +P

32°C + P

34°C + P

36°C + P

38°C + P

Gambar 4-3 Grafik tekanan biogas

Tabel Tekanan biogas dengan variasi suhu dan dengan pengaduk

Gambar Grafik tekanan biogas fungsi HRT pada suhu 30 °C

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Ten.

pro

d. b

ioga

s (P

a)

HRT (hari)

30 °C

TP

DP

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122

Tek.

pro

d. b

ioga

s (P

a)

HRT (hari)

32 °C

TP

DP

Gambar Grafik tekanan biogas fungsiHRT pada suhu 32 °C

05000

100001500020000250003000035000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Tek.

pro

d. b

ioga

s (P

a)

HRT (hari)

34 °C

TP

DP

Gambar 4.6. Grafik tekanan biogas fungsiHRT pada suhu 34 °C

Gambar 4.6. Grafik tekanan biogas fungsiHRT pada suhu 36 °C

Gambar 4.7. Grafik tekanan biogas fungsi HRT pada suhu 38 °C

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Tek.

pro

d. b

ioga

s (P

a)

HRT (hari)

36 °C

TP

DP

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Tek.

pro

d. b

ioga

s (P

a)

HRT (hari)

38 °C

TP

DP

Volume biogas

• Berdasarkan grafik tekanan tersebut kemudiandilakukan perhitungan terhdp vol. dg menggunakanpers 3.2. berdasarkan vol. gas ke standar temperatur(293 K) dan tekanan (101,325 Pa), pers (Merkens1962)

• Selengkapnya hasil perhitungan produksi biogas ygdinyatakan dlm vol. tiap hari.

Setting Suhu Volume produksi biogas, V (m3/hari )

Kisaran Rata-rata Optimum HRT 2 HRT 21

30 °C

0.11843341-0.135144 0.128498 0.135144 0.120325 0.133463

32°C

0.11969459-0.136616 0.13046 0.136616 0.121902 0.131886

34°C

0.12410875-0.137141 0.131931 0.137141 0.126526 0.13115

36°C

0.12263737-0.138192 0.133538 0.138192 0.128733 0.129889

38°C

0.12169147-0.139769 0.134073 0.139769 0.128313 0.129259

Tabel Produksi biogas dg variasi suhu dan tanpa pengaduk

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21V

ol. P

rod.

bio

gas

(m3/

hari

)HRT (hari)

variasi suhu dan tanpa pengaduk

30°C

32°C

34°C

36°C

38°C

0.11

0.13

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Vol

. pro

. bio

gas

(m3/

hari

)

HRT (hari)

Variasi suhu dan tanpa pengaduk

30°C

32°C

34°C

36°C

38°C

Gambar Produksi biogas dimulai hari ke 3 s/d 21

Gambar Produksi biogas di dalam reaktor

Setting Suhu Volume produksi biogas, V (m3/hari )

Kisaran Rata-rata Optimum HRT 2 HRT 21

30 °C 0.122007-0.138192 0.132992 0.138192 0.12495 0.132517

32°C 0.122532-0.139979 0.133856 0.139979 0.125475 0.131781

34°C 0.123793-0.140925 0.135244 0.140925 0.125895 0.13073

36°C 0.124424-0.143657 0.137251 0.143657 0.129259 0.128628

38°C 0.125055-0.145654 0.138943 0.145654 0.13073 0.127367

Tabel Produksi biogas dg variasi suhu dan dg pengaduk

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122V

ol. P

rod.

bio

gas

(m3/

hari

)

HRT (hari)

Variasi suhu & dengan pengaduk

30°C

32°C

34°C

36°C

38°C

0.115

0.135

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Vol

. pro

. bio

gas

(m3/

hari

)

HRT (hari)

Variasi suhu dengan pengaduk

30°C

32°C

34°C

36°C

38°C

Gambar Produksi biogas dimulai hari ke 3 s/d 21

Gambar Produksi biogas di dalam reaktor

Suhu Kenaikan volume produksi biogas (m3)

Tanpa pengaduk, Dengan pengaduk, ΔV

30 °C

HRT=2 0,120325 HRT=2 0,12495

Op=17 0,135144 OP=15 0,138192

Rt 0,128498 Rt 0,132992

32 °C

HRT=2 0,121902 HRT=2 0,125475

Op=15 0,136616 OP=12 0,139979

Rt 0,13046 Rt 0,133856

34 °C

HRT=2 0,126526 HRT=2 0,1259

Op=14 0,137141 Op=12 0,140925

Rt 0,131931 Rt 0,135244

36 °C

HRT=2 0,128733 HRT=2 0,129259

Op=12 0,138192 Op=11 0,143657

Rt 0,133538 Rt 0,137251

38 °C

HRT=2 0,128313 HRT=2 0,13073

Op=11 0,139769 Op=10 0,145654

Rt 0,134208 Rt 0,138943

Tabel Perbandingan vol. produksi biogas antara variasi suhu dan pengaduk

Secara biologi proses fermentasi anaerobic sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu sebabanaerobes adalah sensitif terhdp operasi suhu dimanaaktivitas bakteri atau mikroba bila diberi suhu, reaksibekerjanya bakteri akan 2-3 kali lebih cepat.

Gambar Aktivitas methanogens pd mesophilic dg perbedaan temperatur

Pengaruh suhu pemanasan

Chiu-Yue Lin dan Jung Kon Kim [6] dlm jurnalnya menyatakanbhw pengaruh suhu dpt mempercepat produksi biogas. Dgpemberian suhu fermentasi anaerobic akan lebih cepatmendegradasikan limbah organik shg reaksi fermentasi lebihcepat terurai terutama tahapan fermentasi reaksi pegasamandan reaksi methanasi

Sedangkan digester yg dilengkapi dg pengaduk adlah utkmembantu agar fermentasi dan suhu selalu merata sekaligusmembantu reduksi degradasi maksimum pd material umpandan menghindari tdk terjd semi padatan dan busa di ataspermukaan material umpan di dlm digester.

Pengaruh suhu & Pengadukan

Efisiensi reduksiTS, TVS, COD dan BOD

Sampel uji diambil mulai hari I pengisian dan setiap minggusetelah pengisian utk periode settingan 38°C dg pengaduk.Kondisi steady pd fermentasi anaerobic dlm penelitian ini terjdselama 21 hari sejak proses di set-up. Selama kondisisteady, efisiensi reduksi TS, TVS, COD dan BOD setiap 7 hariselama 28 hari ditunjukkan dlm tabel berikut.

Karakteristik

kotoran sapi

Efisiensi reduksi (%)

Hari 1 Hari 7 Hari 14 Hari 21 Hari 28

TS (%) 9,53 12,5 23,7 38,2 38,2

TVS (%) 8,54 41,9 66,5 75,2 88,5

COD (%) 8,59 38,3 62,17 70,2 88,1

BOD (%) 5,85 27,2 62,2 73 89,2

Tabel Efisiensi reduksi TS, TVS, COD dan BOD

Pada hari ke 1 hingga hari ke 3 nilai TVS, COD danBOD effluent pd HRT 21 degradasi sedikit bhw fasehidrolisis dan asidifikasi berlangsung, penurunan TVS, COD dan BOD tdk terlalu signifikan. hari ke 4 proses asidifikasi dan metanasi, pengurangan TVS, COD dan BOD effluent secarasignifikan. pd hari ke 9 proses menuju operasi steady.

Efisiensi reduksi (lanjutan)

Evolusi material umpanPengamatan perubahan vol. material umpan dlm penelitian, mnunjukan perubahan kenaikan vol. kenaikan dalampersentasi adalah 0,62 – 1,24 % selama 6 hari..

Gambar Pengamatan evolusi material umpan

Evolusi material umpan(lanjutan)

bila material umpan tdk diaduk akan terpisahantara padatan dan air. Berat padatan yang lebih ringanakibat degradasi dan akan berada di atas air di dlmreaktor. Jika material umpan diaduk maka ukuranpartikel dari material umpan menjd sangat kecil danseragam.

Kualitas Biogas

Komposisi biogasSampel gas diambil dari tabung gas utk setiap 4 haridari gas yg dihasilkan selama 21 hari HRT yg sedangberjalan. Komposisi biogas yg dihasilkan selamaproses anaerob diambil sampel, kemudian diuji dgmenggunakan Gas Chromatograph (GC) instrumentsyg dikalibrasikan dg standard gas campuran dari N2,O2, H2S, H2, CO2 dan CH4 pd rasio yg terukur.

Komp

onen

biogas

HRT / Kandungan (%)

2 6 10 14 18 22

CH4 51,03 58,19 56,84 57,01 57,26 57,57

CO2 30,12 35,19 37,82 35,55 37,37 37,79

H2 4,8 2,34 2,2 2,6 2,18 2,1

H2S 3,9 2,5 2,08 2,3 1,16 1,1

N2 4,56 0,98 1 1,34 1,2 0,28

O2 5,68 1,3 0,1 1,2 0,83 0,26

45

50

55

60

1 2 3 4 5 6

Met

an (%

)

6 x pengujian tiap 4 hari

Gambar Kandungan metan terhadap HRT

Tabel Komposisi biogas

Penyalaan biogasNyala biogas dibuktikan oleh gas yg dpt terbakar dg mudah dan nyala api yg dihasilkan berwarna biru yg menyerupai gas metan alam (LPG), bhw biogas mengandung 50-70% CH4 dan CO2 sebanyak 30-50%.

Gambar Nyala api biogas

Dg komposisi biogas dan utk mmbandingkan wktmemasak air berdsrkan nilai kalor gas metan dari biogas dggas metan alam maka dilakukan aplikasi dg memasak air spertipa gbr.

Nilai kalor biogas

Gambar aplikasi dan nilai kalor biogas

sifatnya merugikan dan sebagian beracun. Sifat-2 ygmerugikan dan beracun dari komponen-2 biogas

Komponen Kandungan Efek

CO2 25-50 % vol - Nilai kalor menjadi rendah

- Tidak mengalami oksidasi selama proses

pembakaran

- Mengurangi pelepasan kadar selama reaksi

eksoterm

- Merusak akali bahan bakar

H2S 0-0,5 % vol - Efek korosif pada peralatan

- Emisi SO2 setelah pembakaran atau emisi H2S

dengan pembakaran tidak sempurna diatas batas 0,1

dari volume

N2 0-5 % vol. - Nilai kalor menjadi rendah

- Tidak mengalami oksidasi selama proses

pembakaran

- Mengurangi pelepasan kadar selama reaksi

eksoterm

Tabel Komponen yang merugikan dalam biogas

Berdasarkan kerugian-2 dari komponen-2 tersebut, dlm aplikasi lain daribiogas diberikan syarat-2 dan rekomendasi-2. Syarat-2 dan rekomendasi-2 ditunjukkan dlm tabel .

Aplikasi Syarat dan rekomendasi penggunaan biogas

Pemanas

(Boiler)

H2S < 1000 ppm, tekanan 0,8-2,5 kPa (Oven dapur: H2S < 10

ppm)

Mesin pembakaran

dalam

H2S < 100 ppm, tekanan 0,8-2,5 kPa

Mikroturbin Toleransi H2S sampai 70000 ppm, tekanan 520 kPa

Bahan bakar

Mesin stirling Sama untuk boiler H2S, tekanan 1-14 kPa

Tabel Aplikasi pemanfaatan biogas dan persyaratan perlakuan

Syarat dan rekomendasipenggunaan biogas

Karakteristik Residu (slurry)

Pupuk padatkotoran sapi yg sudah diproses dikembalikan ke

kondisi semula yg diambil hanya gas metan (CH4 ), CO2dan gas lain.

Jika dilihat analisa dampak lingkungan terhdplumpur keluaran (slurry) dari digester mnunjukkanpenurunan COD sebesar 88,1% dari kondisi bhn awal

Pupuk oranik yang berasal dari kotoran ternak dptmenghasilkan bbrp unsur hara yg sangat dibutuhkantanaman.

Disamping menghasilkan unsur hara utama, pupukkandang jg menghasilkan sejumlah unsur hara mikro.

Karakteristik Residu (lanjutan)

Pupuk cair

• Pengelolaan hasil samping biogas ditunjukkan utkmemanfaatkannya menjd pupuk cair

• Jika dilihat dari segi pengolahan limbah, prosesanaerobic jg memberikan beberapa keuntungan lain yaitu menurunkan nilai COD dan BOD, total solid, volatile solid, nitrogen nitrat dan nitrogen organic, bakteri coliform dan patogen lainnya, telurinsek, parasit, dan bau.

Kand. Si

%

P

%

S

%

K

%

Ca

%

Ti

%

V

%

Mn

%

Fe

%

Cu

%

Zn % Ba

%

Kons. 28,7 2,5 4,70 0,86 14,2 0,98 0,04 2,03 42,5 0,42 2,4 0,59

Kan

d.

Si

%

P % S % K

%

Ca

%

Ti

%

Mn

%

Fe

%

Cu

%

Zn

%

Br

%

Mo

%

Ba

%

Eu

%

Re

%

Kon

s.

16.4 3,3 0,3 5,83 24,0 0,41 1,0 7,45 0,35 0,2 31 7,2 0,2 0,3 2,0

Kand. Si

%

P

%

K

%

Ca

%

Mn

%

Fe

%

Cu

%

Br

%

Kons. 2,4 1,3 0,83 3,19 0,19 1,06 0,27 91

Tabel 4.15. Kandungan unsur zat didalam cair slurry setelah diproses

Tabel 4.14. Kandungan unsure zat didalam sampel ampas kotoran sapi

Tabel 4.2. Kandungan unsur zat didalam sampel kotoran sapi.

Kesimpulan

1. Pengaruh penambahan suhu dan tanpa pengaduk Dapat meningkatkan produksi biogas rata-rata 3,1 % setiap kenaikansuhu 2 °C

dan produksi biogas maksimum pd suhu 38 °C. Dapat menggeser waktu produksi biogas maksimum 1 s/d 2 haridari fungsi HRT. Dapat memperbesar produksi biogas maksimum rata-rata 2,0 %2. Pengaruh penambahan suhu dan dengan pengaduk Dapat meningkatkan produksi biogas rata-rata 2,5 setiap kenaikansuhu 2 °C dan

produksi biogas maksimum jg pd suhu 38 °C. Dapat menggeser wkt produksi biogas maksimum 1 s/d 2 hari darifungsi HRT. Dapat memperbesar produksi biogas maksimum rata-rata 3,2 %

Kesimpulan (lanjutan 1)

3. Produksi biogas optimum terjd pd suhu 38 °C dan dg pengaduk, dg parameter

• Rata-2 produksi biogas tertinggi dibandingkan dg variasi suhu yg lain.

• Produksi biogas maksimum tertinggi dibandingkan dg variasi suhu yg lain.

• Produksi biogas maksimum terjadi paling awal yaituhari ke 10 HRT dibandingkan dg variasi suhu yg lain.

4. Reduksi degradasi maksimum TS, TVS, COD dan BOD terjd pd minggu ke I HRT dg menghasilkan produksibiogas maksimum.

Kesimpulan (lanjutan 2)

5. Setelah 28 hari HRT, masih tersisa presentasireduksi TVS, COD dan BOD masing-2: 11,5 11,9 dan 10,8 %

6. Hasil kandungan gas metan yg diuji terhadapHRT tdk menunjukkan perbedaan yg signifikandg nilai rata-rata 56,32 % gas CH4.

7. Pemakaian, penghematan dan fungsipenggunaan biogas maka semua variasi suhudianggap layak untuk bisa diaplikasikan.

Saran

1. Kuantitas dan kualitas biogas tergantung darikarakteristik bahan organik

2. . Perlakuan awal material umpan dan pengaruh faktorlingkungan sangat berpengaruh terhdp produksibiogas.

3. Pemakaian reaktor di masyarakat harus terlindung darikena matahari langsung ataupun hujan.

4. Kandungan metan masih berkisar dibw kandunganstandart rata-2 yaitu 50-70 % gas metan. Perlumemperhatikan kadar protein.

5. Desain reaktor harus mudah dioperasi dan perawatan.

SEKIAN & TERIMA KASIH

MOHON SARAN & MASUKAN