PROSES PEMBENTUKAN BIOGAS

Pembentukan biogas dipengaruhi oleh pH, suhu, sifat substrat, keberadaan racun, konsorsium

bakteri. Bakteri non metanogen bekerja lebih dulu dalam proses pembentukan biogas untuk

mengubah senyawa yang kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana . Bakteri non

metanogen ada yang bersifat aerob dan anaerob yang termasuk bakteri hidrolitik, fermentatif,

dan asetogenik (Madigan et al., 2003). Bakteri Metanogen tergolong Archeabacteria, secara

fisiologi bakteri metanogen memiliki suatu substansi yang disebut F420, yaitu suatu koenzim yang

dapat terabsorpsi dengan kuat pada panjang gelombang 420 nm (Mink & Dugan, 1976), dengan

adanya koenzim F420 dalam keadaan terreduksi menyebabkan bakteri ini dapat memancarkan

sinar fluoresens berwarna hijau kebiruan ketika disinari oleh sinar ultraviolet pada panjang

gelombang tertentu dan dapat membedakannya dengan bakteri non metanogen. Fungsi dari

koenzim F420 adalah sebagai pembawa elektron pada proses metabolisme yaitu pada proses

metanogenesis (Peck, 1989).

Metanogenesis adalah proses konversi materi organik menjadi gas CH4 dan CO2 yang terjadi

secara anaerob (Burke, 2001), proses ini merupakan tahap terakhir yang paling menentukan

dalam produksi biogas. Metanogenesis terjadi dengan melibatkan populasi mikroba yang bekerja

secara konsorsium. Secara lengkap proses degradasi materi organik secara anaerob ini meliputi

empat tahap, yaitu : hidrolisis polimer oleh organisme hidrolitik ; pembentukan asam dari materi

organik yang melibatkan bakteri fermentatif ; pembentukan asetat dari metabolit hasil fermentasi

yang dilakukan oleh bakteri homoasetogenik atau bakteri sintrofik; pembentukan CH4 dari H2

atau CO2, asetat, alkohol, propionat atau butirat (Dubey, 2005).

Biogas merupakan salah satu cara pemanfaatan limbah yang potensial dan dapat dikembangkan

baik di negara maju maupun di negara berkembang. Pembuatan biogas relatif mudah, tidak

memerlukan bahan yang mahal namun bisa dihasilkan produk yang sangat berguna. Biogas dapat

dibuat dari berbagai limbah baik limbah pertanian, limbah peternakan, limbah industri bahkan

limbah domestik, dengan memanfaatkan mikroorganisme yang bisa mendegradasi limbah akan

dihasilkan produk akhir berupa gas metan dan karbondioksida. 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).

Keberhasilan dalam memproduksi biogas ditentukan oleh berbagai faktor. Beberapa faktor yang

menentukan dalam keberhasilan produksi biogas diantaranya :

Pengaruh pH

Biogas terbentuk karena adanya kerja berbagai bakteri yang ikut terlibat dalam aktivitas

perombakan substrat kompleks. Pertumbuhan bakteri yang terlibat tersebut sangat dipengaruhi

oleh pH. Nilai pH optimum dalam produksi biogas berkisar antara 7-8 (Fulford,1988). Diawal

reaksi pembentukan biogas, bakteri penghasil asam akan aktif lebih dulu sehingga pH pada

digester menjadi rendah, kemudian bakteri metanogen menggunakan asam tersebut sebagai

substrat sehingga menaikkan nilai pH kembali menjadi netral, ini menandakan bahwa dalam

proses produksi biogas terjadi pengaturan pH secara alami, tingkat keasaman diatur oleh proses

itu dengan sendirinya. Karbondioksida yang dihasilkan oleh bakteri larut dalam air untuk

membentuk ion bikarbonat (HCO3-) yang menyebabkan larutan menjadi lebih alkali. Jumlah ion

bikarbonat dalam larutan tergantung pada konsentrasi karbondioksida dan jumlah asam yang ada

pada slurry.(Fulford, 1988) Jika bakteri penghasil asam tumbuh terlalu cepat maka asam yang

dihasilkan akan lebih banyak dari jumlah yang dapat dikonsumsi oleh bakteri penghasil metan,

akibatnya sistem akan terlalu asam, jika hal ini terjadi maka pH akan turun, sistem menjadi tidak

seimbang dan aktivitas bakteri penghasil metan akan terhambat.(Burke, 2001)

Pengaruh Suhu

Suhu berpengaruh terhadap produksi biogas, umumnya produksi biogas meningkat dua kali lipat

setiap kenaikan suhu 100C pada kisaran suhu 15

0C - 35

0C (Fulford,1988). Bakteri metanogen

sangat sensitif terhadap perubahan suhu, Perubahan suhu yang mendadak lebih dari 50C dalam

satu hari dapat menyebabkan bakteri ini berhenti bekerja sementara.

Pengaruh Racun

Antibiotik, desinfektan, dan pestisida merupakan contoh jenis racun yang dapat membunuh

bakteri dan dapat menyebabkan produksi biogas tidak terjadi. Begitupun dengan deterjen,

hidrokarbon seperti kloroform dan pelarut organik lainnya merupakan racun dalam proses

produksi biogas.(Fulford,1988; Burke,2001). Sebelum proses produksi biogas dimulai maka

harus dipastikan bahwa digester, substrat serta air yang digunakan bebas dari berbagai racun

yang dapat membunuh bakteri yang diperlukan.

Sifat dari Substrat

Sifat substrat yang digunakan dalam produksi biogas sangat menentukan keberhasilan produksi

biogas itu sendiri. Pada dasarnya bahan yang dijadikan substrat tersusun dari materi organik

seperti karbohidrat, lemak, dan protein. Materi organik tersebut dapat didegradasi sehingga

menghasilkan produk akhir berupa gas yang disebut biogas. Pada prinsipnya kecepatan dan

efisiensi proses degradasi substrat tergantung pada bentuk secara fisik dan secara kimia.

Menurut Furfort (1988) substrat yang berasal dari kotoran ternak merupakan substrat yang paling

mudah digunakan dalam produksi biogas dibandingkan substrat yang berasal dari tumbuhan, hal

ini disebabkan kotoran ternak telah mengandung bakteri yang tepat serta proses degradasinya

ikut dibantu secara mekanik oleh gigi pada saat proses mengunyah serta secara kimiawi dibantu

oleh asam dan enzim pencernaan dalam saluran pencernaan hewan, hal ini berbeda dengan

substrat yang berasal dari tumbuhan seperti limbah pertanian banyak mengandung lignin,

selulosa serta hemiselulosa yang sulit didegradasi oleh bakteri sehingga memerlukan waktu yang

lebih lama untuk dikonversi menjadi biogas.

Konsorsium Bakteri

Salah satu faktor yang sangat menentukan dalam proses pembentukan biogas adalah adanya

peran serta bakteri, karena pada hakekatnya konversi materi organik menjadi biogas ini

merupakan hasil kerja berbagai bakteri yang bekerja secara konsorsium.(Burke, 2001). Proses

tidak akan berjalan jika hanya terdapat salah satu bakteri saja, konsorsium memerlukan lebih dari

satu spesies bakteri metanogen, ada spesies metanogen yang mampu mengkonversi asetat

menjadi metan contoh Thermoacetogenium phaeum, spesies lain mengkombinasikan CO2 dan H2

menjadi metan dan H2O melalui proses reduksi karbonat. (Fresspatent.,2007) Kondisi reaktor

harus benar-benar dijaga agar tetap terjadi keseimbangan sehingga bakteri dapat bekerja secara

konsorsium.

Terdapat dua golongan bakteri yang terlibat dalam proses konversi materi organik menjadi

biogas, yaitu bakteri non metanogen dan bakteri metanogen. Bakteri non metanogen bekerja

lebih dulu menghasilkan berbagai asam organik seperti asam asetat, asam propionat, asam butirat

dan lain-lain, contoh bakteri non metanogen adalah Escherichia coli, Bacteroides, Clostridium

botylinum. Asam organik hasil kerja bakteri non metanogenik akan digunakan oleh bakteri

metanogenik untuk dikonversi menjadi biogas.

Bakteri metanogen umumnya menyukai suasana pH netral atau alkali dengan kisaran nilai pH

antara 6,8-8,5 untuk memproduksi metan (Teng,1994; Burke,2001). Bakteri penghasil asam

tumbuh lebih cepat daripada bakteri penghasil metan. Jika bakteri penghasil asam tumbuh terlalu

cepat maka asam organik yang dihasilkan lebih banyak dari jumlah yang dapat dikonsumsi oleh

bakteri metanogen, akibatnya sistem akan terlalu asam, jika hal ini terjadi maka pH akan turun,

sistem menjadi tidak seimbang dan aktivitas bakteri penghasil metan akan terhambat.(

Furford,1988 ; Burke, 2001).