debioka

ALTERNATIF CARA MEMBUAT DIGESTER BIOGAS

In 1 on 29/11/2009 at 17:33

ABSTRAK

Pengurangan subsidi minyak mengakibatkan harga minyak menjadi mahal sehingga memungkinkan biogas menjadi sumber energi alternatif. Teknologi ini sangat berpotensi untuk dikembangkan disentra-sentra pengembangan peternakan, mengingat saat ini kotoran hewan belum dimanfaatkan secara optimal dan menimbulkan masalah lingkungan. Teknologi biogas telah bsrkembang sejak lama namun aplikasi penggunaannya sebagai sumber energi alternatif belum berkembang secara luas. Beberapa kendala antara lain yaitu kekurangan technical expertise, digester tidak berfungsiakibat bocor atau kesalahan konstruksi, disain tidak user friendly, membutuhkan penanganan secara manual (pengumpanan atau mengeluarkan lumpur dari gester) dan biaya konstruksi yang mahal. Beberapa digester dengan beberapa jenis disain sudah dikembangkan di wilayah Provinsi Jawa Barat dan Jawa Tengah, namun untuk wilayah Indonesia lain masih sedikit dan sedang diusahakan perkembangannya, termasuk di Provinsi Riau dan Kalimantan Selatan. Demikian pula sudah dikembangkan digester biogas di Kalimantan Barat kerjasama BBP Mektan dengan BPTP Kalbar. Biogas yang dihasilkan dimanfaatkan sebagai sumber energi kompor gas dan lampu penerangan.

PENDAHULUAN

Sebagian besar penduduk indonesia masih mengendalikan pada sektor pertanian peternakan untuk menggerakkan roda perekonomian.Tanpa disadari, produk-produk pertaniandan peternakan tersebut menghasilkan hasil sampingan yang belum banyak mendapat perhatian,bahkan dianggap sebagai sampah yang tidak dimanfaatkan.

Pada umumnya, limbah tersebut dimanfaatkan sebagai pupuk kandang.Padahal,dari limbah pertanian dan peternakan tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif, yaitu dari biomassa. Sumber-sumber energi biomassa berasal dari bahan organik.Apabila biomassa tersebut dimanfaatkan untuk menghasikan energi, maka energi tersubut disebut dengan bioenergi.Salah satu bioenergi adalah biogas.

Energi biogas sangat potensial untuk dikembangkan,karena produk biogas dari kotoran peternakan sapi di tunjang oleh kondisi yang kondusif perkembangan peternakan sapi di indonesia akhii-akhir ini. Teknologi biogas memberikan peluang bagi masyarakat pedesaan yang memiliki usaha peternakan, baik individual maupun kelompok, untuk memenuhi energi sehari-hari secara mandiri.

Disamping ini regulasi dibidang energi, seperti kenaikan tarif listrik,kenaikan harga LPG dan bahan bakar lainnya telah mendorong pengembangan sumber enegi alternatif yang murah,berkelanjutan dan ramah lingkungan.

Potensi biogas di indonesia cukup melimpah,mengingat peternakan merupakan salah satu kegiatan ekonomi dalam kehidupan masyarakat pertanian.Hampir semua petani memiliki ternak antara lain sapi,kambing dan ayam.Diantara jenis terna tersebut ,sapi merupakan penghasilan kotoran paling besar.Peningkatan kebutuhan susu dan daging sapi di indonesia sat ini telah mengubah pola pengembang agribisnis peternakan dari skala kecil menjadi menengah atau besar.

Di beberapa daerah telah berkembang koperasi susu,paternakan spi pedaging melalui kemitraan dengan perkembangan sawit tersebut.Namun, sampai sekarang  perkembangan teknologi biogas masih sangat rendah dan belum segnifikan. Teknologi biogas bukanlah teknologi baru. Teknologi ini telah banyak dimanfaatkan oleh petani peternak diberbagai negara, diantaranya india,cina,bahkan denmark. Teknologi biogas sederhana yang dikembangkan di indonesia berfokus padaaplikasi skala kecil atau menengah yang dapat dimanfaatka masyarakat pertanian yang memiliki ternak sapi 2 – 20 ekor. Beberapa kendala dalam pengembangan energi terbarukan, termasuk biogas adalah ketersedian, keamanan supply,harga,kemudahan,pananganan dan penggunaannya.

Faktor-faktor ekternal seperti pengembangan teknologi,subsidi,asu-isu lingkungandan parundang – undangan memainkan peranan dalam pengembangan energi terbarukan (Koopmans,1998). Dalam rangka menjawab tuntunan tersebut, maka kami menyusun tulisan sederhana ini, semoga dapat menjadi pedoman dan petunjuk sdalan merancang dan membangun biodigester.dalam kehidupan ini. Semoga tulisan yang kami ketengahkan kehadapn anda semua dapat bermanfaat dalam pemanfaatan sumber energi terbaruka untuk kemandirian energi.

TENTANG BIOGAS DAN BIODIGISTER

Apakah biogas itu ? Biogas adalah suatu jenis gas yang bisa dibakar,yang diproduksi melalui paroses fermentasi anaerobik bahan organik seprti kororan,dan manusia, tumbuhan oleh bakteri pengurai metanogen pada sebuah biodigister.

Jadi, untuk menghasilkan biodigester diperlukan pembangkit biogas yang disebut biodigister.Komposisi biogas yang dihasilkan biodigister sebagian besar terdiri dari 50-70% metan (CH4), 30-45% karbondioksida (CO2) dan gas lainnya dalam jumlah kecil.

Gas methan (CH4) yang merupakan komponen utama biogas merupakan bahan bakar yang berguna karena mempunyai nilai kalor cukup tinggi, yaitu sekitar 4800-6700 Kkal/m³,sedangkan gas metan murni mengadung energi 8900 Kkal/m³.

Biogas dapat dipergunakan pada hari ke 4-5 sesudah biodigister terisi penuh, dan mencapai puncak pada hari ke 20-25.Biogas dapat dipergunakan untuk keperluan penerangan, memasak, menggerakkan mesin, dan sebagainya,Karena biogas memiliki nilai kalor yang cukup tinggi.ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam pembentukan biogas, yaitu :

  1. Kelompok bakteri fermentatif,steptococci,bacteriodes dan beberapa jwenis Enterobactericeae.
  2. Kelompok bakteri asetogenik : Desulfovibrio.
  3. Kelompok bakteri metana : Methanobacterium, Methanobacellus dan Methanococcus.

Bakteri metanogen secara alami dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti :air bersih, endapan air laut,sapi kambing,lumpur (sludge) kotoran anarob ataupun TPA (Tempat Pembuangan Akhir).

Biodigester telah digunakan oleh masyarakat pedesaan selama beberapa tahun ini untuk mengubah limbah partanian dan peternakan yang mereka miliki menjadi bahan bakar gas. Biodigestar, pada umumnya dimanfaatkan pada skala rumahtangga, namun tidak menutup kemungkinan dapat juga dimanfaatkan pada skala yang lebih besar (komonotas).

Keuntungan biogas :

  1. Mengurangi pengaruh gas rumah kaca
  2. Mengurangi polusi bau yang tidak sedap
  3. Sebagai pupuk, dan
  4. Produksi daya dan panas

BAGAIMANA MEMBUAT BIODOGESTER YANG OPTIMAL DAN BIOGAS

Membuat biodigester gampang-gampang susah.Gampangnya karena kontraksi biodigester yang sangat sederhana,susahnya karena tidak semua kontraksi biodigester menghasilkan biogas yang diinginkan. Tetepi kunci dari pembuatan biodigester adalah suatu perncanaan yang matang. Ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan dalam pembangunan biodigester, yaitu :

  1. Lingkungan abiotis (tanpa kontak langsung dangan oksigen O2) karena udara (O2)  yang memasuki biodigester menyebabkan penurunan produksi metana,dikarenakan bakteri berkembang pada kondisi yang tidak sepenuhnya anaerob.
  2. Temperatur secara umum ada 3 yang rentang disenangi bakteri yaitu :
  1. Psicrophilic (suhu 4 – 20 C ) –biasanya untuk negara-negara subtropics atau beriklim dingin
  2. Mesophilic (suhu 20 – 40 C)
  3. Thermophilic (suhu 40 – 60 C) –hanya untuk men-digesti material, bukan untuk menghasilkan biogas

Di Indonesia atau di negara tropis digunakan Unheated digester (digester tampa pemanas)untuk kondisi temperatur tanah 20 30 C.

  • Derajat keasaman (PH) –kunci utama dalam kesuksesan operasional biodigester yaitu dengan menjaga agar temperatur konstan dan input material sesuai. Bakteri juga dapat berkembang dengan baik pada keadaan PH antara 6,6 – 7,0 dan pH tidak boleh dibawah 6,2.
  • Rasio C/N bahan isian –untuk mendapatkan produksi biogas yang tinggi, penambangan bahan yang mengandung karbon (C) seperti jerami, atau N (misalnya : Urea) perlu dilakukan untuk mencapai rasio C/N, = 25 – 30,karena jumla rasio C/n tersebut adalan syarat ideal untuk proses digesti.
  • Kebutuhan nutrisi- Bakteri fermentasi membutuhkan beberapa bahan gizi tertentu dan sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi / bahan logam yang dibutuhkan dapat memperkecil proses produksi metana,nutrisi yang diperlukan antara lain ammonia (NH3) sebagai sumber nitrogen, nikel (Ni),Tembaga (Cu),dan Besi (Fc) dalam jumlah yang sedikit.Selain itu, fosfor dalam bentuk fosfat (Po4),Magnecium (Mg),dan Seng (Zn) dalam jumlah sedikit juga diperlukan

Kadar bahan kering

Tiap bateri memiliki nilai-nilai kapasitas kebutuhan air-air tersendiri,bila kapasitasnya tetap maka aktivitas bakteri juga akan optimal. Proses pembentukan biogas menjapai titik optimum, jika konsentrasi bahan kering terhadap air adalah 0,26 Kg/L.

Pengadukan

Pengadukan berfungsi untuk mendapatkan campuran substrat yang homogen dengan ukuran partikel yang kecil dan juga memberikan kondisi temperatur yang seragam dalam biodigester. Pengadukan selama proses dekomposisi untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung pada permukaan cairan dan berfungsi mencampur metanogen dengan substrat.

Racun (Toxic)

Beberapa zat racun yang mengganggu kinerja biodigester yaitu : air sabun, diterjen, creolin.

Pengaruh Sterter

Untuk memper cepar proses fermentasi anaerob, diperlukan starter yang mengandung metana.

Jenis starter antara lain :

  1. Starter alami yaitu lupur aktif sperti lumpur kolam ikan,air comberan.
  2. Starter semi buatan yaitu dari fasilitas biodigester dalam stadium aktif.
  3. Starter buatan yaitu bakteri yang dibiakkan secara laboratorium dengan media buatan.

JENIS BIODEGESTER

Pemilihan jenis biodegester disesuaikan dengan kebutuhan dan kemamapuan pembiayaan/finansial. Biodegester dibedakan menjadi dua jika dilihat dari segi konntruksi, yaitu:

1. Reakton Kubah Tetap (Fixed Dome)

Reakton ini disebut juga reakton china. Dinamakan demikian karena reakton ini dibuat pertama kali di china sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat ini reakton ini berkembang dengan berbagai model.

Pada reakton ini memiliki 2 bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentuk gas metana. Bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu, menggunakan batu-batu atau beton. Stukturnya harus kuat karena menahan gas agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang dua adalah kubah tetap (fixed dome). Dinamakan kubah tetap karena bentuknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan dibagian tubuh.

Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah dari pada menggunakan reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.

2. Reakton Floating Drum

Reakton jenis terapung pertama kali dikembangkan di India pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reakton india. Memiliki bagian digester yang sama dengan reakton kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.

Keuntungan dari reakton ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. Faktor konosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reakton ini memiliki umum yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

Dari segi aliran bahan baku reaktor biogas, biodegester dibedakan menjadi:

-          Bak (batch), pada tipe ini bahan baku rektor didalam wadah (ruang tertentu) dari awal hingga selesainya proses digesti, umunya digunakan pada tahap ekspeeimen untuk mengetahui potensi gas dari limbah organik.

-          Mengalir (continuous), untuk tipe ini, aliran bahan baku masuk dari residu keluar pada selang waktu tertentu. Lama bahan baku selama dalam reaktor disebut waktu retensi hidrolik (hydrolic retention time / HRT0

Dari segi aliran letak penempatan biodegester dibedakan menjadi 3 yaitu:

-          Saluran biodegester dipermukaan tanah biasanya berasal dari tong bekas minyak tanah / aspal. Kelemahan yipe ini adalah volume yang kecil, sehingga tidak mencukupi untuk kebutuhan rumah tangga, dan juga kemamapuan material yang rendah untuk menahan korosi dari biogas yang dihasilkan.

-          Saluran tangki biodigester di bawah permukaan tanah.

Biodigester ini terbuat dari campuran semen, pasir, krikil, dan kapur yang terbentuk seperti sumuran dan ditutup dari plat baja, volume tangki dapat diperbesar / diperkecil sesuai dengan kebutuhan.

Kelemahannya adalah jika ditempatkan pada daerah yang memiliki suhu rendah (dingin), dingin yang diterima oleh plat baja merambat ke dalam bahan islan, sehingga menghambat proses produksi.

-          seluruh tangki biogester di bawah permukaan tanah pada model ini, seluruh instalasi biodigester ditanam tanah dengan konstruksi yang permanen, yang membuat suhu digester stabil dan mendukung perkembangan bakteri Methanogen.

Oleh karena itu, model ini merupakan model yang paling populer di Indonesia.

KOMPONEN BIODEGESTER

Komponen biodigester sangat bervariasi, tergantung pada jenis biodigester yang digunakan, tetapi, secara umum biodigester dibagi enam komponen utama, yaitu :

  1. Saluran masuk slurry (kotoran segar)

Digunakan untuk memasukkan slurry (campuran kotoran ternak dan air) ke dalam reaktor utama pencampuran ini berfungsi untuk memaksimalkan potensi biogas, memudahkan pengaliran, serta menghindari terbentuknya endapan pada saluran masuk.

  1. Saluran keluar residu

Berfungsi untuk mengeluarkan kotoran yang sudah difermentasikan ole bakteri. Seluruh ini bekerja berdasarkan prisip kesetimbangan tekanan hidrostatik. Slurry yang keluar dari saluran ini sangat baik untuk pupuk karena mengandung kadar nutrisi yang tinggi.

  1. Kutup pengaman tekana ( Control Valve)

Berfingsi sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester,Kutup pengaman ini menggunakan prisip pipa T.Bila tekanan gas lebih tnggi dari kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T. Sehngga tekanan dalam biodigester akan turun.

  1. Sistem pengaduk

Pengadukan ini dilakukan dengan berbagai cara, yaitu pengadukan mekanis, sirkulasi substak biodigester, atau sirkulasi ulsng produksi biogas ke atas biodigester menggunakan pompa.

  1. Saluran gas

Saluran gas ini disarankan terbuat dari bahanpolimer untukmenghidari korosi. Pembakaran gas pada tungku pada ujung saluran pipa bisa disambung dengan pipa baja antikarat.

  1. Tangki penyimpan gas

Ada dua tangki penyimpan gas, Yaitu tangki bersatu dangan unit reaktor (Floting dome)dan terpisah dengan reaktor (Floting dome). Untuk tangki terpisah dibuat khusus sehingga tidak bocor dan tekanan yamng terdapat dalam tangki seragam, serta dilengkapi H2S Removal untuk mencegah korosi.

PROSEDUR PERANCANGAN BIODIGESTER

Urutan perancangan fasilitas biodigester dimulai dengan perhitungan volume biodigester,penentuan model biodigester,perancangan tangki,penyiapan dan di akhiri dengan penentuan lokasi.

Perhitungan ini menggunakan data-data :

1        Jumlah Kotoran sapi perhari yang tersedia untuk mendapatka jumlah kotoran sapi perhari,digunakan persamaan :

  1. Jumlah kotoran sapi = N x 28 Kg/hari

Dimana N adalah Jumlah sapi (ekor), 28 Kg/hari adalah jumlah kotoran yang dihasilkan oleh satu ekor sapi dalam sehari.

  1. Komposisi kotora padat dari kotoran sapi, komposisi kotoran sapi terdiri dari  80% kandungan cair dan 20% kandungan padat,dengan demikian, untuk menentukan berat kering kotora sapi adalah bahan kering = 0,2 x jumlah kotoran sapi.
  2. Perban dingan koposisis kotora padat dan air.Bahan kering yang diperoleh tadi harus ditambahkan air sebelu masuk biodigester agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan optimum.Perbandingan komposisi antara bahan kering dengan cair adalah 1 : 4 dengan demikian,jumlah air yang ditambahkan adalah : air yang harus ditambahkan = 4 x bahan kering.Hasil perhitungan diatas menunjukkan massa total larutan kotoran padat (MT).
  3. Waktu panyipanan (HRT) kotoran sapi dalam biodigester. Waktu penyimpanan tergantung pada temperatur lingkungan dan temperatur biodigester.Dengan kondisi tropis seperti indonesia,asumsi waktu panyimpanan adalah 30 hari.Dari data-data perhitungan diatas, maka diperoleh volume larutan kotoran yang dihasilkan adalah sebesar : dengan pM =massa jenis air (1000Kg/m³).Setelah volume larutan kotoran ketahui, maka volume biodigester dapat ditentukan dengan menggunakan peramaan : dengan TR = waktu pemyimpanan (30 hari).
  4. Penentuan model biodigester

Penentuan model biodigester adalah didasari oleh beberpa pertimbangan yaitu :

  1. Jenis tanah yang akan dipakai
  2. Kebutunah
  3. Biaya.

CONTOH MANEJEMEN OPERASIONAL BIODIGESTER

Analisis Energi

Volume digester yang akan dibangun adalah 2 m³, sehingga biogas yang dihasilkan perharinya adalah 7,92 m³ (Note – ganti nilainya sesuai dengan keandaan dilapanga.Nilai ini untuk menghitung menyak tanah yang tergantikan (dalam liter)).Dari jumlah biogas yang dihasilkan dapat diketahui jumlah minyak tanah yang dapat diganti oleh biogassetiap harinya derdasarkan pada kesetaraan nilai kalori biogas dengan minyak tanah.Tabel disamping adlah tabel Nilai Kalori Beberapa Bahan Bakar (Suyati,2006).

Dario tabel tersebut maka jumlah minyak tanah yang terganti tiap hari adalah sebagai berikut :

Analisis Ekonomi

Analisis ekonomi dilakukan untuk mengetahui break event point atau lama waktu pengambalian biaya investasial awl yang taleh dikeluarkan untuk membangun instalasi biogas.

-          Pemasukan per tahun

Total produksi biogas per tahun = 365 hari x 4,3 liter x 70%

= 1.098,65 liter minyak tanah

Diasamsukan harga biogas sama dengan harga minyak tanah per liternya yaitu Rp 2.500. Total pemasukan per tahun = 1.98,65 liter x Rp 2.500/liter = Rp 2.746.625

-          Pengeluaran pertahun

Tabel disamping adalah pengeluaran –pengeluaran yang dilakukan untuk pengoparasian satu unit biogas pertahun.

-          Waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan investasi awal.

Investasi awal = Rp 4.569.000

Keuntungan per tahun = Rp 2.746.625 – Rp 1.6565.900

= Rp 1.089.725

Maka waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan biaya investasi awal adalah = 5,4 tahun.

KESIMPULAN

Ditengah semakin melangitnya harga minyak mentah serta bahan bakar minyak,biogas dapat menjadi alternatif pengganti bahan bakar minyak untuk keperluan sehari-hari. Biogas merupakan salh satu energi yang dapat diperbarui (renewable energy), dengan ketersediaan yang melimpah dan sangat dekat dengan manusia serta mudah pemanfaatannya. Semoga tilisan singkat ini dapat memberikan manfaat sebesar-besarnya dalam rangka kemandirian energi rakyat serta menjamin ketersediaan energi dengan murah. Tulisan singkat ini tidak luput dari segala macam keterbatasan dan kekurangan.karena ini kami mohon maaf apabila ada kesalahan dalam bentuk apapun.

REFRENSI :

  • Suriawiria, U., 2005, Menuai biogas dari limbah
  • Suyati, F., 2006, Perancangan Awal Instalasi Biogas Pada Kandang Terpencar Kelompok Ternak Tani Mukti Andhini Dukuh Butuh Prambanan Untuk Skala Rumah Tangga, Skripsi, Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gajah Mada,Yogyakarta.
  • Abdullah,K., Abdul Kohar Irwanto, Nirwan Siregar,Endah Agustina, Armansyah H. Tambunan, M. Yasin, Edy Hahtulistiyoso, Y. Aris Purwanto, 1991. Energi dan Listrik Pertanian, JICA-DGHE/IPB project/ADAET,JTA-9a(123).

 

Biodata Penulis

Nama                                                                : HASAN BASRI

Tenpat Tanggal Lahir                                 : Bondowoso, 15 Desember 1991

Kelas                                                                 : XII BTn I

NIS                                                                    : 0160/117 BTn

Nama dan Alamat Sekolah                      :SMK NEGERI TLOGOSARI

No. Telp. Sekolah                                        : (0332) 7701727

No. telp/HP peserta                                   : 085 236 038 911

Alamat E-mail Sekolah dan Peserta    : smk_negeri_tlogosari@yahoo.co.id; HB@yMial.com

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: