1. TUGAS
TEKNOLOGI BIOPROSES
BIOGAS
DISUSUN OLEH :
KELOMPOK 3 / KELAS 2-A
• Rabiah
• Hasti Dewi Poernama
• Sari Wardani Ali
• Mariana Tasik
• Wahyuni Baharuddin
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
MAKASSAR
2013
2. 2
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah segala puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT atas
Rahmat dan Karunia-Nya sehingga tugas yang berjudul “Biogas” ini dapat terselesaikan
dengan baik. Penyusunan makalah ini dilakukan untuk memenuhi tugas studi Teknologi
Bioproses dan untuk menambah wawasan mengenai Biogas. Adapun kendala-kendala yang
penyususn hadapi saat membuat makalah ini baik itu secara materi maupun kendala
lainnya, akan tetapi penyusun mengucap syukur dan berterimah kasih karena penulis dapat
melewati semuanya itu sampai selesai dengan baik.
Terima kasih penyusun ucapkan kepada :
• Muhammad Saleh, S.T, M.Si selaku pembimbing bidang studi Teknologi
Bioproses yang telah membimbing dan membantu dalam penyelesaian makalah ini.
• Teman-teman yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tugas makalah ini
Penyusun menyadari bahwa keberadaan laporan ini masih jauh dari kesempurnaan,
oleh karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun penyusun sangat mengharapkan
untuk kesempurnaan pembuatan makalah selanjutnya.
Akhirnya, harapan penyusun semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi
kita semua khususnya pengembangan ilmu pengetahuan.Amin
Makassar, Juni 2013
Kelompok III
3. 3
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN
• Latar Belakang ................................................................................ 1
• Rumusan Msalah ............................................................................. 2
• Tujuan Penyusunan ......................................................................... 2
• Manfaat Penyusunan ........................................................................ 2
BAB II Pembahasan
A. Pergertian Biogas ............................................................................. 3
B. sejarah Biogas ................................................................................... 3
C. Bahan-bahan Pembuatan Biogas ....................................................... 4
D. Proses Pembuatan Biogas ................................................................. 5
E. Komposisi Biogas ............................................................................. 13
F. Bentuk dan Jenis-Jenis Biogas .......................................................... 13
BAB III Manfaat Biogas
A. Manfaat Biogas ................................................................................. 16
B. Kelebihan dan Kekurangan Biogas ................................................... 18
BAB IV PENUTUP
Kesimpulan ............................................................................................ 19
DAFTAR PUSTAKA
4. 4
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 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 U$ 100
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.
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerob atau fermentasi dari bahan-
bahan organik berupa kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga),
sampah biodegradable. Ada pun faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas biogas yang
dihasilkan terdiri dari bahan organik, temperatur, pH, tekanan dan kelembaban udara.
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.
Sejarah penemuan biogas diawalai dari proses anaerobik yang tersebar dibenua
Eropa. Ilmuwan Volta menemukan as yang ada dirawa-rawa pada tahun 1770, kemudian
5. 5
avogadro mengidentifikasi tentang gas metana. Setelah tahun 1875 dipastikan bahwa
biogas merupakan produk dari proses anaerobik digestion. Pastoer melakukan penelitian
tentang biogas menggunakan kotoran hewan pada tahun 1884. Era penelitian Pastoer
menjadi landasan untuk penelitian biogas hingga saat ini.
1.2 Rumusan Masalah
Dengan memperhatikan latar belakang tersebut, agar kita dapat mendapatkan hasil
yang diinginkan maka dalam makalah ini penyusun mengemukakan beberapa rumusan
masalah sebagai berikut:
1. Pengertian biogas
2. Proses pembuatan biogas
3. Kompenen-komponen yang terdapat dalam biogas
4. Manfaat biogas
5. Kelebihan dan kekurangan biogas
1.3 Tujuan Penyusunan
Adapun tujuan penyusunan makalah ini yaitu:
1. Sebagai salah satu tugas kelompok dalam mata kuliah Teknologo Bioproses.
2. Untuk menambah dan mengembangkan ilmu pengetahuan terutama mengenai
biogas.
1.4 Manfaat Penyusunan
Adapun manfaat dari penyusunan makalah ini yaitu agar kita bisa memahami
mengenai biogas dan bisa mengaplikasikan di dalam kehidupan terutama dalam
pengembangan ilmu pengetahuan.
6. 6
BAB II
PROSES PEMBENTUKAN BIOGAS
2.1 Bahan- Bahan Pembuatan Biogas
Biogas berasal dari hasil fermentasi bahan-bahan organik diantaranya:
Limbah tanaman : tebu, rumput-rumputan, tongkol dan jagung , dan lain-lain.
Limbah dan hasil produksi : minyak, bagas, penggilingan padi, limbah sagu.
Hasil samping industri : tembakau, limbah pengolahan buah-buahan dan sayuran,
dedak, kain dari tekstil, ampas tebu dari industri gula dan tapioka, limbah cair industri
tahu.
Limbah perairan : tumbuh-tumbuhan air, eceng gondonk
Limbah peternakan : kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, kotoran unggas.
Table 1. Produksi biogas dari berbagai bahan organik
No. Bahan Organik
Jumlah
(Kg)
Biogas
(lt)
1 Kotoran Sapi 1 40
2 Kotoran Kerbau 1 30
3 Kotoran Babi 1 60
4 Kotoran Ayam 1 70
Tabel 2. Perbandingan jumlah kotoran/tinja yang dihasilkan ternak dan manusia
No. Jenis Ternak Jml. Tinja
per hari/kg
Persentase
Kandungan Air
Bahan Kering
1 Sapi 28 80 20
2 Sapi perah 28 80 20
3 Kerbau 35 83 17
4 Kambing 1,13 74 26
5 Domba 1,13 74 26
6 Babi 3,41 67 33
7 Ayam/kampung/ras 0,18 72 28
8 Itik 0,34 62 38
9 Manusia 0,15 77 23
Sumber : Buku saku petenakan, Dit.Bina Program Dirjen Peternakan
7. 7
2.2 Mikroba yang Berperan dalam Pembentukan Biogas
Ada tiga kelompok dari bakteri dan Arkhaebakteria yang berperan dalam proses
pembentukan biogas, yaitu:
1. Kelompok bakteri fermentatif: Steptococci, GBacteriodes, dan beberapa jenis
Enterobactericeae
2. Kelompok bakteri asetogenik: Desulfovibrio
3. Kelompok Arkhaebakteria dan bakteri metanogen: Mathanobacterium,
Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus
2.3 Mekanisme Pembentukan Biogas
Reaksi pembentukan metana (Price and Paul, 1981) dari bahan – bahan organik
yang dapat terdegradasi dengan bantuan enzim maupun bakteri dapat dilihat sebagai
berikut:
Kondisi operasi pada pembuatan biogas antara lain :
Temperatur = 20 – 40 o
C (paling optimum pada T = 35 o
C)
Tekanan gas = 20 - 25 cmH2O atau 0,02 – 0,024 atm
Rasio C/N = 30
pH = 6,8 – 8,0
Rasio bahan baku/air = 2 : 3
8. 8
Tahap-tahap proses pencernaan material organik:
1. Reaksi Hidrolisa / Tahap pelarutan
Pada tahap ini bahan yang tidak larut seperti selulosa, polisakarida dan lemak diubah menjadi
bahan yang larut dalam air seperti karbohidrat dan asam lemak. Tahap pelarutan berlangsung
pada suhu 25o
C di digester.
2. Reaksi Asidogenik / Tahap pengasaman
Pada tahap ini, bakteri asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. Tahap ini
berlangsung pada suhu 25o
C di digester.
3. Methanogenesis.
Pada tahap ini, bakteri metana membentuk gas metana secara perlahan secara anaerob. Proses
ini berlangsung selama 14 hari dengan suhu 25o
C di dalam digester. Pada proses ini akan
dihasilkan 70% CH4, 30 % CO2, sedikit H2 dan H2S .
Gambar 1. Proses dalam reaktor biogas (Sufyandi, 2001).
9. 9
2.4 Proses Pembuatan Biogas yang Berasal dari Kotoran Ternak
Berikut adalah contoh proses pembuatan biogas dari kotoran ternak.
a. Yang pertama dilakukan adalah menyediakan wadah atau bejana untuk mengolah
kotoran organik menjadi biogas. Kalau hanya diperuntukkan secara pribadi, cukup
menggunakan bak yang terbuat dari semen yang cukup lebar atau drum bekas yang
masih cukup kuat. Selain itu perlunya kesediaan kotoran hewan (baik sapi maupun
kambing) yang merupakan bahan baku biogas.
b. Proses kedua adalah mencampurkan kotoran organik tersebut dengan air. Biasanya
campuran antara kotoran dan air menggunakan perbandingan 1:1 atau bisa juga
menggunakan perbandingan 1:1,5. Air berperan sangat penting di dalam proses
biologis pembuatan biogas. Artinya jangan terlalu banyak (berlebihan) juga jangan
terlalu sedikit (kekurangan).
c. Temperatur selama proses berlangsung, karena ini menyangkut "kesenangan" hidup
bakteri pemroses biogas antara 27 - 28 derajat celcius. Dengan temperatur itu proses
pembuatan biogas akan berjalan sesuai dengan waktunya. Tetapi berbeda kalau nilai
temperatur terlalu rendah (dingin), maka waktu untuk menjadi biogas akan lebih
lama.
d. Kehadiran jasad pemroses, atau jasad yang mempunyai kemampuan untuk
menguraikan bahan-bahan yang akhirnya membentuk CH4 (gas metan) dan CO2.
Dalam kotoran kandang, lumpur selokan ataupun sampah dan jerami, serta bahan-
bahan buangan lainnya, banyak jasad renik, baik bakteri ataupun jamur pengurai
bahan-bahan tersebut didapatkan. Tapi yang menjadi masalah adalah hasil
uraiannya belum tentu menjadi CH4 yang diharapkan serta mempunyai kemampuan
sebagai bahan bakar.
e. Untuk mendapatkan biogas yang diinginkan, bak penampung (bejana) kotoran
organik harus bersifat anaerobik. Dengan kata lain, tangki itu tak boleh ada oksigen
dan udara yang masuk sehingga sampah-sampah organik yang dimasukkan ke
dalam bioreaktor bisa dikonversi mikroba. Keberadaan udara menyebabkan gas
CH4 tidak akan terbentuk. Untuk itu maka bejana pembuat biogas harus dalam
keadaan tertutup rapat.
10. 10
f. Setelah proses ini selesai, maka selama dalam kurun waktu 1 minggu didiamkan,
maka gas metan sudah terbentuk dan siap dialirkan untuk keperluan memasak.
Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam memanfaatkan biogas.
Seperti misalnya sifat biogas yang tidak berwarna, tidak berbau dan sangat cepat
menyala. Karenanya kalau lampu atau kompor mempunyai kebocoran, akan sulit
diketahui secepatnya. Berbeda dengan sifat gas lainnya, sepeti elpiji, maka karena
berbau akan cepat dapat diketahui kalau terjadi kebocoran pada alat yang
digunakan. Sifat cepat menyala biogas, juga merupakan masalah tersendiri. Artinya
dari segi keselamatan pengguna. Sehingga tempat pembuatan atau penampungan
biogas harus selalu berada jauh dari sumber api yang kemungkinan dapat
menyebabkan ledakan kalau tekanannya besar.
Perlu diketahui bahwa laju pembentukan gas CH4 dalam reaktor biogas sangat
dipengaruhi oleh temperatur. Temperatur ini akan berhubun dengan kemampuan bakteri
yang ada dalam reaktor. Faktor pendukung untuk mempercepat proses fermentasi adalah
kondisi lingkungan yang optimal bagi pertumbuhan bakteri perombak.
Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap produksi biogas sebagai berikut (Simamora
dkk, 2006) :
1. Kondisi anaerob atau kedap udara.
Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan organik oleh mikroorganisme
anaerob. Karena itu, instalasi pengolah biogas harus kedap udara (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 ini harus terhindar dari bahan
baku anorganik seperti pasir, batu, plastik dan beling. Bahan isian ini harus
mengandung berat kering sekitar 7-9 %. Keadaan ini dapat dicapai dengan
melakukan pengenceran menggunakan air 1:1-2 (bahan baku: air).
11. 11
3. Rasio karbon nitrogen(C/N)
Rasio karbon (C) dan Nitrogen (N) yang terkandung dalam bahan organik sangat
menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme. Rasio C/N yang optimum
bagi mikroorganisme perombak adalah 25-30.
Tabel 3. Rasio C/N untuk berbagai bahan organik
Bahan Organik
N dalam
%
C/N
Kotoran Manusia 6 5.9-10
Kotoran sapi 1.7 16.6-25
Kotoran babi 3.8 6.2-12.5
kotoran ayam 6.3 5-7.1
Kotoran Kuda 2.3 25
kotoran Domba 3.8 33
Jerami 4 12.5-25
Lucemes 2.8 16.6
Alga 1.9 100
Gandum 1.1 50
serbuk Jerami 0.5 100-125
Ampas Tebu 0.3 140
Serbuk Gergaji 0.1 200-500
Kol 3.6 12.5
Tomat 3.3 12.5
Mustard (Runch) 1.5 25
Kulit Kentang 1.5 25
Sekam 0.6 67
Bongkol Jagung 0.8 50
daun yang Gugur 1 50
Batang kedelai 1.3 33
Kacang Toge 0.6 20
Sumber : Kaltwasser, 1980
4. Derajat keasaman (pH).
Derajat keasaman sangat berpengaruh terhadap kehidupan mikroorganisme.
Derajat keasaman yang optimum bagi kehidupan mikroorganisme 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 menambahkan larutan kapur (Ca(OH)2) atau kapur (CaCO3).
12. 12
5. Temperatur.
Produksi biogas akan menurun secara cepat akibat perubahan temperatur yang
mendadak didalam instalasi pengolah biogas. Upaya praktis untuk menstabilkan
temperatur adalah dengan menempatkan instalasi biogas didalam tanah.
6. Starter.
Starter diperlukan untuk mempercepat proses perombakan bahan organic hingga
menjadi biogas. Starter merupakan mikroorganisme perombak yang telah dijual
komersial. Bisa juga menggunakan lumpur aktif organik atau isi rumen.
2.5 Komposisi Biogas
Komponen terbesar biogas adalah Methana (CH4, 54-80%-vol) dan karbondioksida
(CO2, 20-45%-vol) serta sejumlah kecil H2, N2 dan H2S. Komposisi biogas bervariasi
tergantung dengan asal proses anaerobik yang terjadi. Pada literature lain komposisi biogas
secara umum ditampilkan dalam tabel berikut :
Tabel 4. Komposisi biogas secara umum
Komponen Persentase
Metana (CH4) 55 – 75%
Karbon dioksida(CO2) 25 – 45%
Nitrogen (N2) 0 – 0,3%
Hidrogen (H2) 1 – 5%
Hidrogen sulfide (H2S) 0 – 3%
Oksigen (O2) 0,1 – 0,5%
Sumber : Juanga, 2007
13. 13
2.6 Bentuk dan jenis-jenis reaktor biogas:
a. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Gambar 2.Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Reaktor ini disebut juga reaktor China. Dinamakan demikian karena reaktor ini
dibuat pertama kali di China sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat itu reaktor ini
berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua 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 bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna
menahan gas agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua 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 di bagian kubah.
Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada
menggunakan reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan
besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah. Kerugian
dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena
konstruksi tetapnya.
b. Reaktor floating drum
Gambar 3.Reaktor floating drum
14. 14
Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di India pada tahun 1937
sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan
reaktor 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 reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang
tersimpan pada drum karena pergerakannya. Akibat tempat penyimpanan yang terapung
menyebabkan tekanan gasnya konstan. Kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari
drum lebih mahal. Faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian
pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan
menggunakan tipe kubah tetap.
c. Reaktor balon
Gambar 4.Reaktor Balon
Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah
tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan
perubahan tempat biogas. Reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai
digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat.
Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar
dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.
15. 15
BAB III
MANFAAT BIOGAS
3.1 Manfaat Biogas
Manfaat pembuatan biogas dari kotoran ternak antara lain :
1) Gas yang dihasilkan dapat mengganti fuel seperti LPG atau natural gas. Pupuk sapi yang
dihasilkan dari satu sapi dalam satu tahun dapat dikonversi menjadi gas metana yang setara
dengan lebih dari 200 liter gasoline
2) Gas yang dihasilkan dapat digunakan untuk sumber energi menyalakan lampu, dimana 1 m3
biogas dapat digunakan untuk menyalakan lampu 60 Watt selama 7 jam. Hal ini berarti
bahwa 1m3
biogas menghasilkan energi = 60 W x 7 jam = 420 Wh = 0,42 kWh.
3) Limbah digester biogas, baik yang padat maupun cair dapat dimanfaatkan sebagai pupuk
organik
Gambar 5.Penggunaan biogas untuk berbagai aplikasi (Kosaric dan Velikonja, 1995)
Tabel 5.Kesetaraan biogas dengan sumber bahan bakar lain
Bahan Bakar Jumlah
Elpiji 0,46 kg
Minyak tanah 0,62 liter
Minyak solar 0,52 liter
Bensin 0,80 liter
Gas kota 1,50 m3
Kayu bakar 3,50 kg
16. 16
Berikut beberapa faktor yang bisa menjadi pertimbangan Indonesia memiliki prospek yang
baik dalam penggunaan biogas:
1. Indonesia memiliki banyak peternakan, menurut statistik data website departemen
pertanian Indonesia, setiap provinsi memiliki rata-rata ternak sekitar 500 ribu yang
jika dijumlahkan Indonesia memiliki sekitar 13 juta sapi perah dan sapi potong,
serta 28 juta kambing, domba, dan kerbau. Namun pengolahan kotoran ternak
belum dimanfaatkan secara optimal dan bahkan menimbulkan masalah.
2. Biogas mampu mendukung energi bagi industri rumah tangga dan industri kecil
menegah
3. Meninjau TPA di Indonesia yang masih banyak mengalami masalah sampah
organik yang bercampur dengan sampah anorganik. Sampah organik bisa digunakan
sebagai bahan dasar biogas.
4. Harga minyak yang mahal sehingga memungkinkan biogas menjadi sumber energi
alternatif
5. Kenaikan biaya sumber energi seperti tarif listrik, harga LPG, premium, minyak
tanah, dan minyak bakar lainnya
6. Prospek diutamakan pada tempat-tempat banyak yang masih dalam masa
pembangunan (kompleks perumahan baru, gedung perkantoran baru dan pedesaan)
dan tempat peternakan.
7. Penggunaan biogas relatif tidak menimbulkan polusi.
8.
3.2 Pemanfaat Biogas Menjadi Bahan Bakar Rumah Tangga
Saat ini berbagai jenis bahan dan ukuran peralatan biogas telah dikembangkan sehingga
dapat disesuaikan dengan karakteristik wilayah, jenis, jumlah dan pengelolaan kotoran ternak.
Peralatan dan proses pengolahan dan pemanfaatan biogas ditampilkan pada gambar berikut.
17. 17
Gambar 6. Proses pemanfaatan dan pengolahn biogas menjadi bahan bakar rumah tangga
Bangunan utama dari instalasi biogas adalah Digester yang berfungsi untuk menampung
gas metan hasil perombakan bahan bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling banyak
digunakan adalah model continuous feeding dimana pengisian bahan organiknya dilakukan secara
kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yamg dihasilkan dan
banyaknyaÿ biogas yang diinginkan. Lahan yang diperlukan sekitar 16 m2. Untuk membuat
digester diperlukan bahan bangunan seperti pasir, semen, batu kali, batu koral, bata merah, besi
konstruksi, cat dan pipa prolon. Digester dapat dibuat dari bahan plastik Polyetil Propilene (PP),
fiber glass atau semen, sedangkan ukuran bervariasi mualai dari 4 hingga 35 m3. Biogas dengan
ukuran terkecil dapat dioperasikan dengan kotoran ternak 3 ekor sapi, 7 ekor babi atau 500 ekor
unggas.
Gambar 7. Macam-macam Digester
Biogas yang dihasilkan dapat ditampung dalam penampung plastik atau digunakan
langsung pada kompor untuk memasak, menggerakan generator listrik, patromas biogas,
penghangat ruang/kotak penetasan telur dll. Lokasi yang akan dibangun sebaiknya dekat dengan
kandang sehingga kotoran ternak dapat langsung disalurkan kedalam digester. Disamping digester
18. 18
harus dibangun juga penampung sludge (lumpur) dimana slugde tersebut nantinya dapat dipisahkan
dan dijadikan pupuk organik padat dan pupuk organik cair.
Setelah pengerjaan digester selesai maka mulai dilakukan proses pembuatan biogas dengan
langkah langkah sebagai berikut:
1. Mencampur kotoran sapi dengan air sampai terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada bak
penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester.
2. Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran
gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam
digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam
jumlah yang banyak sampai digester penuh.
3. Melakukan penambahan starter (banyak dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi rumen segar
dari rumah potong hewan (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 – 5,0 m2.
Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang terbentuk
adalah gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH4)
dan CO2 mulai menurun. Pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka biogas akan menyala.
5. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau
kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu
terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi
lumpur kotoran sapi secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang optimal
Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas selain menghasilkan gas metan untuk memasak
juga mengurangi pencemaran lingkungan, menghasilkan pupuk organik padat dan pupuk organik
cair dan yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan
bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui.
19. 19
Gambar 8. Kompor Gas dari pengolah biogas
3.3 Pemanfaat Biogas Menjadi Pebangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTB)
Sistem instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTBG) dapat dibuat skema sebagai
berikut:
Gambar 9.Bagan sistem instalasi pembangkit listrik dari biogas kotoran sapi.
Perubahan biogas menjadi energi listrik dilakukan dengan memasukkan gas dalam
tabung penampungan kemudian masuk ke conversion kit yang berfungsi menurunkan
tekanan gas dari tabung sesuai dengan tekanan operasional mesin dan mengatur debit gas
yang bercampur dengan udara didalam mixer, dari mixer bahan bakar bersama dengan
udara masuk kedalam mesin dan terjadilah pembakaran yang akan menghasilkan daya
untuk menggerakkan generator yang menghasilkan energi listrik. Karakterisrik pembakaran
yang terjadi pada mesin diesel berbeda dengan pembakaran pada mesin bensin.
a. Karakteristik pembakaran biogas didalam mesin diesel
20. 20
Bahan bakar biogas membutuhkan rasio kompresi yang tinggi untuk proses
pembakaran sebab biogas mempunyai titik nyala yang tinggi 645 0C – 750 0C
dibandingkan titik nyala solar 220 0C, maka mesin diesel umumnya digunakan secara
dualfuel dengan rasio kompresi sekitar 15 – 18. Proses pembakaran pada mesin
dualfuel, bahan bakar biogas dan udara masuk ke ruang bakar pada saat langkah hisap
dan kemudian dikompresikan didalam silinder seperti halnya udara dalam mesin diesel
biasa. Bahan bakar solar dimasukkan lewat nosel pada saat mendekati akhir langkah
kompresi, dekat titik mati atas (TMA) sehingga terjadi pembakaran.
Temperatur awal kompresi tidak boleh lebih dari 80 0C karena akan menyebabkan
terjadinya knocking dan peristiwa knocking yang terjadi pada mesin dualfuel hampir
sama dengan yang terjadi pada mesin bensin, yaitu terjadinya pembakaran yang lebih
awal akibat tekanan yang tinggi dari mesin diesel. Hal ini disebabkan karena bahan
bakar biogas masuk bersama-sama dengan udara ke ruang bakar, sehingga yang
dikompresikan tidak hanya udara tapi juga biogas.
b. Karakteristik pembakaran biogas di dalam mesin bensin
Mesin bensin dengan rasio kompresi yang hanya berkisar antara 6 – 9,5 tidak cukup
untuk melakukanpembakaran biogas karena titik nyala biogas yang tinggi 645 0C - 750
0C, untuk itu dilakukan penambahan rasio kompresi mesin menjadi 10 – 12. Proses
pembakaran biogas sama seperti pada mesin bensin normal, yaitu biogas dan udara
masuk ke ruang bakar dan pada akhir langkah kompresi terjadi pembakaran,
pembakaran ini terjadi karena bantuan loncatan bunga api dari busi.
c. Pemilihan Mesin Penggerak
Berdasarkan hasil survey lapangan bahwa mesin yang dapat digunakan untuk mesin
penggerak generator PLTBG adalah mesin diesel dan bensin. Di pasaran untuk mesin
bensin harganya jauh lebih mahal dari mesin diesel dengan daya yang sama dan untuk
daya yang besar hanya mesin diesel yang dapat digunakan sebab tidak adanya mesin
21. 21
bensin dengan daya besar di pasaran. Penggunaan kedua jenis mesin tersebut dalam
kenyataannya menghasilkan efisiensi yang rendah sehingga perlu adanya modifikasi.
Modifikasi yang perlu dilakukan untuk mengubah mesin diesel menjadi mesin
berbahan bakar biogas adalah dengan cara menambahkan conversion kit dan mixer.
Fungsi conversion kit adalah untuk mengatur debit dan menurunkan tekanan aliran
bahan bakar sesuai dengan tekanan operasional yang diinginkan sedangkan mixer
berfungsi sebagai pencampur bahan bakar dengan udara. Pemasangan mixer terletak
pada saluran masuk udara dan conversion kit terpasang antara mixer dan tabung gas
(Gas holder). Sistem modifikasi ini menggunakan sistem dualfuel yaitu mesin
menggunakan dua bahan bakar yang dilakukan secara bersamaan dengan komposisi
20% solar dan 80% biogas . Hal ini dilakukan karena titik nyala pembakaran biogas
sangat tinggi yaitu sekitar 645°C-750°C.
Gambar 10. Skema pemasangan mixer dan conversion kit pada mesin diesel
Modifikasi mesin bensin hampir sama dengan mesin diesel yaitu dengan cara
menambah Conversion kit dan mixer. Perbedaannya adalah pada mesin bensin bahan bakar
biogas dapat digunakan 100%, hal ini dikarenakan adanya busi sehingga bahan bakar
biogas akan cepat terbakar. Pemasangan mixer terletak antara saringan udara dan
karburator, sedangkan Conversion kit terpasang antara mixer dan tabung gas (gas holder).
22. 22
Perkiraan biaya untuk pembelian Conversion kit dan mixer yaitu sekitar Rp. 4.800.000,00
untuk kondisi alat baru.
- Perhitungan Ekonomi PLTBG
Perhitungan ekonomi penggunaan Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTBG)
untuk peternakan sedang dan besar dengan pemakaian mesin diesel dan bensin , dan
dibandingkan dengan keuntungan listrik yang dihasilkan yang disesuaikan dengan tarif
dasar listrik PLN. Biaya investasi dari mesin diesel lebih kecil dari pada mesin bensin,
sehingga mesin diesel lebih menguntungkan dari segi ekonomi. Di lain sisi dari aspek
perawatan mesin diesel dan mesin bensin dapat dikatakan sebanding dan membutuhkan
biaya yang relatif sama. Dilihat dari aspek operasi mesin diesel lebih mudah, mempunyai
umur operasi yang lama dan menggunakan sedikit bahan bakar untuk penyediaan daya
yang sama dibandingkan dengan mesin bensin. Hal ini dapat dijadikan alasan bahwa mesin
diesel lebih menguntungkan sebagai mesin penggerak pada PLTBG.
Keuntungan dari membangkitkan listrik dari PLTBG adalah energi listrik yang
dapat hasilkan dikalikan dengan harga listrik yang harus dibayar pemakai jika
menggunakan listrik dari PLN. Harga listrik Rp. 545/kWh dan biaya beban Rp.
30.000,00/kVA. Nilai rupiah yang dapat dihasilkan dari membangkitkan listrik dari biogas
pada peternakan sedang dengan daya 3 kW (4 kVA) dalam satu tahun dengan penggunaan
tiap hari 24 jam adalah Rp. 15.762.600,00.
- Pengembangan Teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTBG)
Pembangkit Listrik Tenaga Biogas Listrik dari Sampah Kota Menanggapi tulisan
yang berjudul Energi masa lalu, kini dan masa depan kita selaku kota yang baru berdiri
harus bercermin kepada kota yang sudah menghadapi masalah dan mampu
menyelesaikannya, khususnya terhadap permasalahan ketersediaan energi yang sangat
pokok dan penting tetapi mampu memecahkan permasalahan lainnya. Sampah telah
menjadi masalah besar terutama di kota-kota besar di Indonesia. Hingga tahun 2020
mendatang, volume sampah perkotaan di Indonesia diperkirakan akan meningkat lima kali
23. 23
lipat. Tahun 1995 saja, menurut data yang dikeluarkan Asisten Deputi Urusan Limbah
Domestik, Deputi V Menteri Lingkungan Hidup, Chaerudin Hasyim, di Jakarta baru-baru
ini, setiap penduduk Indonesia menghasilkan sampah rata-rata 0,8 kilogram per kapita per
hari, sedangkan pada tahun 2000 meningkat menjadi 1 kilogram per kapita per hari. Pada
tahun 2020 mendatang diperkirakan mencapai 2,1 kilogram per kapita per hari.
Saat ini, rencana pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTB) dari
sampah di Jawa Barat dan Banten memang masih dalam tahap MoU. Selain mengatasi
masalah sampah kota, diharapkan pemanfaatan sampah untuk listrik tersebut juga bisa
membantu PLN dalam mengatasi krisis enerji listrik. Paling tidak, listrik penduduk di
seputar TPA tak akan sering-sering byar pet. Bila PLTB di TPA Leuwigajah tersebut
beroperasi, pada mulanya akan memberikan kontribusi pasokan listrik sebesar 1 MW
(mega watt) terhadap jaringan PLN di wilayah Distribusi Jawa Barat dan Banten, dengan
kapasitas maksimumnya 10 MW. Meski kontribusi listrik sebesar 1 MW tergolong relatif
kecil, namun jika disalurkan kepada pelanggan rumah tangga daya tersambung 450 atau
900 VA (volt ampere) dengan pemakaian rata-rata misalnya 100 kwh (kilo watt hour)
perbulan, diperkirakan dapat memasok kepada sekira 10 ribu pelanggan. Menurut Direktur
Utama PT Navigat Organic Energy Indonesia, Sri Andini, selain ingin turut memberikan
kontribusi enerji listrik, pembangunan PLTB itu diharapkan pula mampu memberikan
solusi terhadap permasalahan sampah selama ini. Upaya tersebut sekaligus pula agar
masyarakat terbebas dari hal-hal yang membahayakan lingkungan, terutama akibat limbah
sampah yang dapat mengeluarkan gas-gas beracun. Selain membutuhkan waktu yang tidak
sebentar untuk membangun PLTB dari sampah, yakni mulai dari pembangunan instalasi,
pengeboran, maupun infrastruktur lainnya, juga akan memakan waktu lama untuk
mencapai keuntungan ekonomis. BEP (break event point atau titik impasnya saja baru
dapat tercapai selama 9 sampai 10 tahun mendatang.
Pembangkit listrik tenaga biogas tersebut merupakan yang pertama di Indonesia.
Kalau di negara-negara lain terutama di Eropa, termasuk di Asia seperti Korea Selatan,
Malaysia maupun Thailand sudah berjalan. Di Inggris misalnya, pembangkit listrik tenaga
biogas sampah sudah berjalan selama 15 tahun dengan kapasitas mencapai 400 MW.
24. 24
PLTB merupakan salah satu upaya untuk menjaga kelestarian lingkungan, terutama dalam
menangani limbah sampah utamanya sampah organik. Sekaligus menjadi salah satu
alternatif memberikan pasokan energi listrik yang dinilai cukup terbatas selama ini. Serta
masih banyak menggantungkan pada pembangkit listrik seperti PLTA (Pembangkit Listrik
Tenaga Air), dsb.
3.2 Kelebihan dan Kekurangan Biogas
Selain bermanfaat sebagai pengganti bahan bakar, ada sejumlah kelebihan yang dapat
diperoleh dari biogas terhadap lingkungan, antara lain:
a. Masyarakat tak perlu menebang pohon untuk dijadikan kayu bakar.
b. Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat karena tidak mengeluarkan asap.
c. Kandang hewan menjadi semakin bersih karena limbah kotoran kandang
langsung dapat diolah.
d. Sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk sehingga
tidak mencemari lingkungan.
e. Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca melalui pengurangan
pemakaian bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak.
f. Realatif lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran.
g. Mengurangi penggunaan bahan bakar lain (minyak tanah, kayu, dsb) oleh rumah
tangga atau komunitas
h. Menghasilkan pupuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan
i. Menjadi metode pengolahan sampah (raw waste) yang baik dan mengurangi
pembuangan sampah ke lingkungan (aliran air/sungai)
j. Meningkatkan kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbodioksida
akibat pembakaran bahan bakar minyak/kayu bakar
k. Secara ekonomi, murah dalam instalasi serta menjadi investasi yang
menguntungkan dalam jangka panjang
25. 25
Adapun kekurangannya adalah :
a. Memerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas.
b. Tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses produksi.
c. Belum dikenal masyarakat.
d. Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.
26. 26
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Biogas adalah gas yang mudah terbakar dan dihasilkan oleh aktifitas anaerob atau
fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan,
limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang
biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan
karbon dioksida. sistem biogas sederhana. Disamping itu di daerah yang banyak industri
pemrosesan makanan antara lain tahu, tempe, ikan pindang atau brem bisa menyatukan
saluran limbahnya ke dalam system biogas. Sehingga limbah industri tersebut tidak
mencemari lingkungan disekitarnya. Hal ini memungkinkan karena limbah industri tersebut
diatas berasal dari bahan organik yang homogen.
Harga bahan bakar minyak yang makin meningkat dan ketersediaannya yang makin
menipis serta permasalahan emisi gas rumah kaca merupakan masalah yang dihadapi oleh
masyarakat global. Upaya pencarian akan bahan bakar yang lebih ramah terhadap
lingkungan dan dapat diperbaharui merupakan solusi dari permasalahan energi tersebut.
Untuk itu indonesia yang memiliki potensi luas wilayah yang begitu besar, diharapkan
untuk segera mengaplikasi bahan bakar nabati.
Komposisi biogas terdiri atas metana (CH4) 55-75%, Karbon dioksida (CO2) 25-
45%, Nitrogen (N2) 0-0.3%, Hidrogen (H2) 1-5%, Hidrogen sulfide (H2S) 0-3%, Oksigen
(O2) 0.1-0.5%.
Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah
liter minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar
alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun
bahan-bahan lain yang berasal dari fosil.
4.2 Saran
Kebutuhan bahan bakar di era perkembangan saat sangat besar sehingga permintaan
akan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui semakin meningkat dan membuat bahan
27. 27
bakar menjadi langka sehingga dibutuhknnya bahan bakar alternative lainnya seperti
biogas. Gunakanlah bahan bakar yang ramah lingkungan, seperti biogas karena mudah
untuk diproduksi. Biogas dihasilkan dari bahan limbah yang ada di lingkungan tidak seperti
bahan bakar yang berasal dari bahan fosil yang membutuhkan bertahun-tahun untuk
memproduksi bahan bakar tersebut serta tidak bisa terbaharukan kembali.
28. 28
DAFTAR PUSTAKA
http:// Biogas bio.bakteri.htm
http://Biogas Energi Alternatif Masa Depan Tugas Akhir Semester SAS Biogas
Ganesha.html
http://Cara Cepat Membuat Biogas Dari Kotoran Hewan dan Sampah Dirumah.htm
http://Hasil Penelusuran Gambar Google untuk http bp.blogspot.com P7FQp5qvvt0
UAt8BOVqbnI AAAAAAAAAfc JIiTuxglPxI s1600 tabel4.jpg.htm
http://irbmevonnovembri.blogspot.com/2011/08/biogas-sebagai-alternatif-energi.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Biogas
http://makalah-pembuatan-biogas.html
http:// makalah-biogas.html
