Makalah Biogas

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 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.

1.2 Rumusan Masalah

1.2.1      Apakah biogas itu ?

1.2.2      Apakah manfaat dari biogas itu ?

1.2.3      Bagaimana cara pembuatan biogas?

1.2.4      Alat dan bahan apa saja yang digunakan dalam pembuatan biogas?

1.3 Tujuan

1.3.1      Mengetahui pengertian dari biogas.

1.3.2      Mengetahui manfaat dari biogas.

1.3.3          Mengetahui cara pembuatan biogas.

1.3.4      Mengetahui alat-alat dan bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan biogas.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1   Pengertian Biogas

Biogas adalah gas yang mudah terbakar dan dihasilkan oleh aktifitas anaerob ataufermentasi 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 metanadan 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.

Jenis bahan organik yang diproses sangat mempengaruhi produktifitas sistem biogas disamping parameter-parameter lain seperti tempratur digester, pH, tekanan dan kelembaban udara. Salah satu cara menentuka bahan organik yang sesuai untuk menjadi bahan masukan sistem Biogas adalah dengan mengetahui perbandingan Karbon (C) dan Nitrogen (N) atau disebut rasio C/N. Beberapa percobaan yang telah dilakukan oleh ISAT menunjukkan bahwa aktifitas metabolisme dari bakteri methanogenik akan optimal pada nilai rasio C/N sekitar 8-20.

Biogas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kacayang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida.Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesistanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil.

Saat ini, banyak negara maju meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah.

Gas landfill adalah gas yang dihasilkan oleh limbah padat yang dibuang di landfill. Sampah ditimbun dan ditekan secara mekanik dan tekanan dari lapisan diatasnya. Karena kondisinya menjadi anaerobik, bahan organik tersebut terurai dan gas landfill dihasilkan. Gas ini semakin berkumpul untuk kemudian perlahan-lahan terlepas ke atmosfer. Hal ini menjadi berbahaya karena dapat menyebabkan ledakan, pemanasan global melalui metana yang merupakan gas rumah kaca, dan material organik yang terlepas (volatile organic compounds) dapat menyebabkan (photochemical smog).

Dalam beberapa kasus, gas landfill mengandung siloksan. Selama proses pembakaran,silikon yang terkandung dalam siloksan tersebut akan dilepaskan dan dapat bereaksi dengan oksigen bebas atau elemen-elemen lain yang terkandung dalam gas tersebut. Akibatnya akan terbentuk deposit (endapan) yang umumnya mengandung silika (SiO₂) atausilikat (SixOy) , tetapi deposit tersebut dapat juga mengandung kalsium, sulfur belerang,zinc (seng), atau fosfor. Deposit-deposit ini (umumnya berwarna putih) dapat menebal hingga beberapa millimeter di dalam mesin serta sangat sulit dihilangkan baik secara kimiawi maupun secara mekanik.

Pada internal combustion engines (mesin dengan pembakaran internal), deposit pada piston dan kepala silinder bersifat sangat abrasif, hingga jumlah yang sedikit saja sudah cukup untuk merusak mesin hingga perlu perawatan total pada operasi 5.000 jam atau kurang. Kerusakan yang terjadi serupa dengan yang diakibatkan karbon yang timbul selamamesin diesel bekerja ringan. Deposit pada turbin dari turbocharger akan menurukan efisiensi charger tersebut.

Stirling engine lebih tahan terhadap siloksan, walaupun deposit pada tabungnya dapat mengurangi efisiensi.

2.1.1          Sejarah Biogas

Sejarah penemuan biogas diawalai dari proses anaerobik yang tersebar dibenua Eropa. Ilmuwan Volta menemukan as yang ada dirawa-rawa pada tahun 1770, kemudian 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.

2.1.2          Komposisi Biogas

Komposisi biogas bervariasi tergantung dengan asal proses anaerobik yang terjadi. Gas landfill memiliki konsentrasi metana sekitar 50%, sedangkan sistem pengolahan limbah maju dapat menghasilkan biogas dengan 55-75%CH4.

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.

2.1.3          Reaktor Biogas

Beberapa reaktor biogas yang telah dikemangkan diantaranya adalah reaktor jenis kobah tetap (Fixed-Dome), reaktor terapung (Floating Drum), reaktor jenis balon, jenis horisontal, jenis lubang tanah, dan jenis ferrocement. Dari keenam reaktor tersebut yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap dan jenis drum mengambang (Floating Drum).

2.1.4          Konservasi Biogas

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion. Adapun hal ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu:

1.       Merupakan energi tanpa menggunakan maretial yang masih memiliki manfaat seperti biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondiksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan dan perusakan tanah.

2.       Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca diatmosfer dan emisi lainnya.

3.       sebagai bahan bakar, maka biogas akan mengurangi gas metana diudara.

4.       aplikasi anaerob digestion akan meminimalisir efek buruk darilimbah yang berupa sampah kotoran hewan dan manusia dan meningkatkan nilai mafaat dari limbah tersebut.

5.       material yang diperoleh dari sisa anaerobik digestion yang berupa padat dan cair dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.

2.1.5          Biogas Terhadap Alam

Jika biogas dibersihkan dari pengotor secara baik, ia akan memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. Jika hal ini dapat dicapai, produsen biogas dapat menjualnya langsung ke jaringan distribusi gas. Akan tetapi gas tersebut harus sangat bersih untuk mencapai kualitas pipeline. Air (H₂O), hidrogen sulfida (H₂S) dan partikulat harus dihilangkan jika terkandung dalam jumlah besar di gas tersebut. Karbon dioksida jarang harus ikut dihilangkan, tetapi ia juga harus dipisahkan untuk mencapai gas kualitaspipeline. Jika biogas harus digunakan tanpa pembersihan yang ektensif, biasanya gas ini dicampur dengan gas alam untuk meningkatkan pembakaran. Biogas yang telah dibersihkan untuk mencapai kualitas pipeline dinamakan gas alam terbaharui. Dalam bentuk ini, gas tersebut dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya seperti distribusi melalui jaringan gas, pembangkit listrik, pemanas ruangan dan pemanas air. Jika dikompresi, ia dapat menggantikan gas alam terkompresi(CNG) yang digunakan pada kendaraan.

2.2   Alat dan Bahan

2.2.1          Alat

1. Kran Ø1 Inc

2. Pipa G . I . Ø1 Inc (2.5 cm)

3. Polietilena

4. Kran gas untuk kompor

5. lampu dan manometer air Ø 1.2 cm

6. Pipa plastik / paralon Ø1.2 cm secukupnya.

7. Pipa gelas Ø1 cm panjang 75 cm

8. Pipa karet Ø 1cm panjang 20 cm.

(7 dan 8 dapat diganti dengan pipa plastik Ø 1 cm panjang 170 cm.)

9. tali plastik

10. Rafia

11. Bambu

12. Plat aluminium panjang 30 cm

13. Kawat jemuran

14. paralon 20 cm

15. Besi cor

16. Alat-alat lain yang dianggap perlu.

2.2.2          Bahan

Bata Merah

Semen

Kerikil

Kapur

Pasir

Serbuk Kedap Air

2.3   Prosedur Pembuatan

2.3.1          Menentukan Lokasi

Penentuan lokasi pada dasarnya sangat tergantung kehendak keluarga. Walaupun demikian secara praktis dan ekonomis perlu memperhatikan sumber daya yang tersedia. Sebaiknya unit dari pembuatan biogas ditempatkan didekat kandang ternak dan w.c keluarga. Hal ini dimaksudkan agar bahan pembentuk gas. Kotoran tidak memerlukan tenaga untuk mengangkut ke lubang masukan tangki pencerna.

Disamping itu juga harus dekat dengan alat yang akan memanfaatkan sumber energi dari biogas seperti lampu atau kompor. Hal ini dimaksudkan agar tidak terlalu banyak alat penyalurannya. Kepraktisan didalam menentukan unit biogas diharapkan dapat menghemat tenaga dan biaya. Hal yang perlu diperhatikan adalah sistem pengamanan sumber biogas dan pemakaian lampu atau kompor. Letak lokasi tidk boleh menghalangi aktifitas kerja.

2.3.2          Karakteristik Bahan

Batu merah: untuk membuat biogas diperlukan batu merah yang bermutu baik. Batu merah yang mutunya kurang baik disamping mudah patah, juga mengurangi daya tahan dari tangki pencerna. Jumlah batu merah yang diperlukan untuk membuat unit biogas tergantung pada besarnya volume tangki pencerna yang akan dibuat. Namun demikian, tidak semua daerah banyak memakai batu merah sebagai bahan bangunan. Untuk itu batu merah dapat diganti dengan bahan lain asalkan bermutu baik.

Semen: untuk membuat unit biogas berukuran 8,9m³ berkisar antara 15 sampai 20 sak. Hal ini sangat tergantung pada teknik pemasangan batu merah pada pembuatan tangki pencerna. Jika dapat memakai perbandingan semen : pasir = 1:4. maka habisnya semen hanya 15 sak. Hal ini tdak dianjurkan karena juga tergantung kualitas (mutu) pasir dan kepandaian tukang batu yang membuat. Semakin baik bahan, erarti menghemat kebutuhan semen. Untuk itu, pemilihan bahan bangunan sangat diperlukan.

Kerikil: kerikil hanya digunakan untuk membuat fondasi dan tutup tangki pencerna. Ukuran kerikil sama seperti pengecoran bangunan lain.

Kapur: kapur yang digunakan usahakan kapur yang bermutu baik. Kapur yang baik jika dicampur dengan air akan berbentuk lumpur (halus). Sedangkan kapur yang kurang bagus akan terjadi endapan seperti pasir.

Pasir: pasir yang digunakan untuk membuat biogas digunakan pasir pasang. Pasir tersebut harus memenuhi syarat untuk campuran beton. Pasir yang baik umumnya berwarna hitam dan kalau digenggam tidak menggumpal. Jika pasir banyak mengandung lumpur, maka akan menghabiskan semen. Disamping itu, kekuatannya juga kurang baik.

Serbuk kedap air: serbuk kedap air digunakan untuk melebur bagian dalam tangki pencerna. Nama perdagangan yang sering dipakai adalah alkasit.

2.3.3          Cara Pembuatannya

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. Kalau sulit mencari kotoran hewan, maka percuma aja. Untuk itu diperlukan survey terlebih dahulu. Atau kalau mau sedikit niat, septik tank bisa dimanfaatkan seperti yang dilakukan di India.

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).

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.

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.

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.

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.

2.4   Manfaat Biogas

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh proses fermentasi dari bahan-bahan organik, termasuk kotoran manusia dan hewan, limbah rumah tangga, dan sampah-sampah organik secara anaerobik. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar dan juga dapat menghasilkan listrik. Ada beberapa alasan mengapa biogas merupakan bahan bakar alternatif terbaik, di antaranya biogas memproduksi bahan bakar ramah lingkungan, biogas memiliki kandungan energi dalam jumlah yang besar, dan limbah biogas dapat dimanfaatkan sebagai pupuk.

Biogas menghasilkan bahan bakar ramah lingkungan. Biogas terbuat dari bahan-bahan alami, seperti kotoran manusia dan hewan, serta limbah-limbah organik lain. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan bahan bakar fosil. Biogas juga tidak menghasilkan limbah yang bisa mencemari lingkungan. Gas metana dalam biogas bisa terbakar sempurna. Sebaliknya, gas metana dalam bahan bakar fosil tidak bisa terbakar sempurna dan akan membahayakan lingkungan. Seperti kita ketahui, metana termasuk dalam gas-gas rumah kaca yang bisa menyebabkan pemanasan global (global warming). Sehingga penggunaan biogas bisa mencegah resiko terjadinya global warming.

Biogas memiliki kandungan energi tinggi yang tidak kalah dari kandungan energi dalam bahan bakar fosil. Nilai kalori dari 1 m3 biogas sekitar 6000 watt jam, setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu biogas sangat cocok menggantikan minyak tanah, LPG, butana, batu bara, dan bahan bakar fosil lainnya. Biogas mengandung 75% metana. Semakin tinggi kandungan metana dalam bahan bakar, semakin besar kalor yang dihasilkan. Oleh karena itu, biogas juga memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. Sehingga jika biogas diolah dengan benar, biogas bisa digunakan untuk menggantikan gas alam. Dengan demikian jumlah gas alam bisa dihemat.

Limbah biogas dapat digunakan sebagai pupuk. Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsure-unsur yang sangat dibutuhkan tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, dan lignin tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Dengan demikian kita juga bisa mengurangi anggaran untuk membeli pupuk.

BAB III

PENUTUP

3.1     Kesimpulan

Biogas adalah gas yang mudah terbakar dan dihasilkan oleh aktifitas anaerob ataufermentasi 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 metanadan 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.