BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Krisis energi yang melanda negeri ini diperkirakan masih akan berlangsung
beberapa tahun ke depan. Di tengah persoalan tersebut, pengembangan energi baru
dan terbarukan menjadi solusi alternative. Pada bab ini akan dibahas tentang
latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat pennulisan,
metode penyelesaian, dan sistematika penulisan tentang penggunaan biogas
sebagai pengganti BBM untuk penghasil energi.
Dengan timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh
kenaikan harga minyak dunia yang signifikan, pemerintah mengajak masyarakat
untuk mengatasi masalah energi ini secara bersama-sama karena kenaikan harga
yang mencapai 72 dolar/barel ini termasuk luar biasa ¹. Harga ini membuat harga
minyak menjadi yang tertinggi sepanjang abad 21. Masalah ini memang sulit
sebagaimana yang dikatakan oleh Wakil Presiden Jusuf Kalla bahwa kenaikan harga
minyak akan menyebabkan kenaikan subsidi bahan bakar minyak (BBM) pada APBN
2006. Peryataan selanjutnya dikatakan oleh Presiden Susilo Bambang Yudhoyono
yang menyatakan bahwa masyarakat perlu untuk melakukan penghematan di segala
sisi termasuk penggunaan BBM, listrik, air, dan telepon ². Adapun hal yang
menyebabkan keharusan setiap warga untuk melakukan proses penghematan adalah
karena pasokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi merupakan sumber
energi fosil yang tidak dapat diperbarui (unrenewable). Salah satu jalan untuk
melakukan penghematan BBM adalah dengan mencari sumber energi alternatif
terutama yang dapat diperbarui (renewable) ³.
Sebagai contoh, potensi sumber daya alam yang dapat dikembangkan menjadi
sumber energi adalah batu bara, panas bumi, aliran sungai, angin, matahari,
sampah serta sumber-sumber lain yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti pohon
jarak. Energi terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna
yang relatif lebih sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi
biogas dengan memproses limbah bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang disebut
digester. Biomassa berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja
manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daunan sortiran sayur
dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran ternak.
1.2 Rumusan Masalah
- Apakah pengertian dari biogas?
- Efektifkah biogas sebagai pengganti BBM untuk
menghasilkan energi?
- Apa saja bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan
biogas?
- Apa saja kandungan yang dimiliki oleh biogas?
- Apa perbedaan biogas dengan sumber bahan bakar
lainnya?
- Bagaimana cara menolah biogas?
- Bagaimana cara pemanfaatan biogas?
1.3 Tujuan Penulisan
- Mengetahui pengertian biogas.
- Mengetahui kandungan yang terdapat dalam biogas.
- Mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki
biogas.
- Mengetahui cara pemanfaatan dan pengolahan biogas.
1.4 Manfaat Penulisan
- Dapat mengetahui perbedaan biogas dengan sumber
enrgi bahan bakar lainnya.
- Dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan yang
dimiliki biogas.
- Dapat mengetahui cara megolah biogas.
- Dapat menambah wawasan.
- Dapat membantu memecahkan masalah akibat kelangkaan
BBM sebagi sumber energi.
- Dapat memotivasi untuk menghasilkan teknologi tepat
guna dalam rangka membantu pemerintah untuk menghemat energi.
BAB II
PENGENALAN BIOGAS
2.1 Pengertian 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 Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih
50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor)
akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap
pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan
bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada
tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa
kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat
menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam
dari senyawa sederhana.
Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari
proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri
pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.
Perkembangan proses Anaerobik digestion telah berhasil pada banyak
aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang
keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai.
Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri,
limbah pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste (MSW).
2.2 Sejarah Biogas
Gas methan sudah lama digunakan oleh warga Mesir, China,
dan Roma kuno untuk dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas. Sedangkan,
proses fermentasi lebih lanjut untuk menghasilkan gas methan ini pertama kali
ditemukan oleh Alessandro Volta (1776). Hasil identifikasi gas yang dapat
terbakar ini dilakukan oleh Willam Henry pada tahun 1806. Dan Becham (1868),
murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), adalah orang pertama yang memperlihatkan
asal mikrobiologis dari pembentukan methan.
Adapun alat penghasil biogas secara anaerobik pertama dibangun pada tahun
1900. Pada akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai biogas
dilakukan oleh Jerman dan Perancis pada masa antara dua Perang Dunia. Selama
Perang Dunia II, banyak petani di Inggris dan Benua Eropa yang membuat alat
penghasil biogas kecil yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Akibat
kemudahan dalam memperoleh BBM dan harganya yang murah pada tahun 1950-an,
proses pemakaian biogas ini mulai ditinggalkan. Tetapi, di negara-negara
berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu
ada. Oleh karena itu, di India kegiatan produksi biogas terus dilakukan
semenjak abad ke-19. Saat ini, negara berkembang lainnya, seperti China,
Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Nugini, telah melakukan berbagai riset dan
pengembangan alat penghasil biogas . Selain di negara berkembang, teknologi
biogas juga telah dikembangkan di negara maju seperti Jerman .
2.3 Prinsip Teknologi
Pada prinsipnya, teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan
proses fermentasi (pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa
udara) oleh bakteri methan sehingga dihasilkan gas methan. Gas methan adalah
gas yang mengandung satu atom C dan 4 atom H yang memiliki sifat mudah
terbakar. Gas methan yang dihasilkan kemudian dapat dibakar sehingga dihasilkan
energi panas. Bahan organik yang bisa digunakan sebagai bahan baku industri ini adalah sampah organik,
limbah yang sebagian besar terdiri dari kotoran, dan potongan-potongan kecil
sisa-sisa tanaman, seperti jerami dan sebagainya, serta air yang cukup banyak .
Proses ini sebetulnya terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas
yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA)
Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat .
Prinsip pembangkit biogas, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan
bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran
lumpur sisa hasil pencernaan (slurry), dan pipa penyaluran biogas yang
terbentuk. Di dalam digester ini terdapat bakteri methan yang mengolah limbah
bio atau biomassa dan menghasilkan biogas. Dengan pipa yang didesain sedemikian
rupa, gas tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas
tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain .
2.4 Komposisi
Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida
(CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida
(H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya
sangat kecil.
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana
(CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi
(nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana
semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan
memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur,
kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen sulphur mengandung racun dan
zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan
menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5
ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya karena akan
membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur
trioksida (SO2 / SO3). senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan
membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang
kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk
meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar
kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas
serta dapat menimbukan korosif.
BAB III
PENGOLAHAN, JENIS REAKTOR DAN PROSES KERJA
BIOGAS
3.1 Pengolahan Biogas
Pengolahan biogas banyak macamnya, di antaranya dengan skala besar atau
skala kecil. Keduanya membutuhkan bahan baku
yang sama yaitu kotoran atau sampah organik. Perbedaannya untuk skala besar
digunakan untuk menampung energi bagi masyarakat luas dengan kegiatan atau
pekerjaan yang lebih banyak. Contohnya, pembangkit listrik di pedesaan.
Sedangkan skala kecil digunakan untuk menampung energi bagi usaha atau kegiatan
yang lebih personal. Contohnya, salah satu bahan bakar untuk memproduksi kue
donat di pabrik donat. Berikut contoh cara pembuatan biogas:
1.
Kotoran sapi kira-kira 1kg atau berapalah dibungkus
plastik kemudian di kubur dalam tanah selama kurang lebih 1-3 bulan
2.
Buat wadah untuk tempatnya misalnya gali tanah atau di
tong sampah jangan lupa buat lubang atau apalah untuk nyalurin gas yang
dihasilkannya melalui selang
3.
Masukkan kotoran sapi tadi ke dalam tempat yang sudah
disediakan tadi kemudian tambahkan kotoran sapi atau sampah organik lain tutup
tempatnya tunggu sampai kotoran sapi tadi diuraikan bakteri.
3.2 Reaktor Biogas
Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah
reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung (Floating drum),
reaktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement.
Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah
tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun
terakhi ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai
reaktor sedehana dalam skala kecil.
3.2.1 Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor
ini dibuat pertama kali di chini 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 pembentu gas metana.
bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata
atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan gas aga tidak terjadi
kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah
tetap karena bentunknya 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
menggunaka 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.
3.2.2 Reaktor floating drum
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. Karena tempat penyimpanan
yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan 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.
3.2.3 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.
3.3 Proses Kerja Biogas
Di dalam digester bakteri-bakteri methan mengolah limbah bio atau biomassa
dan menghasilkan biogas methan. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas
tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat
digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain. Biogas dihasilkan dengan
mencampur limbah yang sebagian besar terdiri atas kotoran ternak dengan
potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami dan sebagainya,
dengan air yang cukup banyak.
Untuk pertama kali dibutuhkan waktu lebih kurang dua minggu sampai satu
bulan sebelum dihasilkan gas awal. Campuran tersebut selalu ditambah setiap
hari dan sesekali diaduk, sedangkan yang sudah diolah dikeluarkan melalui
saluran pengeluaran. Sisa dari limbah yang telah dicerna oleh bakteri methan
atau bakteri biogas, yang disebut slurry atau lumpur, mempunyai kandungan hara
yang sama dengan pupuk organik yang telah matang sebagaimana halnya kompos
sehingga dapat langsung digunakan untuk memupuk tanaman, atau jika akan
disimpan atau diperjualbelikan dapat dikeringkan di bawah sinar matahari
sebelum dimasukkan ke dalam karung.
BAB IV
MANFAAT DAN KELEBIHAN BIOGAS
4.1 Manfaat dan Kelebihan yang dimiliki Biogas
-
Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang
masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak
keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan
(deforestation) dan perusakan tanah.
-
Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti
bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi
lainnya.
-
Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang
keberadaannya duatmosfer akan meningkatkan temperatur, dengan menggunakan
biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.
-
Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia
merupakan material yang tidak bermanfaaat, bahkan bisa menngakibatkan racun
yang sangat berbahaya. Aplikasi anaerobik digestion akan meminimalkan efek
tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah.
-
Selain keuntungan energi yang didapat dari proses
anaerobik digestion dengan menghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge.
Meterial ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang berupa padat
dan cair. Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan
pupuk padat.
4.2 Perhitungan Peluang Pemanfaatan Biogas dalam
Mengatasi Masalah BBM di Indonesia
Program penghapusan BBM yang dilaksanakan pada tahun 2005 akan menjadi
momentum yang tepat dalam penggunaan energi alternatif seperti biogas. Hal ini
bisa dihitung dengan adanya jumlah bahan baku
biogas yang melimpah dan rasio antara energi biogas dan energi minyak bumi yang
menjanjikan (8900 kkal/m3 gas methan murni) .
Hal yang pertama harus diperhitungkan dalam menghitung jumlah energi yang
dihasilkan adalah berapa banyak jumlah bahan baku yang dihasilkan. Jumlah bahan baku gas ini didapatkan
dengan menjumlahkan jumlah feses dan sampah organik yang dihasilkan setiap
hari. Jumlah bahan baku
ini akan menentukan berapa jumlah energi dan volume alat pembentuk biogas .
Sebagai pertimbangan, telah diketahui di China dan India, dalam 1 hari
jumlah feses yang dihasilkan 1 ekor sapi adalah 5 kg dan 80 kilogram kotoran
sapi yang dicampur 80 liter air dan potongan limbah lainnya dapat menghasilkan
1 meter kubik biogas . Jika diasumsikan bahwa jumlah feses manusia yang
dihasilkan sebanyak 0.5 kg/hari/orang, 1 keluarga terdiri dari 5 orang, dan
setiap keluarga memelihara 1 ekor sapi, serta 1 desa terdiri dari 40 orang,
maka akan didapatkan hasil perhitungan jumlah feses yang dihasilkan sebanyak
140 kg feses/ hari. Dengan jumlah ini, maka biogas yang dihasilkan setiap hari
sebanyak 1,75 m3/hari atau sebesar 15.575 kkal/hari.
Hal ini akan semakin mengejutkan dengan adanya perhitungan bahwa jumlah
penduduk indonesia
berdasarkan data statistik pada tahun 2000 sebanyak lebih dari 200 juta jiwa .
Dengan hanya mengandalkan asumsi perhitungan jumlah kotoran manusia tanpa
memperhitungan sampah organik dan feses hewan ternak, akan didapatkan hasil
feses sebanyak 100 juta kg feses/hari atau 1,25 juta m3/hari atau 11.125 juta
kkal/hari. Apabila dengan asumsi konversi 1 J = 4.2 kal maka akan didapatkan
hasil total energi yang dihasilkan hanya dari jumlah penduduk adalah sebesar
30.66 MW.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dengan adanya global warming (pemanasan global), berkurang sumber daya
alam yang tidak dapat diperbarui seperti BBM, biogas dapat membantu
menyelesaikan permasalahan yang muncul tentang itu. Biogas merupakan sistem
teknologi penghasil energi dengan menggunakan bahan baku kotoran atau sampah organik. Menerapkan
sistem fermentasi bakteri diciptakanlah alat biogas yang dapat dipergunakan
sebagai penghasil energi dan pembangkit listrik. Bahan yang mudah didapatkan
dan biaya yang tidak mahal sangat membantu masyarakat dalam menyelasaikan
permasalahan ekonomi khususnya dengan naiknya harga BBM.
5.2 Saran
Dari uraian dan kesimpulan yang
telah disusun maka penyusun ingin memberikan saran:
1.
Semoga masyarakat luas dapat mempraktikan teknologi ini
secara langsung.
2.
Teknologi terus dikaji lebih dalam agar dapat menarik
masyarakat untuk menggunakannya.
3.
Adanya sosialisasi dan penyuluhan dari para peneliti
ilmuan atau pemerintah terhadap masyarakat luas.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Asep Bayu, dkk. Biogas sebagai Peluang Pengembangan
Energi Alternatif. http://megtech.net/?P=80
2.
Burhani Rahman. Biogas Sumber Energi Alternatif.
http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1123717100
3.
Franky, dkk. Contoh Karya Ilmiah Kelas X.
http://binacc.blogspot.com/2008/06/contoh-karya-ilmiah-kelas-x.html
4.
Agung Pambudi. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif.
http://www.dikti.go.id http://ditnaga-dikti.org-admin@dikti.org
5.
Agus Mardiansyah. Re: Cara membuat Biogas?
bagaimana???. http://www.blogspot.com-admin@blogsspot.com
6.
Juanda, Asep dkk. 2006. Intisari Bahasa dan Sastra Indonesia untuk
SMA. Bandung:
Pustaka Setia