Biogas, Energi Untuk Masa Depan Yang Sangat Bermanfaat dan Ramah Lingkungan
Proses pembuatan biogas dilsayakan setips fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan santunan basil anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yg volumenya lebih besar dari gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan gas hydrogen sulfida (H2S). Proses fermentasi memerlukan waktu 7 hingga 10 hari untuk menghasilkan biogas dengan suhu optimum 35 oC dan pH optimum pada range 6,4 – 7,9. Bakteri pembentuk biogas yg dipakai yaitu basil anaerob ibarat Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina (Price and Paul, 1981).Biogas yaitu gas gampang terbakar yg dihasilkan dari proses fermentasi materi bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yg hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis materi organik bis,a diproses untuk menghasilkan biogas. Meski demikian, hanya materi organik homogen berbentuk padat maupun cair ibarat kotoran dan air kencing binatang ternak ibarat babi dan sapi yg cocok untuk sistem biogas sederhana.
Apa Manfaat Biogas? Manfaat pembuatan biogas dari kotoran ternak antara lain :
1. Gas yg dihasilkan sanggup mengganti fuel ibarat LPG atau natural gas. Pupuk sapi yg dihasilkan dari satu sapi dalam satu tahun sanggup dikonversi menjadi gas metana yg setara dengan lebih dari 200 liter gasoline.
2. Gas yg dihasilkan sanggup dipakai untuk sumber energi menyalakan lampu, dimana 1 m3 biogas sanggup dipakai untuk menyalakan lampu 60 Watt secukup usang 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 yg padat maupun cair sanggup dimanfaatkan sebagai pupuk organik.
Kotoran dari Ternak Sapi Inilah Salah Satu Sumber Bahan Bsaya Biogas
Alternatif materi bakar masa depan untuk menggantikan minyak selain gasohol yaitu biogas. Biogas dibentuk melalui fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran organisme. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana (biogas) yg gampang terbakar dan dipakai untuk materi bakar. Biogas merupakan salah satu sumber energi alternatif yg berkembang pesat dalam dasawarsa terakhir. Teknologi pembuatan biogas memanfaatkan kotoran organik, baik itu kotoran binatang maupun sampah sayuran dan tumbuhan dengan memanfaatkan basil anaerobik yg terdapat dalam kotoran tersebut untuk proses fermentasi.
Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yg berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tetapi jikalau dipakai untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit wangi sulfur untuk mendeteksi kebocoran yg mungkin terjadi.Teknologi biogas bersama-sama bukan sesuatu hal yg baru. Berbagai negara sudah mengaplikasikan teknologi ini semenjak puluhan tahun yg kemudian ibarat petani di Inggris, Rusia dan Amerika serikat. Sementara itu di Benua Asia, India merupakan negara pencetus dan pengguna biogas sejakÿ tahun 1900 semasa masih dijajahÿ Inggris, negara tersebut mempunyai forum khusus yg meneliti pemanfaatan limbah kotoran ternak yg disebut Agricultural Research instututeÿ dan Gobar Gas Research Station, Lembaga tersebut pada tahun 1980 sudah bisa membangun instalasi biogas sebanyak 36.000 unit. Selain negara negara tersebut diatas, Taiwan, Cina, Korea juga sudah memanfaatkan kotoran ternak sebagai materi bsaya pembuatan biogas.
Sampai tahun 1997 negara yg paling, maju dalam aplikasi teknologi ini yaitu india, laba teknologi ini dibanding sumber energi alternatif yg lain adalah: Menghasilkan gas yg sanggup dipakai untuk kebutuhan sehari hari , kotoran yg sudah dipakai untuk menghasilkan gas sanggup dipakai sebagal pupuk organik yg sangat baik. Dapat mengurangi kadar basil patogen yg terdapat dalam kotoran yg sanggup mengakibatkan penyakit bila kotoran binatang atau sampah tersebut ditimbun begitu saja, yg paling utama yaitu bis,a mengurangi permasalahan penanggulangan sampah atau kotoran binatang menjadi sesuatu yg bermanfaat dan sudah saatnya pula kita berfikir dan berusaha berbagi kreatifitas untuk berbagi energi alternatip dari kotoran ternak ini sebagai biogas, alasannya sudah banyak hasil penelitian ilmiah yg berhasil. Kegiatan yg harus kita lsayakan kini yaitu mengaplikasikan hasil penelitian tersebut untuk kepentingan masyarakat.
Biogas dihasilkan apabila materi bahan organik terdegradasi senyawa-senyawa pembentuknya dalam keadaan tanpa oksigen atau biasa disebut kondisi anaerobik. Dekomposisi anaerobik ini biasa terjadi setips alami di tanah yg basah, ibarat dasar danau, dan di dalam tanah pada kedacukup laman tertentu. Proses dekomposisi lini dilsayakan oleh basil bakteri dan mikroorganisme yg hidup di dalam tanah. Dekomposisi anaerobik sanggup menghasilkan gas yg mengandung sedikitnya 60% metan. Gas inilah yg biasa disebut dengan biogas dengan nilai heating value sebesar 39 MJ/m3 kotoran. Biogas sanggup dihasilkan dari dekomposisi sampah organik ibarat sampah pasar, daun daunan, dan kotoran binatang yg berasal dari sapi, babi, kambing, kuda, atau yg lainnya, bahkan kotoran insan sekalipun. Gas yg dihasilkan mempunyai komposisi yg berbeda tergantung dari jenis binatang ygmenghasilkannya.
Proses pembuatan biogas dilsayakan setips fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan santunan basil anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yg volumenya lebih besar dari gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan gas hydrogen sulfida (H2S). Proses fermentasi memerlukan waktu 7 hingga 10 hari untuk menghasilkan biogas dengan suhu optimum 35 oC dan pH optimum pada range 6,4 – 7,9. Bakteri pembentuk biogas yg dipakai yaitu basil anaerob ibarat Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina (Price and Paul, 1981).5 Manfaat Biogas Dalam Kehidupan Sehari-Hari
- Bahan Bakar Kendaraan. Penggunaan energy materi bakar yg tak terbarukan sepertu energi fosil mulai semakin diperhatikan, dengan tips merubah materi bakar tersebut menjadi materi bakar berbasis gas. ...
- Pengganti Gas LPG. ...
- Menghasilkan Pupuk Organik. ...
- Memanfaatkan Sampah Lingkungan. ...
- Pembangkit Listrik.
Biogas yg dibentuk dari kotoran ternak sapi mengandung gas CH4 sebesar 55 – 65 %, gas CO2 sebesar 30 – 35 % dan sedikit gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan gas – gas lain. Panas yg dihasilkan sebesar 600 BTU/cuft. Sedangkan, biogas yg dibentuk dari gas alam mengandung gas CH4 sebesar 80 % dengan panas sebesar 1000 BTU/cuft. Kandungan gas CH4 dari biogas sanggup ditingkatkan dengan memisahkan gas CO2 dan gas H2S yg bersifat korosif .
Reaksi pembentukan metana (Price and Paul, 1981) dari materi – materi organik yg sanggup terdegradasi dengan santunan enzim maupun basil sanggup dilihat sebagai berikut:
Hasil penguraian senyawa organik yg dijadikan sumber energi yaitu gas CH4 (metana); disamping itu dihasilkan gas CO2. penguraian senyawa organik ini memanfaatkan 3 kelompok mikroba sehingga menghasilkan gas metana:
Bakteri yg Membantu Pembuatan Biogas
Dalam pembuatan biogas ada beberapa Bakteri yg sangat membantu, Yaitu :
Kelompok basil fermentatif, yaitu Streptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobacteriaceae.
Kelompok basil asetogenik, yaitu Kethanobacillus dan Desulfovibrio.
Kelompok basil metana, yaitu Methanobacterium, Methanobacillus, dan Methanococcus
Ketiga kelompok basil tersebut bekerja sama dalam pembentukan biogas, walaupun yg mendominasi fermentasi metana yaitu jenis Methanobacterium.
Tahapan Pembuatan Biogas oleh Bakteri:
Terdapat beberapa tahap yg harus dilalui dan memerlukan kolaborasi dengan kelompok basil yg lain. Berikut ini merupakan tahapan dalam proses pembentukan biogas :
Hidrolisis
Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang menjadi senyawa yg sederhana. Pada tahap ini, bahan-bahan organik ibarat karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, ibarat peptida, asam amino, dan gula sederhana. Kelompok basil hidrolisa, ibarat Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae yg melsayakan proses ini. Pada tahap ini materi yg tidak larut ibarat selulosa, polisakarida dan lemak diubah menjadi materi yg larut dalam air ibarat karbohidrat dan asam lemak. Tahap pelarutan berlangsung pada suhu 25o C di digester
Asidogenesis
Asidogenesis yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana. Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yg umumnya asam asetat dan asam format. Pada tahap ini, basil asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. Tahap ini berlangsung pada suhu 25o C di digester.
Metanogenesis
Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan santunan basil pembentuk metan ibarat Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Tahap ini mengubah asam-asam lemak rantai pendek menjadi H2, CO2, dan asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2, kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk akhir, yaitu metan (CH4) dan karbondioksida (CO2). Pada tahap ini, basil metana membentuk gas metana setips perlahan setips anaerob. Proses ini berlangsung secukup usang 14 hari dengan suhu 25o C di dalam digester. Pada proses ini akan dihasilkan 70% CH4, 30 % CO2, sedikit H2 dan H2S .
Biogas merupakan suatu gas methan yg terbentuk alasannya proses fermentasi setips anaerobik (tanpa udara) oleh basil methan atau Methanobacterium disebut juga basil anaerobik dan basil biogas yg mengurangi sampah-sampah yg banyak mengandung materi organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yg apabila dibakar sanggup menghasilkan energi panas.
Gas methan terbentuk alasannya proses fermentasi setips anaerobik (tanpa udara) oleh basil methan atau disebut juga basil anaerobik dan basil biogas yg mengurangi sampah-sampah yg banyak mengandung materi organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yg apabila dibakar sanggup menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi setips alamiah sebagaimana kejadian ledakan gas yg terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (Kompas, 17 Maret 2005). Gas methan sama dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), perbedaannya yaitu gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.
Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui sudah memanfaatkan gas alam ini yg dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yg mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan materi sayuran yaitu Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yg sanggup terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), menunjukkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.
Pada selesai periode ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilsayakan. Jerman dan Perancis melsayakan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Secukup usang Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yg mem.buat digester kecil untuk menghasilkan biogas yg dipakai untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan gampang memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yg murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India sudah dilsayakan semenjak periode ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).
Faktor yg Mempengaruhi Pembuatan Biogas
Proses pembuatan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:
Temperatur/Suhu
Suhu udara maupun suhu di dalam tangki pencerna mempunyai andil besar di dalam memproduksi biogas. Suhu udara setips tidak eksklusif menghipnotis suhu di dalam tangki pencerna, artinya penurunan suhu udara akan menurunkan suhu di dalam tangki pencerna. Peranan suhu udara bekerjasama dengan proses dekomposisi anaerobik (Yunus, 1991).
Ketersediaan Unsur Hara
Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yg mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt (Space and McCarthy didalam Gunerson and Stuckey, 1986). Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum yg dibutuhkan oleh basil metanogenik, alasannya apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan materi yg sederhana ibarat glukosa, buangan industri, dan sisa sisa tumbuhan terkadang diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester (Gunerson and Stuckey, 1986).
Derajat Keasaman (pH)
Peranan pH bekerjasama dengan media untuk kegiatan mikroorganisme. Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2 – 7,6, tetapi yg baik yaitu 6,6 – 7,5. Pada awalnya media mempunyai pH ± 6 kemudian naik hingga 7,5. Tangki pencerna sanggup dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai pH 7,5 – 8,5. Batas bawah pH yaitu 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah toxic, maksudnya basil pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan pH setips alamiah dilsayakan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan memilih besarnya pH.
Rasio Carbon Nitrogen (C/N)
Proses anaerobik akan optimal bila diberikan materi masakan yg mengandung karbon dan nitrogen setips bersamaan. CN ratio mengatakan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada materi yg mempunyai jumlah karbon 15 kali dari jumlah nitrogen akan mempunyai C/N ratio 15 berbanding 1. C/N ratio dengan nilai 30 (C/N = 30/1 atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan membuat proses pencernaan pada tingkat yg optimum, bila kondisi yg lain juga mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih dahulu. Hal ini akan mengakibatkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak (C/N ratio rendah; contohnya 30/15), maka karbon habis lebih dulu dan proses fermentasi berhenti.
Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat
Walaupun tidak ada isu yg pasti, mobilitas basil metanogen di dalam materi setips berangsur – angsur dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yg berakibat terhambatnya pembentukan biogas. Selain itu yg terpenting untuk proses fermentasi yg baik diharapkan pencampuran materi yg baik akan menjamin proses fermentasi yg stabil di dalam pencerna. Hal yg paling penting dalam pencampuran materi yaitu menghilangkan unsur – unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yg dihasilkan oleh basil metanogen, mencampurkan materi segar dengan populasi basil supaya proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh belahan pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada adonan bahan.
PRINSIP PEMBUATAN BIOGAS
Prinsip pembuatan biogas yaitu adanya dekomposisi materi organik setips anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yg sebagian besar yaitu berupa gas metan (yg mempunyai sifat gampang terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yg disebut biogas.
Proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama basil metan. Suhu yg baik untuk proses fermentasi yaitu 30-55°C, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme bisa merombak materi bahan organik setips optimal. Hasil perombakan materi bahan organik oleh basil yaitu gas metan ibarat yg terlihat dibawah ini:
Komposisi biogas : kotoran sapi dan adonan kotoran ternak dengan sisa pertanian
Jenis gas: Biogas, Campuran kotoran + sisa pertanian: Metan (CH4), Karbon dioksida (CO2), Nitrogen (N2), Karbon monoksida (CO), Oksigen (O2), Propena (C3H8), Hidrogen sulfida(H2S), sedikit Nilai kalor (kkal/m2).
Bangunan utama dari instalasi biogas yaitu Digester yg berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan materi bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yg paling banyak dipakai yaitu model continuous feeding dimana pengisian materi organiknya dilsayakan setips kontinu tiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yg dihasilkan dan banyaknya biogas yg diinginkan.
Instalasi biogas terdiri dari :
a. Digester
Merupakan daerah materi organik dan daerah terjadinya proses pencernaan materi organik oleh mikroba anaerob.
b. Water Trap
Adalah sebuah tabung yg berfungsi untuk menangkap uap air yg dihasilkan dari digester supaya fatwa gas bio tidak terhambat, dan berfungsi juga sebagai alat pengaman.
c. Gas Holder
Disebut juga sebagai penampung gas, sesuai namanya fungsinya yaitu untuk menampung gas yg dihasilkan oleh digester yg disalurkan melalui pipa penyalur / selang.
d. Pemanen gas
Alat ini sanggup berupa kompor biogas atau genset.
Kelengkapan instalasi biogasLahan yg diharapkan sekitar 16 m2. Untuk mem.buat digester diharapkan materi bangunan ibarat pasir, semen, watu kali, watu koral, bata merah, besi konstruksi, cat dan pipa prolon.
a. Saluran masuk (inlet materi organik)
Sebagai daerah memasukan materi organik. Lebih baik jikalau dilengkapi dengan corong plastik atau kolam kontrol.
b. Saluran keluar gas (outlet gas)
Berfungsi daerah keluarnya gas sebelum masuk kedalam penampungan (gas holder).
c. Saluran keluar lumpur (outlet sludge)
Merupakan susukan untuk mengeluarkan limbah materi organik dari digester.
d. Penampung sludge
Berfungsi untuk menampung sementara sludge atau limbah materi organik dari digester sebelum dipakai untuk memupuk tanaman.
e. Selang penyalur gas
Berfungsi untuk menyalurkan gas dari digester ke water trap, gas holder dan ke alat pemanen gas ( kompor biogas atau genset)
Lokasi yg akan dibangun sebaiknya akrab dengan sangkar sehingga kotoran ternak sanggup eksklusif disalurkan kedalam digester. Disamping digester harus dibangun juga penampung sludge (lumpur) dimana slugde tersebut nantinya sanggup dipisahkan dan dijadikan pupuk organik padat dan pupuk organik cair.
Proses pembuatan biogas dengan langkah langkah sebagai berikut:
1. Mencampur kotoran sapi dengan air hingga terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada kolam penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester
2. Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yg ada diatas digester dibuka supaya pemasukan lebih gampang dan udara yg ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yg banyak hingga digester penuh.
3. Melsayakan penambahan starter (banyak dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi rumen segar dari rumah potong binatang (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 - 5,0 m2. Sesudah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
4. Membuang gas yg pertama dihasilkan pada hari ke-1 hingga ke-8 alasannya yg terbentuk yaitu gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 hingga hari ke-14 gres 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 yg terbentuk sanggup dipakai untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bis,a menghasilkan energi biogas yg selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau ibarat wangi kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi setips kontinu sehingga dihasilkan biogas yg 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 yg lebih penting lagi yaitu mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian materi bakar minyak bumi yg tidak bis,a diperbaharui.
Sumber referensi:
http://husainfurqanabusari.blogspot.co.id
www.wikipedia.org
http://www.sumbarprov.go.id/details/news/6643
https://aguskrisnoblog.wordpress.com
sumber lainnya
