Industri Keramik

I. PENDAHULUAN

A.   Latar Belakang

Pemakaian benda-benda keramik sudah dimulai sejak 10.000 tahun yang lalu. Hasil penggalian barang kuno di Mesir, terdapat keramik yang dibuat 5000 tahun sebelum Masehi, dan penggunaan bata merah sudah sejak 3000 tahun sebelum Masehi. Perkembangan keramik di Eropa dimulai pada masa kejayaan Romawi Yunanai, dan mulai berkembang pesat pada abad 18. Keramik yang terkenal berasal dari Tiongkok sejak 2600 tahun sebelum Masehi. Keramik dari daerah ini terkenal di seluruh dunia karena terbuat dari sejenis tanah putih yang dapat dibakar porselen. Tanah ini disebut dengan tanah Kaolin. Untuk di Indonesia, perkembangan industri keramik berjalan lambat. Bata merah sudah digunakan sejak jaman Majapahit dan Sriwijaya. Sampai awal abad 20, industri keramik yang dominan di Indonesia adalah industri bata dan genteng, ubin merah, alat-alat sanitair dan pipa tanah. Sedangkan pada bidang keramik halus adalah grabah alat rumah tangga, pot atau vas bunga, isolator listrik tegangan rendah dan bata tahan api bata samot. Untuk keramik teknik, Indonesia masih mengimpor dari Negara lain, terutama dari Amerika misalnya untuk isolator listrik tegangan menengah dan tinggi, keramik listrik lainnya serta bata tahan api. Kesulitan yang dihadapi bagi perkembangan keramik halus dan keramik teknik di Indonesia adalah belum adanya industri pengolahan bahan baku dari alam yang dijadikan bahan mentah siap pakai.

Keramik diperkirakan sudah tua umutnya,sebagaimana halnya sejarah keramik diberbagai belahan dunia, seperti China, Jepang, Mesir, Yunani, Korea, Thailand, Peru, Filipina, Vietnam dan lain sebagainya. Dimana keterampilan membuat keramik muncul dan tumbuh secara alami, ada yang tumbuh dalam waktu yang bersamaan tanpa adanya pengaruh hubungan kebudayaan satu dengan lainnya. Kepandaian membuat keramik dapat dikatakan setua manusia semenjak mengenal api dan dapat memanfaatkannya. Penemuan teknik membuat keramik atau pengetahuan mengenai sifat tanah liat yang mengeras setelah dibakar, diperoleh secara tidak sengaja oleh orang primitif pada zaman pra-sejarah. Mayer menyatakan bahawa kebanyakan seni primitif dibuat dari kayu, batu dan tanah liat yang diciptakan untuk beberapa tujuan relegi atau tujuan praktis (Mayer, 1969)

B.    Tujuan Penulisan

            Mengetahui dan memahami kerami, jenis keramik, sifat keramik dan proses pembuatan keramik.

II. PEMBAHASAN

A.   Pengertian

Keramik berasal dari bahasa Yunani Keramos yang berarti peruk atau belanga yang terbuat dari tanah (Astuti, 1997)  maka yang disebut dengan produk keramik adalah mencakup macam-macam produk yang dibuat melalui proses pembakaran. Adapun juga definisi keramik dari standar ISO adalah lempengan tipis yang dibuat dari lempungan/ tanah liat dan atau material anorganik lain, biasanya digunakan untuk melapisi dinding dan lantai, pada umumnya dibentuk dengan cara ekstruksi (A) atau dipress/ditekan (B) pada suhu ruang, tetapi dapat juga dibentuk dengan  proses lain (C), kemudian dikeringkan dena sesudah itu dibakar pada suhu yang cukup untuk memperoleh sifat-sifat yang diinginkan, ubin dapat diglasir (GL) atau tanpa glasir (UGL), tidak mudah terbakar dan tidak dipengaruhi cahaya.

Definisi pengertian keramik terbaru mencakup semua bahan bukan logam dan anorganik yang berbentuk padat. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya. Bahan baku keramik yang umum dipakai adalah felspard, ball clay, kwarsa, kaolin, dan air. Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia dan mineral bawaannya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan geologi dimana bahan diperoleh. Secara umum struktur keramik sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas. Kurangnya beberapa elektron bebas keramik membuat sebagian besar bahan keramik secara kelistrikan bukan merupakan konduktor dan juga menjadi konduktor panas yang jelek. Disamping itu keramik mempunyai sifat rapuh, keras, dan kaku. Keramik secara umum mempunyai kekuatan tekan lebih baik dibanding kekuatan tariknya.

B.    Bahan Pembuatan Keramik

Pada dasarnya bahan dasar keramik antara lain :

1.     Tanah Liat (lempung)

Tanah liat (lempung) sebagai bahan pokok untuk pembuatan keramik, merupakan salah satu bahan yang kegunaannya sangat menguntungkan bagi manusia karena bahannya yang mudah didapat dan pemakaian hasilnya yang sangat luas. Kira-kira 70% atau 80% dari kulit bumi terdiri dari batuan merupakan sumber tanah liat. Tanah liat banyak ditemukan di areal pertanian terutama persawahan. Dilihat dari sudut ilmu kimia, tanah liat termasuk hidrosilikat alumina dan dalam keadaan murni mempunyai rumus: Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O  dengan perbandingan berat dari unsur-unsurnya: Oksida Silinium(SiO₂) 47%, Oksida Aluminium (Al₂O₃) 39%, dan Air (H₂O) 14% (Gatot, 2003 dalam Abdullah, 2005).

Tanah liat memiliki sifat-sifat yang khas yaitu bila dalam keadaan basah mempunyai sifat plastis tetapi bila dalam keadaan kering akan menjadi keras, sedangkan bila dibakar akan menjadi padat dan kuat. Pada umumnya, masyarakat memanfaatkan tanah liat (lempung) sebagai bahan baku pembuatan bata dan gerabah.

2.     Kuarsa (SiO₂ )

Kuarsa (mineral silika) adalah salah satu komponen utama dalam pembentukan keramik dan banyak terdapat di permukaan bumi (sekitar 60%). Bentuk umum fasa kristal kuarsa adalah tridimit, quartz dan kristobalit, tergantung pada temperaturnya. Jenis kristal silika yang ada di alam adalah kuarsa, sedangkan tridimit dan kristobalit jarang dijumpai. Kuarsa memiliki keplastisan rendah dan titik lebur tinggi sekitar 1728°C, tetapi hasil pembakarannya kuat dan keras. Bahan baku kuarsa dapat diperoleh dari batuan atau pasir kuarsa dengan kandungan silika tinggi.

3.      Feldspar

Feldspar adalah suatu kelompok mineral yang berasal dari batu karang yang ditumbuk dan dapat memberikan sampai 25 % flux (pelebur) pada badan keramik. Bila keramik dibakar, feldspar akan meleleh (melebur) dan membentuk leburan gelas yang menyebabkan partikel tanah dan bahan lainnya melekat satu sama lain. Pada saat membeku, bahan ini memberikan kekuatan pada badan keramik. Feldspar tidak larut dalam air, mengandung alumina, silika dan flux yang digunakan untuk membuat gelasir suhu tinggi. Feldspar pada saat ini nerupakan group mineral dengan jumlah mineral yang paling besar di kerak bumi, membentuk sekitar 60% batuan terrestrial (Indiani, 2009). Kebanyakan feldspar yang tersedia berupa sodium feldspar, potassium feldspar dan feldspar campuran. Feldspar kebanyakan digunakan pada aplikasi-aplikasi industri yang membutuhkan kandungan feldspar yang berupa alumina dan alkali.

C.   Sifat-Sifat Keramik

Sifat keramik sangat ditentukan oleh struktur kristal, komposisi kimia dan mineral bawaannya. Oleh karena itu sifat keramik juga tergantung pada lingkungan geologi di mana bahan diperoleh. sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh, hal ini dapat kita lihat pada keramik jenis tradisional seperti barang pecah belah, gelas, kendi, gerabah dan sebagainya, coba jatuhkan piring yang terbuat dari keramik bandingkan dengan piring dari logam, pasti keramik mudah pecah, walaupun sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis keramik hasil sintering, dan campuran sintering antara keramik dengan logam. sifat lainya adalah tahan suhu tinggi, sebagai contoh keramik tradisional yang terdiri dari clay, flint dan feldfar tahan sampai dengan suhu 1200 C, keramik engineering seperti keramik oksida mampu tahan sampai dengan suhu 2000 C. kekuatan tekan tinggi, sifat ini merupakan salah satu faktor yang membuat penelitian tentang keramik terus berkembang. Secara umum sifat keramik meliputi

1.  Keras, kuat, tetapi bersifat getas atau mudah pecah.

2.  Tahan terhadap korosi.

3.  Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.

4.  Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor.

5.  Dapat bersifat magnetik dan non magnetik.

D.    Jenis Keramik

Pada prinsipnya keramik terbagi menjadi dua, yaitu:

1.    Keramik tradisional

Keramik tradisional yaitu keramik yang dibuat dengan menggunakan bahan alam, seperti kuarsa, kaolin, dll. Yang termasuk keramik ini adalah: barang pecah belah (dinnerware), keperluan rumah tangga (tile, bricks), dan untuk industri (refractory)

2.    Keramik halus

Fine ceramics (keramik modern atau biasa disebut keramik teknik, advanced ceramic, engineering ceramic, techical ceramic) adalah keramik yang dibuat dengan menggunakan oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida logam (Al2O3, ZrO2, MgO,dll). Penggunaannya: elemen pemanas, semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis. (Joelianingsih, 2004)

Sedangkan jenis keramik berdasarkan kepadatan dibagi menjadi empat, yaitu:

1.    Gerabah (Earthenware)

Dibuat dari semua jenis bahan tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk dan dibakar pada suhu maksimum 1000°C. Keramik jenis ini struktur dan teksturnya sangat rapuh, kasar dan masih berpori. Agar supaya kedap air, gerabah kasar harus dilapisi glasir, semen atau bahan pelapis lainnya. Gerabah termasuk keramik berkualitas rendah apabila dibandingkan dengan keramik batu (stoneware) atau porselin. Bata, genteng, paso, pot, anglo, kendi, gentong dan sebagainya termasuk keramik jenis gerabah. Genteng telah banyak dibuat berglasir dengan warna yang menarik sehingga menambah kekuatannya.

2.    Keramik Batu (Stoneware)

Dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api sehingga dapat dibakar pada suhu tinggi (1200°-1300°C). Keramik jenis ini mempunyai struktur dan tekstur halus dan kokoh, kuat dan berat seperti batu. Keramik jenis termasuk kualitas golongan menengah.

3.    Porselin (Porcelain)

Adalah jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Oleh karena badan porselin jenis ini berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut keramik putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350°C atau 1400°C, bahkan ada yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500°C. Porselin yang tampaknya tipis dan rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan teksturnya rapat serta keras seperti gelas. Oleh karena keramik ini dibakar pada suhu tinggi maka dalam bodi porselin terjadi penggelasan atau vitrifikasi. Secara teknis keramik jenis ini mempunyai kualitas tinggi dan bagus, disamping mempunyai daya tarik tersendiri karena keindahan dan kelembutan khas porselin. Juga bahannya sangat peka dan cemerlang terhadap warna-warna glasir.

4.    Keramik Baru (New Ceramic)

Keramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal optik, keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit keramik, silikon, bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material keramik jenis ini disesuaikan dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan benturan, tahan gesek, tahan panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator, bahan pelapis dan komponen teknis lainnya.

E.  Proses Pembuatan Keramik

Membuat keramik memerlukan teknik-teknik yang khusus dan unik. Hal ini berkaitan dengan sifat tanah liat yang plastis dimana diperlukan ketrampilan tertentu dalam pengolahan maupun penanganannya. Membuat keramik berbeda dengan membuat kerajinan kayu, logam, maupun yang lainnya. Proses membuat keramik adalah rangkaian proses yang panjang yang didalamnya terdapat tahapan-tahapan kritis. Kritis, karena tahapan ini paling beresiko terhadap kegagalan. Tahapan proses dalam membuat keramik saling berkaitan antara satu dengan lainnya. Proses awal yang dikerjakan dengan baik, akan menghasilkan produk yang baik juga. Demikian sebaliknya, kesalahan di tahapan awal proses akan mengasilkan produk yang kurang baik juga.

Tahap-tahap membuat keramik

1.       Pengolahan bahan

Tujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari berbagai material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah siap pakai. Pengolahan bahan dilakukan dengan cara manual. Didalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain pengurangan ukuran butir, penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air. Pengurangan ukuran butir dapat dilakukan dengan penumbukan atau penggilingan dengan ballmill. Penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan material dengan ukuran yang tidak seragam. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 – 100 mesh.

a.       Pencampuran dan pengadukan

Bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang homogen/seragam. Pengadukan dapat dilakukan dengan cara manual maupun masinal dengan blunger maupun mixer.

b.      Pengurangan kadar air

Dilakukan pada proses basah, dimana hasil campuran bahan yang berwujud lumpur dilakukan proses lanjutan, yaitu pengentalan untuk mengurangi jumlah air yang terkandung sehingga menjadi badan keramik plastis. Proses ini dapat dilakukan dengan diangin-anginkan diatas meja gips atau dilakukan dengan alat filterpress.

c.       Tahap terakhir adalah pengulian. Pengulian dimaksudkan untuk menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembung-gelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli, disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan yang maksimal.

 2.   Pembentukan

Dalam tahap ini, produk keramik dibentuk menggunakan bantuan cetakan/mold yang terbuat dari gipsum.. Pada teknik cetak padat bahan baku yang digunakan adalah badan tanah liat plastis sedangkan pada teknik cetak tuang bahan yang digunakan berupa badan tanah liat slip/lumpur.

                3.   Pengeringan

Setelah keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi 3 proses penting: (1) Air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan penyusutan berhenti; (2) Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut; dan (3) air yang terserap pada permukaan partikel hilang. Tahap-tahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari retak/cracking. Proses yang terlalu cepat akan mengakibatkan keretakkan dikarenakan hilangnya air secara tiba-tiba tanpa diimbangi penataan partikel tanah liat secara sempurna, yang mengakibatkan penyusutan mendadak.Cara yang dilakukan untuk menghindari pengeringan yang terlalu cepat, pada tahap awal benda keramik diangin-anginkan pada suhu kamar. Setelah tidak terjadi penyusutan, pengeringan dilakukan dengan mesin pengering.

             4.  Pembakaran

                 Pembakaran merupakan inti dari pembuatan keramik dimana proses ini mengubah massa yang rapuh menjadi massa yang padat, keras, dan kuat. Pembakaran dilakukan dalam sebuah tungku/furnace suhu tinggi. Ada beberapa parameter yang mempengaruhi hasil pembakaran: suhu sintering/matang, atmosfer tungku dan tentu saja mineral yang terlibat. Pada pembakaran dikenal istilah Pembakaran biscuit. Pembakaran biskuit merupakan tahap yang sangat penting karena melalui pembakaran ini suatu benda dapat disebut sebagai keramik. Biskuit (bisque) merupakan suatu istilah untuk menyebut benda keramik yang telah dibakar pada kisaran suhu 700 – 1000oC. Pembakaran biskuit sudah cukup membuat suatu benda menjadi kuat, keras, kedap air.

III. PENUTUP

       A. Kesimpulan

1.    Keramik adalah lempengan tipis yang dibuat dari lempungan/ tanah liat dan atau material anorganik lain, biasanya digunakan untuk melapisi dinding dan lantai.

2.    Bahan pembuatan keramik adalah tanah liat, kuarsa, feldsper

3.    Jenis keramik ada dua, yaitu Keramik tradisional dan keramik halus. Sedangkan menurut kepadatan ada empat, yaitu gerabah, keramik batu, porselen, keramik baru

4. Keramik memiliki sifat Keras, kuat, tetapi bersifat getas atau mudah pecah. Tahan terhadap korosi. Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah. Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor. Dapat bersifat magnetik dan non magnetik.

5.  Proses pembentukan bahan keramik antara lain, yaitu pengolahan bahan, pembentukan, pengeringan, dan pembakaran.

Teknologi Biogas

I.      PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Permasalahan umum yang populer secara global adalah lingkungan, pangan dan energi. Dewasa ini energi merupakan persoalan yang fenomenal didunia peningkatan kebutuhan akan energi melonjak tajam, ketersediaan sumber energi tidak sebanding dengan pertumbuhan penduduk didunia sebagai contoh adalah bahan bakar fosil. Untuk mengurangi penggunaan sumber bahan bakar, penggalakan energi terbarukan (renewable energy) menjadi sorotan utama.

Biogas merupakan salah satu kategori energi terbarukan selain digunakan sebagai pupuk pada tanaman, keberadaan biogas sebagai energi terbarukan mulai digandrungi oleh masyarakat. Pada umumnya biogas berasal dari kotoran hewan ternak merupakan hasil sampingan dari kegiatan memelihara ternak, selain hasil utamanya berupa daging, telur dan susu, kotoran dari ternak pun bisa di manfaatkan menjadi energi alternatif (biogas) yang ramah lingkungan.

Bio Gas yang sering juga disebut Gas Bio ,merupakan campuran berbagai gas antara lain : CH 4 ( 54-70%),CO2 ( 27-45%),O2 ( 1-4%), N2 ( 0,5 - 3 %), CO (1%), dan H2S> Campuran gas ini mudah terbakar bila kandungan CH4 ( Methana) melebihi 50 %. Biogas mengandung unsur-unsur yang tidak diperlukan dalam pembakaran khususnya air ( H2O) dan hidrogen sulfida ( H2S) . Pada keadaan dimana biogas dimanfaatkan sebagai bahan pembakaran (kompor) kedua unsur berpengaruh hanya pada menurunnya daya nyala dari kompor tersebut. Namun, berbeda jika biogas digunakan sebagai bahan bakar pembangkit listrik atau menjalankan generator, pencucian atau pemurnian biogas menjadi sangat penting karena kedua unsur tersebut akan mempengaruhi umur komponen mesin pembangkit.

B.  Rumusan Masalah

1.     Apa pengertian Biogas?

2.     Apa faktor yang mempengaruhi pembuatan Biogas?

3.     Bagaimana Proses pembuatan Biogas?

4.     Jelaskan instalasi pembuatan Biogas yang banyak digunakan?

5.     Apa saja reaktor bigas yang digunakan?

6.     Bagaimana pencegahan korosi pada biogas?

7.   Apa manfaat Biogas bagi masyarakat?

II.   PEMBAHASAN

 A.    Definisi Biogas

Biogas merupakan gas yang ditimbulkan jika bahan-bahan organik direndam dalam air dan disimpan didalam tempat tertutup atau anaeorb (tidak ada udara). Biogas yang terbentuk dapat dijadikan bahan bakar karena mengandung gas metana (CH4) dalam presentase yang cukup tinggi (Setiawan, 2008)

Gasbio disebut juga bahan bakar berguna yang dapat diperoleh dengan memproses limbah di dalam alat yang dinamakan penghasil gasbio Dinyatakan pula bahwa gasbio memiliki nilakalorinya cukup tinggi, yaitu dalam kisaran 4.800-6.700 Kcal/m³, dimana gas methana murni (100%) mempunyai nilai kalori 8.900 Kcal/m³. (Harahap dkk, 1978). Biogas dari tempat pembuangan sampa dikenal sebagai gas deposit. Setelah karbondioksida terpisah dan konsentrasi gas metana mencapai 95% maka disebut dengan biometan. Gas ini yang kemudian digunakan sebagai bahan bakar kendaraaan.

Biogas diperoleh dari hasil fermentasi atau anaerobik limbah (kotoran hewan, manusia, limbah organik, dan sampah domestik) yang menghasilkan gas. Dalam proses tersebut gas yang dihasilkan memiliki kandungan utama metana (CH4) dan karbondioksida (CO2) sebagai komponen utama gas pembakaran. Energi biogas yang bagus tergantung kadar konsentrasi dari metana (CH4) sebab semakin tinggi kandungan CH4 biogas maka semakin tinggi nilai energi pada biogas memaksimalkan nilai kandungan biogas dapat dilakukan dengan menghilangkan hidrogen sulfur, kandungan air, dan kandungan karbondioksida.

B.   Faktor-Faktor Pembentukan Biogas

Dalam prosesnya, perlu diperhatikan juga faktor-faktor yang mempengaruhi terbentuknya gas biogas yang baik

1.     Bahan Baku

Bahan baku pembuatan biogas yang baik dalam kondisi segar, maksudnya kotoran hewan atau limbah yang telah selesai diproses dari pencernaan dan juga pengenceran bahan baku dengan air sangat dibutuhkan agar tidak meninggalkan kerak pada reaktor.

2.     Jenis Bakteri

Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas:

a.     Kelompok bakteri fermentatif, yaitu: Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae,

b.     Kelompok bakteri asetogenik, yaitu Desulfovibrio,

c.     Kelompok bakteri metana, yaitu Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.

3.     Derajat Keasaman (pH)

Asam atau basa dalam reaktor mempengaruh kerja mikroba dalam proses pembuatan. Derajat keasaman yang optimum adalah pH 6.8 sampai 8

4.     Temperatur

Faktor suhu sangat mempengaruhi perkembangan bakteri yang aktif dalam proses pembuatan biogas. Suhu yang berkisar 32°C - 37°C merupakan suhu yang baik sedangkan suhu optimum 35°C.

      C.  Proses Pembuatan Biogas

Dengan kondisi anaerob, kerja dari bakteri untuk menguraikan bahan organik meliputi beberapa tahap proses, bahan organik akan didegradasi menjadi asam-asam lemah oleh bakteri pembentukan asam melalui proses sebagai berikut:

1.   Tahap Hidrolisis

Penguraian bahan organik senyawa kompleks menjadi sederhana dengan bantuan air sebagai pemisah senyawa tersebut.Bahan-bahan organik mudah terlarut dan mengubah struktur senyawa kompleks menjadi sederhana dari bentuk polimer menjadi bentuk monomer

2.     Asidifikasi (Pengasaman)

Hasil dari proses hidrolisis kemudian digunakan makanan bagi bakteri, sebab dari hasil hidrolisis senyawa sederhana diubah menjadi senyawa asam. Asidogenesis merupakan tahapan penguraian yang menghasilkan amonia, karbondioksida dan hidrogen sulfida. Hasil asidogenesis tersebut akan diuraikan lagi menghasilkan Hidrogen, Karbondioksida dan Asetat.

3.     Methanogenesis

Tahap akhir yang menunjukkan hasil menjadi gas metana setelah disintesis dari produk asam dari tahap asidifikasi. Tahap tersebut bakteri pereduksi sulfat yang mereuksi asam sulfat dan komponen lainnya menjadi senyawa Hidrogen Sulfida. Hasil lain dari proses ini berupa karbondioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.

            Terdapat beberapa teknologi yang dapat digunakan untuk mengubah limbah menjadi energi seperti halnya pembakaran langsung, konversi kimia, dan konversi biologi. Dari teknologi tersebut, biogas masuk dalam kategori konversi biologi dan memliki efisensi tinggi karena hasil sisa dari proses biogas dapat dimanfaatkan kembali menjadi pupuk berkualitas. Tanpa teknologi pengolahan sampah, metana hasil dari penguraian limbah secara almiah akan mencemarkan atmosfer dan efek rumah kaca. Dari sudut pandang tersebut itulah dapat disimpulkan bahwa teknologi biogas termasuk ramah lingkungan.

     D.  Instalasi dan Prinsip Pembuatan Biogas

Instalasi atau peralatan untuk membuat bigas harus tidak bocor yang dapat dibuat dari logam, fiber glass, beton. Instalasi biogas yang sederhana dapat dibuat dari drum bekas minyak yang kuat, tebal, dan tidak bocor. Dalam pembuatan instalasi biogas dikaitkan dengan empat komponen utama yang diperlukan.

1.     Bak Pencampur

Berguna sebagai tempat pencampuran limbah atau kotoran hewan agar menghasilkan gas bio secara optimal dan mampu meningkatkan pertumbuhan dan penguraian oleh bakteri. Komposi bahan bak pencampur umumnya dianggap seperti tembok, ember besar yang kuat dan tidak bocor.

2.     Digester (Reaktor)

Proses utama terjadinya pembuatan biogas bertempat di digester yang menjadi media fermentasi bahan-bahan organik yang berlanjut menghasilkan gasbio. Digester dibuat harus kedap udara, sebab fermentasi terjadi secara anaerobik. Digester dapat dibuat dengan berbagai tipe dan ukuran yang sesuai

3.     Penampung Gas

Setelah gas bio dihasilkan dari digester, kemudian disalurkan ke penampungan gas sebelum dipergunakan. Ketersedian bahan biogas tidak terjadi secara terus-menerus dan perlu adanya pengguanaan secara efisien sehingga dengan pembuatan penampungan gas dapat meminimalisir pengguanaan gas bio.

4.     Kompor

Untuk bahan bakar biogas tidak diperlukan kompor khusus, sebab biogas memiliki sifat mudah terbakar. Kompor untuk biogas dapat menggunakan kompor biogas yang telah banyak dijual atau dengan menggunakan kompor gas yang telah dimodifikasi. Selain pada kompor, biogas juga dapat dipergunakan untuk menyalakan lampu petromax dan generator listrik. Untuk generator listrik, saat ini telah banyak jenis dan model generator yang menggunakan bahan bakar biogas

Gambar 1. Diagram Alir Biogas

Tahapan pertama adalah mempersiapkan bahan baku organik yang bisa dicerna oleh bakteri yang ada didalam reaktor biogas. Perlu diketahui, apabila yang menjadi tujuan utama dari instalasi bigas adalah pencapaian produksi gas yang optimal, kotoran sapi bukan bahan baku yang telalu baik. Tahap selanjutnya adalah yang kami sebut dengan fase input. Di dalam fase ini dilakukan pengolahan terhadap bahan baku agar dapat memenuhi persyaratan yang telah di tentukan, yaitu:

1.     Filtrasi pertama. 

Tujuan dari penyaringan ini adalah bahan baku tidak mengandung serat yang terlalu kasar. Serat kasar disini berarti sampah sampah atau kotoran kandang selain kotoran ternak, seperti batang dan daun keras, sisa batang rumput dan kotoran lainnya yang sebagian besar adalah sisa sisa pakan ternak yang terlalu kasar. Hal ini dapat menimbulkan buih dan residu di dalam pembangkit yang dapat mengurangi kinerja

2.     Pencampuran dengan air dan pengadukan. 

Dilakukan pencampuran bahan organik dan air. Air sangat dibutuhkan oleh mikroorganisme di dalam pembangkit sebagai media transpor. Oleh karenanya tahapan ini cukup penting mengingat campuran yang terlalu encer atau terlalu kental dapat mengganggu kinerja pembangkit dan menyulitkan dalam penanganan hasil keluaran pembangkit biogas. Sebagai panduan dasar, campuran yang baik berkisar antara 7% - 9% bahan padat. Disini juga dilakukan pengadukan agar campuran bahan organik – air dapat tercampur dengan homogen.

3.      Filtrasi kedua 

Penyaringan tahap kedua adalah untuk memisahkan bahan organik sebagai bahan baku organik pembangkit dengan bahan anorganik lain yang lolos di saringan tahap pertama terutama pasir dan batu batu kecil. Proses ini cukup penting mengingat kandungan bahan anorganik (pasir) di dalam pembangkit tidak dapat dicerna oleh bakteri dan dapat menyebabkan residu di dasar pembangkit. 

4.     Pemasukkan bahan organik 

Dipersiapkan instalasi yang baik seperti adanya katup/kran agar pemasukan bahan baku mudah dan menghemat biaya serta tenaga .

Memang cukup banyak parameter parameter yang perlu diperhatikan dalam pembuatan pembangkit biogas. Nampaknya hal hal inilah yang menjadi kendala operasi dalam pemasyarakatan dan penggunaan pembangkit biogas secara masal di banyak negara. 

      E. Reaktor (Digester) Biogas

           Pembuatan reaktor biogas, alat atau bejana pembuat dan penampung biogas tidak perlu dari bahan yang mahal atau sukar untuk didapatkannya. Membuat biogas bukan semata-mata tergantung kepada bahan yang dipergunakan kepada alat atau bekana yang digunakan tetapi juga masih ada faktor-faktor lain yang menyertai langsung ataupun tidak langsung berpengaruh terhadap hasil. Dalam perkembangannya, penggunaan reaktor biogas memilki beberapa jenis, sebagai berikut.\

1.     Reaktor Kubah Tetap (Fixed Dome)

Fixed Dome atau rekator cina disebut demikian karena berasal dari Cina sekitar 1930-an . Reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat terjadinya proses penguraian dan pencernaan bakteri terhadap limbah, baik bakteri pembentuk asam maupun bakteri pembentukan gas metana. Fixed Dome diharapkan mampu memiliki struktur yang kuat karena akan menahan tekanan gas agar tidak terjadi kebocoran. Dinamakan kubah tetap (fixed dome) berdasarkan bentuknya yang menyerupai kubah dan merupakan bagian pengumpul gas yang tidak bergerak.

Gas yang dihasilkan dari reaktor akan mengalirkan dan disimpan pada bagian kubah. Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya yang lebih murah dan tidak memiliki bagian yang tidak bergerak dan biaya relatif murah dan mudah dalam hal perawatan sedangkan kerugian dari  fixed dome adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah

Gambar 2. Reaktor Fixed Dome

2.     Reaktor Terapung (Floating Drum)

Pertama kali ditemukan dan dikembangkan di India pada tahun 1937 dan sering disebut juga dengan reaktor India. Komponen digester hampir sama dengan reaktor kubah tetapi memiliki perbedaan yang terletak pada penampungan gas yang menggunakan perlatan bergerak dengan dengan menggunakan drum. Drum tersebut dapat bergerak naik turun yang berguna sebagai penyimpanan gas dari fermentasi dalam digester. Pergerakan drum tersebut mengapung pada cairan yang melibatkan jumlah gas yang dihasilkan. Keunggulan dari reaktor India adalah dapat dilihat secara langsung jumlah gas yang dihasilkan berdasarkan volume yang tersimpan didalam drum karena pergerakannya, tekanan yang konstan dari gas sehingga tempat penyimpanan menjadi terapung. Sedangkan kelemahannya disebabkan biaya dan konstruksi material lebih mahal, korosi yang terjadi pada drum menjadi pengahambat pengumpul gas pada reaktr ini dan umur pemakaian yang rendah akibat dari korosi gas tersebut.

Gambar 3. Reaktor Floating Drum

3.     Reaktor Balon

Biasanya banyak diaplikasikan pada skala kecil dan sering ditemukan pada rumah tangga dan usaha kecil, bahan dari pembuatan reaktor balon terbuat dari bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. Reaktor ini memiliki satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan pennyimpanan gas yang masing-masing becampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.

Gambar 4. Reaktor Balon

      F. Pemurnian Biogas

Biogas mengandung unsur-unsur yang tidak diperlukan dalam pembakaran khususnya air (H2O) Karbondioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S) . Kandungan dari zat biogas H2S yang memilki bau khas bahan organik (kotoran hewan) jika dikembangkan lebih lanjut maka kandungan zat H2S ini akan mengakibatkan korosi aliran pipa untuk disebarkan disetiap pengguna energi biogas ini dan jika dikembangkan untuk industri sebagai bahan bakar pembangkit listrik atau menjalankan generator maka sangat dikhawatirkan dampak yang terjadi.

Kemurnian biogas menjadi pertimbangan yang sangat penting karena berpengaruh terhadap nilai kalor/panas yang dihasilkan sehingga biogas yang dihasilkan perlu dilakukan pemurnian terhadap biogas. Pemisahan atau pemurnian biogas terdapat berbagai teknologi yang dikembangkan, yaitu:

1.     Adsorbsi

Metode Adsorbsi secara fisik maupun kimiawi efektif untuk laju aliragas yang rendah dimana biogas dioperasikan pada kondisi normal. Salah satu metode yang sederhana dan murah yaitu menggunakan air bertekanan sebagai absorben (Shannon dkk, 2006)

2.     Kriogenik

Pemisahan secara kriogenik merupkan metde pemurnian yang melibatkan campuran gas dengan kondensasi fraksional dan destilasi pada temperatur rendah. Proses ini diawali dengan crude biogas ditekan gingga mencapai 80 bar, proses kompresi ini berjalan secara multistage dengan intercooler. Biogas bertekanankemudian dikeringkan untuk menghindari terjadinya pembekuan selama proses pendinginan berlangsung. Kemudian didinginkan oleh chiller  dan heat exchanger hingga -45°C, CO2 yang terkondensasi dihilangkan di dalam separator. Melalui proses ini gas metana yang dihasilkan mencapai kemurnia 97% (Huang, 2005)

3.     Pemisahan dengan Membran

Metode ini beberapa komponen atau campuran dari gas ditransportasikan melalui lapisan tipis membran. Transportasi tiap komponen dikendalikan oleh perbedaan tekanan parsial pada membran dan permeabilitas tiap komponen dalam membran. Pencapaian gas metana denga kemurnian yang tinggi harus diikuti pula dengan permeabilitas yang tinggi. Membran padat dapat disusun dari polimer selulosa asetat yang mempunyai permeabilitas yang untuk CO2 dan H2S mencapai 20 dan 60 kali berturut-turut lebih tinggi dibanding permeabilitas Ch4. Tekanan sebesar 25-40 bar diperlukan untuk proses membran tersebut (Huang,2005)

G.  Manfaat Biogas

Setelah melonjaknya harga minyak dunia sebagai bahan bakar, banyak para pakar dan praktisi ilmu serta masyarakat berbondong-bondong mencari sumber energi alternatif dengan memanfaatkan energi matahari, energi air, maupun energi angin. Tapi sampai sejauh ini masih blum ada ditemukan sumber energi yang benar-benar bisa menggantikan bahan bakar minyak (BBM). Kebanyakan sumber energy alternatif tidak bisa menghasilkan energi sebesar energi yang dihasilkan bahan minyak .Tapi sebenarnya ada sumber alternatif yang relatif sederhana dan sangat cocok untuk masyarakat pedesaan, energi alternatif itu adalah energi biogas.Biogas dapat digunakan seabagai bahan bakar mengahasilkan listrik.

Ada beberapa alasan mengapa biogas merupakan bahan bakar alternatif yang baik, selain ramah lingkungan dapat memproduksi energi  yang besar yang berguna bagi manusia.Biogas juga tidak membahayakan lingkungan,seperti tidak menyebabkan global warming.Nilai kalori dalam 1 m3 biogas sekitar 6000 watt jam setara dengan ½ liter minyak disel sehingga jika biogas digunakan dengan benar biogas bisa digunakan menggantikan gas alam.

III.   PENUTUP

A.    Kesimpulan

Sebagai cadangan sumber energi alternatif yang menjanjikan maka produksi biogas perlu mendapatkan perhatian oleh semua elemen masyarakat, hal ini karena bahan baku produksinya yang sangat mudah yaitu kotoran hewan, sampah organik, dan limbah rumah tangga serta begitu besar jumlah yang dihasilkan. Teknologi biogas yang ramah lingkungan dapat dijadikan tolok ukur bagi kita dan pemerintah untuk memproduksi massal biogas. Dengan kadnung gas metana 45-75% dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif pengganti gas LPG dan residu biogas dapat dijadikan pupuk karena tidak mengandung zat kimia yang berbahaya bagi tanaman.

B.     Saran

Perlu adanya tanggapan dan tambahan bagi para pembaca

DAFTAR PUSTAKA

Harahap F M, dkk. 1978. Teknologi Gasbio. Pusat Teknologi Pembangunan Institut Teknologi Bandung. Bandung

Huang, Zhen.2005. Enhanced Gas Separation Properties by Using Nanostructured PES – Zeolitee 4A Mixed Matrix Membranes. Department of Packaging Engineering, Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, People’s Republic of China.

Simamora, S dkk. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas Dari Kotoran Ternak. Jakarta: AgroMedia Pustaka.

Setiawan, A.I. 2008. Memanfatkan Kotoran Ternak. Cet 14. Jakarta: Penebar Swadaya.

http://ekologimanusia.blogspot.com/2011/12/makalah-biogas.html

http://www.kompasiana.com/dewisanyati/manfaat-biogas-bagi-manusia