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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar