Teknologi Pembuatan Biogas

Dewasa ini, dalam kehidupan sehari-hari kita tidak bisa lepas dari kebutuhan akan energi. Mulai dari penerangan di rumah, listrik untuk alat-alat elektronik, transportasi, dan memasak. Semua kebutuhan energi tersebut sebagian besar bahkan semuanya masih sangat tergantung supply energi baik berupa listrik maupun bahan bakar dari pemerintah. Untuk kepentingan rakyat, pemerintah memberikan subsudi agar masyarakat kalangan menengah ke bawah memiliki akses menikmati energi tersebut. Akan tetapi, kita juga tidak bisa terus menerus mengandalkan subsidi pemerintah, karena terbukti bahwa anggaran subsudi sering kali membengkak sehingga memaksa pemerintah menaikkan biaya listrik maupun BBM. Oleh kaena itu, diperlukan kesadaran masyarakat agar bisa mengembangkan energi alternatif dari potensi yang ada di sekelilingnya untuk dapat menunjang kebutuhan mereka sehari-hari.

Salah satu potensi energi alternatif yang dapat dihasilkan adalah pengolahan limbah biomassa menjadi biogas. Menurut Rochintaniawati (2010), melalui biokonversi, limbah organik seperti tinja, sampah domestik dan limbah pertanian dapat dikonversi menjadi bioenergi. Bioenergi merupakan gas kompleks yang terdiri dari Metana (CH₄), karbondioksida (CO₂), Asam sulfida, uap air (H₂O) dan gas-gas lainnya. Biokonversi limbah organik ini melibatkan proses fermentasi. Proses biokonversi seperti ini dikenal pula sebagai proses pencernaan anaerob. Secara kimiawi, proses terbentuknya biogas berupa metana dan karbondioksida adalah sebagai berikut,

1. Untuk substrat berupa selulosa

(C6 H10 O5)n + n H2O —— > 3n CO2 + 3n CH4

2. Untuk subtrat berupa senyawa komplek seperti lignin, tanin, dan polimer aromatik

4 C6H5 COOH + 18 H2 O —— > 15 CH4 + CO2

Pada artikel ini, akan dibahas mengenai instalasi biogas dengan menggunakan kotoran sapi yang terdapat di  Kebun Pendidikan, Penelitian dan Pengembangan Pertanian (KP4) UGM. Di KP4 UGM yang terletak di desa Berbah, Kalitirto, Sleman , saat ini terdapat 67 ekor sapi yang setiap harinya menghasilkan kotoran sapi mencapai 200 kg. Berdasarkan potensi inilah maka dibuat instalasi biogas untuk memanfaatkan kotoran sapi menjadi biogas dan hasil sampingnya sebagai pupuk organik. Berikut ini adalah tahapan proses pembuatan biogas yang terdapat di KP4 UGM.

Proses pembuatan Biogas

• Pengangkutan kotoran sapi dari kandang menuju reaktor biogas.
• 
• Kotoran sapi dicampur air dengan perbandingan 1:1 di bak pencampur. Sumber lain menyebutkan perbandingan kotoran dan air yaitu 1:2. Intinya kotoran dicampur dengan air seperlunya sampai kotoran tidak lagi menggumpal atau berbentuk padatan.
• Kotoran yang sudah dicampur dengan air kemudian dimasukkan ke dalam biodigester, melaui lubang yang terhubung antara bak pencampur dan biodigester.  Biodigester yang terkubur di dalam tanah ini, diisi sampai penuh untuk mendorong udara keluar dari biodigester. Hari pertama sampai ke delapan, gas yang ada pada biodigester dikeluarkan karena gas yang terbentuk adalah gas CO₂, Fahri (2010). Terbentuknya gas metana membutuhkan waktu 14 sampai 21 hari.
• 
• Gas Metahane dari hasil fermentasi tadi disalurkan ke penampung gas melalui pipa.Penampung gas bisa dibuat dari plastik polyurethane, sedangkan pipanya dapat menggunkan PVC ¾”.  Di sini gas ditampung sampai penuh terlebih dahulu dan  memiliki tekanan tertentu untuk bisa disalurkan ke aplikasi lain berupa kompor dan mesin generator.
• 
• Untuk mempermudah pengendalian aliran gas, dapat digunkan valve atau kran.
• Biodigester dapat diisi terus menerus sedemikian sehingga mendorong kotoran yang telah lama mengendap di bagian paling bawah. Hasil samping dari proses fermentasi akan mengasilkan limbah padat maupun cair yang dapat digunakan sebagai pupuk organik.

Studi Kasus.

1. Pemurnian biogas.

Reaksi kimia yang terjadi dalam proses perubahan kotoran sapi menjadi biogas pada kenyataannya tidak hanya menghasilkan gas metana, tetapi juga menghasilkan gas-gas pengotor yang tidak diperlukan seperti karbondioksida,uap air dan asam sulfida.

Secara tradisional, untuk mengurangi kadar uap air dapat digunakan botol penjebak. Botol penjebak terbuat dari botol  air mineral 1,5 L, diletakkan pada bagian terbawah dari saluran biogas, tepat setelah pembangkit. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan uap air hasil kondensasi turun dan masuk ke dalam botol. Air yang berlebihan dalam sistem dapat memampetkan saluran biogas, selain itu adanya kandungan air dalam biogas menurunkan tingkat panas api dan membuat api berwarna kemerah merahan. tinggi permukaan air dari batas bawah pipa antara 20 sampai 25 cm. Apabila terlalu rendah, gas akan mudah keluar dari air sebelum mencapai tekanan yang diinginkan. Apabila muka air terlalu tinggi, tekanan yang ada membesar dan hal ini dapat menghambat proses produksi biogas itu sendiri, (Anonim, 2011)

Adapun untuk mengurangi kadar CO₂ dan H₂S, dapat digunakan zeolit padat yang dipanaskan dan direaksikan dengan senyawa KOH. Dari hasil penelitian Hamidi, dkk (2011) diperoleh kesimpulan bahwa zeolit padat dapat digunakan untuk menyerap CO₂ dan H₂S sehingga biogas yang dihasilkan menjadi lebih kaya akan CH₄.

1. Kompresi gas pada tabung.

Di KP4 UGM setiap harinya biogas yang dihasilkan cukup banyak bahkan dapat dikatakan berlebih. Oleh karena itu, perlu dikembangkan adannya sistem pengkompresian gas ke dalam tabung-tabung sebagai tempat penampungan gas yang portable.

Singbua, P, dkk (2010) dalam penelitiannya telah merancang sistem kompresi biogas dengan tenaga motor 2 horse power (hp) untuk menggerakkan generator dan mesin pemurnian gas. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa sistem dapat mengkompresi biogas 0,5 kg  ke dalam tabung 15 kg,  dengan waktu operasi 6,11 menit dengan konsumsi energi 0,138 kWh.

References :

Anonim. 2011. Pembuatan Alat Penunjang Pembangkit Biogas. (http://ednadisnak.blogspot.com/2011/03/pembuatan-alat-penunjang-pembangkit.html diakses pada 19 Maret 2013)

Fahri, Anis. 2010. Teknologi Pembuatan Biogas dari Kotoran Ternak. BPTP, Riau.

Hamidi, N, dkk. 2011. Peningkatan Kualitas Bahan Bakar Biogas Melalui Proses Pemurnian Dengan Zeolit Alam. Jurusan Teknik Mesin Universitas Brawijaya Malang.

Rochintaniawati, Diana. 2010. Pembuatan Biogas. –

Singbua, P, et al. 2010. Development of Biogas Compression System for Using in Household. Departement of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Khon Kaen University, Thailand.