Biogas, Energi Untuk Masa Depan Yang Sangat Bermanfaat dan Ramah Lingkungan
Kotoran dari Ternak Sapi Inilah Salah Satu Sumber Bahan Baku Biogas
Alternatif materi bakar masa depan untuk menggantikan minyak selain gasohol yakni biogas. Biogas dibentuk melalui fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran organisme. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana (biogas) yang gampang terbakar dan dipakai untuk materi bakar. Biogas merupakan salah satu sumber energi alternatif yang berkembang pesat dalam dasawarsa terakhir. Teknologi pembuatan biogas memanfaatkan kotoran organik, baik itu kotoran binatang maupun sampah sayuran dan flora dengan memanfaatkan kuman anaerobik yang terdapat dalam kotoran tersebut untuk proses fermentasi.
Sampai tahun 1997 negara yang paling, maju dalam aplikasi teknologi ini yakni india, laba teknologi ini dibanding sumber energi alternatif yang lain adalah: Menghasilkan gas yang sanggup dipakai untuk kebutuhan sehari hari , kotoran yang telah dipakai untuk menghasilkan gas sanggup dipakai sebagal pupuk organik yang sangat baik. Dapat mengurangi kadar kuman patogen yang terdapat dalam kotoran yang sanggup mengakibatkan penyakit bila kotoran binatang atau sampah tersebut ditimbun begitu saja, yang paling utama yaitu bisa mengurangi permasalahan penanggulangan sampah atau kotoran binatang menjadi sesuatu yang bermanfaat dan sudah saatnya pula kita berfikir dan berusaha membuatkan kreatifitas untuk membuatkan energi alternatip dari kotoran ternak ini sebagai biogas, alasannya yakni sudah banyak hasil penelitian ilmiah yang berhasil. Kegiatan yang harus kita lakukan kini yakni 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 secara alami di tanah yang basah, menyerupai dasar danau, dan di dalam tanah pada kedalaman tertentu. Proses dekomposisi lini dilakukan oleh kuman bakteri dan mikroorganisme yang hidup di dalam tanah. Dekomposisi anaerobik sanggup menghasilkan gas yang mengandung sedikitnya 60% metan. Gas inilah yang biasa disebut dengan biogas dengan nilai heating value sebesar 39 MJ/m3 kotoran. Biogas sanggup dihasilkan dari dekomposisi sampah organik menyerupai sampah pasar, daun daunan, dan kotoran binatang yang berasal dari sapi, babi, kambing, kuda, atau yang lainnya, bahkan kotoran insan sekalipun. Gas yang dihasilkan mempunyai komposisi yang berbeda tergantung dari jenis binatang yangmenghasilkannya.
Biogas yang 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 yang dihasilkan sebesar 600 BTU/cuft. Sedangkan, biogas yang 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 yang bersifat korosif .
Reaksi pembentukan metana (Price and Paul, 1981) dari materi – materi organik yang sanggup terdegradasi dengan tunjangan enzim maupun kuman sanggup dilihat sebagai berikut:
![]()
Hasil penguraian senyawa organik yang dijadikan sumber energi yakni gas CH4 (metana); disamping itu dihasilkan gas CO2. penguraian senyawa organik ini memanfaatkan 3 kelompok mikroba sehingga menghasilkan gas metana:
![]()
Bakteri yang Membantu Pembuatan Biogas
Dalam pembuatan biogas ada beberapa Bakteri yang sangat membantu, Yaitu :
Kelompok kuman fermentatif, yaitu Streptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobacteriaceae.
Kelompok kuman asetogenik, yaitu Kethanobacillus dan Desulfovibrio.
Kelompok kuman metana, yaitu Methanobacterium, Methanobacillus, dan Methanococcus
Ketiga kelompok kuman tersebut bekerja sama dalam pembentukan biogas, walaupun yang mendominasi fermentasi metana yakni jenis Methanobacterium.![]()
Tahapan Pembuatan Biogas oleh Bakteri:
Terdapat beberapa tahap yang harus dilalui dan memerlukan kolaborasi dengan kelompok kuman yang lain. Berikut ini merupakan tahapan dalam proses pembentukan biogas :
Hidrolisis
Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang menjadi senyawa yang sederhana. Pada tahap ini, bahan-bahan organik menyerupai karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, menyerupai peptida, asam amino, dan gula sederhana. Kelompok kuman hidrolisa, menyerupai Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae yang melaksanakan proses ini. Pada tahap ini materi yang tidak larut menyerupai selulosa, polisakarida dan lemak diubah menjadi materi yang larut dalam air menyerupai karbohidrat dan asam lemak. Tahap pelarutan berlangsung pada suhu 25o C di digester
Asidogenesis
Asidogenesis yakni pembentukan asam dari senyawa sederhana. Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang umumnya asam asetat dan asam format. Pada tahap ini, kuman asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. Tahap ini berlangsung pada suhu 25o C di digester.
Metanogenesis
Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan tunjangan kuman pembentuk metan menyerupai 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, kuman metana membentuk gas metana secara perlahan secara anaerob. Proses ini berlangsung selama 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 yang terbentuk alasannya yakni proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh kuman methan atau Methanobacterium disebut juga kuman anaerobik dan kuman biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung materi organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar sanggup menghasilkan energi panas.
Gas methan terbentuk alasannya yakni proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh kuman methan atau disebut juga kuman anaerobik dan kuman biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung materi organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar sanggup menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana kejadian ledakan gas yang 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 yakni gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.
Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan materi sayuran yakni Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang sanggup terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), menunjukkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.
Pada selesai masa ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melaksanakan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang 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 yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak masa ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).
Faktor yang 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 secara tidak pribadi mensugesti 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 yang 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 yang dibutuhkan oleh kuman metanogenik, alasannya yakni apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan materi yang sederhana menyerupai 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 acara mikroorganisme. Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2 – 7,6, tetapi yang baik yakni 6,6 – 7,5. Pada awalnya media mempunyai pH ± 6 selanjutnya naik hingga 7,5. Tangki pencerna sanggup dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai pH 7,5 – 8,5. Batas bawah pH yakni 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah toxic, maksudnya kuman pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan pH secara alamiah dilakukan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan memilih besarnya pH.
Rasio Carbon Nitrogen (C/N)
Proses anaerobik akan optimal bila diberikan materi makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada materi yang 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 yang optimum, bila kondisi yang 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 warta yang pasti, mobilitas kuman metanogen di dalam materi secara berangsur – angsur dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat terhambatnya pembentukan biogas. Selain itu yang terpenting untuk proses fermentasi yang baik diharapkan pencampuran materi yang baik akan menjamin proses fermentasi yang stabil di dalam pencerna. Hal yang paling penting dalam pencampuran materi yakni menghilangkan unsur – unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yang dihasilkan oleh kuman metanogen, mencampurkan materi segar dengan populasi kuman supaya proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh pecahan pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada adonan bahan.
PRINSIP PEMBUATAN BIOGAS
Prinsip pembuatan biogas yakni adanya dekomposisi materi organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yang sebagian besar yakni berupa gas metan (yang mempunyai sifat gampang terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas.
Proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama kuman metan. Suhu yang baik untuk proses fermentasi yakni 30-55°C, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme bisa merombak materi bahan organik secara optimal. Hasil perombakan materi bahan organik oleh kuman yakni gas metan menyerupai yang 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 yakni Digester yang berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan materi bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling banyak dipakai yakni model continuous feeding dimana pengisian materi organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yang dihasilkan dan banyaknya biogas yang diinginkan.
Lokasi yang akan dibangun sebaiknya bersahabat dengan sangkar sehingga kotoran ternak sanggup pribadi 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 yang ada diatas digester dibuka supaya pemasukan lebih gampang dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak hingga digester penuh.
3. Melakukan 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. Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 hingga ke-8 alasannya yakni yang terbentuk yakni 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 yang terbentuk sanggup dipakai untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau menyerupai anyir kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang 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 yang lebih penting lagi yakni mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian materi bakar minyak bumi yang tidak bisa 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
Proses pembuatan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan tunjangan kuman anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yang 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 yang dipakai yaitu kuman anaerob menyerupai Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina (Price and Paul, 1981).Biogas yakni gas gampang terbakar yang dihasilkan dari proses fermentasi materi bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis materi organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas. Meski demikian, hanya materi organik homogen berbentuk padat maupun cair menyerupai kotoran dan air kencing binatang ternak menyerupai babi dan sapi yang cocok untuk sistem biogas sederhana.
Apa Manfaat Biogas? Manfaat pembuatan biogas dari kotoran ternak antara lain :
1. Gas yang dihasilkan sanggup mengganti fuel menyerupai LPG atau natural gas. Pupuk sapi yang dihasilkan dari satu sapi dalam satu tahun sanggup dikonversi menjadi gas metana yang setara dengan lebih dari 200 liter gasoline.
2. Gas yang dihasilkan sanggup dipakai untuk sumber energi menyalakan lampu, dimana 1 m3 biogas sanggup dipakai untuk menyalakan lampu 60 Watt selama 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 yang padat maupun cair sanggup dimanfaatkan sebagai pupuk organik.
Kotoran dari Ternak Sapi Inilah Salah Satu Sumber Bahan Baku Biogas
Alternatif materi bakar masa depan untuk menggantikan minyak selain gasohol yakni biogas. Biogas dibentuk melalui fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran organisme. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana (biogas) yang gampang terbakar dan dipakai untuk materi bakar. Biogas merupakan salah satu sumber energi alternatif yang berkembang pesat dalam dasawarsa terakhir. Teknologi pembuatan biogas memanfaatkan kotoran organik, baik itu kotoran binatang maupun sampah sayuran dan flora dengan memanfaatkan kuman anaerobik yang terdapat dalam kotoran tersebut untuk proses fermentasi.
Metana adalah hidrokarbon paling sederhana yang berbentuk gas dengan rumus kimia CH4. Metana murni tidak berbau, tetapi jikalau dipakai untuk keperluan komersial, biasanya ditambahkan sedikit anyir sulfur untuk mendeteksi kebocoran yang mungkin terjadi.Teknologi biogas gotong royong bukan sesuatu hal yang baru. Berbagai negara telah mengaplikasikan teknologi ini semenjak puluhan tahun yang kemudian menyerupai 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 yang meneliti pemanfaatan limbah kotoran ternak yang 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 telah memanfaatkan kotoran ternak sebagai materi baku pembuatan biogas.
Sampai tahun 1997 negara yang paling, maju dalam aplikasi teknologi ini yakni india, laba teknologi ini dibanding sumber energi alternatif yang lain adalah: Menghasilkan gas yang sanggup dipakai untuk kebutuhan sehari hari , kotoran yang telah dipakai untuk menghasilkan gas sanggup dipakai sebagal pupuk organik yang sangat baik. Dapat mengurangi kadar kuman patogen yang terdapat dalam kotoran yang sanggup mengakibatkan penyakit bila kotoran binatang atau sampah tersebut ditimbun begitu saja, yang paling utama yaitu bisa mengurangi permasalahan penanggulangan sampah atau kotoran binatang menjadi sesuatu yang bermanfaat dan sudah saatnya pula kita berfikir dan berusaha membuatkan kreatifitas untuk membuatkan energi alternatip dari kotoran ternak ini sebagai biogas, alasannya yakni sudah banyak hasil penelitian ilmiah yang berhasil. Kegiatan yang harus kita lakukan kini yakni 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 secara alami di tanah yang basah, menyerupai dasar danau, dan di dalam tanah pada kedalaman tertentu. Proses dekomposisi lini dilakukan oleh kuman bakteri dan mikroorganisme yang hidup di dalam tanah. Dekomposisi anaerobik sanggup menghasilkan gas yang mengandung sedikitnya 60% metan. Gas inilah yang biasa disebut dengan biogas dengan nilai heating value sebesar 39 MJ/m3 kotoran. Biogas sanggup dihasilkan dari dekomposisi sampah organik menyerupai sampah pasar, daun daunan, dan kotoran binatang yang berasal dari sapi, babi, kambing, kuda, atau yang lainnya, bahkan kotoran insan sekalipun. Gas yang dihasilkan mempunyai komposisi yang berbeda tergantung dari jenis binatang yangmenghasilkannya.
Proses pembuatan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan tunjangan kuman anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yang 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 yang dipakai yaitu kuman anaerob menyerupai Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina (Price and Paul, 1981).5 Manfaat Biogas Dalam Kehidupan Sehari-Hari
- Bahan Bakar Kendaraan. Penggunaan energy materi bakar yang tak terbarukan sepertu energi fosil mulai semakin diperhatikan, dengan cara merubah materi bakar tersebut menjadi materi bakar berbasis gas. ...
- Pengganti Gas LPG. ...
- Menghasilkan Pupuk Organik. ...
- Memanfaatkan Sampah Lingkungan. ...
- Pembangkit Listrik.
Biogas yang 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 yang dihasilkan sebesar 600 BTU/cuft. Sedangkan, biogas yang 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 yang bersifat korosif .
Reaksi pembentukan metana (Price and Paul, 1981) dari materi – materi organik yang sanggup terdegradasi dengan tunjangan enzim maupun kuman sanggup dilihat sebagai berikut:
Hasil penguraian senyawa organik yang dijadikan sumber energi yakni gas CH4 (metana); disamping itu dihasilkan gas CO2. penguraian senyawa organik ini memanfaatkan 3 kelompok mikroba sehingga menghasilkan gas metana:
Bakteri yang Membantu Pembuatan Biogas
Dalam pembuatan biogas ada beberapa Bakteri yang sangat membantu, Yaitu :
Kelompok kuman fermentatif, yaitu Streptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobacteriaceae.
Kelompok kuman asetogenik, yaitu Kethanobacillus dan Desulfovibrio.
Kelompok kuman metana, yaitu Methanobacterium, Methanobacillus, dan Methanococcus
Ketiga kelompok kuman tersebut bekerja sama dalam pembentukan biogas, walaupun yang mendominasi fermentasi metana yakni jenis Methanobacterium.
Tahapan Pembuatan Biogas oleh Bakteri:
Terdapat beberapa tahap yang harus dilalui dan memerlukan kolaborasi dengan kelompok kuman yang lain. Berikut ini merupakan tahapan dalam proses pembentukan biogas :
Hidrolisis
Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang menjadi senyawa yang sederhana. Pada tahap ini, bahan-bahan organik menyerupai karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, menyerupai peptida, asam amino, dan gula sederhana. Kelompok kuman hidrolisa, menyerupai Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae yang melaksanakan proses ini. Pada tahap ini materi yang tidak larut menyerupai selulosa, polisakarida dan lemak diubah menjadi materi yang larut dalam air menyerupai karbohidrat dan asam lemak. Tahap pelarutan berlangsung pada suhu 25o C di digester
Asidogenesis
Asidogenesis yakni pembentukan asam dari senyawa sederhana. Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang umumnya asam asetat dan asam format. Pada tahap ini, kuman asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. Tahap ini berlangsung pada suhu 25o C di digester.
Metanogenesis
Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan tunjangan kuman pembentuk metan menyerupai 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, kuman metana membentuk gas metana secara perlahan secara anaerob. Proses ini berlangsung selama 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 yang terbentuk alasannya yakni proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh kuman methan atau Methanobacterium disebut juga kuman anaerobik dan kuman biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung materi organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar sanggup menghasilkan energi panas.
Gas methan terbentuk alasannya yakni proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh kuman methan atau disebut juga kuman anaerobik dan kuman biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung materi organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar sanggup menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana kejadian ledakan gas yang 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 yakni gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.
Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan materi sayuran yakni Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang sanggup terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), menunjukkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.
Pada selesai masa ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melaksanakan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang 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 yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak masa ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).
Faktor yang 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 secara tidak pribadi mensugesti 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 yang 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 yang dibutuhkan oleh kuman metanogenik, alasannya yakni apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan materi yang sederhana menyerupai 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 acara mikroorganisme. Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2 – 7,6, tetapi yang baik yakni 6,6 – 7,5. Pada awalnya media mempunyai pH ± 6 selanjutnya naik hingga 7,5. Tangki pencerna sanggup dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai pH 7,5 – 8,5. Batas bawah pH yakni 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah toxic, maksudnya kuman pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan pH secara alamiah dilakukan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan memilih besarnya pH.
Rasio Carbon Nitrogen (C/N)
Proses anaerobik akan optimal bila diberikan materi makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada materi yang 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 yang optimum, bila kondisi yang 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 warta yang pasti, mobilitas kuman metanogen di dalam materi secara berangsur – angsur dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat terhambatnya pembentukan biogas. Selain itu yang terpenting untuk proses fermentasi yang baik diharapkan pencampuran materi yang baik akan menjamin proses fermentasi yang stabil di dalam pencerna. Hal yang paling penting dalam pencampuran materi yakni menghilangkan unsur – unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yang dihasilkan oleh kuman metanogen, mencampurkan materi segar dengan populasi kuman supaya proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh pecahan pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada adonan bahan.
PRINSIP PEMBUATAN BIOGAS
Prinsip pembuatan biogas yakni adanya dekomposisi materi organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yang sebagian besar yakni berupa gas metan (yang mempunyai sifat gampang terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas.
Proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama kuman metan. Suhu yang baik untuk proses fermentasi yakni 30-55°C, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme bisa merombak materi bahan organik secara optimal. Hasil perombakan materi bahan organik oleh kuman yakni gas metan menyerupai yang 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 yakni Digester yang berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan materi bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling banyak dipakai yakni model continuous feeding dimana pengisian materi organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yang dihasilkan dan banyaknya biogas yang 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 yang berfungsi untuk menangkap uap air yang dihasilkan dari digester supaya pedoman gas bio tidak terhambat, dan berfungsi juga sebagai alat pengaman.
c. Gas Holder
Disebut juga sebagai penampung gas, sesuai namanya fungsinya yakni untuk menampung gas yang dihasilkan oleh digester yang disalurkan melalui pipa penyalur / selang.
d. Pemanen gas
Alat ini sanggup berupa kompor biogas atau genset.
Kelengkapan instalasi biogasLahan yang diharapkan sekitar 16 m2. Untuk membuat digester diharapkan materi bangunan menyerupai pasir, semen, kerikil kali, kerikil 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 jalan masuk 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 yang akan dibangun sebaiknya bersahabat dengan sangkar sehingga kotoran ternak sanggup pribadi 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 yang ada diatas digester dibuka supaya pemasukan lebih gampang dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak hingga digester penuh.
3. Melakukan 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. Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
4. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 hingga ke-8 alasannya yakni yang terbentuk yakni 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 yang terbentuk sanggup dipakai untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau menyerupai anyir kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang 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 yang lebih penting lagi yakni mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian materi bakar minyak bumi yang tidak bisa 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
0 Response to "Mengenal Teknologi Cara Menciptakan Biogas, Proses Dan Faktor Yang Mempengaruhi Produksi Biogas Dari Kotoran Sapi"