Presentasi Ujian Thesis
OPTIMASI PRODUKSI BIOGAS PADA ANAEROBIC DIGESTER BIOGAS TYPE HORIZONTAL BERBAHAN BAKU KOTORAN SAPI DENGAN PENGATURAN SUHU DAN PENGADUKAN Oleh: Joaquim da Costa Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST, MT.
BIDANG KEAHLIAN REKAYASA KONVERSI ENERGI PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA, 2011
Latar Belakang • Pemanfaatan biogas merupakan peluang besar utk menghasilkan energi alternatif shg akan mengurangi penggunaan bhn bakar fosil • Biogas jg mempunyai fungsi ganda selain sumber energi rumah tangga jg menghasilkan berbagai pupuk organik, dan jg mengurangi polusi udara dari dampak penggunaan bhn bakar fosil • Limbah kotoran sapi di Indonesia melimpah • Biogas dpt berasal dari berbagai macam limbah organik seperti kotoran ternak, sampah pasar, sampah rumah tangga, kotoran manusia, dan limbah industri makanan dimanfaatkan menjd energi melalui proses anaerobic digestion. • Anaerobic digestion dipengaruhi oleh : suhu, pengaduk, pH, Nutrisi, karakteristik kotoran
Perumusan Masalah • Bagaimana meningkatkan dan mempercepat produksi biogas dari kotoran sapi dgn pengaturan suhu dan pengadukan. • Bagaimana meningkatkan reduksi degradasi maks matarial umpan didlm digester terhdp laju prod. biogas. • Bagaimana karakterisasi kandungan CH4 terhadap HRT di dlm biogas dgn variasi suhu dan pengadukan.
Tujuan Penelitian • Meningkatkan produksi biogas (> 0,35 m3 / kg COD removal) dgn penambahkan pemanasan dan pengadukan. • Utk mendptkan degradasi reduksi maksimum material umpan. • Utk mendapatkan karakteristik kandungan.
Manfaat Penelitian • Digester biogas yg dikembangkan diharapkan mampu menentukan dg tepat suhu optimum akibat penyettingan suhu dan pengadukan. • Penelitian ini akan diperoleh data-2 yg diinginkan, shg dpt meningkatkan produksi biogás dg pengaruh suhu dan pengadukan. • Memberikan sumbangan penelitian dlm upaya pengembangan energi alternatif yg ramah lingkungan yg sangat potensial utk dikembangkan di Timor Leste.
Batasan Masalah Adapun batasan masalah adalah: • Penelitian dan pembahasan pd tesis hanya menggunakan satu digester biogas type horizontal dg vol. digester adlh 0,339 m3. • Parameter penelitian pd biogas dg pengaturan suhu dan pengadukan. • Biomassa yg digunakan hanya campuran kotoran sapi dan air dg rasio 1:1 dan pH konstan dg nilai 6,4 • Pengisian material umpan dg sistem batch
TINJAUAN PUSTAKA Produksi biogas selama fermentasi anaerobic pd degradasi organik solid, mengandung kirakira 50–75 % metan merupakan sumber energi yg berharga dan rencana penggunaan kebutuhan energi di masa yg akan datang.
Langkah-langkah operasi untuk Anaerobic sequencing batch reactor (Dague at el. 1992)
Grafik hubungan variasi suhu terhadap produksi biogas
Tahapan dan Zona Fermentasi
Mekanisme Reaksi A. Tahap Hidrolisa •Reaksi : Bakteri fermentas ( C6H10O5 )n + nH2O
n( C6H12O6)
Tahap Asidifikasi •Reaksi : Bakteri asetogenik C6H12O6
CH3COOH ( asam asetat )
C6H12O6
CH3CH2COOH + 2CO2 + 2H2 ( asam butirat )
C6H12O6
CH3CH2COOH + 2CO2 ( asam propionat )
C6H12O6
2CH3COOH ( asam laktat )
Tahap Methanasi •Reaksi-reaksi: Bakteri metanogenik CH3 CH2 COOH + 1/2H2O CH3(CH2) 2 COOH + 2H2O + CO2 4H2 + CO2 CH3 COOH
CH4 + 2H2O CH4 + CO2
7/4CH4 + CO2 CH3 COOH + CH4
Konfigurasi Reaktor Biogas . dikenal 2 model pengisian material umpan ke dalam reaktor yaitu, feeding continouse model dan feeding batch model. Pada daerah tropis yang pada umumnya suhu didalam sekitar 25-35°C, retention time berkisar antara 40-45 hari (Gunnerson and Stuckey 1986; Anonim 1984).
Gambar Type reaktor horizontal
Pengaruh Faktor lingkungan Terhdp Proses Produksi Biogas Operasi Temperatur Perkembangbiakan bakteri sangat dipengaruhi oleh temperatur, dekomposisi secara anaerobik biasanya terjd pd suhu 0°C - 69°C, tetapi pd suhu di bawah 16°C reaksi berjalan sangat lambat, Suhu ideal utk reaksi adlh 23°C - 35°C. T Pohland 1992 membagi suhu reaksi yang digunakan dan jenis mikroba yang bekerja pada reaktor terbagi menjadi tiga type yaitu: •Type Psicofilic, bekerja pada suhu reaksi < 30°C •Type Mesophilic, bekerja pada suhu reaksi antara 30°C 40°C. •Type Thermopilic, Bekerja pada suhu reaksi yang lebih tinggi ± 54°C.
Ketergantungan laju temperature fermentasi yang digunakan ditunjukkan dalam persamaan Arthenius yaitu, rt = r30(1.11)(t-30)
dimana t = temperatur (°C) rt, r30 = laju fermentasi pada temperatur t dan 30 °C Berdasarkan pers. 2.10 laju penurunan temperatur fermentasi utk setiap 1 °C dibawah nilai optimum yaitu 11 %. Laju temparatur dpt dilihat pd gbr berikut:
Gambar Aktivitas methanogens pada mesophilic dengan perbedaan temperatur
Pengadukan solid akan mengendap pada dasar tangki akan terbentuk busa pada permukaan yang akan menyulitkan keluarnya gas. penyampuran lumpur baru secara merata dengan lumpur lama yang telah memiliki populasi bakteri tinggi adalah sangat mempercepat proses produksi biogas. mengurangi endapan atau apungan yang berbentuk semi padat membagi ratakan kerja bakteri didalam mengolah campuran kotoran yang baru. Membagi ratakan temperatur , sehingga kandungan nutrisi campuran lebih cepat habis yang berarti pula bahwa proses produksi biogas dengan laju lebih cepat.
Pengaruh Faktor Lingkungan (lanjutan) Hydraulic Retention Time (HRT) Pd kondisi normal, fermentasi kotoran berlangsung antara dua sampai empat minggu. Nutrisi Bakteri anaerobic membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi.
Tekanan Biogas Tekanan gas yang dihasilkan pada manometer tabung U dapat dihitung dengan persamaan:
Metode Penelitian Studi Literatur Mempelajari teori-teori yang relevan dengan produksi biogas melalui proses fermentasi anaerobic yang berkembang saat ini.
Desain dan kapasitas reaktor biogas Assembly hole
Inlet
Outlet gas
Automatic hole
Dimmer Reactor
Motor listrik
Water jacket Outle slury
pemanas
pemana s
Gambar digester biogas type horizontal dengan pemanas dan pengaduk
Experimental Setup
2 3
1
1 2 2
3 Water jacket
Gambar Experimental setup (1) Reaktor, (2) Tabung gas (3) Manometer U
Prosedur Percobaan Uji properties kotoran sapi Prosedur Pengoperasian diawali dg pengujian property kotoran ternak sapi. Pengoperasian digester Experimental dilaksanakan selama 10 periode pengisian. Kurang lebih 220 hari atau 7,5 bulan dg sistem pengisian batch experiment.
Pengoperasian reaktor (lanjutan 1) a. Suplai Material Umpan ke Dalam Reaktor Kotoran sapi dicampur dg air dg perbandingan 1:1 Pengisian dianjurkan adlah 2/3 dari vol. total reaktor dan sisanya disediakan sbg ruang biogas. Kemudian material umpan di dlm reaktor diambil sampel utk ditest TS, TVS, COD dan BOD dilaboratorium.
Pengoperasin digester (lanjutan 2) b. Penyettingan Suhu Heater Dan Putaran Pengaduk Periode hydraulic retention time (HRT). Masing-2 periode HRT adlah 21 hari. Suhu disetting mulai 32 °C s/d 38 °C dg interval kenaikan suhu sebesar 2 °C dan putaran pengaduk direduksi menjadi 140 rpm dg sistem ON-OFF selama 10 menit utk tiap 2 jam ditambah dg 2 periode pengisian dg suhu kamar 30 °C, 1 kali pengisian tanpa pemanas dan tanpa pengaduk, 1 kali pengisian tanpa pemanas dan dg pengaduk.
Pengambilan dan Metode Analisa Data Data uji properties sampel kotoran sapi kering. • Uji kadar selulose, lignin dan protein dg Chesson method analysis yg melewati beberapa perlakuan reaksi. • Uji total solid dengan moisture analyzer • Uji Konsentrasi unsur zat, dg XRF Spektrometri analysis Data jumlah massa material umpan yg disuplai ke dlm reaktor, Pengisian reaktor memerlukan bhn baku material umpan sebanyak 226 liter dg perbandingan vol. kotoran sapi dan air 1:1. Data uji sampel material umpan di dalam reaktor Data uji sampel material didlm reaktor terhdp TS dan TVS, metode analisis Gravimetri. Data uji sampel terhdp COD, metode analisis Refluks. Data uji sampel terhdp BOD, metode analisis Winkler
Pengambilan dan Metode Analisa Data (Lanjutan 2) Data evolusi material umpan Dilakukan pengamatan diluar reaktor dan dibandingkan dg kenaikan vol. material umpan di dlm reaktor. Pengukuran tekanan produksi biogas Instalasi biogas dilengkapi dg manometer tabung U shg tek. gas yg terjd dpt diukur secara berkelanjutan. Tek. biogas dilakukan pengamatan 8 jam tiap hari selama 21 hari utk masing-2 periode Data uji komposisi biogas Pengujian komposisi biogas per 4 hari pd suhu 38 °C dan dg pengaduk dg menggunakan A7000 Gas Chromatograph (GC) instruments. Dan data uji slurry (ampas dan cair) Data uji slurry dilakukan setelah material umpan berada di dlm reaktor selama 28 hari.
Analisa Data Setelah data didptkan dari hasil percobaan, selanjutnya data akan diolah dg pers-2 sesuai dlm dasar teori.
Rancangan Eksperimen Biogas Dari proses pembuatan reaktor dan peralatan lain serta proses percobaan produksi biogas akan dicari parameter-2 input dan output dari rancangan eksperimen biogas.
Diagram Alir Penelitian Tahap-tahap penelitian yg telah dijelaskan sebelumnya dpt digambarkan dlm diagram alir sbb:
HASIL DAN PEMBAHASAN • Karakterisasi Bahan Baku Biogas Visualisasi sampel kotoran sapi Sampel kotoran sapi bisa dlm keadaan basah ataupun kering, seperti ditunjukkan pada gambar
Gambar Visualisasi Sampel kotoran sapi
Properties kotoran sapi kering Properties kotoran sapi merupakan data-2 yg menunjukkan besarnya total solid (TS), Cellulose, lignin, protein, chemical oxygen demand (COD) dan biological oxygen demand (BOD). Tabel Properties kotoran sapi Komponen Persentasi berat (%) Total Solid 70,98 Cellulose
23,84
Lignin
15,76
Protein
9,79
COD
13,11
BOD
8,92
Kandungan unsur zat dalam kotoran sapi uji kandungan unsur-2 zat yg ada dlm kotoran sapi untuk mengetahui potensi kotoran sapi menjadi biogas dan pupuk organik. Tabel kandungan unsur zat didalam sampel kotoran sapi. Kan
Si
d.
%
Kon
16.4
s.
P%
3,3
S%
0,3
K
Ca
Ti
Mn
Fe
Cu
Zn
Br
Mo
Ba
Eu
Re
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
5,83
24,0
0,41
1,0
7,45
0,35
0,2
31
7,2
0,2
0,3
2,0
Karakterisasi Proses di Dalam Digester Proses produksi biogas Digunakan variabel suhu dan pengaduk dg 10 periode pengisian, masing-masing dg HRT selama 21 hari. • Produksi biogas dengan variasi suhu dan tanpa pengaduk Produksi biogas dlm eksperimental dinyatakan dlm tekanan gas yg dihasilkan.
Tabel Tekanan biogas dengan variasi suhu dan tanpa pengaduk Setting Suhu
Tekanan biogas, P (Pa) Kisaran
Rata-rata
Optimu
HRT 2
HRT 21
m 30°C
9221,4-24819,3
18615,64 24819,3
10987,2
23249,7
32°C
10398,6-26192,7
20446,84 26192,7
12458,7
21778,2
34°C
14518,8-26683,2
21820,24 26683,2
16775,1
21091,5
36°C
13145,4-27664,2
23319,77 27664,2
18835,2
19914,3
38°C
12262,5-29135,7
23945,74 29135,7
18442,8
19325,7
Tekanan produksi biogas (Pa)
Tanpa pengaduk 3.5 3 2.5
30°C
2
32°C
1.5 1
34°C
0.5
36°C
0
38°C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122 HRT (hari)
Gambar 4-2. Grafik tekanan biogas
Tekanan biogas dengan variasi suhu dan dengan pengaduk Produksi biogas dlm eksperimental dinyatakan dlm tekanan gas yg dihasilkan. Tabel Tekanan biogas dengan variasi suhu dan dengan pengaduk Setting Suhu
Tekanan biogas, P (Pa) Kisaran
Rata-rata
Optimu
HRT 2
HRT 21
m 30 °C
12556,8-27664,2
22810,59 27664,2
15303,6
22366,8
32°C
13047,3-29331,9
23617,34 29331,9
15794,1
21680,1
34°C
14224,5-30214,8
24912,73 30214,8
16186,5
20699,1
36°C
14813,7-32765,4
26785,97 32765,4
19325,7
18737,1
38°C
15401,7-34269,3
28364,91 34269,3
20699,1
17559,9
Tekanan Produksi biogas (Pa)
Variasi suhu & dengan pengaduk 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
30°C +P 32°C + P 34°C + P 36°C + P 38°C + P 1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 HRT (hari)
Gambar 4-3 Grafik tekanan biogas
32 °C Tek. prod. biogas (Pa)
35000 30000 25000 20000 15000
TP
10000
DP
5000 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122
30 °C
HRT (hari)
Ten. prod. biogas (Pa)
30000
Gambar Grafik tekanan biogas fungsi HRT pada suhu 32 °C
25000 20000 15000 TP
10000
DP
5000
34 °C 1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21
HRT (hari)
Gambar Grafik tekanan biogas fungsi HRT pada suhu 30 °C
Tek. prod. biogas (Pa)
0 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
TP DP 1
3
5
7
9 11 13 15 17 19 21 HRT (hari)
Gambar 4.6. Grafik tekanan biogas fungsi HRT pada suhu 34 °C
38 °C
36 °C
40000
30000 25000 20000 15000
TP
10000
DP
5000 0
Tek. prod. biogas (Pa)
Tek. prod. biogas (Pa)
35000
35000 30000 25000 20000 15000
TP
10000
DP
5000 0
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 HRT (hari)
Gambar 4.6. Grafik tekanan biogas fungsi HRT pada suhu 36 °C
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21
HRT (hari)
Gambar 4.7. Grafik tekanan biogas fungsi HRT pada suhu 38 °C
Volume biogas • Berdasarkan grafik tekanan tersebut kemudian dilakukan perhitungan terhdp vol. dg menggunakan pers 3.2. berdasarkan vol. gas ke standar temperatur (293 K) dan tekanan (101,325 Pa), pers (Merkens 1962)
• Selengkapnya hasil perhitungan produksi biogas yg dinyatakan dlm vol. tiap hari.
Tabel Produksi biogas dg variasi suhu dan tanpa pengaduk Volume produksi biogas, V (m3/hari )
Setting Suhu Kisaran
Rata-rata
Optimum
HRT 2
HRT 21
30 °C 0.11843341-0.135144
0.128498
0.135144
0.120325
0.133463
0.11969459-0.136616
0.13046
0.136616
0.121902
0.131886
0.12410875-0.137141
0.131931
0.137141
0.126526
0.13115
0.12263737-0.138192
0.133538
0.138192
0.128733
0.129889
0.12169147-0.139769
0.134073
0.139769
0.128313
0.129259
32°C
34°C
36°C
38°C
variasi suhu dan tanpa pengaduk 0.14 0.12 0.1
30°C
0.08
32°C
0.06
34°C
0.04
36°C
0.02
38°C
0 1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 HRT (hari)
Gambar Produksi biogas di dalam reaktor
Variasi suhu dan tanpa pengaduk Vol. pro. biogas (m3/hari)
Vol. Prod. biogas (m3/hari)
0.16
0.13
30°C 32°C 34°C 36°C 38°C
0.11 3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
HRT (hari)
Gambar Produksi biogas dimulai hari ke 3 s/d 21
Tabel Produksi biogas dg variasi suhu dan dg pengaduk Volume produksi biogas, V (m3/hari )
Setting Suhu Kisaran
Rata-rata
Optimum
HRT 2
HRT 21
30 °C
0.122007-0.138192 0.132992
0.138192
0.12495
0.132517
32°C
0.122532-0.139979 0.133856
0.139979
0.125475
0.131781
34°C
0.123793-0.140925 0.135244
0.140925
0.125895
0.13073
36°C
0.124424-0.143657 0.137251
0.143657
0.129259
0.128628
38°C
0.125055-0.145654 0.138943
0.145654
0.13073
0.127367
Vol. Prod. biogas (m3/hari)
Variasi suhu & dengan pengaduk 0.16 0.14 0.12 0.1
30°C
0.08
32°C
0.06
34°C
0.04
36°C
0.02
38°C
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122 HRT (hari)
Gambar Produksi biogas di dalam reaktor
Vol. pro. biogas (m3/hari)
Variasi suhu dengan pengaduk
30°C
0.135
32°C 34°C 36°C 38°C
0.115 3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
HRT (hari)
Gambar Produksi biogas dimulai hari ke 3 s/d 21
Tabel Perbandingan vol. produksi biogas antara variasi suhu dan pengaduk Suhu
Kenaikan volume produksi biogas (m3) Tanpa pengaduk,
30 °C
32 °C
34 °C
36 °C
38 °C
ΔV
Dengan pengaduk,
HRT=2
0,120325
HRT=2
0,12495
Op=17
0,135144
OP=15
0,138192
Rt
0,128498
Rt
0,132992
HRT=2
0,121902
HRT=2
0,125475
Op=15
0,136616
OP=12
0,139979
Rt
0,13046
Rt
0,133856
HRT=2
0,126526
HRT=2
0,1259
Op=14
0,137141
Op=12
0,140925
Rt
0,131931
Rt
0,135244
HRT=2
0,128733
HRT=2
0,129259
Op=12
0,138192
Op=11
0,143657
Rt
0,133538
Rt
0,137251
HRT=2
0,128313
HRT=2
0,13073
Op=11
0,139769
Op=10
0,145654
Rt
0,134208
Rt
0,138943
Pengaruh suhu pemanasan
Secara biologi proses fermentasi anaerobic sangat dipengaruhi oleh perubahan suhu sebab anaerobes adalah sensitif terhdp operasi suhu dimana aktivitas bakteri atau mikroba bila diberi suhu, reaksi bekerjanya bakteri akan 2-3 kali lebih cepat.
Gambar Aktivitas methanogens pd mesophilic dg perbedaan temperatur
Pengaruh suhu & Pengadukan Chiu-Yue Lin dan Jung Kon Kim [6] dlm jurnalnya menyatakan bhw pengaruh suhu dpt mempercepat produksi biogas. Dg pemberian suhu fermentasi anaerobic akan lebih cepat mendegradasikan limbah organik shg reaksi fermentasi lebih cepat terurai terutama tahapan fermentasi reaksi pegasaman dan reaksi methanasi
Sedangkan digester yg dilengkapi dg pengaduk adlah utk membantu agar fermentasi dan suhu selalu merata sekaligus membantu reduksi degradasi maksimum pd material umpan dan menghindari tdk terjd semi padatan dan busa di atas permukaan material umpan di dlm digester.
Efisiensi reduksi TS, TVS, COD dan BOD Sampel uji diambil mulai hari I pengisian dan setiap minggu setelah pengisian utk periode settingan 38°C dg pengaduk. Kondisi steady pd fermentasi anaerobic dlm penelitian ini terjd selama 21 hari sejak proses di set-up. Selama kondisi steady, efisiensi reduksi TS, TVS, COD dan BOD setiap 7 hari selama 28 hari ditunjukkan dlm tabel berikut. Tabel Efisiensi reduksi TS, TVS, COD dan BOD Karakteristik kotoran sapi
Efisiensi reduksi (%) Hari 1
Hari 7
Hari 14
Hari 21
Hari 28
TS (%)
9,53
12,5
23,7
38,2
38,2
TVS (%)
8,54
41,9
66,5
75,2
88,5
COD (%)
8,59
38,3
62,17
70,2
88,1
BOD (%)
5,85
27,2
62,2
73
89,2
Efisiensi reduksi (lanjutan) Pada hari ke 1 hingga hari ke 3 nilai TVS, COD dan BOD effluent pd HRT 21 degradasi sedikit bhw fase hidrolisis dan asidifikasi berlangsung, penurunan TVS, COD dan BOD tdk terlalu signifikan. hari ke 4 proses asidifikasi dan metanasi, pengurangan TVS, COD dan BOD effluent secara signifikan. pd hari ke 9 proses menuju operasi steady.
Evolusi material umpan Pengamatan perubahan vol. material umpan dlm penelitian, mnunjukan perubahan kenaikan vol. kenaikan dalam persentasi adalah 0,62 – 1,24 % selama 6 hari..
Gambar Pengamatan evolusi material umpan
Evolusi material umpan (lanjutan) bila material umpan tdk diaduk akan terpisah antara padatan dan air. Berat padatan yang lebih ringan akibat degradasi dan akan berada di atas air di dlm reaktor. Jika material umpan diaduk maka ukuran partikel dari material umpan menjd sangat kecil dan seragam.
Kualitas Biogas Komposisi biogas Sampel gas diambil dari tabung gas utk setiap 4 hari dari gas yg dihasilkan selama 21 hari HRT yg sedang berjalan. Komposisi biogas yg dihasilkan selama proses anaerob diambil sampel, kemudian diuji dg menggunakan Gas Chromatograph (GC) instruments yg dikalibrasikan dg standard gas campuran dari N2, O2, H2S, H2, CO2 dan CH4 pd rasio yg terukur.
Tabel Komposisi biogas Komp onen
HRT / Kandungan (%) 2
6
10
14
18
22
CH4
51,03
58,19
56,84
57,01
57,26
57,57
CO2
30,12
35,19
37,82
35,55
37,37
37,79
H2
4,8
2,34
2,2
2,6
2,18
2,1
H2S
3,9
2,5
2,08
2,3
1,16
1,1
N2
4,56
0,98
1
1,34
1,2
0,28
O2
5,68
1,3
0,1
1,2
0,83
0,26
biogas
Metan (%)
60 55 50 45 1
2
3
4
5
6
6 x pengujian tiap 4 hari
Gambar Kandungan metan terhadap HRT
Penyalaan biogas Nyala biogas dibuktikan oleh gas yg dpt terbakar dg mudah dan nyala api yg dihasilkan berwarna biru yg menyerupai gas metan alam (LPG), bhw biogas mengandung 50-70% CH4 dan CO2 sebanyak 30-50%.
Gambar Nyala api biogas
Nilai kalor biogas Dg komposisi biogas dan utk mmbandingkan wkt memasak air berdsrkan nilai kalor gas metan dari biogas dg gas metan alam maka dilakukan aplikasi dg memasak air sperti pa gbr.
Gambar aplikasi dan nilai kalor biogas
sifatnya merugikan dan sebagian beracun. Sifat-2 yg merugikan dan beracun dari komponen-2 biogas Tabel Komponen yang merugikan dalam biogas Komponen
CO2
Kandungan
25-50 % vol
Efek
-
Nilai kalor menjadi rendah
-
Tidak
mengalami
oksidasi
selama
proses
pembakaran -
Mengurangi
pelepasan
kadar
selama
reaksi
eksoterm
H2S
0-0,5 % vol
-
Merusak akali bahan bakar
-
Efek korosif pada peralatan
-
Emisi SO2 setelah pembakaran atau emisi H2S dengan pembakaran tidak sempurna diatas batas 0,1 dari volume
N2
0-5 % vol.
-
Nilai kalor menjadi rendah
-
Tidak
mengalami
oksidasi
selama
proses
pembakaran -
Mengurangi eksoterm
pelepasan
kadar
selama
reaksi
Syarat dan rekomendasi penggunaan biogas Berdasarkan kerugian-2 dari komponen-2 tersebut, dlm aplikasi lain dari biogas diberikan syarat-2 dan rekomendasi-2. Syarat-2 dan rekomendasi2 ditunjukkan dlm tabel . Tabel Aplikasi pemanfaatan biogas dan persyaratan perlakuan Aplikasi
Syarat dan rekomendasi penggunaan biogas
Pemanas
H2S < 1000 ppm, tekanan 0,8-2,5 kPa (Oven dapur: H2S < 10
(Boiler)
ppm)
Mesin pembakaran H2S < 100 ppm, tekanan 0,8-2,5 kPa dalam Mikroturbin
Toleransi H2S sampai 70000 ppm, tekanan 520 kPa
Bahan bakar Mesin stirling
Sama untuk boiler H2S, tekanan 1-14 kPa
Karakteristik Residu (slurry) Pupuk padat kotoran sapi yg sudah diproses dikembalikan ke kondisi semula yg diambil hanya gas metan (CH4 ), CO2 dan gas lain. Jika dilihat analisa dampak lingkungan terhdp lumpur keluaran (slurry) dari digester mnunjukkan penurunan COD sebesar 88,1% dari kondisi bhn awal Pupuk oranik yang berasal dari kotoran ternak dpt menghasilkan bbrp unsur hara yg sangat dibutuhkan tanaman. Disamping menghasilkan unsur hara utama, pupuk kandang jg menghasilkan sejumlah unsur hara mikro.
Karakteristik Residu (lanjutan) Pupuk cair • Pengelolaan hasil samping biogas ditunjukkan utk memanfaatkannya menjd pupuk cair • Jika dilihat dari segi pengolahan limbah, proses anaerobic jg memberikan beberapa keuntungan lain yaitu menurunkan nilai COD dan BOD, total solid, volatile solid, nitrogen nitrat dan nitrogen organic, bakteri coliform dan patogen lainnya, telur insek, parasit, dan bau.
Tabel 4.2. Kandungan unsur zat didalam sampel kotoran sapi.
Kan
Si
d.
%
Kon
16.4
P%
3,3
S%
0,3
K
Ca
Ti
Mn
Fe
Cu
Zn
Br
Mo
Ba
Eu
Re
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
5,83
24,0
0,41
1,0
7,45
0,35
0,2
31
7,2
0,2
0,3
2,0
s.
Tabel 4.14. Kandungan unsure zat didalam sampel ampas kotoran sapi Kand.
Kons.
Si
P
S
K
Ca
Ti
V
Mn
Fe
Cu
Zn %
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
28,7
2,5
4,70
0,86
14,2
0,98
0,04
2,03
42,5
0,42
Ba %
2,4
0,59
Tabel 4.15. Kandungan unsur zat didalam cair slurry setelah diproses Kand.
Kons.
Si
P
K
Ca
Mn
Fe
Cu
Br
%
%
%
%
%
%
%
%
2,4
1,3
0,83 3,19 0,19
1,06
0,27 91
Kesimpulan 1. Pengaruh penambahan suhu dan tanpa pengaduk Dapat meningkatkan produksi biogas rata-rata 3,1 % setiap kenaikan suhu 2 °C dan produksi biogas maksimum pd suhu 38 °C. Dapat menggeser waktu produksi biogas maksimum 1 s/d 2 hari dari fungsi HRT. Dapat memperbesar produksi biogas maksimum rata-rata 2,0 % 2. Pengaruh penambahan suhu dan dengan pengaduk Dapat meningkatkan produksi biogas rata-rata 2,5 setiap kenaikan suhu 2 °C dan produksi biogas maksimum jg pd suhu 38 °C. Dapat menggeser wkt produksi biogas maksimum 1 s/d 2 hari dari fungsi HRT. Dapat memperbesar produksi biogas maksimum rata-rata 3,2 %
Kesimpulan (lanjutan 1) 3. Produksi biogas optimum terjd pd suhu 38 °C dan dg pengaduk, dg parameter • Rata-2 produksi biogas tertinggi dibandingkan dg variasi suhu yg lain. • Produksi biogas maksimum tertinggi dibandingkan dg variasi suhu yg lain. • Produksi biogas maksimum terjadi paling awal yaitu hari ke 10 HRT dibandingkan dg variasi suhu yg lain. 4. Reduksi degradasi maksimum TS, TVS, COD dan BOD terjd pd minggu ke I HRT dg menghasilkan produksi biogas maksimum.
Kesimpulan (lanjutan 2) 5. Setelah 28 hari HRT, masih tersisa presentasi reduksi TVS, COD dan BOD masing-2: 11,5 11,9 dan 10,8 % 6. Hasil kandungan gas metan yg diuji terhadap HRT tdk menunjukkan perbedaan yg signifikan dg nilai rata-rata 56,32 % gas CH4. 7. Pemakaian, penghematan dan fungsi penggunaan biogas maka semua variasi suhu dianggap layak untuk bisa diaplikasikan.
Saran 1. Kuantitas dan kualitas biogas tergantung dari karakteristik bahan organik 2. . Perlakuan awal material umpan dan pengaruh faktor lingkungan sangat berpengaruh terhdp produksi biogas. 3. Pemakaian reaktor di masyarakat harus terlindung dari kena matahari langsung ataupun hujan. 4. Kandungan metan masih berkisar dibw kandungan standart rata-2 yaitu 50-70 % gas metan. Perlu memperhatikan kadar protein. 5. Desain reaktor harus mudah dioperasi dan perawatan.
SEKIAN & TERIMA KASIH MOHON SARAN & MASUKAN
