PRODUKSI BIOGAS DARI LIMBAH KOTORAN SAPI PERAH DENGAI\T REAKTOR BIOGAS SISTEM BATCE DI DESA LEREP KABUPATEN IINGARAN Didik Wisnu Widjajantor'. Heny Kusumayanti2', Sri Rejeki3'
rJur.
Nutrisi & Makanan Temak . Fak. Peternakan;'Jur. Telnik Kimrq PSD III, Fak Teknik;'Jur. llmu Kelautan. Fak. Perikanan & llmu Kelautan, Univenitas Diponegoro, Kampus Tembalang, Semarang
,rr, ::::::ide
(co) and others which is produced Biogasis mixed gas of methana as a result of moterial degradotion of organic material such as animal and humonfeces or plont byproduct by methonagen bacterial activity in biodigester. The present work is lyed 'to protlice biogas fromfeces of milk cow. Biogas reqctor used is built by IbM team of "IbM
Piternak sapi Perah Penghosil'Biogas di l*rep (lnguan" (batch system). Result of presertt work revealed that 4 mr biogas reactor with batch system is able to produce biogas starting doy 4. ln thefollowing day, the biogas production increase and reach peak on dty seven which is produce 42,85 liter of mix gas or 25,7 I liter of methana gas.
-
Keywords : biogas. batch system, cowfeces
yaitu sebagai biogas.
PENDAIIULUAIY
di
Kecamatan
Apakah biogas itu? Biogas merupakan
Semarang,
gas campuran methand (CH4),
Propinsi Jawa Tengah, luasnya sekitar 44,93
karbondioksida (COz) dan gas lainnya yang
km2. Jumlah penduduknya 11.226 jiwa.
didapat
Wilayah bagian utara merupakan
dataran
organik seperti kotoran hewan, kotoran
rendah yang sempit sedangkan bagian selatan
manusi4 tumbuhan oleh bakteri pengurai
merupakan bagian dari pegunungan Ungaran
metanogen
yang sejuk. Penduduk Desa Lerep sebagian
(http://klipingut.wordpress.com/2008 I I I
besar adalah peternak sapi. dengan jumlah
ara-mudah-membuatdigester-biogaV 6 April
populasi sapi mencapai 238 ekor, rata-rata
2009. Jadi, untuk menghasilkan biogas,
tiap kepala keluarga mempunyai l-2 ekor
dibutuhkan pembangkit biogas yang disebut
mpi.
biodigester. Proses penguraian material
Desa Lerep terletak
Ungaran BaraL Kabupaten
Selain menghasilkan susu, sapi juga
dari hasil
penguraian material
pada sebuah
biodigester 130/ c
menghasilkan limbah yang berupa feces
organik terjadi secara anaerob
(kotoran sapi&osa) dan urin. Jumlah kotoran
oksigen) (Wasinton, 20AT. Biogas terbentuk
yang dihasilkan oleh satii ekor sapi dalam
pada hari ke 4-5 sesudah biodigester terisi
sehari sebesar 28-32 kg, dan komposisi
penuh, dan mencapai puncak pada hari ke
kotoran sapi tersebut terdiri dari 80%
20-25. Biogas yang dihasilkan
kandungan cair dan 20% V'andungan padat.
biodigester sebagian besar terdiri dari 50-
(tanpa
oleh
di
lokasi
70Yo metana (CH4), 3040% karbondioksida
Mitra, maka sangat berpotensi
unfuk
(COz), dan gas lainnya dalam jumlah kecil.
Mengingat jumlah populasi sapi
dirnanfaatkan sebagai bahan sumber energi,
Biodigester mudah dibuat
dan
uji
coba pembangunan
dioperasikan. Beberapa keuntungan yang
bermanfaat sebagai
dimiliki oleh biodigester bagi rumah tangga
reaktor biogas yang hasilnya
dan komunitas antara lain (Hernawati dltk,
diaplikasikan pada masyarakat peternak sapi
2007; Said,2008):
perah sebagai teknologi tepat guna.
l. Hernat
Mengurangi
biaya.
bakar lain (minyak tanah, k"yu, dsb) oleh penggunaan bahan
(l
rumah tangga atau komunitas
LPG;0,62It minyak tanah;
0,52 lt minyak solaq 0,8
2. t-
lt
METODE PEII{ELTTIAN Materi Penelitian Penelitian
m3
biogas masing-masing setara dengan
0,46 kg
dapat
bensin:
ini
menggunakan materi
kotoran sapi yang berasal dari 3 ekor sapi perah
milik Bapak Wagimin yang berlokasi
di Desa l,erep Kabupaten Ungaran.
Reaktor
1,5 m3 gas kota; atau 3,5 kg kaYu
biogas yang dipakai adalah bangunan biogas
bakar)
yang dibangun oleh Tim IbM "[bM Peternak
Hemat waktu. Tidak perlu mencari
sapi Perah Penghasil Biogas
bahan bakar.
Ungaran" dengan sistem batch seperti pada
Tahan lama. Secara ekonomi, murah
Gambar
di
Lerep -
1.
dalam instalasi serta menjadi investasi yang menguntungkan dalam jangka panjang. Reactor biogas tahan sampai 15 tahun. 4.
Nilai tambah. Menghasilkan puPuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan
5.
Ramah lingkungan. Mer{adi metode
(raw
pengolahan samPah
yang baik dan
waste)
mengurangi
pembuangan sampah
ke lingkungan
(aliran airlsungai).
Meningkatkan
Gamber 1. Desain Reaktor Biogas
kualitas udara karena mengurangi
Metode penelitian
asap dan jumlah
Penelitian
karbodioksida
akibat pembakaran bahan
bakar
minyaklkayu bakar.
Penelitian
ini bertujuan
ini
menggunakan
penelitian eksperimen
di
metode
lapa,rgan dengan
menguji reaktor biodigester yang dibangun untuk
menghasilkan biogas dengan bahan baku
kotoran sapi perah. Hasil penelitian ini
oleh Tim IbM t NDIP dengan bahan baku biogas dari kotoran sapi perah.
Komponen pada biodigester pada [bM
ini terdiri dari komponen-komponen utama sebagai b€rikut Sahrm masuk Slurry
-
ini
gas ini disarankan terbuat dari bahan polimer
untuk menghindari korosi.
Untuk
digunakan
pembakaran gas pada tungku, pada ujung
untuk memasukkan slurry (campuran kotoran
saluran pipa bisa disarnbung dengan pipa
ternak dan air) ke dalam reaktor utama.
baja antikarat. Tongki penyirnpon gas -jenis
ini berfungsi untuk memaksimalkan potensi biogas,
tangki penyimpan oas. yaitu tangki terpisah
memudahkan pengaliran, serta menghindari
tangki terpisah ini, konstruksi dibuat khusus
terbentuknya endapan pada saluran masuk.
Saluran ini
tidak bocor dan tekanan yang terdapat dalam tangki seragam, serta
digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang
dilengkapi HzS Removal untuk mencegah
telah difermentasi oleh bakteri. Saluran ini
korosi. Pada penelitian
bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan
penyimpan gas yang bersatu dengan unit
tekanan hidrostatik. Residu yang keluar
reaktor dan gas dikeluarkan berdasarkan
pertama kali merupakan slurry masukan yang
kebrrtuhan.
(lrotoran segar)
Saluran
Pencampuran
Saluran
keluo residu -
unit reaktor (faed dome).
dengan
Untuk
sehingga
ini
dibuat tempat
pertama setelah waktu retensi. Slurry yang
keluar sangat baik untuk pupuk
karena
mengandung kadar nutrisi yang tinggi. Kotup
pengaman lekanan (control volve)
-
Pelaksanaan penelitian
l.
Pengisian biodigester (perdana
Katup
dan harian). Buat bahan biogas
pengaman
ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam biodigester. Katup
berupa campuran kotoran sapi
pengaman
(kosa) dan air dengan perbandingan I : I dalamtempat
ini
menggunakan prinsip pipa T. lebih
pencampur dan masukkan ke
tinggi dari kolom air, maka gas akan keluar
dalam biodigester. Pengisian
Bila tekanan gas dalam saluran gas melalui pipa
T,
kotoran sapi perdana adalah 1600
sehingga tekanan dalam
kg
biodigester akan turun.
Sistem pmgaduk Pengadukan dilakukan dengan berbagai cara yaitu pengadukan mekanis, sirkulasi substrat biodigester atau sirkulasi ulang produksi
biogas
ke atas biodigester menggunakan
.
dengan
air
dengan berat
setara. Pengisian harian adalah32
kg kotoran sapi yang dengan
dicampur
32liter air. Kotoran
sapi
3
ekor
tersebut dihasilkan oleh sapi perah.
mengurangi pengendaparr dan meningkatkan
2- Penggunaan katup gas utama/KGU. KGU berfungsi
produktifitas biodigester karena kondisi
untuk mencegah kehilangan
pompa. Pengadukan
ini
bertujuan untuk
substrat yang seragam. ,Salttan gas
-
Saluran
gas
karena kebocoran saluran PiPa
10
dll. Buka KGU pada saat
HASIL PEI\IELITIAN Pada hari ke tujuh setelah slurry
memasak dan tutup rapat setelah
kotoran sapi dimasukkan dalam biodigester,
selesai
3.
4.
Periksa kebocoran gas
pada
terjadi penurunan ketinggian pada pada l0
setiap sambungan dengan busa
cm sehingga slurry ditambah lagi sehingga
sabun
menjadi penuh. Kejadian
Pengurasan mengalir
air. Gas
dari kubah
bahwa mikroorganisme pencerna kotoran
menjadi
sapi telah tumbuh dan mencerna kotoran sapi
menyumbat pipa
dan
menghambat aliran gas (ditandai
5.
piiar api
di biodigester. Pada hari ke 6 tekanan pada mannometer telah yang ada
menunjukkan angka
35 maka dapat
berwarna
dipastikan telah terbentuk gas methana atau
kuning). sehingga hams dikuras
biogas. Pada hari ke tujuh telah dihasilkan
dengan membuka katup penguras
biogas yang diturfukkan pada angka 40 dan
air.
oleh kompor dapat menyala dengan api yang
Membersihkan overflow. Slurry
biru yang menandakan biogas telah berhasil
(campuran kosa dan air) yang
diproduksi. Adapun hasil selengkapnya dapat
telah diproses mengalir keluar
dilihat pada Tabel l.
dari outlet melalui overflow di
Tabel 1. Jumlah biogas yang dihasilkan
ujung outlet. Jaga agar tingkat luapan selalu bersih dari slurry keri n g sepanjang waktu.
6.
menandakan
yang
jenuh dengan uap air yang akan
dengan
ini
Periksa alat pengukur tekanan
selama percobaan
Hari
Level Volume
ke-
mix gas (liter)
yang berfungsi untuk memantau
(cm) 2,3
2,34
Volume gas methana (liter)
tekanan gas yang mengalir.
2
6,1
6,21
Ketika air di dalam
pipa
3
15,9
l6,l
trausparan pada posisi angka
4
22,3
23,89
14,33
yang besar menunjukkan tekanan
5
28,5
30,53
18,32
yang tinggi (melebihi 40 cm
6
35,6
38,14
22,88
kolom air), stel katup
7
40
42,85
25,71
untuk
membuat gas mengalir ke tungku
etsu buang gas lewat KGU. Hentikan pemakaian gas apabila tekanan kurang dari 15 cm kolom
air.
g
Biogas terbentuk pada hari ke 4-5
sesudah biodigester
terisi penuh,
dan
mencapai puncak pada hari ke 7. Biogas
yang dihasilkan oleh biodigester sebagian besar terdiri dan 50-71% metana (CHI). 30-
40% karbondioksida (CC?), dan gas lainnya
11
merupakan proses bertahap, dengan tiga
dalam jumlah kecil.
tahap utama. yakni hidrolisis. asidogenesis.
dan metanogenesis. Tahap pertama adalah
PEMBAHASAI\t Dalam skala laboratorium. penelitian
hidrolisis, dirnana pada tahap
ini bahan-
biogps tidsk membutuhkan biaya
bahan organik seperti karbohidrat, lipid" dan
yang besar tetapi harus diturtjang dengan
protein didegradasi oleh mikroorganisme
peralatan yang memadai. Perangkat utama
hidrolitik menjadi senyawa terlarut
yang digunakan terutama adalah
tabung
asam karboksilat. asam keto, asam hidroksi.
8s, pipa penyambung, katup. dan alat untuk
keton. alkohol, gula sederhana, asam-asam
amino. H2 dan COz (Hamm ad et
identifikasi gas. Untuk mengetahui terbentuk
dulum Beni dkk., 2007). Pada
atau tidaknya biogas dari reactor salah satu
selanjutnya yaitu tahap asidogenesis senyawa
uji
terlarut tersebut diubah menjadi asam-asam
di bidang
digester, tabung penampung
sederhana yang dapat dilakukan adalah
uji
seperti
al,
lggg tahaP
terbakar
lemak rantai pendelq yang umumnya asam
apabila mengandiing kadar metana minimal
asetat dan asam format oleh mikroorganisme
dengan
nyala Biogas dapat
57o/o yang menghasilkan
api biru (t{ammad
asidogenik. Tahap terakhir
adalah
et al.. 1999 dalam Beni dkk., 2007)).
metanogenesis. dimana pada tahap
Sedangkan menurut Hessami (1996 dalam
asam lemak rantai pendek diubah menjadi
Beni dkk, 2007), biogas dapat
terbakar
H2. CO2, dan asetat. Asetat akan mengalami
metana telah
dekarboksilasi dan reduksi CO2, kemudian
dengan baik
jika kandiingan
ini
asam-
H2 dan
mencapai minimal 60%. Pembakaran gas
bersama-sama dengan
metana ini selanjutrrya menghasilkan api biru
menghasilkan produk akhir, yaitu metana
dan tidak mengeluarkan asap. Pada kondisi
(CH4) dan karbondioksida (CO2
lapangan penelitian dapat digunakan untuk
menguji apakah reaktor biogas
yang
COz
Pada dasarnya efisiensi produksi biogas sangat dipengaruhi oleh berbagai
:
dibangun dapat berfungsi dengan sempurna.
faktor meliputi
Kinerja reaktor biogas perlu diuji terlebih
(pFI), konsentrasi asam-asam lernak volatil,
dahulu sehingga apabila terjadi kegagalan
nutrisi (terutama nisbah karbon
produksi, reaktor dapat diperbaiki sesuai
nitrogen), zat racun. waktu retensi hidrolik.
kebutuhan.
kecepatan bahan organik. dan konsentrasi
amonia.
Dari
suhu. derajat keasaman
dan
berbagai penelitian yang
Mekanisme Pembentukan B iogas
penulis peroleh. dapat dirangkum beberapa
Kotoran ternak adalah substrat terbaik untuk
kondisi optimum proses oroduksi biogas
menghasilkan
biogas.
Proses pembentukan
biogas melalui pencemaan
anaerobik
yaitu seperti tercantum pada T abel 2.
Parameter-parameter
ini
harus
12
,likontrol dengan cermat supaya
proses
pencern&m anaerobik dapat berlangsung
menjanjikan (Hemawati
dt*,, 2007; Said,
2008).
sec:ra optimal. Sebagai contoh pada derajat keasaman (pH), pH harus dijaga pada kondisi
7 - 7,2. Hal ini apabila pH turun akan
optimum yaitu antara
disebabkan
menyebabkan pengubahan substrat menjadi
biogas terhambat sehingga mengakibatkan
Nilai pH yang
penurunan kuantitas biogas.
Tabel2. Kondisi Optimum Produksi Biogas Parameter
Kondisi Optimum
Suhu
350 C
Derajat Keasaman
7 -7,2
Nutrien Utama
Karbon dan Nitrogen
Nisbah Karbon dan
2011 sampai30/l
terlalu tinggipun harus dihindari. karena akan
Nitrogur
menyebabkan produk akhir yang dihasilkan
Sulfida
<2OOmglL
adalah CO2 sebagai produk utama. Begitupun
Logam-logam Berat
<
dengan nutrient, apabila rasio
CN
I
mg/L
tidak
Terlarut
terdapat
Sodium
< 5000 mg/L
kemungkinan adanya nifogen berlebih
Iklsium
<20O0mg/L
(terutama dalam bentuk amonia) yang dapat
Magnesium
< 1200m{L
Amonia
<1700mglL
dikonhol dengan cerma! maka
menghambat pertumbuhan
dan
aktivitas
bakteri.
KESIMPULAIY
Nilai Potensial Biogas Biogas yang bebas pengotor (HzO, HzS,
COz, dan partikulat lainnya) dan
telah
mencapai kuolitas pipeline adalah setara dengan gas alam. Dalam bentuk
ini,
tersebut dapat digunakan salna
gas
seperti
penggunaan gas alam. Pemanfaatannya pun
telah layak sebagai bahan baku pembangkit
listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air.
Berdasarkan
hasil penelitian
dapat
disimpulkan bahwa reaktor biogas dengan sistem batch yang berkapasitas
4
m3 dapat
menghasilkan biogas mulai hari ke 4. Biogas
mulai meningkat pada hari
berikutnya
memcaai puncak pada hari ke tujuh dengan dihasilkan biogas sebesar 42,85 liter mix gas atau setara dengan 25,71 gas methana.
Jika dikompresi, biogas dapat menggantikan gas alam terkompresi yang digunakan pada
kendaraan.
Di
lndonesia
nilai
potensial
pemanfaatan biogas ini akan terus meningkat
karena adanya jumlah bahan baku biogas
yang melimpah dan rasio antara
energi
biogas dan energi minyak bumi
yang
UCAPAI\I TERIMAKASTH Kegiatan ini dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan Nasional sesuai dengan Surat
Perjanjian Pelaksanaan Hibah
Program
PengaMian kepada Masyarakat, Nomor
:
148/SP2H/PPlDY2Wll20l0, tanggal 24
13
Agustus 2010, untuk itu
Penulis
mengucapkan terimakasih kepada Direktur
Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pend id i kan N
a-s
ional serta Rektor
U n iversitas
Diponegorr:. Kepada Bapak Wagimin yang telah menyediakan lahan dan ikut serta dalam
penelitian
ini penulis menyampaikan
pengtrargaan yang tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Beni Hermawan. Lailatul Qodriyah,
Candrarini Puspita.
dan
2007.
Pemanfaatan Sampah Organik sebagai Sumber Biogas Untuk
Krisis Energi
Dalam
Negeri" Karya Tulis
llmiah
Mengatasi
Mahasiswa. Universitas Lampung. Bandar Lampung
Hernawati. Sinly Evan Putra. Ibrahim. 2007.
Bioenergi Sedang Naik Daun. Majalah Natural Edisi lZlThn
VIII/Agustus 2007.
Bandar
Lampung.
http://klipingut.wordpress.com/2008/l
1
1
/30/
cara-m udah-membuat-di gester-
biogaV 6 April2009
2008. Membuat Biogas dari kotoran hewan. Seri Biogas.
Said, Sjahruddin.,
lndocamp.J akarta . 22 hal.
Simanjutak, Wasinton. 2007. Teknologi
Anaerobik untuk
Pei,nanfaatan
Sampah dan Limbah Agroindustri.
Majalah Natural Edisi lZflhn
VIII/Agustus 2007.
Bandar
Lampung.
14
