Pengarang Penerbit Tahun Terbit No. Klasifikasi Kata Kunci Lokasi Dilihat
Kenaikan harga BBM, terutama gas dan minyak tanah sangat membebani masyarakat. Mereka yang sudah ”terlanjur“ mengandalkan bahan bakar fosil ini menjadi sangat bingung dalam mengatur keuangannya. Apalagi, bagi mereka yang mempunyai usaha home industry yang banyak menggunakan gas dan minyak tanah. Permasalahan BBM ini sebenarnya bisa kita atasi jika kita memiliki sumber energi alternatif. Sumber energi alternatif telah banyak ditemukan dalam berbagai riset. Salah satunya adalah pemanfaatan limbah peternakan untuk pembuatan biogas. Buku ini juga memaparkan teknik pembuatan instalasi biogas dengan memanfaatkan kotoran ternak dan sisa hasil pertanian. Penulis menekankan aspek teknik pembuatan instalasi biogas sehingga diharapkan bisa diterapkan oleh masyarakat. Jika diterapkan, setidaknya ada manfaat ganda yang bisa diperoleh yaitu teratasinya problem pencemaran lingkungan, diperolehnya energi alternatif, serta dihasilkannya pupuk organik (cair dan padat) yang siap pakai. Buku yang ditulis oleh tim pengolah limbah ternak yang telah banyak membangun instalasi biogas di beberapa tempat di Indonesia ini sangat praktis dan aplikatif sehingga mudah dipahami dan diterapkan. Daftar Isi: Prakata Manusia dan Kebutuhan EnergiA. Sumber Energi Tak Terpisahkan dari ManusiaB. Sumber Energi Utama dan Permasalahannya C. Sumber Energi Alternatif sebagai Pengganti Sumber Energi Utama Limbah Ternak sebagai Bahan Baku Penghasil BiogasA. Hasil Utama TernakB. Hasil Sampingan TernakC. Ternak dan Permasalahan Lingkungan D. Biogas, Hasil Pemanfaatan Kotoran Ternak Potensi Biogas bagi Kehidupan MasyarakatA. Perkembangan BiogasB. Prinsip Pembuatan BiogasC. Keterbatasan Pemanfaatan LimbahD. Biogas dan Kecukupan Energi Masyarakat E. Proyek Pembangunan Instalasi Biogas Pembuatan Instalasi BiogasA. Model Digester B. Membangun Instalasi Biogas Pembuatan BiogasA. Syarat Pembuatan BiogasB. Faktor yang Mempengaruhi Produksi BiogasC. Teknik Pembuatan Biogas D. Nilai Ekonomis Penggunaan Biogas Pupuk Organik dari Sisa Pembuatan BiogasA. Jenis Pupuk OrganikB. Pupuk Organik Hasil Keluaran BiogasC. Proses Pemisahan Sludge Menjadi Pupuk Organik Cair dan Padat D. Pengaplikasikan Pupuk Organik Hasil Keluaran Biogas Bahan Bacaan Tentang Penulis
Lihat Foto KOMPAS.com - Biogas kotoran sapi adalah bahan bakar terbarukan yang berasal dari hasil penguraian kotoran sapi. Biogas adalah energi terbarukan yang berasal dari penguraian sampah organik. Yang termasuk sampah organik adalah kotoran hewan dan sisa makanan. Biogas dinilai sebagai bahan bakar pengganti bahan bakar fosil yang lebih murah, lebih ramah lingkungan, dan mudah dikontrol. Sapi merupakan salah satu binatang ternak yang diternakan hampir di seluruh dunia. Daging sapi merupakan komoditas perdagangan yang tidak akan pernah mati, karena merupakan salah satu bahan makanan yang popular bagi manusia. Tanpa disadari, peternakan sapi juga menghasilkan limbah kotoran sapi yang banyak setiap harinya. Kotoran tersebut akan selalu bertambah, jika dibuang ke lingkungan akan memberikan efek buruk bagi lingkungan. Baca juga: Mass Wasting: Pengertian dan Jenisnya Sehingga penggunaan kotoran sapi sebagai sumber biogas adalah hal yang paling bijaksana. Kotoran sapi yang dianggap sebagai sampah bisa berubah menjadi energi yang bermanfaat bagi manusia. Dilansir dari Encyclopedia Britannica, produksi biogas di peternakan juga dapat mengurangi bau, serangga, dan pathogen yang datang dari timbunan kotoran sapi. Selain itu, biogas juga menghasilkan nilai ekonomis karena merupakan pengganti bahan bakar fosil seperti gas alam. Produksi biogas kotoran sapiBiogas kotoran sapi diproduksi dengan cara fermentasi anaerob, yaitu kotoran sapi dimasukkan ke dalam sebuah tempat yang tanpa oksigen dan dibiarkan. Secara alamiah akan muncul bakteri anaerob yang memecah molekul organik kotoran sapi menjadi kumpulan gas metana, karbon dioksida, dan sedikit karbon monoksida, nitrogen, juga hidrogen. Dilansir dari HomeBiogas, kandungan metana biogas berkisar 50 persen hingga 70 persen membuatnya mudah terbakar dan menghasilkan nyala api berwarna biru tua.
PENDAHULUAN Sebagian besar penduduk Indonesia masih mengandalkan pada sektor pertanian dan peternakan untuk menggerakkan roda perekonomian. Tanpa disadari, produk-produk pertanian dan peternakan tersebut menghasilkan hasil sampingan yang belum banyak mendapatkan perhatian, bahkan dianggap sebagai sampah yang tidak dimanfaatkan. Pada umumnya, limbah tersebut dimanfaatkan sebagai pupuk kandang. Padahal, dari limbah pertanian dan peternakan tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif, yaitu dari biomassa. Sumber-sumber energi biomassa berasal dari bahan organik. Apabila biomassa tersebut dimanfaatkan untuk menghasilkan energi, maka energi tersebut disebut dengan bioenergi. Salah satu bentuk bioenergi adalah biogas. Salah satu upaya pemanfaatan limbah peternakan adalah dengan memanfaatkannya untuk menghasilkan bahan bakar dengan menggunakan teknologi biogas. Teknologi biogas memberikan peluang bagi masyarakat pedesaan yang memiliki usaha peternakan, baik individual maupun kelompok, untuk memenuhi kebutuhan energi sehari-hari secara mandiri. Teknologi biogas bukanlah teknologi baru. Teknologi ini telah banyak dimanfaatkan oleh petani peternak di berbagai negara, diantaranya India, Cina, bahkan Denmark. Teknologi biogas sederhana yang dikembangkan di Indonesia berfokus pada aplikasi skala kecil/menengah yang dapat dimanfaatkan masyarakat pertanian yang memiliki ternak sapi 2 – 20 ekor. Penerapan teknologi biogas pada daerah yang memiliki peternakan dapat memberikan keuntungan ekonomis apabila dilakukan perancangan yang tepat dari segi teknis dan operasionalnya. Perancangan teknis meliputi: desain biodigester, desain penyaluran gas dan desain tangki penampung. Perancangan operasional meliputi kemampuan operator untuk memastikan perawatan fasilitas biogas berjalan rutin dan terpenuhinya suplai bahan baku biogas setiap harinya. Potensi biogas di Indonesia cukup melimpah, mengingat peternakan merupakan salah satu kegiatan ekonomi dalam kehidupan masyarakat pertanian. Hampir semua petani memiliki ternak antara lain sapi, kambing, dan ayam. Bahkan ada yang secara khusus mengembangkan sektor peternakan. Di antara jenis ternak tersebut, sapi merupakan penghasil kotoran yang paling besar. Dalam rangka menjawab tuntutan tersebut, maka kami mencoba untuk menyusun tulisan sederhana ini. Tulisan ini merupakan buku sederhana yang semoga dapat menjadi pedoman dan petunjuk dalam merancang dan membangun biodigester, terutama untuk skala rumah tangga dan komunitas (peternak dan petani serta masyarakat). Semoga tulisan kecil yang kami ketengahkan ke hadapan anda semua dapat bermanfaat dalam pemanfaatan sumber energi terbarukan untuk kemandirian energi. TENTANG BIOGAS DAN BIODIGESTER Apakah biogas itu? Biogas merupakan gas campuran metana (CH4), karbondioksida (CO2) dan gas lainnya yang didapat dari hasil penguraian material organik seperti kotoran hewan, kotoran manusia, tumbuhan oleh bakteri pengurai metanogen pada sebuah biodigester. Jadi, Untuk menghasilkan biogas, dibutuhkan pembangkit biogas yang disebut biodigester. Proses penguraian material organik terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Biogas terbentuk pada hari ke 4 – 5 sesudah biodigester terisi penuh, dan mencapai puncak pada hari ke 20 – 25. Biogas yang dihasilkan oleh biodigester sebagian besar terdiri dari 50 – 70% metana (CH4), 30 – 40% karbondioksida (CO2), dan gas lainnya dalam jumlah kecil. Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas, yaitu:
Bakteri methanogen secara alami dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti: air bersih, endapan air laut, sapi, kambing, lumpur (sludge) kotoran anaerob ataupun TPA (Tempat Pembuangan Akhir). Selama beberapa tahun, masyarakat pedesaan di seluruh dunia telah menggunakan biodigester untuk mengubah limbah pertanian dan peternakan yang mereka miliki menjadi bahan bakar gas. Pada umumnya, biodigester dimanfaatkan pada skala rumah tangga. Namun tidak menutup kemungkinan untuk dimanfaatkan pada skala yang lebih besar (komunitas). Biodigester mudah untuk dibuat dan diperasikan. Beberapa keuntungan yang dimiliki oleh biodigester bagi rumah tangga dan komunitas antara lain:
BAGAIMANA MEMBUAT BIODIGESTER YANG OPTIMAL Membuat biodigester gampang-gampang susah. Gampang, karena konstruksi biodigester yang sangat sederhana. Susah, karena tidak semua konstruksi biodigester menghasilkan biogas yang diinginkan. Kunci dalam pembuatan biodigester adalah pada perencanaan yang matang. Dalam pembangunan biodigester, ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, yaitu: Lingkungan abiotis – Biodigester harus tetap dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak langsung dengan Oksigen (O2). Udara (O2) yang memasuki biodigester menyebabkan penurunan produksi metana, karena bakteri berkembang pada kondisi yang tidak sepenuhnya anaerob. Temperatur – Secara umum, ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu:
Untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated digester (digester tanpa pemanasan) untuk kondisi temperatur tanah 20 – 30 C. Derajat keasaman (pH) – Bakteri berkembang dengan baik pada keadaan yang agak asam (pH antara 6,6 – 7,0) dan pH tidak boleh di bawah 6,2. Karena itu, kunci utama dalam kesuksesan operasional biodigester adalah dengan menjaga agar temperatur konstan (tetap) dan input material sesuai. Rasio C/N bahan isian – Syarat ideal untuk proses digesti adalah C/N = 25 – 30. Karena itu, untuk mendapatkan produksi biogas yang tinggi, maka penambangan bahan yang mengandung karbon (C) seperti jerami, atau N (misalnya: urea) perlu dilakukan untuk mencapai rasio C/N = 25 – 30. Berikut tabel yang menunjukkan kadar N dan rasio C/N dari beberapa jenis bahan organik. Kebutuhan Nutrisi - Bakteri fermentasi membutuhkan beberapa bahan gizi tertentu dan sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi atau bahan logam yang dibutuhkan dapat memperkecil proses produksi metana. Nutrisi yang diperlukan antara lain ammonia (NH3) sebagai sumber Nitrogen, nikel (Ni), tembaga (Cu), dan besi (Fe) dalam jumlah yang sedikit. Selain itu, fosfor dalam bentuk fosfat (PO4), magnesium (Mg) dan seng (Zn) dalam jumlah yang sedikit juga diperlukan. Tabel berikut adalah kebutuhan nutrisi bakteri fermentasi. Kadar Bahan Kering – Tiap jenis bakteri memiliki nilai “kapasitas kebutuhan air” tersendiri. Bila kapasitasnya tepat, maka aktifitas bakteri juga akan optimal. Proses pembentukan biogas mencapai titik optimum apabila konsentrasi bahan kering terhadap air adalah 0,26 kg/L. Pengadukan – Pengadukan dilakukan untuk mendapatkan campuran substrat yang homogen dengan ukuran partikel yang kecil. Pengadukan selama proses dekomposisi untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung pada permukaan cairan dan berfungsi mencampur methanogen dengan substrat. Pengadukan juga memberikan kondisi temperatur yang seragam dalam biodigester. Zat Racun (Toxic) – Beberapa zat racun yang dapat mengganggu kinerja biodigester antara lain air sabun, detergen, creolin. Barikut adalah tabel beberapa zat beracun yang mampu diterima oleh bakteri dalam biodigester (Sddimension FAO dalam Ginting, 2006) Pengaruh starter – Starter yang mengandung bakteri metana diperlukan untuk mempercepat proses fermentasi anaerob. Beberapa jenis starter antara lain:
JENIS BIODIGESTER Pemilihan jenis biodigester disesuaikan dengan kebutuhan dan kemampuan pembiayaan/ finansial. Dari segi konstruksi, biodigester dibedakan menjadi: Fixed dome – Biodigester ini memiliki volume tetap sehingga produksi gas akan meningkatkan tekanan dalam reactor (biodigester). Karena itu, dalam konstruksi ini gas yang terbentuk akan segera dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor. Floating dome – Pada tipe ini terdapat bagian pada konstruksi reaktor yang bisa bergerak untuk menyesuaikan dengan kenaikan tekanan reaktor. Pergerakan bagian reaktor ini juga menjadi tanda telah dimulainya produksi gas dalam reaktor biogas. Pada reaktor jenis ini, pengumpul gas berada dalam satu kesatuan dengan reaktor tersebut. Dari segi aliran bahan baku reaktor biogas, biodigester dibedakan menjadi: Bak (batch) – Pada tipe ini, bahan baku reaktor ditempatkan di dalam wadah (ruang tertentu) dari awal hingga selesainya proses digesti. Umumnya digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas dari limbah organik. Mengalir (continuous) – Untuk tipe ini, aliran bahan baku masuk dan residu keluar pada selang waktu tertentu. Lama bahan baku selama dalam reaktor disebut waktu retensi hidrolik (hydraulic retention time/HRT). Sementara dari segi tata letak penempatan biodigester, dibedakan menjadi: Seluruh biodigester di permukaan tanah – Biasanya berasal dari tong-tong bekas minyak tanah atau aspal. Kelemahan tipe ini adalah volume yang kecil, sehingga tidak mencukupi untuk kebutuhan sebuah rumah tangga (keluarga). Kelemahan lain adalah kemampuan material yang rendah untuk menahan korosi dari biogas yang dihasilkan. Sebagian tangki biodigester di bawah permukaan tanah – Biasanya biodigester ini terbuat dari campuran semen, pasir, kerikil, dan kapur yang dibentuk seperti sumuran dan ditutup dari plat baja. Volume tangki dapat diperbesar atau diperkecil sesuai dengan kebutuhan. Kelemahan pada sistem ini adalah jika ditempatkan pada daerah yang memiliki suhu rendah (dingin), dingin yang diterima oleh plat baja merambat ke dalam bahan isian, sehingga menghambat proses produksi. Seluruh tangki biodigester di bawah permukaan tanah – Model ini merupakan model yang paling popular di Indonesia, dimana seluruh instalasi biodigester ditanam di dalam tanah dengan konstruksi yang permanen, yang membuat suhu biodigester stabil dan mendukung perkembangan bakteri methanogen. KOMPONEN BIODIGESTER
Komponen pada biodigester sangat bervariasi, tergantung pada jenis biodigester yang digunakan. Tetapi, secara umum biodigester terdiri dari komponen-komponen utama sebagai berikut:
PROSEDUR PERANCANGAN BIODIGESTER
Urutan perancangan fasilitas biodigester dimulai dengan perhitungan volume biodigester, penentuan model biodigester, perancangan tangki penyimpan dan diakhiri dengan penentuan lokasi. A. Perhitungan volume biodigester Perhitungan ini menggunakan data-data: - Jumlah kotoran sapi per hari yang tersedia. Untuk mendapatkan jumlah kotoran sapi perhari, digunakan persamaan: dimana n adalah jumlah sapi (ekor), 28 kg/hari adalah jumlah kotoran yang dihasilkan oleh 1 (satu) ekor sapi dalam sehari. - Komposisi kotoran padat dari kotoran sapi. Komposisi kotoran sapi terdiri dari 80% kandungan cair dan 20% kandungan padat. Dengan demikian, untuk menentukan berat kering kotoran sapi adalah: - Perbandingan komposisi kotoran padat dan air. Bahan kering yang telah diperoleh tadi harus ditambahkan air sebelum masuk biodigester agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan optimum. Perbandingan komposisi antara bahan kering dengan air adalah 1:4. Dengan demikian, jumlah air yang ditambahkan adalah: Hasil perhitungan di atas menunjukkan massa total larutan kotoran padat (mt) - Waktu penyimpanan (HRT) kotoran sapi dalam biodigester. Waktu penyimpanan tergantung pada temperatur lingkungan dan temperatur biodigester. Dengan kondisi tropis seperti Indonesia, asumsi waktu penyimpanan adalah 30 hari Dari data-data perhitungan di atas, maka diperoleh volume larutan kotoran yang dihasilkan adalah sebesar: dengan ?t = massa jenis air (1000 kg/m3). Setelah volume larutan kotoran diketahui, maka volume biodigester dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan: dengan tr = waktu penyimpanan (30 hari). B. Penentuan Model Biodigester Penentuan model biodigester didasari oleh beberapa pertimbangan, yaitu:
C. Perancangan fasilitas biodigester D. Penentuan lokasi fasilitas biodigester CONTOH RENCANA ANGGARAN BIAYA BIODIGESTER CONTOH MANAJEMEN OPERASIONAL BIODIGESTER Analisis Energi Volume digester yang akan dibangun adalah 2 m3, sehingga volume biogas yang dihasilkan per harinya adalah 7,92 m3 (Note – ganti nilainya sesuai keadaan di lapangan. Nilai ini untuk menghitung minyak tanah yang tergantikan (dalam liter)). Dari jumlah biogas yang dihasilkan dapat diketahui jumlah minyak tanah yang dapat terganti oleh biogas setiap harinya berdasarkan pada kesetaraan nilai kalori biogas dengan minyak tanah. Tabel diatas adalah tabel Nilai Kalori Beberapa Bahan Bakar (Suyati, 2006) Dari tabel tersebut maka jumlah minyak tanah yang terganti tiap hari adalah sebagai berikut : Analisis Ekonomi Analisis ekonomi dilakukan untuk mengetahui break event point atau lama waktu pengembalian biaya investasi awal yang telah dikeluarkan untuk membangun instalasi biogas. - Pemasukan per tahun Total produksi biogas per tahun = 365 hari x 4,3 liter x 70% = 1.098,65 liter minyak tanah Diasumsikan harga biogas sama dengan harga minyak tanah per liternya yaitu Rp 2.500. Total pemasukan per tahun = 1.098,65 liter x Rp 2.500/liter = Rp 2.746.625 - Pengeluaran per tahun Tabel diatas adalah pengeluaran-pengeluaran yang dilakukan untuk pengoperasian satu unit biogas per tahun. - Waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan investasi awal Investasi awal = Rp 4.569.000 Keuntungan per tahun = Rp 2.746.625 – Rp 1.656.900 = Rp 1.089.725 Maka waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan biaya investasi awal adalah = Rp 5.894.000 / Rp 1.089.725 = 5,4 tahun PENUTUP Ditengah semakin melangitnya harga minyak mentah serta bahan bakar minyak, biogas dapat menjadi alternatif pengganti bahan bakar minyak untuk keperluan sehari-hari. Biogas merupakan salah satu energi yang dapat diperbaharui (renewable energy), dengan ketersediaan yang melimpah dan sangat dekat dengan manusia serta mudah pemanfaatannya. Semoga, tulisan singkat ini dapat memberikan manfaat sebesar-besarnya dalam rangka kemandirian energi rakyat serta menjamin ketersediaan energi dengan murah.
Page 2
Admin Bappeda Kajian dan Penelitian 26 June 2013
Hits: 4174 Buku Putih Sanitasi (BPS) menyediakan data dasar yang essensial mengenai struktur, situasi dan kebutuhan sanitasi di Kabupaten Grobogan. Hakekat BPS adalah memberikan gambaran karakteristik dan kondisi sanitasi serta prioritas/ arah pengembangan kabupaten dan masyarakat pada saat ini (current situation) serta membuat gambaran mengenai lokasi atau prioritas untuk penanganan masalah sub sektor drainase, air limbah, persampahan maupun air bersih yang tertuang dalam peta sanitasi Kabupaten Grobogan. Berikut ringkasan dokumen Buku Putih Sanitasi (BPS) : {jcomments on} Copyright 2022 © Bappeda Kabupaten Grobogan |