BIOGASDari Kotoran Sapi

By: Gita Ayu AulianiMaulidiyah Hutami WidyadanaNaomi Laura Meilisa HutabaratRizma Septy AnggrainiSisty Hapsari AninditaYemima Tiurma PatiselanoXII IPA 3

LATAR BELAKANG

• Banyaknya limbah ternak (feces ternak) dan komposisi sampah kota yang lebih dari 50% termasuk sampah organik.

• Adanya potensi yg dimiliki sampah untuk menghasilkan energi dengan bantuan mikroorganisme dalam kondisi anaerob Teknologi ANAEROBIC DIGESTION

• Penggunaan teknologi anaerobic digestion menjadi alternatif yang cocok dengan adanya peningkatan harga bahan bakar dan pupuk.

SEJARAH PENEMUAN BIOGAS

• Sejarah penemuan proses pencernaan anaerobik untuk menghasilkan biogas tersebar di benua Eropa.

• Penemuan ilmuwan Volta terhadap gas yang dikeluarkan di rawa-rawa terjadi pada tahun 1770.

• Beberapa dekade kemudian, Avogadro mengidentifikasikan tentang gas metana.

• Setelah tahun 1875 dipastikan bahwa biogas merupakan produk dari proses anaerobik digestion.

• Tahun 1884 Pasteur melakukan penelitian tentang biogas menggunakan kotoran hewan.

• Era penelitian Pasteur menjadi landasan untuk penelitian biogas hingga saat ini.

DEFINISI BIOGAS

Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas

anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk

diantaranya; kotoran hewan, limbah domestik rumah tangga (kotoran

manusia), sampah biodegradable atau setiap

limbah organik yang biodegradable dalam kondisi

anaerobik. Kandungan utama dalam biogas

adalah metana (CH4)dan karbon dioksida (CO2).

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses

Pembuatan Biogas• Laju proses anaerob yang tinggi sangat

ditentukan oleh faktor-faktor yang mempengaruhi mikroorganisme, diantaranya:

• Temperatur• Gabungan bakteri anaerob bekerja dibawah

tiga kelompok temperatur utama. Temperatur kriofilik yakni kurang dari 20oC, mesofilik berlangsung pada temperatur 20-45oC (optimum pada 30-45oC) dan termofilik terjadi pada temperatur 40-80oC (optimum pada 55-75oC).

• Derajat keasaman ( pH )• Pada dekomposisi anaerob faktor pH sangat

berperan, karena pada rentang pH yang tidak sesuai, mikroba tidak dapat tumbuh dengan maksimum dan bahkan dapat menyebabkan kematian yang pada akhirnya dapat menghambat perolehan gas metana. Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2–7,6, tetapi yang baik adalah 6,6–7,5. Pada awalnya media mempunyai pH ± 6 selanjutnya naik sampai 7,5. Tangki pencerna dapat dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai pH 7,5–8,5. Batas bawah pH adalah 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah toxic, maksudnya bakteri pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan pH secara alamiah dilakukan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan menentukan besarnya pH.

• Faktor Konsentrasi Padatan• Konsentrasi ideal padatan untuk memproduksi

biogas adalah 7-9% kandungan kering. Kondisi ini dapat membuat proses digester anaerob berjalan dengan baik.

• Keracunan dan Hambatan• Keracunan (toxicity) dan hambatan (inhibition)

proses anaerob dapat disebabkan oleh berbagai hal, misalnya produk antara asam lemak mudah menguap (volatile) yang dapat mempengaruhi pH. Zat-zat penghambat lain terhadap aktivitas mikroorganisme pada proses anaerob diantaranya kandungan logam berat sianida.

• Nutrisi• Mikroorganisme membutuhkan beberapa

vitamin esensial dan asam amino. Zat tersebut dapat disuplai ke media kultur dengan memberikan nutrisi tertentu untuk pertumbuhan dan metabolismenya. Selain itu juga dibutuhkan mikronutrien untuk meningkatkan aktivitas mikroorganisme, misalnya besi, magnesium, kalsium, natrium, barium, selenium, kobalt dan lain-lain. Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt. Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa, buangan industri, dan sisa sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester .

• DLL.

KOMPOSISI BIOGAS (%) KOTORAN SAPI

Jenis Gas Kotoran SapiMetana (CH4) 65,7

Karbon dioksida (CO2)

27,0

Nitrogen (N2) 2,3

Karbon monoksida (CO) 0

Oksigen (O2) 0,1

Propena (C3H8) 0,7

Hidrogen sulfida (H2S) -

Nilai kalori (kkal/m2) 6513

REAKSI BIOGAS

• Secara kimiawi, proses terbentuknya biogas berupa metana dan karbondioksida adalah sebagai berikut,

• Untuk substrat berupa selulosa:• (C6 H10 O5)n + n H2O —— > 3n CO2 +

3n CH4

• Untuk subtrat berupa senyawa komplek seperti lignin, tanin, dan polimer aromatik:

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

PRINSIP TEKNOLOGI BIOGAS

Dasar-Dasar Teknologi Biogas: Biogas adalah gas mudah terbakar  

(flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara).

Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan organik (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Disamping  itu juga sangat  mungkin menyatukan saluran  pembuangan di kamar mandi atau WC ke dalam sistem Biogas.

Di daerah yang banyak industri   pemrosesan makanan antara lain tahu, tempe, ikan  pindang atau brem  bisa menyatukan   saluran limbahnya ke dalam sistem Biogas, sehingga  limbah industri  tersebut tidak mencemari   lingkungan di sekitarnya. Hal ini memungkinkan karena limbah industri tersebut diatas berasal dari bahan organik yang homogen

Jenis bahan organik yang diproses sangat mempengaruhi produktifitas sistem biogas   disamping pa-rameter-parameter lain seperti temperatur digester, pH, tekanan dan kelembaban udara. Salah satu cara menentukan bahan organik yang  sesuai untuk menjadi bahan   masukan sistem Bio-gas  adalah dengan mengetahui  perbandingan Karbon (C) dan Nitrogen (N) atau disebut rasio C/N.Beberapa percobaan yang telah dilakukan oleh ISAT menunjukkan bahwa aktifitas metabolisme daribakteri methanogenik akan optimal pada nilai rasio C/N sekitar 8-20.

ALAT DAN BAHAN• Selang, Pipa, Kompor gas yang berfungsi

sebagai pembakar gas metana dan digunakan untuk memasak.

• Bak penampungan kompos yang berukuran 2x 3 meter. Yang dibuat dengan cara menggali pada tanah dengan kedalaman 1 m. digunakan sebagai penampungan kompos hasil digester.

• Digester, merupakan bagian utama dari instalasi biogas. Untuk membuatnya digunakan bahan bangunan misalnya pasir, batu, bata, semen, cat, besi, pipa dan lain lain.

• Bak penampungan yang terbuat dari kotak berukuran 0.5 m X 0.5 m x 0.5 m yang akan digunakan sebagai tempat pengenceran kotoran sapi.

• Plastik penampungan biogas yang terbuat dari plastik yang berbahan tebal yang digunakan untuk menampung gas metan yang dihasilkan dan akan disalurkan ke kompor.

CARA PEMBUATAN BIOGAS

• Campur kotoran sapi dengan air dengan perbandingan 1:1 pada bak penampungan sementara.Aduk hingga kotoran sapi berupa seperti lumpur.

• Kemudian alirkan lumpur kotoran sapi tadi ke digester sampai penuh.

• Tambahkan starter yang mudah dibeli di pasaran sebanyak 1 liter serta isi dengan rumen segar yang didapat dari tempat pemotongan hewan. Setelah penuh, tutup kran untuk lanjut ke proses fermentasi.

• Pada hari 1-8 yang dihasilkan yaitu CO2. Sedangkan  pada hari ke 10 fermentasi gas metan sudah mulai dihasilkan.

• Saat sudah 14 hari gas sudah dapat digunakan untuk memasak di kompor gas atau media lainnya. Biogas yang dihasilkan ini tidak berbau kotoran sapi.

• Jangan lupa pada digester selalu diisi dengan kotoran sapi yang sudah di buat seperti lumpur pada awal tadi.

GAMBAR REAKTOR BIOGAS

CARA KERJA REAKTOR BIOGAS

PROSES KIMIA PEMBUATAN BIOGAS

Tahap I Hidrolisis

• Hidrolisa substrat utama seperti karbohidrat, lemak, dan protein dalam limbah ternak menjadi senyawa-senyawa sederhana, seperti asam asetat, alkohol,

CO2, NH3, dan sulfida.

• Bakteri yang berperan Clostridium acteinum, Bacteriodes ruminicola, Bifidobacterium sp, Eschericia sp, Enterobacter sp, dan Desulfobio sp.

Tahap 2 Acidogenesis-Asetogenesis

• Bakteri mengoksidasi asam berantai karbon panjang, seperti asetat dan alkohol yang dilakukan oleh Lactobacillus sp, Streptococcus sp.

Tahap 3 Metanogenesis

• Bakteri methanogenik menggunakan

H2, CO2, dan asetat untuk

pertumbuhannya, serta memproduksi

CH4 dan CO2.

• Urea yang berasal dari protein dihidrolisa

oleh bakteri menjadi gas metan (CH4) dan

NH4+.

• Asam asetat serta asam propionat dari lemak

difermentasi menjadi gas metan dan CO2

• CO2 yang dihasilkan direduksi menjadi CH4

dan H2O.

• Bakteri yang berperan pada tahap ini adalah Methanobacterium melianskii, Methanococcus sp, dan Methanosarcina sp

• 70% metan dihasilkan dari asam asetat, 15%

dari H2 dan CO2, 15% lagi dari reduksi metanol

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN BIOGAS

• Selain bermanfaat sebagai pengganti bahan bakar, ada sejumlah kelebihan yang dapat diperoleh dari biogas terhadap lingkungan, antara lain:

• Masyarakat tak perlu menebang pohon untuk dijadikan kayu bakar.

• Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat karena tidak mengeluarkan asap.

• Kandang hewan menjadi semakin bersih karena limbah kotoran kandang langsung dapat diolah.

• Sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk sehingga tidak mencemari lingkungan.

• Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca melalui pengurangan pemakaian bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak.

• Realatif lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran.

• Adapun kekurangannya adalah:

• Memerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas.

• Tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses produksi.

• Belum dikenal masyarakat.

• Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.

Sekian.

Terimakasih

ANY QUESTION?