Materi Biogas
Transcript of Materi Biogas
-
8/17/2019 Materi Biogas
1/36
BIOGASKP4 UGM Th. 2012
-
8/17/2019 Materi Biogas
2/36
Latar Belakang
Potensi dan permasalahan:Masyarakat banyak yang memelihara ternak :
sapi , kambing dll, dipekarangan rumah.
Sampah rumah tangga hanya dibuang, belum
dimanfaatkan.
Sampah dan kotoran ternak menjadi masalah
kebersihan,terakumulasi dan berdampak negatif.
Belum adanya usaha untuk menerapkanteknologi tepat guna dalam menangani sampahdan limbah ternak sekaligus menghasilkan energi.
-
8/17/2019 Materi Biogas
3/36
Biasanya :
sampah dibuang ke TPS atau TPA, dibuang
ke pekarangan (ditimbun), dibuang ke
sungai.
kotoran ternak ditumpuk di dekat
kandang atau dikomposkan
-
8/17/2019 Materi Biogas
4/36
Uraian Total (%)
Sampah Organik* 71,85
Kertas 12,45
Plastik 7,60Logam 0,90
Kaca/gelas 0,90
Karet 0,54Kain 1,94
Lain
-
lain 3,82
Contoh Komposisi Sampah
*Sampah organik antara lain: sisa makanan, daun-daunan (bukan bahankeras/kayu dll)
-
8/17/2019 Materi Biogas
5/36
Sekilas Sampah dan Limbah
Sampah
Rumah Tangga
SampahBelum diolah
Mencemari lingkungan
Sifat-sifatnya :
Berbau
Media pembiakan kuman Beracun
Potensi pencemar air tanah
Mengganggu estetika
Kotoran ternak
1. Daun-daunan
2. Sisa makanan3. Plastik (dipisahkan)
4. Kertas (dipisahkan)
5. Logam/kaca (dipisahkan)
6. Kayu (dipisahkan)
-
8/17/2019 Materi Biogas
6/36
BAGAIMANA JIKA TIDAK
DIKELOLA ?
Kotoran yang menumpuk akan terbawa
oleh air masuk ke dalam tanah atau sungai
yang kemudian mencemari air tanah dan
air sungai. Limbah organik mengandung racun dan
mikroba yang membahayakan kesehatan
manusia dan lingkungannya.
-
8/17/2019 Materi Biogas
7/36
Kotoran Ternak
-
8/17/2019 Materi Biogas
8/36
-
8/17/2019 Materi Biogas
9/36
Peternakan Sapi
Limbah (feces, Urine, dll)
Limbah Padat Limbah Cair
Penggunaan
langsung
Dikeringkan
utk dijual
Penimbunan
Manure
Tangki Penampungan
Saluran Air Pupuk Tanaman Ditimbun di
Area pemukiman
Polusi
Gambar 1. Dampak Umum dan Manajemen Limbah Ternak
-
8/17/2019 Materi Biogas
10/36
Berdasarkan hasil analisis diperoleh bahwa
tinja sapi mengandung 22.59% sellulosa,
18.32% hemi-sellulosa, 10.20% lignin, 34.72%total karbon organik, 1.26% total nitrogen,
27.56:1 ratio C:N, 0.73% P, dan 0.68% K
(Lingaiah dan Rajasekaran, 1986).
-
8/17/2019 Materi Biogas
11/36
Sampah
-
8/17/2019 Materi Biogas
12/36
Pemanfaatan Sampah dan Kotoran
Ternak
Kompos/pupuk (teknologi sederhana)
Biogas (teknologi sederhana)
Bio Oil (teknologi tinggi)
Bio Etanol (teknologi tinggi)
Yang menghasilkan energi dan pupuk
dengan teknologi sederhana BIOGAS
-
8/17/2019 Materi Biogas
13/36
Teknologi Sederhana Pemanfaatan Sampah
dan Kotoran Ternak
Digester
biogas
Gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan
dari proses fermentasi bahan-bahan organik olehbakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam
kondisi tanpa oksigen yang ada dalam udara).
Limbah + Kotoran sapi CH4 + CO2
Kompos
-
8/17/2019 Materi Biogas
14/36
KEUNTUNGAN DIGESTER
1. Limbah dapat diubah menjadi biogasuntuk bahan bakar alternatif sehingga
mengurangi pemakaian bahan bakar.
2. Sisa limbah yang sudah diolah dapatdijadikan kompos atau pupuk tanaman.
3. Lingkungan menjadi lebih bersih, tidak
berbau.
-
8/17/2019 Materi Biogas
15/36
Apa itu biogas ?
Biogas adalah gas yang mudah terbakar (flammable) yangdihasilkan dari proses fermentasi (pembusukan) bahan-bahan
organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup
dalam kondisi tanpa oksigen yang ada dalam udara).
Bahan-bahan organik adalah bahan-bahan yang dapat teruraikembali menjadi tanah, misal sampah dan kotoran sapi
Proses fermentasi ini sebetulnya terjadi secara alamiah, tapi
waktu lama, tidak dimanfaatkan gas sering terbentuk di
bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan SampahAkhir (TPA)
-
8/17/2019 Materi Biogas
16/36
Sejarah Penemuan Biogas
Gas methan digunakan oleh warga Mesir, China, danRoma kuno untuk dibakar dan digunakan sebagaipenghasil panas.
Proses fermentasi untuk menghasilkan gas methanpertama kali ditemukan oleh Alessandro Volta (1776).
Hasil identifikasi gas yang dapat terbakar ini dilakukanoleh William Henry pada tahun 1806.
Yang memperlihatkan asal mikrobiologis daripembentukan methan adlh Becham (1868), muridLouis Pasteur dan Tappeiner (1882)
-
8/17/2019 Materi Biogas
17/36
Pembangkit biogas pertama dibangun pada tahun 1900.
Akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai
biogas dilakukan oleh Jerman dan Perancis Selama Perang Dunia II : petani di Inggris dan Benua Eropa
membuat pembangkit biogas untuk menggerakkan traktor.
Karena BBM mudah dan murah pada 1950 pemakaian biogasmulai ditinggalkan.
Tetapi, di India produksi biogas tetap dilakukan.
Di China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Nugini, dilakukanriset dan pengembangan alat penghasil biogas
Teknologi biogas juga dikembangkan di negara maju seperti
Jerman [8].
-
8/17/2019 Materi Biogas
18/36
KEGUNAAN BIOGAS
Cocok digunakan sebagai b
ahan bakar alternatif
pengganti minyak tanah
karena...
Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogassekitar 6.000 watt jam yang setara
dengan setengah liter minyak tanah.
-
8/17/2019 Materi Biogas
19/36
Campuran gas bio mudah terbakar jika
kandungan gas methan lebih dari 50 %.
Gas dibakar warna biru menghasilkan
energi panas.
Kira-kira : 5200-5900 Kcal /m3 gas
atau memanaskan air 65 -73 L dari 20oC sampai
mendidih
atau menyalakan lampu 50-100 watt selama 3- 8 jam.
-
8/17/2019 Materi Biogas
20/36
Potensi Gas yang Dihasilkan
Asumsi : 1 Kg kotoran sapi bisamenghasilkan 0,03 m3 gas
jumlah kotoran : 10 kg/hari/ekor sapi
dewasa maka perkiraan jumlah sapi dewasa (berat
500 Kg) yang dibutuhkan untuk
menghasilkan sejumlah gas dapat dilihatpada tabel berikut
-
8/17/2019 Materi Biogas
21/36
NoUkuranBiogas
(m3)
JumlahSapi
(ekor)
Kotoran
(Kg)Energi (Kcal)
1 2 2-3 20-30 10400-18000
2 3 3-4 30-40 15600-177003 4 4-6 40-60 20800-23600
4 6 6-10 60-100 31200-35400
5 8 12-15 120-150 41600-47200
-
8/17/2019 Materi Biogas
22/36
KOMPOSISI BIOGAS
1. Methana (CH4) 40 – 70 %
2. Karbondioksida (CO2) 30 – 60 %
3. Hidrogen (H2) 0 - 1 %
4. Hidrogen Sulfida (H2S) 0 – 3 %
5. dll
-
8/17/2019 Materi Biogas
23/36
Prinsip Pembuatan Biogas
-
8/17/2019 Materi Biogas
24/36
Prinsip pembuatan biogas
Bahan organik (kotoran sapi dan sampahsetelah dihancurkan) dicampur air laludimasukan ke dalam ruang/tabung tertutupbebas/kedap udara yang disebut DIGESTER
Proses :Bahan organik + air hidrolisa
fermentasi biogas (CH4 +
CO2) + slurry
-
8/17/2019 Materi Biogas
25/36
Tahapan Peruraian Bahan Organik menjadi Biogas
Tahap pelarutan bahan-bahan organik, bahan padat yang mudah larutatau yang sukar larut akan berubah menjadi senyawa organik yanglarut seperti karbohidrat, asam amino, dan asam lemak hidrolisis
Tahap asidifikasi atau pengasaman, merupakan tahap terbentuknyaasam-asam seperti hidrogen sulfida, asetat dan pertumbuhan sel
bakteri. Tahap metanogenik, menghasilkan gas methana (CH4), karbon
dioksida, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya
Biogas mulai terbentuk kurang lebih setelah 1 minggu.
-
8/17/2019 Materi Biogas
26/36
Proses tsb memerlukan bakteri methan dan bakteri
asam Secara alami bakteri ini terdapat dalam limbah yang
mengandung bahan organik, misal kotoran binatang,manusia, sampah rumah tangga
Jumlah kedua bakteri hrs berimbang agarkelangsungan hidup bakteri methan terganggu produksi biogas terganggu
Proses hidrolisa dan fermentasi ini harus dilakukandalam kondisi an aerob atau kedap udara digesterharus dibuat sedemikian sehingga kedap udara
-
8/17/2019 Materi Biogas
27/36
Selulosa
Glukosa
Asam Lemak
dan Alkohol
Metan + CO2
(C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6)
selulosa glukosa
1. Hidrolisis
2. Pengasaman
3. Metanogenik
(C6H12O6)n + nH2O CH3CHOHCOOH
glukosa asam laktat
CH3CH2CH2COOH + CO2 + H2asam butirat
CH3CH2OH + CO2etanol
4H2 + CO2 2H2O + CH4
CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + CH4
CH3COOH + CO2 CO2 + CH4CH3CH2CH2COOH + 2H2 + CO2 CH3COOH + CH4
Gambar 2. Tahap Pembentukan Gasbio (FAO, 1978)
-
8/17/2019 Materi Biogas
28/36
Jenis Bakteri
Bakteri pembentuk asam antara lain:Pseudomonas, Escherichia, Flavobacterium, dan
Alcaligenes yang mendegradasi bahan organik
menjadi asam-asam lemak.
Bakteri metana antara lain: Methanobacterium,
Methanosarcina, dan Methanococcus yang
mengubah asam-asam lemak menjadi biogas
-
8/17/2019 Materi Biogas
29/36
Bagan produksi biogas
MATERIALORGANIK
Mengandung zat tepung,zat gula dll
FASE INPUT
Filtrasi, pencampuran,pengenceran
FASA PRODUKSIPembentukan asam,
kombinasi gas
FASA OUTPUTBIOGASMemasak
LUBERANPupuk padat/cair
Sampah
dipilahKotoran ternak
-
8/17/2019 Materi Biogas
30/36
Faktor-faktor yang mempengaruhi
pembentukan biogas
Bahan baku
Kondisi operasi
Pengadukan
Bahan penghambat
-
8/17/2019 Materi Biogas
31/36
Bahan baku
Bahan organik (mengandung unsur karbon dan hidrogenserta nitrogen): sampah, limbah pertanian, kotoran
◦ Unsur nitrogen diperlukan bakteri untuk pembentukan sel.
◦ Agar fermentasi lebih cepat, bahan yg kasar harus digiling ataudirajang dulu
◦ Bahan baku berbentuk bubur kandungan air hrs cukup tinggi(optimum : 7 - 9%).
◦ Kadar air dlm kotoran sapi kira-kira 18 % (rata-rata hewan 11-25%), maka perlu diencerkan dengan perbandingan 1 : 1
Air yang tidak mengandung zat-zat yang dapat
menghambat pengembangbiakan bakteri
-
8/17/2019 Materi Biogas
32/36
Perbandingan unsur karbon dan nitrogen(C/N) paling baik untuk pembentukan
biogas adalah 30.
◦ Rasio C/N untuk sampah mendekati nilai 12.◦ Rasio C/N kotoran kuda dan babi adalah 25
◦ Rasio C/N sapi dan kerbau adalah 18.
-
8/17/2019 Materi Biogas
33/36
Kondisi operasi
Temperatur◦ Perkembangbiakan bakteri sangat dipengaruhi
temperatur. Fermentasi anaerobik berlangsungpada 5oC - 55oC.
◦ Temperatur kerja yang optimum 35oC.
Derajat Keasaman (pH)◦ Pada awal proses, pH bahan dalam digester bisa
turun sampai 6 atau lebih rendah akibatdegradasi bahan organik oleh bakteri aerobik.
◦
Kemudian pH mulai naik disertaiperkembangbiakan bakteri pembentuk metana danhasil pencernaan yang optimum adalah pada pH 6,8sampai 8.
Pengadukan
-
8/17/2019 Materi Biogas
34/36
Pengadukan
◦ Bahan baku yang sukar dicerna (misal jerami) dansisa bahan akan membentuk lapisan kerak padapermukaan cairan.
◦ Lapisan perlu diaduk sehingga hambatan terhadaplaju biogas yang dihasilkan dapat dikurangi.
Bahan Penghambat
◦Yang menghambat pertumbuhan mikroorganisme:misalnya logam berat (tembaga, cadmium, dankromium), desinfektan, deterjen dan antibiotik.
◦ Karena itu air yang digunakan sebagai pencampur
tidak mengandung bahan-bahan tersebut.
-
8/17/2019 Materi Biogas
35/36
PERHITUNGAN BIAYA
PEMBUATAN DIGESTER: 6m3 Rp 12.000.000,- (harga sdh
termasuk biaya instalasi – utk 12 m).
Harga jogja.
Utk generator: Rp 4.850.00,- (1.500 W)dpt menghasilkan listrik sampai 1.000 W
Kompor 1 tungku Rp 500.000,-
Chooper : Rp 8.500.00,-
-
8/17/2019 Materi Biogas
36/36