Materi Biogas

download Materi Biogas

of 36

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