Selasa, 26 Juni 2012

PENGOLAHAN LIMBAH TERNAK MENJADI BIOGAS


Limbah peternakan khususnya ternak sapi merupakan bahan buangan dari usaha peternakan sapi yang selama ini juga menjadi salah satu sumber masalah dalam kehidupan manusia sebagai penyebab menurunnya mutu lingkungan melalui pencemaran lingkungan, menggangu kesehatan manusia dan juga sebagai salah satu penyumbang emisi gas efek rumah kaca. Pada umumnya limbah peternakan hanya digunakan untuk pembuatan pupuk organik. Untuk itu sudah selayaknya perlu adanya usaha pengolahan limbah peternakan menjadi suatu produk yang bisa dimanfaatkan manusia dan bersifat ramah lingkungan.
Pengolahan limbah peternakan melalui proses anaerob atau fermentasi perlu digalakkan karena dapat menghasilkan biogas yang menjadi salah satu jenis bioenergi. Pengolahan limbah peternakan menjadi biogas ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar minyak yang mahal dan terbatas, mengurangi pencemaran lingkungan dan menjadikan peluang usaha bagi peternak karena produknya terutama pupuk kandang banyak dibutuhkan masyarakat.
Adanya penggantian bahan bakar minyak ke gas, maka diperlukan gas yang lebih banyak. Karena persediaan minyak tanah semakin menipis dan harganya mahal, masyarakat banyak menggunakan kompor gas, oleh karna itu gas semakin banyak diperlukan. Dengan itu muncullah ide-ide atau alternatif-alternatif lainnya guna mencukupi kebutuhan akan gas. Untuk itu kita dapat melakukan usaha seperti pengelolaan lingkungan hidup salah satunya yaitu,dengan pengelolaan limbah ternak menjadi biogas. Dimana pada saat ini biogas sangat diperlukan bagi masyarakat.

POTENSI GAS BIO
Sumber.
http://inikan.890m.com/2008/09/energi-biogas-mengharap-energi-ramah-lingkungan

Untuk mengatasi tingginya harga bahan bakar minyak (BBM) yang makin memberatkan masyarakat, perlu dikembangkan bahan bakar alternatif yang bikin irit. Aplikasi energi biogas dapat membantu kehidupan masyarakat. Dengan kompor biogas maka secara ekonomi pengeluaran perbulan dapat dihemat.
Gasbio atau biogas bisa dihasilkan dengan memroses kotoran ternak dan limbah pertanian lainnya. Bakteri-bakteri gasbio akan mengolah limbah tersebut untuk menghasilkan gasbio, sedang hasil sisanya dapat dimanfaatkan untuk pupuk dan makanan ikan. Gasbio dapat digunakan untuk memasak dengan menggunakan kompor gas atau untuk penerangan.
Mengingat potensi ternak secara nasional cukup banyak, yaitu 11,7 juta ekor sapi, 2,2 juta ekor kerbau, 440 ribu ekor kuda, 24,7 ekor kambing/domba, dan unggas pada tahun 2007, maka potensi gasbio yang dihasilkan juga besar. Ke depan perlu ditingkatkan pemanfaatan gasbio sebagai salah satu alternatif energi yang ramah lingkungan. Karena, di samping berguna menyehatkan lingkungan, pengolahan limbah dari kotoran ternak mencegah penumpukan limbah yang menjadi sumber penyakit, bakteri dan polusi udara. Memasak dengan gas ini lebih bersih karena tidak berasap.
Sekadar berhitung, hasil kotoran ternak dari seluruh populasi di Indonesia cukup tinggi sebanyak 78 juta ton pertahun. Bila diproses gasbio yang dapat dipergunakan untuk memasak di rumah tangga petani peternak setara dengan 3.874 juta liter pertahun. Pupuk organik untuk meningkatkan kesuburan tanah dapat dihasilkan 31 juta ton pertahun. Sesungguhnya, bangsa ini tidak perlu risau dengan krisis energi jika potensi energi terbarukan berupa gasbio dioptimalkan pemanfaatannya. Pembuatan dan penggunaan gasbio sebagai energi seperti layaknya energi dari kayu bakar, minyak tanah, gas, dan sebagainya sudah dikenal sejak lama, terutama di kalangan petani Inggris, Rusia dan Amerika Serikat. Dalam skala besar, gasbio dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik.
Proses Anaerob
Gasbio adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka oksigen (anaerob). Dalam keadaan hangat, basah dan kurang udara, bakteri akan mencerna sembarang bahan organik menghasilkan gas methana (CH4) yang mudah terbakar. Gas methana yang bergabung dengan karbondioksida (CO2) yang kemudian disebut biogas dengan perbandingan 65 : 35. Biogas jika dibakar dapat menghasilkan panas yang cukup tinggi dan cepat daya nyalanya. Apinya berwarna biru, tak berbau dan tak berasap jika dibakar.
Proses pengubahan sampah atau buangan menjadi gasbio memerlukan persyaratan tertentu. Pertama, isi yang terkandung dalam bahan. Hal ini menyangkut nilai atau bandingan antara unsur C (karbon) dengan unsur N (nitrogen) yang secara umum dikenal dengan nama rasio C/N. Perubahan senyawa organik dari sampah atau kotoran kandang menjadi CH4 dan CO2 memerlukan persyaratan rasio C/N antara 20 - 25.
Kedua, diperlukan air dalam proses pembuatan gasbio. Jika hasil gasbio diharapkan sesuai persyaratan yang berlaku, maka bahan yang berbentuk kotoran kering maka perlu penambahan air. Tapi, berbeda kalau bahan yang akan digunakan berbentuk lumpur yang sudah mengandung bahan organik tinggi, semisal dari bekas dan sisa pemotongan hewan. Air berperan sangat penting di dalam proses biologis pembuatan gasbio.
Ketiga, temperatur selama proses berlangsung, karena ini menyangkut “kesenangan” hidup bakteri pemroses gasbio antara 27 - 28C.
Keempat, kehadiran mikroorganisme pemroses, atau mikroorganisme yang mempunyai kemampuan untuk menguraikan bahan-bahan yang akhirnya membentuk CH4 dan CO2. Dalam kotoran ternak, sampah dan jerami, serta limbah lainnya, banyak terdapat jasad renik, baik bakteri ataupun jamur pengurai.
Kelima, aerasi atau kehadiran udara (oksigen) selama proses. Dalam hal pembuatan gasbio maka udara sama sekali tidak diperlukan. Sebab, keberadaan udara menyebabkan gas CH4 tak akan terbentuk.
Dari Kotoran Ternak
Gasbio, potensinya sungguh memadai dalam usaha diversifikasi energi. Syarat-syarat bahan isian berupa kotoran ternak adalah tidak terlalu kental, dalam kondisi segar, tercampur rata dengan air, serta bebas dari benda-benda keras, misal ranting, batu maupun rumput. Gasbio terdiri atas berbagai unsur gas, methana (60-70 persen), karbondioksida (20-25 persen), hidrogen sulfida (sekitar 7 persen), dan amoniak (sekitar 3 persen).
Potensi ekonomis gasbio sangat besar. Kesetaraan gasbio dengan sumber energi lain, yaitu satu meter kubik gasbio setara dengan elpiji 0,46 kg, minyak tanah 0,62 liter, minyak solar 0,52 liter, bensin 0,8 liter, kayu 3,5 kg. Di samping itu, pupuk kandang yang dihasilkan dari proses produksi biogas mempunyai nilai ekonomis yang tidak kecil.
Berdasar kebutuhan rumah tangga untuk keperluan memasak di dapur, maka rataan kebutuhan rumah tangga sebesar 1,23 liter minyak tanah dengan 4-6 anggota keluarga. Volume biodigester yang diperlukan sebesar 2 m3. Sesuai hitungan, potensi gasbio setara dengan minyak tanah 1,23 liter perhari dihasilkan oleh 2 ekor ruminansia besar (sapi/kerbau), atau 36 ekor ruminansia kecil (kambing/domba), atau 3 ekor kuda, 15 ekor babi, atau 363 ekor unggas. Sistem pemeliharaan ternak harus dikandangkan sehingga seluruh kotoran ternak dapat diproses ke dalam biodigester.
Pada gilirannya, melalui pemanfaatan gasbio berarti dapat menghindari pencemaran lingkungan dan memperkecil emisi salah satu gas rumah kaca (GRK), yaitu CH4 yang berasal dari limbah ternak. Dengan demikian, bisa mengurangi sumbangan terhadap pemanasan global yang berpotensi menimbulkan bencana lingkungan yang sangat merugikan kehidupan di bumi. Sumber : suaramerdeka.com.
Biogas dari Limbah Peternakan Sapi
Limbah peternakan seperti feses, urin beserta sisa pakan ternak sapi merupakan salah satu sumber bahan yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan biogas. Namun di sisi lain perkembangan atau pertumbuhan industri peternakan menimbulkan masalah bagi lingkungan seperti menumpuknya limbah peternakan termasuknya didalamnya limbah peternakan sapi. Limbah ini menjadi polutan karena dekomposisi kotoran ternak berupa BOD dan COD (Biological/Chemical Oxygen Demand), bakteri patogen sehingga menyebabkan polusi air (terkontaminasinya air bawah tanah, air permukaan), polusi udara dengan debu dan bau yang ditimbulkannya.
Biogas merupakan renewable energy yang dapat dijadikan bahan bakar alternatif untuk menggantikan bahan bakar yang berasal dari fosil seperti minyak tanah dan gas alam (Houdkova et.al., 2008). Biogas juga sebagai salah satu jenis bioenergi yang didefinisikan sebagai gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik seperti kotoran ternak, kotoran manusia, jerami, sekam dan daun-daun hasil sortiran sayur difermentasi atau mengalami proses metanisasi. Gas metan ini sudah lama digunakan oleh warga Mesir, China, dan Roma kuno untuk dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas. Sedangkan proses fermentasi lebih lanjut untuk menghasilkan gas metan ini pertama kali ditemukan oleh Alessandro Volta (1776). Hasil identifikasi gas yang dapat terbakar ini dilakukan oleh Willam Henry pada tahun 1806. Dan Becham (1868) murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882) adalah orang pertama yang memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan gas metan.Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobik digestion (Pambudi, 2008). Biogas yang terbentuk dapat dijadikan bahan bakar karena mengandung gas metan (CH4) dalam persentase yang cukup tinggi.
Komponen penyusun biogas
Jenis Gas Persentase
Metan (CH4)
Karbondioksida (CO2)
Air (H2O)
Hidrogen sulfide (H2S)
Nitrogen (N2)
Hidrogen 50-70%
30-40%
0,3%
Sedikit sekali
1- 2%
5-10%

Sebagai pembangkit tenaga listrik, energi yang dihasilkan oleh biogas setara dengan 60 – 100 watt lampu selama 6 jam penerangan. Kesetaraan biogas dibandingkan dengan bahan bakar lain dapat dilihat pada Tabel 3.
Nilai kesetaraan biogas dan energi yang dihasilkan
Aplikasi 1m3 Biogas setara dengan
1 m3 biogas Elpiji 0,46 kg
Minyak tanah 0,62 liter
Minyak solar 0,52 liter
Kayu bakar 3,50 kg

Biogas sebagai salah satu sumber energi yang dapat diperbaharui dapat menjawab kebutuhan akan energi sekaligus menyediakan kebutuhan hara tanah dari pupuk cair dan padat yang merupakan hasil sampingannya serta mengurangi efek rumah kaca. Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi alternatif dapat mengurangi penggunaan kayu bakar. Dengan demikian dapat mengurangi usaha penebangan hutan, sehingga ekosistem hutan terjaga. Biogas menghasilkan api biru yang bersih dan tidak menghasilkan asap.
Energi biogas sangat potensial untuk dikembangkan kerena produksi biogas peternakan ditunjang oleh kondisi yang kondusif dari perkembangkan dunia peternakan sapi di Indonesia saat ini. Disamping itu, kenaikan tarif listrik, kenaikan harga LPG (Liquefied Petroleum Gas), premium, minyak tanah, minyak solar, minyak diesel dan minyak bakar telah mendorong pengembangan sumber energi elternatif yang murah, berkelanjutan dan ramah lingkungan (Nurhasanah dkk., 2006).
Peningkatan kebutuhan susu dan pencanangan swasembada daging tahun 2010 di Indonesia telah merubah pola pengembangan agribisnis peternakan dari skala kecil menjadi skala menengah/besar. Di beberapa daerah telah berkembang koperasi susu, peternakan sapi pedaging melalui kemitraan dengan  perkebunaan kelapa sawit dan sebagainya. Kondisi ini mendukung ketersediaan bahan baku biogas secara kontinyu dalam jumlah yang cukup untuk memproduksi biogas.
Pemanfaatan limbah peternakan khususnya kotoran ternak sapi menjadi biogas mendukung konsep zero waste sehingga sistem pertanian yang berkelanjutan dan ramah lingkungan dapat dicapai.
Beberapa keuntungan penggunaan kotoran ternak sebagai penghasil biogas sebagai berikut :
Mengurangi pencemaran lingkungan terhadap air dan tanah, pencemaran udara (bau).
Memanfaatkan limbah ternak tersebut sebagai bahan bakar biogas yang dapat digunakan sebagai energi alternatif untuk keperluan rumah tangga.
Mengurangi biaya pengeluaran peternak untuk kebutuhan energi bagi kegiatan rumah tangga yang berarti dapat meningkatkan kesejahteraan peternak.
Melaksanakan pengkajian terhadap kemungkinan dimanfaatkannya biogas untuk menjadi energi listrik untuk diterapkan di lokasi yang masih belum memiliki akses listrik.
Melaksanakan pengkajian terhadap kemungkinan dimanfaatkannya kegiatan ini sebagai usulan untuk mekanisme pembangunan bersih (Clean Development Mechanism).


Pengolahan Limbah Peternakan Sapi Menjadi Biogas
Pengolahan limbah peternakan sapi menjadi biogas pada prinsipnya menggunakan metode dan peralatan yang sama dengan pengolahan biogas dari biomassa yang lain. Adapun alat penghasil biogas secara anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. Pada akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas metan sebagai biogas dilakukan oleh Jerman dan Perancis pada masa antara dua Perang Dunia. Selama Perang Dunia II, banyak petani di Inggris dan Benua Eropa yang membuat alat penghasil biogas kecil yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Akibat kemudahan dalam memperoleh BBM dan harganya yang murah pada tahun 1950-an, proses pemakaian biogas ini mulai ditinggalkan. Tetapi, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Oleh karena itu, di India kegiatan produksi biogas terus dilakukan semenjak abad ke-19. Saat ini, negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Nugini telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat penghasil biogas. Selain di negara berkembang, teknologi biogas juga telah dikembangkan di negara maju seperti Jerman.
Pada prinsipnya teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi (pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri metan sehingga dihasilkan gas metan (Nandiyanto, 2007). Menurut Haryati (2006), proses pencernaan anaerobik merupakan dasar dari reaktor biogas yaitu proses pemecahan bahanorganik oleh aktivitas bakteri metanogenik dan bakteri asidogenik pada kondisi tanpa udara, bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran binatang, manusia, dan sampah organik rumah tangga. Gas metan adalah gas yang mengandung satu atom C dan 4 atom H yang memiliki sifat mudah terbakar. Gas metan yang dihasilkan kemudian dapat dibakar sehingga dihasilkan energi panas. Bahan organik yang bisa digunakan sebagai bahan baku industri ini adalah sampah organik, limbah yang sebagian besar terdiri dari kotoran dan potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami dan sebagainya serta air yang cukup banyak.
Proses fermentasi memerlukan kondisi tertentu seperti rasio C : N, temperatur, keasaman juga jenis digester yang dipergunakan. Kondisi optimum yaitu pada temperatur sekitar 32 – 35°C atau 50 – 55°C dan pH antara 6,8 – 8 . Pada kondisi ini proses pencernaan mengubah bahan organik dengan adanya air menjadi energi gas.
Jika dilihat dari segi pengolahan limbah, proses anaerobik juga memberikan beberapa keuntungan lain yaitu  menurunkan nilai COD dan BOD, total solid, volatile solid, nitrogen nitrat dan nitrogen organic, bakteri coliform dan patogen lainnya, telur insek, parasit, dan bau.
Proses pencernaan anaerobik, yang merupakan dasar dari reaktor biogas yaitu proses pemecahan bahan organik oleh aktifitas bakteri metanogenik dan bakteri asidogenik pada kondisi tanpa udara. Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran binatang, manusia, dan sampah organik rumah tangga.
Bakteri metanogen merupakan salah satu jenis bakteri yang dapat menghasilkan sumber energi. Sumber energi yang dapat dihasilkan oleh bakteri ini adalah biogas. Biogas merupakan gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik difermentasi atau mengalami proses metanisasi. Proses fermentasi (penguraian material organik) tersebut terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Biogas terdiri atas beberapa macam gas, antara lain metana (55-75%), karbon dioksida (25-45%), nitrogen (0-0.3%), hydrogen (1-5%), hidrogen sulfida (0-3%), dan oksigen (0.1-0.5%). Persentase terbesar dalam biogas ini, metan, membuat gas ini mudah terbakar dan dapat disamakan kualitasnya dengan gas alam setelah dilakukan pemurnian terhadap gas metan.
Sumber pembuatan gas metan ini berasal dari bahan-bahan organik yang tidak memerlukan waktu yang terlalu lama dalam penguraiannya, seperti kotoran hewan, dedaunan, jerami, sisa makanan, dan sortiran sayur. Dalam menghasilkan gas metan ini, bakteri metanogen tidak bekerja sendiri. Terdapat beberapa tahap yang harus dilalui dan memerlukan kerja sama dengan kelompok bakteri yang lain. Berikut ini merupakan tahapan dalam proses pembentukan biogas :

1.  Hidrolisis
Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang menjadi senyawa yang sederhana. Pada tahap ini, terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah larut dan pemecahan bahan organik yang komplek menjadi sederhana dengan bantuan air (perubahan struktur bentuk polimer menjadi bentuk monomer). Bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, seperti peptida, asam amino, dan gula sederhana. Kelompok bakteri hidrolisa, seperti Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae yang melakukan proses ini.
2.   Asidogenesis
Asidogenesis adalah pembentukan asam dari senyawa sederhana. Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang umumnya asam asetat dan asam format. Pada  tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula sederhana tadi yaitu asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hidrogen dan ammonia.
3.   Metanogenesis
Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan bantuan bakteri pembentuk metan seperti Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Tahap ini mengubah asam-asam lemak rantai pendek menjadi H2, CO2, dan asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2, kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk akhir, yaitu metan (CH4) dan karbondioksida (CO2). Bakteri pereduksi sulfat juga terdapat dalam proses ini yang akan mereduksi sulfat dan komponen sulfur lainnya menjadi hydrogen sulfida.
Penghasilan biogas dapat mencapai kondisi optimum jika bakteri-bakteri yang terlibat dalam proses tersebut berada dalam lingkungan yang nyaman. Berikut ini merupakan beberapa hal yang perlu diperhatikan agar bakteri-bakteri penghasil biogas dapat menghasilkan gas secara optimum, yaitu:
1.  Lingkungan abiotis
Bakteri yang dapat memproduksi gas metan tidak memerlukan oksigen dalam pertumbuhannya (anaerobik).  Oleh karena itu, biodigester harus tetap dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak langsung dengan Oksigen (O2)).
2.  Temperatur
Secara umum terdapat 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu:
a. Psikrofilik (suhu 0 – 25°C), optimum pada suhu 20-25°C
b. Mesofilik (suhu 20 – 40°C), optimum pada suhu 30-37°C
c. Termofilik (suhu 45 – 70°C), optimum pada suhu 50-55°C
Temperatur merupakan salah satu hal yang penting bagi pertumbuhan dan perkembangbiakan bakteri. Menjaga temperatur tetap pada kondisi optimum yang mendukung pertumbuhan dan perkembangbiakan bakteri, akan meningkatkan produksi biogas.
3.  Derajat keasaman (pH)
Bakteri asidogen dan metanogen memerlukan lingkungan dengan derajat keasaman optimum yang sedikit berbeda untuk berkembangbiak. pH yang rendah dapat menghambat pertumbuhan bakteri asidogenesis, sedangkan pH di bawah 6,4 dapat meracuni bakteri metanogenesis. Rentang pH yang sesuai bagi perkembangbiakan bakteri metanogenesis 6,6-7 sedangkan rentang pH bagi bakteri pada umumnya adalah 6,4-7,2. Derajat keasaman harus selalu dijaga dalam wilayah perkembangbiakan optimum bagi bakteri agar produksi biogas stabil.
4.  Rasio C/N bahan isian
Syarat ideal untuk proses digesti adalah C/N = 25 – 30. Nilai rasio C/N yang terlalu tinggi menandakan konsumsi yang cepat oleh bakteri metanogenisis, hal itu dapat menurunkan produksi biogas. Sedangkan rasio C/N yang terlalu rendah akan menyebabkan akumulasi ammonia sehingga pH dapat terus naik pada keadaan basa hingga 8,5. Kondisi tersebut dapat meracuni bakteri metanogen. Kadar C/N yang sesuai dapat dicapai dengan mencampurkan beberapa macam bahan organik, seperti kotoran dengan sampah organik.
Biogas yang dihasilkan oleh sekelompok bakteri yang telah diuraikan di atas, dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif untuk menggantikan sumber energi fosil yang saat ini semakin menipis jumlahnya. Meskipun sama-sama dihasilkan oleh mikroorganisme, namun pembentukan biogas tidak memerlukan waktu yang sangat lama seperti pembentukan energi fosil.
Jika dilihat analisa dampak lingkungan terhadap lumpur keluaran (slurry) dari digester menunjukkan penurunan COD sebesar 90% dari kondisi bahan awal dan pebandingan BOD/COD sebesar 0,37 lebih kecil dari kondisi normal limbah cair BOD/COD = 0,5. Sedangkan unsur utama N (1,82%), P (0,73%) dan K (0,41%) tidak menunjukkan perbedaan yang nyata dibandingkan pupuk kompos (referensi: N (1,45%), P (1,10%) dan K (1,10%) (Widodo dkk., 2006). Berdasarkan hasil penelitian, hasil samping pupuk ini mengandung lebih sedikit bakteri patogen sehingga aman untuk pemupukan sayuran/buah, terutama untuk konsumsi segar.
Saat ini berbagai jenis bahan dan ukuran peralatan biogas telah dikembangkan sehingga dapat disesuaikan dengan karakteristik wilayah, jenis, jumlah dan pengelolaan kotoran ternak. Peralatan dan proses pengolahan dan pemanfaatan biogas ditampilkan pada gambar berikut.
Digester dapat dibuat dari bahan plastik Polyetil Propilene (PP), fiber glass atau semen, sedangkan ukuran bervariasi mulai dari 4 – 35 m3. Biogas dengan ukuran terkecil dapat dioperasikan dengan kotoran ternak 3 ekor sapi.
Cara Pengoperasian Unit Pengolahan (Digester) Biogas seperti terjabar dalam Seri Bioenergi Pedesaan Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian Direktorat Jenderal Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian Departemen Pertanian tahun 2009 sebagai berikut :
Buat campuran kotoran ternak dan air dengan perbandingan 1 : 2 (bahan biogas).
Masukkan bahan biogas ke dalam digester melalui lubang pengisian (inlet) hingga bahan yang dimasukkan ke digester ada sedikit yang keluar melalui lubang pengeluaran (outlet), selanjutnya akan berlangsung proses produksi biogas di dalam digester.
Setelah kurang lebih 8 hari biogas yang terbentuk di dalam digester sudah cukup banyak. Pada sistem pengolahan biogas yang menggunakan bahan plastik, penampung biogas akan terlihat mengembung dan mengeras karena adanya biogas yang dihasilkan. Biogas sudah dapat digunakan sebagai bahan bakar, kompor biogas dapat dioperasikan.
Pengisian bahan biogas selanjutnya dapat dilakukan setiap hari, yaitu sebanyak kira-kira 10% dari volume digester. Sisa pengolahan bahan biogas berupa sludge secara otomatis akan keluar dari lubang pengeluaran (outlet) setiap kali dilakukan pengisian bahan biogas. Sisa hasil pengolahan bahan biogas tersebut dapat digunakan sebagai pupuk kandang/pupuk organik, baik dalam keadaan basah maupun kering.
Biogas yang dihasilkan dapat ditampung dalam penampung plastik atau digunakan langsung pada kompor untuk memasak, menggerakan generator listrik, patromas biogas, penghangat ruang/kotak penetasan telur dan lain sebagainya.
Untuk memanfaatkan kotoran ternak sapi menjadi biogas, diperlukan beberapa syarat yang terkait dengan aspek teknis, infrastruktur, manajemen dan sumber daya manusia. Bila faktor tersebut dapat dipenuhi, maka pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas sebagai penyediaan energi di pedesaan dapat berjalan dengan optimal.
Faktor-faktor yang Berpengaruh Pada Proses Pembentukan Biogas
Proses pembentukan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain:


a. Temperatur/Suhu,
Suhu udara maupun suhu di dalam tangki pencerna mempunyai andil besar di dalam memproduksi biogas. Suhu udara secara tidak langsung mempengaruhi suhu di dalam tangki pencerna, artinya penurunan suhu udara akan menurunkan suhu di dalam tangki pencerna. Peranan suhu udara berhubungan dengan proses dekomposisi anaerobik (Yunus, 1991).
b. Ketersediaan Unsur Hara,
Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt (Space and McCarthy didalam Gunerson and Stuckey, 1986). 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 (Gunerson and Stuckey, 1986).
c. Derajat Keasaman (pH),
Peranan pH berhubungan dengan media untuk aktivitas mikroorganisme. 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 (Yunus, 1991).
d. Rasio Carbon Nitrogen (C/N),
Proses anaerobik akan optimal bila diberikan bahan makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada bahan yang memiliki jumlah karbon 15 kali dari jumlah nitrogen akan memiliki C/N ratio 15 berbanding 1. C/N ratio dengan nilai 30 (C/N = 30/1 atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan menciptakan proses pencernaan pada tingkat yang optimum, bila kondisi yang lain juga mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih dahulu. Hal ini akan menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak (C/N ratio rendah; misalnya 30/15), maka karbon habis lebih dulu dan proses fermentasi berhenti (Anonymous, 1999a).
e. Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat,
Menurut Anonymous (1999a), walaupun tidak ada informasi yang pasti, mobilitas bakteri metanogen di dalam bahan secara berangsur – angsur dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat terhambatnya pembentukan biogas. Selain itu yang terpenting untuk proses fermentasi yang baik diperlukan pencampuran bahan yang baik akan menjamin proses fermentasi yang stabil di dalam pencerna. Hal yang paling penting dalam pencampuran bahan adalah menghilangkan unsur – unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yang dihasilkan oleh bakteri metanogen, mencampurkan bahan segar dengan populasi bakteri agar proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh bagian pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada campuran bahan.
Terdapat sepuluh faktor yang dapat mempengaruhi optimasi pemanfaatan kotoran ternak sapi menjadi biogas yaitu:
1. Ketersediaan ternak
Jenis jumlah dan sebaran ternak di suatu daerah dapat menjadi potensi bagi pengembangan biogas. Hal ini karena biogas dijalankan dengan memanfaatkan kotoran ternak. Kotoran ternak yang dapat diproses menjadi biogas berasal dari ternak ruminansia dan non ruminansia seperti sapi potong, sapi perah dan babi; serta unggas.
Jenis ternak mempengaruhi jumlah kotoran yang dihasilkannya. Untuk menjalankan biogas skala individual atau rumah tangga diperlukan kotoran ternak dari 3 ekor sapi, atau 7 ekor babi, atau 400 ekor ayam.
2. Kepemilikan Ternak
Jumlah ternak yang dimiliki oleh peternak menjadi dasar pemilihan jenis dan kapasitas biogas yang dapat digunakan. Saat ini biogas kapasitas rumah tangga terkecil dapat dijalankan dengan kotoran ternak yang berasal dari 3 ekor sapi atau 7 ekor babi atau 400 ekor ayam. Bila ternak yang dimiliki lebih dari jumlah tersebut, maka dapat dipilihkan biogas dengan kapasitas yang lebih besar (berbahan fiber atau semen) atau beberapa biogas skala rumah tangga.
3. Pola Pemeliharaan Ternak
Ketersediaan kotoran ternak perlu dijaga agar biogas dapat berfungsi optimal. Kotoran ternak lebih mudah didapatkan bila ternak dipelihara dengan cara dikandangkan dibandingkan dengan cara digembalakan.
4. Ketersediaan Lahan
Untuk membangun biogas diperlukan lahan disekitar kandang yang luasannya bergantung pada jenis dan kapasitas biogas. Lahan yang dibutuhkan untuk membangun biogas skala terkecil (skala rumah tangga) adalah 14 m2 (7m x 2m). Sedangkan skala komunal terkecil membutuhkan lahan sebesar 40m2 (8m x 5m).
5. Tenaga Kerja
Untuk mengoperasikan biogas diperlukan tenaga kerja yang berasal dari peternak/pengelola itu sendiri. Hal ini penting mengingat biogas dapat berfungsi optimal bila pengisian kotoran ke dalam reaktor dilakukan dengan baik serta dilakukan perawatan peralatannya.
Banyak kasus mengenai tidak beroperasinya atau tidak optimalnya biogas disebabkan karena: pertama, tidak adanya tenaga kerja yang menangani unit tersebut; kedua, peternak/pengelola tidak memiliki waktu untuk melakukan pengisian kotoran karena memiliki pekerjaan lain selain memelihara ternak.
6. Manajemen Limbah/Kotoran
Manajemen limbah/kotoran terkait dengan penentuan komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai untuk menghasilkan biogas, frekuensi pemasukan kotoran, dan pengangkutan atau pengaliran kotoran ternak ke dalam raktor.
Bahan baku (raw material) reaktor biogas adalah kotoran ternak yang komposisi padat cairnya sesuai yaitu 1 berbanding 2. Pada peternakan sapi perah komposisi padat cair kotoran ternak biasanya telah sesuai, namun pada peternakan sapi potong perlu penambahan air agar komposisinya menjadi sesuai.
Frekuensi pemasukan kotoran dilakukan secara berkala setiap hari atau setiap 2 hari sekali tergantung dari jumlah kotoran yang tersedia dan sarana penunjang yang dimiliki. Pemasukan kotoran ini dapat dilakukan secara manual dengan cara diangkut atau melalui saluran.
7. Kebutuhan Energi
Pengelolaan kotoran ternak melalui proses reaktor an-aerobik akan menghasilkan gas yang dapat digunakan sebagai energi. Dengan demikian, kebutuhan peternak akan energi dari sumber biogas harus menjadi salah satu faktor yang utama. Hal ini mengingat, bila energi lain berupa listrik, minyak tanah atau kayu bakar mudah, murah dan tersedia dengan cukup di lingkungan peternak, maka energi yang bersumber dari biogas tidak menarik untuk dimanfaatkan.Bila energi dari sumber lain tersedia, peternak dapat diarahkan untuk mengolah kotoran ternaknya menjadi kompos atau kompos cacing (kascing).
8. Jarak (kandang-reaktor biogas-rumah)
Energi yang dihasilkan dari reaktor biogas dapat dimanfaatkan untuk memasak, menyalakan petromak, menjalankan generator listrik, mesin penghangat telur/ungas dll. Selain itu air panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk proses sanitasi sapi perah.Pemanfaatan energi ini dapat optimal bila jarak antara kandang ternak, reaktor biogas dan rumah peternak tidak telampau jauh dan masih memungkinkan dijangkau instalasi penyaluran biogas. Karena secara umum pemanfaatan energi biogas dilakukan di rumah peternak baik untuk memasak dan keperluan lainnya.
9. Pengelolaan Hasil Samping Biogas
Pengelolaan hasil samping biogas ditujukan untuk memanfaatkannya menjadi pupuk cair atau pupuk padat (kompos). Pengeolahannya relatif sederhana yaitu untuk pupuk cair dilakukan fermentasi dengan penambahan bioaktivator agar unsur haranya dapat lebih baik, sedangkan untuk membuat pupuk kompos hasil samping biogas perlu dikurangi kandungan airnya dengan cara diendapkan, disaring atau dijemur.
Pupuk yang dihasilkan tersebut dapat digunakan sendiri atau dijual kepada kelompok tani setempat dan menjadi sumber tambahan pandapatan bagi peternak.
10. Sarana Pendukung
Sarana pendukung dalam pemanfaatan biogas terdiri dari saluran air/drainase, air dan peralatan kerja. Sarana ini dapat mempermudah operasional dan perawatan instalasi biogas. Saluran air dapat digunakan untuk mengalirkan kotoran ternak dari kandang ke reaktor biogas sehingga kotoran tidak perlu diangkut secara manual. Air digunakan untuk membersihkan kandang ternak dan juga digunakan untuk membuat komposisi padat cair kotoran ternak yang sesuai. Sedangkan peralatan kerja digunakan untuk mempermudah/meringankan pekerjaan/perawatan instalasi biogas.
Potensi Pengembangan Biogas dari Limbah Peternakan Sapi di Indonesia
Pada umumnya peternak sapi di Indonesia mempunyai rata- rata 2 – 5 ekor sapi dengan lokasi yang tersebar tidak berkelompok. Sehingga penanganan limbahnya baik itu limbah padat, cair maupun gas seperti feses dan urin maupun sisa pakan dibuang ke lingkungan sehingga menyebabkan pencemaran. Pengolahan limbah secara sederhana hanya dengan pemanfaatannya sebagai pupuk organik. (Deptan, 2006)
Diketahui sapi dengan bobot 450 kg menghasilkan limbah berupa feses dan urin lebih kurang 25 kg per hari (Deptan, 2006). Dan apabila tidak dilakukan penanganan secara baik maka akan menimbulkan masalah pencemaran lingkungan udara, tanah dan air serta penyebaran penyakit menular. Sehingga sangat diperlukan usaha untuk mengurangi dampak negatif dari kegiatan peternakan sapi salah satunya dengan melakukan penanganan yang baik terhadap limbah yang dihasilkan melalui biogas.
Hasil biogas dari rata 3 – 5 ekor sapi tersebut setara dengan 1-2 liter minyak tanah/hari (Deptan, 2006). Dengan demikian keluarga peternak yang sebelumnya menggunakan minyak tanah untuk memasak bisa menghemat penggunaan minyak tanah 1-2 liter/hari. Pemanfaatan biogas di Indonesia sebagai energi alternatif sangat memungkinkan untuk diterapkan di masyarakat, apalagi sekarang ini harga bahan bakar minyak yang makin mahal dan kadang-kadang langka keberadaannya. Besarnya potensi Limbah biomassa padat di seluruh Indonesia seperti kayu dari kegiatan industri pengolahan hutan, pertanian dan perkebunan; limbah kotoran hewan, misalnya kotoran sapi, kerbau, kuda, dan babi juga dijumpai di seluruh provinsi Indonesia dengan kualitas yang berbeda-beda.
Teknologi biogas adalah suatu teknologi yang dapat digunakan dimana saja selama tersedia limbah yang akan diolah dan cukup air. Di negara maju perkembangan teknologi biogas sejalan dengan perkembangan teknologi lainnya. Untuk kondisi di Indonesia, teknologi biogas dapat dibangun dengan kepemilikan kolektif dan dipelihara secara bersama. Seperti yang dicanangkan oleh Direktorat Budidaya Ternak Ruminansia Direktorat Jenderal Peternakan Departemen Pertanian Republik Indonesia melalui program Pengembangan Biogas Ternak bersama Masyarakat (BATAMAS) yang dimulai pada tahun 2006.
Beberapa alasan mengapa biogas belum popular penggunaannya di kalangan peternak atau kalaupun sudah ada banyak yang tidak lagi beroperasi, yaitu kurang sosialisasi, teknologi yang diterapkan kurang praktis dan perlu pemeliharaan yang seksama dan kurangnya pengetahuan para petani tentang pemeliharaan digester.
Teknologi biogas dapat dikembangkan dengan input teknologi yang sederhana dengan bahan-bahan yang tersedia di pasaran lokal. Energi biogas juga dapat diperoleh dari air buangan rumah tangga; kotoran cair dari peternakan ayam, babi; sampah organik dari pasar, industri makanan dan sebagainya.
Disamping itu, usaha lain yang dapat bersinergi dengan kegiatan ini adalah peternakan cacing untuk pakan ikan/unggas, industri tahu/tempe dapat menghasilkan ampas tahu yang dapat dimanfaatkan sebagai pakan sapi dan limbah cairnya sebagai bahan input produksi biogas. Industri kecil pendukung juga dapat berkembang, seperti industri bata merah, industri kompor gas, industri lampu penerangan, pemanas air dan sebagainya. Sehingga pengembangan teknologi biogas secara langsung maupun tidak langsung diharapkan dapat menciptakan lapangan kerja baru di pedesaan.
Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi pada industri kecil berbasis pengolahan hasil pertanian dapat memberikan multiple effect dan dapat menjadi penggerak dinamika pembangunan pedesaan. Selain itu, dapat juga dipergunakan untuk meningkatkan nilai tambah dengan cara pemberian green labelling pada produk-produk olahan yang di proses dengan menggunaan green energy
http://gayul.wordpress.com/2009/12/12/pengolahan-limbah-ternak-menjadi-biogas/
Pengolahan Limbah Tahu menjadi Biogas
Posted: 3rd March 2011 by Hendrik Perdana
Berbagai kasus pencemaran lingkungan dan memburuknya kesehatan masyarakat yang banyak terjadi dewasa ini diakibatkan oleh limbah cair dari berbagai kegiatan industri, rumah sakit, pasar, restoran hingga rumah tangga. Hal ini disebabkan karena penanganan dan pengolahan limbah tersebut kurang serius. berbagai teknik pengolahan limbah baik cair maupun padat unutk menyisihkan bahan polutannya yang telah dicoba dan dikembangankan selama ini belum memberikan hasil yang optimal. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka diperlukan suatu metode penanganan limbah yang tepat, terarah dan berkelanjutan. Salah satu metode yang dapat diaplikasikan adalah dengan cara BIO-PROSES, yaitu mengolah limbah organik baik cair maupun organik secara biologis menjadi biogas dan produk alternatif lainnya seperti sumber etanol dan methanol. Dengan metode ini, pengolahan limbah tidak hanya bersifat “penanganan” namun juga memiliki nilai guna/manfaat.
Teknologi pengolahan limbah baik cair maupun padat merupakan kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan limbah cair dan limbah padat baik domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara masyarakat setempat. Jadi teknologi yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.
Salah satu limbah yang akan kita bahas di sini adalah limbah cair dari produksi tahu. Tahu adalah salah satu makanan tradisional yang biasa dikonsumsi setiap hari oleh orang Indonesia. Proses produksi tahu menhasilkan 2 jenis limbah, limbah padat dan limbah cairan. Pada umumnya, limbah padat dimanfaatkan sebagai pakan ternak, sedangkan limbah cair dibuang langsung ke lingkungan. Pada umumnya, limbah padat dimanfaatkan sebagai pakan ternak, sedangkan limbah cair dibuang langsung ke lingkungan. Limbah cair pabrik tahu ini memiliki kandungan senyawa organik yang tinggi. Tanpa proses penanganan dengan baik, limbah tahu menyebabkan dampak negatif seperti polusi air, sumber penyakit, bau tidak sedap, meningkatkan pertumbuhan nyamuk, dan menurunkan estetika lingkungan sekitar.
Banyak pabrik tahu skala rumah tangga di Indonesia tidak memiliki proses pengolahan limbah cair. Ketidakinginan pemilik pabrik tahu untuk mengolah limbah cairnya disebabkan karena kompleks dan tidak efisiennya proses pengolahan limbah, ditambah lagi menghasilkan nilai tambah. Padahal, limbah cair pabrik tahu memiliki kandungan senyawa organik tinggi yang memiliki potensi untuk menghasilkan biogas melalui proses an-aerobik. Pada umumnya, biogas mengandung 50-80% metana, CO2, H2S dan sedikit air, yang bisa dijadikan sebagai pengganti minyak tanah atau LPG. Dengan mengkonversi limbah cair pabrik tahu menjadi biogas, pemilik pabrik tahu tidak hanya berkontribusi dalam menjaga lingkungan tetapi juga meningkatkan pendapatannya dengan mengurangi konsumsi bahan bakar pada proses pembuatan tahu.
Biasanya biogas dibuat dari limbah peternakan yaitu kotoran hewan ternak maupun sisa makanan ternak, namun pada prinsipnya biogas dapat juga dibuat dari limbah cair. Biogas sebenarnya adalah gas metana (CH4). Gas metana bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Pada umumnya di alam tidak berbentuk sebagai gas murni namun campuran gas lain yaitu metana sebesar 65%, karbondioksida 30%, hidrogen disulfida sebanyak 1% dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Biogas sebanyak 1000 ft3 (28,32 m3) mempunyai nilai pembakaran yang sama dengan 6,4 galon (1 US gallon = 3,785 liter) butana atau 5,2 gallon gasolin (bensin) atau 4,6 gallon minyak diesel. Untuk memasak pada rumah tangga dengan 4-5 anggota keluarga cukup 150 ft3 per hari.
Berbagai kasus pencemaran lingkungan dan memburuknya kesehatan masyarakat yang banyak terjadi dewasa ini diakibatkan oleh limbah cair dari berbagai kegiatan industri, rumah sakit, pasar, restoran hingga rumah tangga. Hal ini disebabkan karena penanganan dan pengolahan limbah tersebut kurang serius. berbagai teknik pengolahan limbah baik cair maupun padat unutk menyisihkan bahan polutannya yang telah dicoba dan dikembangankan selama ini belum memberikan hasil yang optimal. Untuk mengatasi masalah tersebut, maka diperlukan suatu metode penanganan limbah yang tepat, terarah dan berkelanjutan. Salah satu metode yang dapat diaplikasikan adalah dengan cara BIO-PROSES, yaitu mengolah limbah organik baik cair maupun organik secara biologis menjadi biogas dan produk alternatif lainnya seperti sumber etanol dan methanol. Dengan metode ini, pengolahan limbah tidak hanya bersifat “penanganan” namun juga memiliki nilai guna/manfaat. Teknologi pengolahan limbah baik cair maupun padat merupakan kunci dalam memelihara kelestarian lingkungan. Apapun macam teknologi pengolahan limbah cair dan limbah padat baik domestik maupun industri yang dibangun harus dapat dioperasikan dan dipelihara masyarakat setempat. Jadi teknologi yang dipilih harus sesuai dengan kemampuan teknologi masyarakat yang bersangkutan.
Salah satu limbah yang akan kita bahas di sini adalah limbah cair dari produksi tahu. Tahu adalah salah satu makanan tradisional yang biasa dikonsumsi setiap hari oleh orang Indonesia. Proses produksi tahu menhasilkan 2 jenis limbah, limbah padat dan limbah cairan. Pada umumnya, limbah padat dimanfaatkan sebagai pakan ternak, sedangkan limbah cair dibuang langsung ke lingkungan. Pada umumnya, limbah padat dimanfaatkan sebagai pakan ternak, sedangkan limbah cair dibuang langsung ke lingkungan. Limbah cair pabrik tahu ini memiliki kandungan senyawa organik yang tinggi. Tanpa proses penanganan dengan baik, limbah tahu menyebabkan dampak negatif seperti polusi air, sumber penyakit, bau tidak sedap, meningkatkan pertumbuhan nyamuk, dan menurunkan estetika lingkungan sekitar.
Banyak pabrik tahu skala rumah tangga di Indonesia tidak memiliki proses pengolahan limbah cair. Ketidakinginan pemilik pabrik tahu untuk mengolah limbah cairnya disebabkan karena kompleks dan tidak efisiennya proses pengolahan limbah, ditambah lagi menghasilkan nilai tambah. Padahal, limbah cair pabrik tahu memiliki kandungan senyawa organik tinggi yang memiliki potensi untuk menghasilkan biogas melalui proses an-aerobik. Pada umumnya, biogas mengandung 50-80% metana, CO2, H2S dan sedikit air, yang bisa dijadikan sebagai pengganti minyak tanah atau LPG. Dengan mengkonversi limbah cair pabrik tahu menjadi biogas, pemilik pabrik tahu tidak hanya berkontribusi dalam menjaga lingkungan tetapi juga meningkatkan pendapatannya dengan mengurangi konsumsi bahan bakar pada proses pembuatan tahu.
Biasanya biogas dibuat dari limbah peternakan yaitu kotoran hewan ternak maupun sisa makanan ternak, namun pada prinsipnya biogas dapat juga dibuat dari limbah cair. Biogas sebenarnya adalah gas metana (CH4). Gas metana bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Pada umumnya di alam tidak berbentuk sebagai gas murni namun campuran gas lain yaitu metana sebesar 65%, karbondioksida 30%, hidrogen disulfida sebanyak 1% dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Biogas sebanyak 1000 ft3 (28,32 m3) mempunyai nilai pembakaran yang sama dengan 6,4 galon (1 US gallon = 3,785 liter) butana atau 5,2 gallon gasolin (bensin) atau 4,6 gallon minyak diesel. Untuk memasak pada rumah tangga dengan 4-5 anggota keluarga cukup 150 ft3 per hari.

Bahan baku yaitu limbah tahu cair menjadi Biogas
Sebagian besar limbah cair yang dihasilkan oleh industri pembuatan tahu adalah cairan kental yang terpisah dari gumpalan tahu yang disebut air dadih. Cairan ini mengandung kadar protein yang tinggi dan dapat segera terurai. Limbah cair ini sering dibuang secara langsung tanpa pengolahan terlebih dahulu sehingga menghasilkan bau busuk dan mencemari sungai. Sumber limbah cair lainnya berasal dari pencucian kedelai, pencucian peralatan proses, pencucian lantai dan pemasakan serta larutan bekas rendaman kedelai. Jumlah limbah cair yang dihasilkan oleh industri pembuat tahu kira-kira 15-20 l/kg bahan baku kedelai, sedangkan bahan pencemarnya kira-kira untuk TSS sebesar 30 kg/kg bahan baku kedelai, BOD 65 g/kg bahan baku kedelai dan COD 130 g/kg bahan baku kedelai (EMDI & BAPEDAL, 1994).
Pada industri tempe, sebagian besar limbah cair yang dihasilkan berasal dari lokasi pemasakan kedelai, pencucian kedelai, peralatan proses dan lantai. Karakter limbah cair yang dihasilkan berupa bahan organik padatan tersuspensi (kulit, selaput lendir dan bahan organik lain).
Industri pembuatan tahu dan tempe harus berhati-hati dalam program kebersihan pabrik dan pemeliharaan peralatan yang baik karena secara langsung hal tersebut dapat mengurangi kandungan bahan protein dan organik yang terbawa dalam limbah cair.
Penerapan Prinsip 3R pada Proses Pengolahan Limbah Tahu
Reduce :
Pengolahan Limbah Secara Fisika
Pada umumnya, sebelum dilakukan pengolahan lanjutan terhadap air buangan, diinginkan agar bahan-bahan tersuspensi berukuran besar dan yang mudah mengendap atau bahan-bahan yang terapung disisihkan terlebih dahulu. Penyaringan (screening) merupakan cara yang efisien dan murah untuk menyisihkan bahan tersuspensi yang berukuran besar. Bahan tersuspensi yang mudah mengendap dapat disisihkan secara mudah dengan proses pengendapan. Parameter desain yang utama untuk proses pengendapan ini adalah kecepatan mengendap partikel dan waktu detensi hidrolis di dalam bak pengendap.
Pengolahan Limbah Secara Kimia
Pengolahan air buangan secara kimia biasanya dilakukan untuk menghilangkan partikel-partikel yang tidak mudah mengendap (koloid), logam-logam berat, senyawa fosfor, dan zat organik beracun; dengan membubuhkan bahan kimia tertentu yang diperlukan. Penyisihan bahan-bahan tersebut pada prinsipnya berlangsung melalui perubahan sifat bahan-bahan tersebut, yaitu dari tak dapat diendapkan menjadi mudah diendapkan (flokulasi-koagulasi), baik dengan atau tanpa reaksi oksidasi-reduksi, dan juga berlangsung sebagai hasil reaksi oksidasi.
Pengolahan Limbah Secara Biologi
Semua air buangan yang biodegradable dapat diolah secara biologi. Sebagai pengolahan sekunder, pengolahan secara nbiologi dipandang sebagai pengolahan yang paling murah dan efisien. Dalam beberapa dasawarsa telah berkembang berbagai metode pengolahan biologi dengan segala modifikasinya.
Pada dasarnya, reaktor pengolahan secara biologi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu:
a. Reaktor pertumbuhan tersuspensi (suspended growth reaktor);
b. Reaktor pertumbuhan lekat (attached growth reaktor).
Di dalam reaktor pertumbuhan tersuspensi, mikroorganisme tumbuh dan berkembang dalam keadaan tersuspensi. Proses lumpur aktif yang banyak dikenal berlangsung dalam reaktor jenis ini. Proses lumpur aktif terus berkembang dengan berbagai modifikasinya, antara lain: oxidation ditch dan kontak-stabilisasi. Dibandingkan dengan proses lumpur aktif konvensional, oxidation ditch mempunyai beberapa kelebihan, yaitu efisiensi penurunan BOD dapat mencapai 85%-90% (dibandingkan 80%-85%) dan lumpur yang dihasilkan lebih sedikit. Selain efisiensi yang lebih tinggi (90%-95%), kontak stabilisasi mempunyai kelebihan yang lain, yaitu waktu detensi hidrolis total lebih pendek (4-6 jam). Proses kontak-stabilisasi dapat pula menyisihkan BOD tersuspensi melalui proses absorbsi di dalam tangki kontak sehingga tidak diperlukan penyisihan BOD tersuspensi dengan pengolahan pendahuluan.
Reuse :
Limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan tahu dapat digunakan sebagai alternatif pakan ternak. Hal tersebut dilakukan karena dalam ampas tahu terdapat kandungan gizi. Yaitu, protein (23,55 persen), lemak (5,54 persen), karbohidrat (26,92 persen), abu (17,03 persen), serat kasar (16,53 persen), dan air (10,43 persen). Salah satu alasannya, selain untuk mengurangi pencemaran lingkungan, khususnya perairan.
Recycle :
Larutan bekas pemasakan dan perendaman dapat didaur ulang kembali dan digunakan sebagai air pencucian awal kedelai. Perlakuan hati-hati juga dilakukan pada gumpalan tahu yang terbentuk dilakukan seefisien mungkin untuk mencegah protein yang terbawa dalam air dadih.
MATERI
Perombakan (degradasi) limbah cair organik akan menghasilkan gas metana, karbondioksida dan gas-gas lain serta air. Perombakan tersebut dapat berlangsung secara aerobik maupun anaerobik. Pada proses aerobik limbah cair kontak dengan udara, sebaliknya pada kondisi anaerobik limbah cair tidak kontak dengan udara luar.
Biasanya biogas dibuat dari limbah peternakan yaitu kotoran hewan ternak maupun sisa makanan ternak, namun pada prinsipnya biogas dapat juga dibuat dari limbah cair. Biogas sebenarnya adalah gas metana (CH4). Gas metana bersifat tidak berbau, tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Pada umumnya di alam tidak berbentuk sebagai gas murni namun campuran gas lain yaitu metana sebesar 65%, karbondioksida 30%, hidrogen disulfida sebanyak 1% dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Biogas sebanyak 1000 ft3 (28,32 m3) mempunyai nilai pembakaran yang sama dengan 6,4 galon (1 US gallon = 3,785 liter) butana atau 5,2 gallon gasolin (bensin) atau 4,6 gallon minyak diesel. Untuk memasak pada rumah tangga dengan 4-5 anggota keluarga cukup 150 ft3 per hari.
Proses dekomposisi limbah cair menjadi biogas memerlukan waktu sekitar 8-10 hari. Proses dekomposisi melibatkan beberapa mikroorganisme baik bakteri maupun jamur, antara lain :
Bakteri selulolitik
Bakteri selulolitik bertugas mencerna selulosa menjadi gula. Produk akhir yang dihasilkan akan mengalami perbedaan tergantung dari proses yang digunakan. Pada proses aerob dekomposisi limbah cair akan menghasilkan karbondioksida, air dan panas, sedangkan pada proses anaerobik produk akhirnya berupa karbondioksida, etanol dan panas.
Bakteri pembentuk asam
Bakteri pembentuk asam bertugas membentuk asam-asam organik seperti asam-asam butirat, propionat, laktat, asetat dan alkohol dari subtansi-subtansi polimer kompleks seperti protein, lemak dan karbohidrat. Proses ini memerlukan suasana yang anaerob. Tahap perombakan ini adalah tahap pertama dalam pembentukan biogas atau sering disebut tahap asidogenik.
Bakteri pembentuk metana
Golongan bakteri ini aktif merombak asetat menjadi gas metana dan karbondioksida. Tahap ini disebut metanogenik yang membutuhkan suasana yang anaerob, pH tidak boleh terlalu asam karena dapat mematikan bakteri metanogenik.
BIAYA
* Biaya Langsung
Biaya bahan baku : Kacang Kedelai, mikroorganisme atau bakteri pendukung proses pengolahan
* Biaya tidak Langsung : upah pekerja, perawatan peralatan.
ENERGI
Penggunaan limbah tahu cair sebagai bahan baku pembuatan biogas memanfaatkan bahan-bahan yang dapat diperbaharui seperti penggunaan bakteri atau mikroorganisme pada proses pengolahannya. Sehingga pada proses pengolahan tersebut dapat mengemat energi.
PRODUK BARU
Produk yang dihasilkan dari pengolahan limbah tahu cair adalah biogas. Bio gas sangat bermanfaat bagi alat kebutuhan rumah tangga/kebutuhan sehari-hari, misalnya sebagai bahan bakar kompor (untuk memasak), lampu, penghangat ruangan/gasolec, suplai bahan bakar mesin diesel, untuk pengelasan (memotong besi), dan lain-lain. Sedangkan manfaat bagi lingkungan adalah dengan proses fermentasi oleh bakteri anaerob (Bakteri Methan) tingkat pengurangan pencemaran lingkungan dengan parameter BOD dan COD akan berkurang sampai dengan 98% dan air limbah telah memenuhi standard baku mutu pemerintah sehingga layak di buang ke sungai. Bio gas secara tidak langsung juga bermanfaat dalam penghematan energi yang berasal dari alam, khususnya sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui (minyak bumi) sehingga sumber daya alam tersebut akan lebih hemat dalam penggunaannya dalam jangka waktu yang lebih lama lagi.

Sumber : http://hendrik-perdana.blog.com/2011/03/03/pengolahan-limbah-tahu-menjadi-biogas/

By-product Biodiesel dan Etanol, Sumber Baru Biogas
by Dian Shofinita on 29/05/09 at 6:44 pm (http://majarimagazine.com/2009/05/by-product-biodiesel-dan-etanol-sumber-baru-biogas/)
Biogas adalah gas produk akhir pencernaan atau degradasi anaerobik bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik dalam lingkungan bebas oksigen atau udara. Komponen terbesar (penyusun utama) biogas adalah metana (CH4, 54-80 %-vol) dan karbon dioksida (CO2, 20-45 %-vol). Biogas dapat berasal dari hasil fermentasi bahan-bahan organik, diantaranya limbah tanaman, limbah perairan , dan limbah peternakan, seperti kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, dan kotoran unggas. Namun, beberapa tahun belakangan ini produk samping pembuatan etanol dan biodiesel disebut-sebut juga dapat menghasilkan biogas.
Produksi etanol menghasilkan beberapa produk samping, antara lain residu tanaman bahan baku etanol, stillage, kondensat pada evaporator, dan lain-lain. Seluruh produk samping tersebut ternyata memiliki potensi untuk menghasilkan gas metana. Stillage, residu proses distilasi etanol dari cairan fermentasi akan dihasilkan sebanyak hingga 20 L untuk setiap liter etanol yang terproduksi. Residu tanaman bahan baku etanol juga dapat dimanfaatkan untuk produksi biogas. Pada produksi etanol selulosik, produk hidrolisis non-fermentable juga dapat dikonversi menjadi metana. Seperti halnya proses produksi biogas dari bahan baku lainnya, seluruh produk samping ini dapat dikonversi menjadi biogas di dalam sebuah digester dengan bantuan mikroorganisme.
Produk samping biodiesel juga berpotensi menghasilkan biogas. Biodiesel dapat dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak lemak. Proses produksi biodiesel menggunakan reaksi hidrolisis alkalin untuk mengkonversi minyak menjadi biodiesel menggunakan metanol, KOH, dan panas. Reaksi transesterifikasi akan memisahkan gugus gliserol dari trigliserida, sehingga akan menghasilkan metil ester (biodiesel) dan produk samping gliserol. Untuk memurnikan biodiesel, dibutuhkan proses pencucian untuk memisahkan asam lemak bebas dan metanol berlebih, sehingga menghasilkan produk samping air pencuci. Untuk setiap 100 L minyak, sekitar 75 L biodiesel dan 25 L gliserol dihasilkan. Proses pencucian juga akan menghasilkan sekitar 30 L air pencuci biodiesel. Gliserol dan air pencuci tersebut merupakan produk samping biodiesel yang memiliki potensi menghasilkan gas metana.
Dengan peningkatan popularitas biodiesel yang terjadi saat ini, maka juga akan terjadi penigkatan gliserol sebagai produk samping. Peningkatan ini membanjiri pasar dan menyebabkan penurunan harga gliserol. Penggunaan gliserol untuk menghasilkan biogas merupakan salah satu potensi baru pengembangan gliserol. Dengan menggunakan mikroorganisme untuk mengkonsumsi gliserol, gas seperti karbon dioksida dan metana akan dihasilkan. Sumber energi ini selanjutnya dapat digunakan untuk menyediakan energi panas dan listrik dalam pabrik biodiesel. Selain itu, metana juga dapat dikonversi menjadi metanol, yang dapat digunakan dalam proses produksi biodiesel.
Pencernaan anaerobik untuk mengkonversi gliserol menjadi metana ini dapat dikembangkan pada berbagai temperatur, seperti temperatur mesofilik, sekitar 35 derajat Celcius dan temperatur termofilik, sekitar 55 hingga 60 derajat Celsius. Pencernaan anaerobik konvensional terjadi pada temperatur mesofilik. Walaupun begitu, temperatur termofilik juga merupakan kondisi yang dapat dipertimbangkan sebagai alternatif karena kondisi temperatur ini dapat menyebabkan laju reaksi semakin cepat, produksi gas semakin tinggi, dan laju penghancuran patogen semakin tinggi dibandingkan dengan temperatur mesofilik. Namun, proses termofilik lebih sensitif terhadap perubahan kondisi lingkungan dibandingkan dengan proses mesofilik.
Pemanfaatan produk samping biodiesel dan etanol menjadi biogas ini merupakan salah satu nilai tambah bagi pengembangan kedua sumber energi tersebut.Selain dapat meningkatkan nilai guna by-product, pemanfaatan ini akan meningkatkan perolehan energi dari proses produksi sumber energi yang dilakukan. Proses produksi yang terjadi pun semakin sustainable.
Sumber:
http://aiche.confex.com/aiche/2006/techprogram/P64103.HTM
http://biogas.ifas.ufl.edu/etohbiod.htm
Yang, Yingnan, dkk. Biodegradation and methane production from glycerol containing synthetic wastes with fixed-bed bioreactor under mesophilic and thermophilic conditions.
Gambar
http://media.photobucket.com/image/biogas%20from%20glycerol%20digester/biopact/04145286700000.jpg
http://www.thomrobiofuels.com/images/photos/glycerol_large.jpg

Infrastruktur Pembangkit Biogas
http://www.tenangjaya.com/index.php/relevan-artikel/infrastruktur-pembangkit biogas.htm)

1. PENDAHULUAN
Ketika seseorang berbicara mengenai biogas, biasanya yang dimaksud adalah gas yang dihasilkan oleh proses biologis yang anaerob (tanpa bersentuhan dengan oksigen bebas) yang terdiri dari kombinasi methane (CH4), karbon dioksida (CO2), Air dalam bentuk uap (H20), dan beberapa gas lain seperti hidrogen sulfida (H2S), gas nitrogen (N2), gas hidrogen (H2) dan jenis gas lainnya dalam jumlah kecil.
Secara lebih singkat, biogas dapat diartikan sebagai “gas yang diproduksi oleh makhluk hidup”.
Pembangkit yang kami buat adalah pembangkit biogas terbuat dari plastik polyethylene tubular dengan tipe pembangkit horizontal continous feed, biasa disebut juga tipe plug-flow, atau terkadang disebut juga sebagai model Vietnam karena dikembangkan terakhir disana.
Pertimbangan kami mengadopsi tipe ini adalah: a. Biaya relatif rendah b. Instalasi relatif mudah c. Bahan serta alat yang digunakan dapat ditemukan di sekitar kota Bandung.
Ada banyak tipe pembangkit biogas yang telah diciptakan dan dikembangkan. Tidak kurang dari Kolombia, Etiopia, Tanzania, Vietnam dan Kamboja telah mengembangkan pembangkit dengan harga murah, dengan tujuan utama mereduksi biaya produksi dengan menggunakan bahan bahan baku yang tersedia di lokal dan instalasi dan proses operasi yang sederhana. (Botero dan Preston 1987; Solarte 1995; Chater 1986; Sarwatt et al 1995; Soeurn 1994; Khan 1996).
Model yang digunakan ini berbasis dari model “red mud PVC” yang dikembangkan oleh Taiwan seperti dijelaskan oleh Pound et al (1981) yang kemudian lebih disederhanakan lagi oleh Preston dan kawan kawan untuk pertama kali di Etiopia (Preston unpubl.), dan Kolombia (Botero dan Preston 1987) dan terakhir dikembangkan di Vietnam (Bui Xuan An et al 1994).
Tujuan utama kami melakukan instalasi pembangkit biogas di areal Manglayang Farm adalah bukan pencapaian produksi gas yang maksimal. Namun selain sebagai proses pembelajaran teknologi, juga untuk mendapatkan hasil keluaran dari pembangkit biogas yang merupakan pupuk organik dengan kualitas baik.
2. PERSIAPAN INFRASTRUKTUR PEMBANGKIT
Tahapan awal adalah mempersiapkan bahan baku organik yang dapat dicerna oleh bakteri dan mikroorganisme yang ada didalam pembangkit biogas. Dalam hal ini karena instalasi biogas dilakukan di areal peternakan sapi perah, bahan baku utama yang digunakan adalah kotoran sapi. Perlu diketahui, bahwa apabila yang menjadi tujuan utama dari instalasi biogas adalah pencapaian produksi gas yang optimal, kotoran sapi bukan bahan baku yang baik.
Tahap selanjutnya adalah yang disebut dengan fase input. Di dalam fase ini dilakukan pengolahan terhadap bahan baku agar dapat memenuhi persyaratan yang telah ditentukan sebelumnya yaitu:
a. Filtrasi pertama.
Target dari penyaringan ini adalah bahan baku tidak mengandung serat yang terlalu kasar. Serat kasar disini berarti sampah sampah atau kotoran kandang selain kotoran ternak, seperti batang dan daun keras, sisa batang rumput dan kotoran lainnya yang sebagian besar adalah sisa sisa pakan ternak yang terlalu kasar. Hal ini dapat menimbulkan scum/buih dan residu di dalam pembangkit yang dapat mengurangi kinerja dari pembangkit itu sendiri.
b. Pencampuran dengan air dan pengadukan.
Dilakukan pencampuran kotoran sapi dan air. Air sangat dibutuhkan oleh mikroorganisme di dalam pembangkit sebagai media transpor. Oleh karenanya tahapan ini cukup krusial mengingat campuran yang terlalu encer atau terlalu kental dapat mengganggu kinerja pembangkit dan menyulitkan dalam penanganan effluent (hasil keluaran pembangkit biogas). Sebagai panduan dasar, campuran yang baik berkisar antara 7% – 9% bahan padat. Disini juga dilakukan pengadukan agar campuran bahan organik – air dapat tercampur dengan homogen.
c. Filtrasi kedua
Target kami dengan melakukan penyaringan tahap kedua adalah untuk memisahkan kotoran sapi sebagai bahan baku organik pembangkit dengan bahan anorganik lain yang lolos di saringan tahap pertama terutama pasir dan batu batu kecil. Proses ini cukup penting mengingat kandungan bahan anorganik (pasir) di dalam pembangkit tidak dapat dicerna oleh bakteri dan dapat menyebabkan residu di dasar pembangkit.
d. Pemasukkan bahan organik
Kami membuat semacam katup/keran sederhana agar proses pemasukkan bahan organik kedalam pembangkit dapat dilakukan dengan semudah mungkin.
Memang cukup banyak parameter parameter yang perlu diperhatikan dalam pembuatan pembangkit biogas ini (parameter dan syarat syarat lain seperti temperatur, rasio karbon – nitrogen, derajat keasaman dan lainnya mudah mudahan dapat kami singgung di tulisan selanjutnya). Nampaknya hal hal inilah yang menjadi kendala operasi dalam pemasyarakatan dan penggunaan pembangkit biogas secara masal di banyak negara.
2.1 BAK MIXER
Di dalam bak ini kotoran ternak dicampur dengan air untuk kemudian dialirkan menuju pembangkit. Ukuran bak pencampur yang kami buat adalah 50×50x50cm sehingga volume yang dapat ditampung dengan kapasitas maksimum 80% bak adalah 100 liter. Desain bak permanen dengan bahan semen dan batu bata.
Bak Mixer – 1
Bak mixer ini memiliki celah miring di kedua sisinya sebagai tumpuan filter/screen untuk memisahkan serat yang terlalu kasar. Screen ini dapat diangkat untuk dibersihkan.
Bak Mixer – 2
Screen terbuat dari kawat ayam dengan mesh +/- 1cm. Sebelumnya kami sudah mencoba dengan mesh yang lebih rapat, namun ternyata kotoran sapi tidak dapat lewat mesh tersebut. Dengan mesh 1cm inipun  masih terlalu rapat.
Bak Mixer – 3
Di bagian belakang bak ini (arah kiri pada gambar 4) terdapat 1 buah lubang (¾”) untuk overflow apabila air terlalu penuh atau apabila bak terisi air hujan. Kemudian 1 lubang lagi (2”) untuk pencucian / drainase dan 1 lubang (PVC 4”) dengan sumbat untuk pengaliran bahan baku ke dalam pembangkit.
2.2 PARIT PEMBANGKIT
Pembangkit yang terbuat dari plastik polyethylene ditempatkan semi-underground, setengah terkubur di dalam tanah. Untuk itu perlu dibuatkan semacam parit sebagai wadah agar pembangkit yang berbentuk tubular dapat disimpan dengan baik. Parit ini berukuran panjang 6m, lebar atas 95cm, lebar bawah 75cm, tinggi di ujung input adalah 85cm, dan tinggi di ujung output 95cm.
Dimensi parit yang dibuat sangat tergantung pada dimensi pembangkit yang akan dibuat dan tentu ukuran plastik polyethylene (PE) yang tersedia di pasaran. Kapasitas pembangkit yang dibuat kurang lebih 4000 liter. Parit ini memiliki inklinasi sekitar 2 – 3 derajat turun mengarah ke lubang output. Inklinasi ini dibuat untuk memaksimalkan volume pembangkit yang dapat diisi oleh bahan baku.
Setelah dilakukan penggalian parit, pembentukan dinding parit dapat dilakukan dengan campuran semen-tanah, semen-batu bata, atau menggunakan campuran air dan tanah saja. Hal ini dilakukan untuk menekan biaya produksi. Tanah galian dicampur dengan air dan diaduk aduk dengan cara diinjak-injak hingga didapatkan tanah yang memiliki tekstur liat. Setelahnya dengan menggunakan sendok tembok dapat dibuat dinding, persis seperti menembok dengan semen. Cara ini sangat murah dan sederhana, namun memang dari sisi ketahanan tidak baik, karena pengaruh suhu, dan campuran yang tidak homogen dinding tanah akan mudah retak dan pecah. Dinding ini perlu dibuat karena lokasi pembangkit berada di tanah urugan, sebaiknya memang parit dibuat di tanah bukan urugan, sehingga pembuatan dinding dapat memanfaatkan kekerasan tanah yang ada.
Parit Pembangkit – 2
Bagian atas parit untuk sementara ditutupi dengan bekas karung agar tidak pecah sebelum kantung plastik pembangkit masuk ke dalamnya. Yang perlu diperhatikan juga adalah kerataan permukaan pinggir dan dasar parit. Pastikan tidak ada batu atau akar yang tersisa yang dapat melukai kantung plastik. Selain itu buatkan selokan kecil di sekeliling parit agar air tidak masuk ke dalam instalasi pembangkit.
PEMBANGKIT BIOGAS
Desain pembangkit biogas dari kantung plastik polyethylene ini adalah sebagai berikut:
Bagian cukup penting adalah yang ditandai dengan nomor 1 dan 2, dimana nomor 1 adalah gas outlet. Gunakan  koneksi selang 5/8” dari gas outlet menuju botol jebakan uap air. Selang di klem ke socket selang plastik kemudian disambungkan ke PVC SDD dan dengan menggunakan lem PVC disambung ke pipa PVC ¾”. Dari situ sebagai washer/cincin digunakan plastik yang dipotong dari jerigen bekas oli yang menjepit washer kedua yaitu karet ban dalam mobil. Di dalam kantung plastik, juga terdapat 2 buah washer dan SDL. Trik lain yang dilakukan adalah memotong ujung bawah SDL, sehingga dasar permukaan SDL lebih tinggi terhadap cairan kotoran. Hal ini untuk menghindari terjadinya mampet pada saluran gas outlet.
Disarankan  untuk menggunakan karet ban dalam mobil untuk membuat washer, karena lebih tebal, selain itu karena dalam kegiatan ini banyak digunakan karet ban (motor), harap perhatikan kualitas karet ban tersebut, terkadang ada yang karetnya sudah keras sehingga mudah robek.
2.3.1 Mempersiapan Kantung Plastik Polyethylene
Kantung plastik polyethylene dengan lebar 150cm. Spesifikasinya adalah 150×0.15. Ini adalah spesifikasi plastik yang paling tebal yang bisa kami dapatkan. Tentu akan lebih ideal bila plastik yang digunakan adalah yang lebih tebal. Di pasaran tersedia lebar mulai 80cm, 100cm, 120cm dan 150cm. Menurut FAO akan lebih baik apabila menggunakan plastik yang memiliki anti ultra-violet (UV) seperti yang digunakan di rumah rumah kaca (biasanya berwarna kuning agak kehijau hijauan).
Plastik PE adalah bahan yang cukup kuat, namun apabila terlipat dapat meninggalkan goresan dan ketika terkena panas matahari dan air hujan bisa retak dan sobek. Oleh karenanya diarankan untuk membeli dan menangani plastik secara hati hati dalam gulungan, jangan dilipat. Dalam percobaan instalasi ini digunakan plastik dirangkap dua. Hal ini disebabkan masalah ketebalan dan kekuatan. Namun ternyata aplikasi rangkap dua ini juga dirasa memiliki kekurangan yang akan dijelaskan di bawah.
Pertama tama gelarlah alas untuk melindungi plastik dari benda benda tajam seperti batu dan ranting pohon apabila  akan membuat di tanah lapang. Tentu akan lebih baik apabila pembuatan pembangkit dilakukan di alas yang licin seperti tegel keramik. Hati hati juga terhadap benda benda metal yang anda bawa seperti sabuk, jam tangan ataupun gantungan kunci. Benda benda tersebut dapat melukai plastik.
Teknik yang digunakan untuk merangkapkan plastik adalah dengan memasukkan sedikit bagian lembar ke dua dan diikat ujungnya dengan tali, kemudian ujung tali yang satu lagi dilemparkan ke ujung lembar pertama. Selanjutnya tali tinggal ditarik dan plastik lembar ke dua masuk ke dalam lembar pertama dengan mudah.
Selanjutnya setelah ke dua lembar plastik disamakan ujung ujungnya, dan lembar kedua dipotong, kini saatnya memasang gas outlet.
Tentukan salah satu ujung yang akan menjadi ujung atas dan ukurlah sepanjang 1.5 meter dari ujung tersebut dan tandai dengan spidol. Tanda tersebut harus tepat berada di tengah tengah plastik, sehingga diharapkan gas outlet tepat berada di tengah atas permukaan pembangkit.
Lubang yang akan dibuat sebaiknya lebih besar sedikit dari diameter luar dari ulir SDL (socket drat luar) gas outlet. Apabila terlalu pas dikhawatirkan ujung plastik akan tertarik ketika anda mengencangkan socket.
Langkah selanjutnya adalah memasang saluran kotoran, baik masuk maupun keluar. Ini adalah tahap yang perlu dikerjakan dengan hati hati karena memerlukan kerapihan agar tidak menimbulkan kebocoran. Sebaiknya ukuran pipa masuk dan keluar adalah sama, kurang lebih memiliki diameter antara 10 – 15cm. Dapat menggunakan PVC dengan ukuran 4” atau 6”, bisa juga menggunakan pipa keramik atau memakai ember plastik yang dipotong dasarnya dan disambung. Panjang pipa kurang lebih 75 – 100cm. Masukkan setengah dari panjang pipa ke dalam 2 lembar plastik PE. Dan dengan hati hati lipat plastik menjadi satu dengan pipa
Pastikan ikatan tali karet benar benar kuat, kembali mengingatkan, banyak tali karet bekas yang karetnya rapuh dan mudah putus. Ikatan dapat di rangkap untuk memperkuat simpul. Yang perlu diperhatikan juga adalah pengikatan tali karet harus saling meliputi (overlap), dan ujung plastik jangan sampai terlihat, tambahkan beberapa putaran lagi untuk memastikan sambungan kedap.
Dengan menggunakan dua lapis plastik PE kesulitannya adalah adanya udara yang terjebak diantara lembar plastik tersebut. Hal ini dapat memperpendek umur plastik. Solusinya adalah dengan mengeluarkan udara terjebak sebanyak ketika memasangkan pipa inlet dan outlet.
Menggelembungkan Pembangkit
Setelah kedua pipa terpasang dengan baik, langkah selanjutnya adalah memindahkan pembangkit ke dalam ‘rumahnya’ yaitu parit yang telah dibuat sebelumnya. Untuk memindahkan plastik pembangkit kami menyarankan untuk menggelembungkan dahulu plastik pembangkit sehingga pembangkit dapat ‘duduk’ dengan rapih dan mengisi ruangan parit dengan baik. Selain itu fungsi penggelembungan adalah memastikan bahwa semua sambungan telah terpasang dengan baik.
Karena konsep dasar pembangkit biogas adalah anaerob atau tidak bersentuhan dengan udara bebas, terutama oksigen, maka metoda yang kami gunakan untuk penggelembungan awal adalah mengisi plastik pembangkit dengan gas buang kendaraan bermotor. Metoda lain adalah mengisi pembangkit dengan air. Namun karena ketersediaan air untuk penggelembungan terbatas, dapat digunakan gas buang dari knalpot kendaraan. Sebelumnya pipa outlet kita tutup terlebih dahulu dengan plastik kresek dan diikat dengan tali karet. Demikian pula dengan gas outlet.
2.3.3 Memasang Pembangkit.
Pembangkit dapat segera dipasang. Setelah terpasang pada tempatnya, kemudian mengisi pembangkit dengan sedikit air untuk menghindari terlipatnya plastik dan membuatnya duduk lebih enak. Pipa inlet dipasangkan pada lubang outlet dari bak mixer dan dipasangkan sumbat, sedangkan gas outlet dan pipa outlet  biarkan tetap tertutup. Setelah pemasangan ini, pengisian sudah dapat dilakukan.
Proses pengerjaan yang dilakukan membutuhkan waktu sekitar 8 hari kerja efektif. 2 hari untuk membuat bak mixer (2 HOK; hari orang kerja), 5 hari (15 HOK) untuk membuat parit pembangkit dan 1 hari (2 HOK) untuk pembuatan pembangkit. Tenaga kerja yang dibutuhkan adalah 19 HOK sampai pembangkit terpasang.
Sekitar 20 hari kemudian, terlihat bahwa gas sudah mulai diproduksi. Indikatornya plastik pengembang mulai menggelembung dan keras.
PEMBUATAN ALAT PENUNJANG PEMBANGKIT BIOGAS
Langkah selanjutnya adalah pembuatan tanki penampung biogas, saluran biogas, termasuk jebakan uap air dan kompor biogas.
3.1 TANKI PENAMPUNG
Tanki penampung minimal memiliki kapasitas 2500 liter. Tanki penampung juga terbuat dari plastik polyurethane, yang membedakan adalah lapisan yang digunakan hanya 1 lapis.
Dimensi tanki yang kami buat adalah diameter 95cm dan panjang 250cm.
Pengerjaannya mirip dengan pembuatan pembangkit, perbedaanya hanya satu ujung saja yang diberi pipa. Untuk instalasi utama kami selalu menggunakan pipa PVC ¾”. Beberapa  peneliti menggunakan pipa dengan diameter ½” dengan pertimbangan  karena bahan yang tersedia di areal kebun adalah pipa ¾” yang digunakan untuk sistem irigasi kebun di musim kemarau.
Akan lebih baik apabila ujung bawah tanki tidak diikat langsung, tapi diberi pipa PVC yang ditutup oleh dop PVC, baru kemudian lembaran plastik diikatkan pada pipa tersebut seperti langkah sebelumnya.
3.2 SALURAN BIOGAS
Untuk pipa utama kami menggunakan pipa PVC ¾”. Sambungan dapat dibuat permanen dengan lem PVC. Tapi kami memilih metoda semi permanen yaitu dengan mengikat sambungan pipa dengan tali karet. Hanya sambungan yang penting saja yang kami beri lem. Sambungan penting ini diantaranya adalah sambungan katup bola/keran (ball valve).
Penggunaan banyak ball valve, dengan tujuan untuk memudahkan apabila ada perubahan skema saluran. Di  ujung tanki juga terdapat ball valve, hal ini memungkinkan untuk tanki dipindah pindahkan tanpa mengganggu kinerja biogas secara keseluruhan.
Di sebelah kanan diberi botol bekas air mineral 1.5 liter yang berfungsi sebagai water vapor (penjebak uap air) dan katup keamanan. Skema water vapor adalah sebagai berikut:
Botol penjebak ini sebaiknya diletakkan pada bagian terbawah dari saluran biogas, tepat setelah pembangkit. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan uap air hasil kondensasi turun dan masuk ke dalam botol. Air yang berlebihan dalam sistem dapat memampetkan saluran biogas, selain itu adanya kandungan air dalam biogas menurunkan tingkat panas api dan membuat api berwarna kemerah merahan.
Perhatikan muka air yang dibutuhkan. Tinggi  permukaan air dari batas bawah pipa antara 20 sampai 25 cm. Apabila terlalu rendah, gas akan mudah keluar dari air sebelum mencapai tekanan yang diinginkan. Apabila muka air terlalu tinggi, tekanan yang ada membesar dan hal ini dapat menghambat proses produksi biogas itu sendiri. Lubang air pada botol penjebak selain berfungsi sebagai lubang pengisian juga sebagai pengatur tinggi muka air.
3.3 KOMPOR BIOGAS
Penggunaan biogas yang paling mudah tidak lain dan tidak bukan adalah sebagai bahan bakar dalam kegiatan masak memasak. Fungsi lainnya antara lain sebagai pencahayaan, bahan bakar untuk menjalankan mesin, pendingin, pemanas dan masih banyak bentuk pengembangan lain. Test pertama untuk mengetahui apakah biogas yang dihasilkan dapat terbakar atau tidak, dilakukan dengan cara menyambungkan pipa biogas ke selang yang biasa digunakan pada kompor gas LPG, kemudian diujungnya disambungkan dengan selang tembaga dengan diameter dalam (Internal Diameter; ID) sekitar 0.5cm. Katup gas dibuka dan ujung pipa didekatkan dengan sumber api. Api pun menyala.


Referensi:
Biodigester Installation Manual, Lylian rodriguez and T R Preston. FAO.
Livestock House and Biogas System. FAO.
How To Install Polyethylene Biogas Plant. Fransisco X. Aguilar. The Royal Agricultural College Cirencester.
Biogas/Biofertilizer Business Handbook Manual. Michael Arnott. Peace Corps. The Biogas Handbook. David House. Peace Press.
Chinesse Biogas Manual. English version by Ariane van Buren. Intermediate Technology Publication, Ltd.

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar