KARYA ILMIAH KIMIA
BIOGAS SUMBER ENERGI RAMAH LINGKUNGAN
KARYA ILMIAH Diajukan Guna Memenuhi Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Nilai Praktek Semester Genap Kimia Tahun Pelajaran 2012/2013
Oleh
LISTARI SMAN 3 BANGKO PUSAKO XII IPA1
DAFTAR ISI DAFTAR ISI ........................................................ i LEMBA LEMBAR R PENGES PENGESAHA AHAN N ...... ......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .....
ii
KATA KATA PENGAN PENGANTAR TAR ...... ......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ........ ......... ........ ....
iii
ABSTR ABSTRAK AK ..... ........ ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...
iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. 1.1. Latar Latar Belak Belakan ang g Masa Masala lah. h... .... ..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..... ...... ...... ..... ..
1
1.1................................................................Rumusan Masalah ...... ......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ......
2
1.3. 1.3. Tujuan Tujuan Penuli Penulisan san... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....
3
1.4. Manfaat Penulisan....................... Penulisan................................................ .........................
4
1.5. 1.5. Metode Metode Masala Masalah h ...... ......... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ...
5
BAB II LANDASAN TEORETIS
2.1. 2.1. Peng Pengert ertian ian Biogas Biogas... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ......
6
2.2 2.2 Bakt Bakter erii Meta Metano noge gene neti tik.. k..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..... ...... .....
7
2.3 Proses Proses Fermen Fermentas tasi.. i..... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....... ...
8
2.4 Sejara Sejarah h Biogas Biogas... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ....... ...
9
2.5 Prins Prinsip ip Tekno Teknolog logii Biogas Biogas... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ....... ...
10
2.6 Kompos Komposisi isi Biogas Biogas ...... ......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ...... ..
11
2.7 2.7 Manf Manfaa aatt dan dan Kele Kelebi biha han n Biog Biogas as .... ....... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ...... ..
12
2.8 Alat Alat Pemban Pembangki gkitt Biog Biogas as ...... ......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ....
13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. 3.1. Jenis Jenis dan Sumber Sumber Data.. Data..... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ......
14
3.2. 3.2. Teknik Teknik Pengum Pengumpul pulan an Data.. Data..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .....
15
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. 4.1. Pengol Pengolaha ahan n Biogas Biogas... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ....
16
4.2.Re 4.2.Reakt aktor or Biogas Biogas ...... ......... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....
17
4.2. 4.2.1 1 Reak Reakto torr Kuba Kubah h Teta Tetap. p.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..... ...... ...... ...
18
4.2. 4.2.2 2 Reakt Reaktor or Floa Floati ting ng Drum Drum.. .... .... .... .... ..... ...... ...... ...... ..... ..... ...... .....
19
4.2.3 4.2.3 Reakto Reaktorr Balon Balon... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ...... ..
20
4.3. 4.3. Proses Proses Kerja Kerja Biogas Biogas... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ........ ........ ........ ....
21
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan..................................................... Kesimpulan............................................................. ........
22
B. Saran. Saran.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....... ........ ........ ........ ....... ...
23
DAFTAR PUSTAKA
LEMBAR PENGESAHAN
Kary Karya a ilmi ilmiah ah dari dari tema tema Pemb Pembua uata tan n Baha Bahan n Baka Bakarr Fosi Fosill “BIOGAS SUMBER SUMBER yang yang Rama Ramah h Ling Lingku kung ngan an yang yang berj berjud udul ul “BIOGAS ENER ENERGI GI RAMA RAMAH H
LING LINGKU KUNG NGAN AN” ”
telah elah di sahk ahkan kep kepada ada
LIST LISTAR ARII Kela Kelas s XII XII IPA IPA1 SM SMA A Nege Negeri ri 3 BA BAng ngko ko Pu Pusa sako ko Tahu Tahun n Pelajaran 2012/2013. Di tetapkan di Bangko Pusako, 01 Maret 2013
Telah disahkan dan disetujui oleh Mengetahui
Kepala Sekolah SMAN 3
Guru Pembimbing
Firdaus, S.Pd
Dahliana, ST
NIP:1976 0621 200502 1001
NIP:1976 0529 200604 2003
Tertanda
LISTARI
KATA PENGANTAR
Puji syukur allhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan karunia-Nya berupa kesehatan dan
keselamatan atas diri penulis, sehingga dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah yang berjudul “ BIOGAS SUMBER ENERGI RAMAH LINGKUNGAN” , karya
ilmiah ini di ajukan untuk nilai peraktik semester tahun ajaran 2012/2013. Sholawat dan salam tak lupa penulis hadiahkan kepada junjungan Nabi basar Muhammad SAW yang telah membawa umat-Nya dari zaman kegelap an menuju zaman yang terang benderang yang disinari Nur Iman dan Islam. Dalam menyelesaikan karya tulis ilmiah ini penulis menyadari bahwa banyak kesalahan yang dihadapi, namun berkat usaha dan Ridho Allah penulisan karya ilmiah ini dapat terselesaikan dan dengan kerendahan hati. Oleh karena itu pada kesempatan ini perkenankanlah penulis untuk mengucapkan terimakasih kepada orang yang telah banyak memberikan dorongan dan
motivasi
dalam
menyelesaikan karya ilmiah ini, mereka adalah :
1. Ayahanda dan Ibunda serta keluarga yang tak pernah lelah dalm memberikan dorongan moril dan materil belaian kasih
sayang yang tulus dan cucuran keringat serta doa yang selalu menyertai langkah penulis sehingga penulis dapat berhasil dalam menyelesaikan karya tulis ini, tiada kata yang dapat penulis ukirkan selain kata terimakasih dan rasa kasih sayang serta
syukur
penulis
semoga
Ridho
Allah
SWT
serlalu
mengiringi langkah mereka. 2.
Sahabat-sahabat
yang
tak
pernah
jenuh
memberikan
dukungan atau bantuan, saran, dan semangat pada penulis sehingga dapat menyelesaikan karya tulis ini. Akhir kata penulis berserah diri kepada Allah SWT membalas kebaikan mereka semua. Amiin
Bangko Permata, 01 Maret 2013 Penulis
LISTARI
ABSTAK Biogas adalah gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis bahan organic bisa diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan organic (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Disamping itu juga sangat mungkin menyatukan saluran pembuangan di Kamar mandi atau WC kedalam system biogas. Di daerah yang banyak industri pemprosesan makanan antara lain tahu, tempe atau brem bisa menyatukan saluran limbahnya ke dalam sistem biogas, sehingga limbah industri tersebut tidak mencemari lingkungan di sekitarnya. Tujuan di lakukan penulisan ini adalah untuk menetahui Untuk mengetahu pengertian biogas, untuk mengetahui kandungan yang terdapat dalam biogas, untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki biogas, untuk mengetahui cara pemanfaatan dan pengolahan biogas serta
membantu pemerintah dalam mengatasi kelangkaan sumber energi di masa depan. Dengan menggunakan metode study pustaka, maka dari itu penulis menggunakan jenis data berupa informasi yang terpilih dari sumber-sumber data yaitu internet.
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Masalah
Krisis energi yang melanda negeri ini diperkirakan masih akan berlangsung beberapa tahun ke depan. Di tengah persoalan
tersebut, pengembangan energi baru dan terbaru akan menjadi solusi alternative. Pada bab ini akan dibahas tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat pennulisan, metode penyelesaian, dan sistematika penulisan tentang BIOGAS SUMBER ENERGI RAMAH LINGKUNGAN. Menipisnya cadangan bahan bakar fosil dan meningkatnya populasi manusia sangat kontradiktif dengan kebutuhan energi bagi kelangsungan hidup manusia beserta aktivitas ekonomi dan sosialnya. Sejak lima tahun terakhir Indonesia mengalami penurunan
produksi
minyak
nasional
akibat
menurunnya
cadangan minyak pada sumur-sumur produksi secara alamiah. Padahal dengan pertambahan jumlah penduduk meningkat pula kebutuhan akan sarana transportasi dan aktivitas industri yang berakibat pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM). Untuk memenuhi kebutuhan BBM tersebut, pemerintah mengimpor sebagian BBM. Oleh karena itu eksplorasi dan eksploitasi terhadap sumber-sumber alternatif saat ini menjadi sebuah kebutuhan. Salah satu bioenergi yang dapat menjadi energi alternatif dalam upaya penghematan energi dan penyelamatan lingkungan adalah biogas. Sebagian besar penduduk Indonesia masih mengandalkan pada sektor pertanian dan peternakan untuk
menggerakkan roda perekonomian. Tanpa disadari, produk produk pertanian dan peternakan tersebut menghasilkan hasil sampingan yang belum banyak mendapatkan perhatian, bahkan dianggap sebagai sampah yang tidak dimanfaatkan. Pada umumnya,
limbah
tersebut
dimanfaatkan
sebagai
pupuk
kandang. Biogas dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik dengan bantuan bakteri anaerob pada lingkungan tanpa oksigen bebas. Energi gas bio didominasi gas metan (60% 70%), karbondioksida (40% - 30%) dan beberapa gas lain dalam jumlah lebih kecil. Gas metan termasuk gas rumah kaca (greenhouse gas), bersama dengan gas karbon dioksida (CO2) memberikan efek rumah kaca yang menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global. Pengurangan gas metan secara lokal ini dapat berperan positif dalam upaya penyelesaian permasalahan global.
Dengan timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh kenaikan harga minyak dunia yang signifikan, pemerintah mengajak masyarakat untuk mengatasi masalah energi ini secara bersama-sama karena kenaikan harga yang
mencapai 72 dolar/barel ini termasuk luar biasa . Harga ini membuat harga minyak menjadi yang tertinggi sepanjang abad 21. Masalah ini memang sulit sebagaimana yang dikatakan oleh Wakil Presiden Jusuf Kalla bahwa kenaikan harga minyak akan menyebabkan kenaikan subsidi bahan bakar minyak (BBM) pada APBN 2006. Peryataan selanjutnya dikatakan oleh Presiden Susilo Bambang Yudhoyono yang menyatakan bahwa masyarakat perlu untuk
melakukan
penghematan
di
segala
sisi
termasuk
penggunaan BBM, listrik, air, dan telepon . Adapun hal yang menyebabkan keharusan setiap warga untuk melakukan proses penghematan adalah karena pasokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi merupakan sumber energi fosil yang tidak dapat
diperbarui
(unrenewable).
Salah
satu
jalan
untuk
melakukan penghematan BBM adalah dengan mencari sumber energi alternatif terutama yang dapat diperbarui (renewable) . Sebagai contoh, potensi sumber daya alam yang dapat dikembangkan menjadi sumber energi adalah batu bara, panas bumi, aliran sungai, angin, matahari, sampah serta sumbersumber lain yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti pohon jarak. Energi terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna yang relatif lebih sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi biogas dengan memproses limbah bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang
disebut digester. Biomassa berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daunan sortiran sayur dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran ternak. Setelah terjadinya krisis energi yang mencapai puncak pada dekade 1970,
dunia
menghadapi kenyataan
bahwa
persediaan minyak bumi, sebagai salah satu tulang punggung produksi
energi
terus
berkurang.
Bahkan
beberapa
ahli
berpendapat, bahwa dengan pola konsumsi seperti sekarang, maka dalam waktu 50 tahun cadangan minyak bumi dunia akan habis (Pinske, 1993 dalam Salim, 005). Sebagai konsekuensi logis, tanpa bahan baku (energi), kehidupan ini tidak ada. Oleh sebab itu akan merupakan suatu keharusan bagi setiap orang untuk melakukan usaha penyeimbangan antara kebutuhan dengan ketersediaan.
Usaha
usaha
tersebut
bisa berupa
pencarian dan pemanfaatan sumber bahan lain (pengganti). Sebagai contoh, potensi
sumber daya
alam yang
dapat
dikembangkan menjadi sumber energi adalah batu bara, panas bumi, aliran sungai, angin, matahari, sampah serta sumbersumber lain yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti pohon jarak. Energi terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna yang relatif lebih sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi biogas. Pemanfaatan
biogas
merupakan
salah
satu
usaha
untuk
mengurangi
ketergantungan masyarakat terhadap bahan bakar fosil yang tidak dapat diperbarui/unrenewable. http://id.wikipedia.org/wiki/Biogas
Biogas diperoleh dengan memproses limbah bio atau biomassa di dalam alat kedap udara yang disebut digester. Biomassa berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daundaunan sortiran sayur dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran ternak. Pada prinsipnya, pembuatan gas bio sangat sederhana, hanya dengan memasukkan substrat (kotoran ternak) ke dalam digester yang anaerob. Dalam waktu tertentu gas bio akan terbentuk yang selanjutnya dapat digunakan sebagai sumber energi, misalnya untuk kompor gas atau listrik. Penggunaan biodigester dapat membantu pengembangan sistem pertanian dengan mendaur ulang kotoran ternak untuk memproduksi gas bio dan diperoleh hasil samping (by-product )
berupa
pupuk
organik.
Selain
itu,
dengan
pemanfaatan biodigester dapat mengurangi emisi gas metan (CH4) yang dihasilkan pada dekomposisi bahan organik yang diproduksi dari sektor pertanian dan peternakan, karena kotoran
sapi tidak dibiarkan terdekomposisi secara terbuka melainkan difermentasi menjadi energi gas bio. Sumber : Kompas (.2005)
1.2
Rumusan Masalah
1. Apakah pengertian dari biogas? 2. Apa saja bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan biogas? 3. Apa saja kandungan yang dimiliki oleh biogas? 4. Apa perbedaan biogas dengan sumber bahan bakar lainnya? 5. Bagaimana cara mengolah biogas? 6. Bagaimana cara pemanfaatan biogas?
1.3Tujuan Penulisan
1. Untuk mengetahui pengertian biogas. 2. Untuk mengetahui kandungan yang terdapat dalam biogas. 3. Untuk mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki biogas. 4. Untuk mengetahui cara pemanfaatan dan pengolahan biogas.
1.4Manfaat Penulisan
1. Dapat mengetahui perbedaan biogas dengan sumber energi bahan bakar lainnya. 2. Dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki biogas. 3. Dapat mengetahui cara megolah biogas. 4. Dapat menambah wawasan. 5. Dapat membantu memecahkan masalah akibat kelangkaan BBM sebagai sumber energi. 6. Dapat memotivasi untuk menghasilkan teknologi tepat guna dalam rangka membantu pemerintah untuk menghemat energi.
1.5
Metode Penyelesaian
Dalam penulisan karya tulis ilmiah ini, penulis menggunakan metode penulisan referensi sumber pustaka dan rangkuman, maka dari itu penulius menggunkan jenis data berupa informasi yang di peroleh dari sumber data yaitu internet dan buku-buku yang berhubungan dengan judul karya tulis, serta mengambil
dan
menyimpulkan
data
yang
di
sajikan
dalam
bentuk
pengembangan oleh penulis.
BAB II LANDASAN TEORITIS
2.1 Pengertian Biogas
Biogas adalah gas mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari
proses fermentasi bahan-bahan organik oleh
bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis bahan organic bisa diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan organic (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine (air
kencing)
hewan ternak
yang
cocok
untuk
sistem biogas
sederhana. Disamping itu juga sangat mungkin menyatukan saluran pembuangan di Kamar mandi atau WC kedalam system biogas. Di daerah yang banyak industri pemrosesan makanan antara lain tahu, tempe atau brem bisa menyatukan saluran limbahnya ke dalam sistem biogas, sehingga limbah industri tersebut tidak mencemari lingkungan di sekitarnya. Hal ini memungkinkan karena limbah industri tersebut diatas berasal dari bahan organik yang homogen. Jenis bahan organik yang diproses sangat mempengaruhi produktifitas sistem biogas disamping parameter-parameter lain seperti temperatur digester, pH, tekanan dan kelembaban udara. Salah satu cara menentukan bahan organik yang sesuai untuk menjadi bahan masukan
sistem
bio-gas
adalah
dengan
mengetahui
perbandingan Karbon (C) dan Nitrogen (N) atau disebut rasio C/N. Beberapa percobaan yang telah dilakukan oleh ISAT menunjukkan
bahwa
aktifitas
metabolisme
dari
bakteri
methanogenik akan optimal pada nilai C/N sekitar 8-20. Biogas adalah gas yang di hasilkan oleh bakteri apabila bahan organic mengalami proses fermentase dalam reactor ( biodigester ) dalam kondisi anaerob ( tanpa udara ). Biogas didefinisikan sebagai gas yang di lepaskan jika bahan-bahan organic seperti kotran sapi, kotoran manusia,
jerami,
sekam,
dan
daun-daun
hasil
sortiran
sayur
difermentasikan atau mengalami proses metanisasi. Berdasarkan beberapa defenisi di atas, terdapat beberapa kesamaan yaitu : gas yang dihasilkan dari bahan organik melalui peroses fermentasi. Dari defenisi tersebut dapat di ambil kesimpulan bahwa biogas merupakan gas yang dapat dihasilkan dari bahan organic seperti limbah kotoran sapi, kotoran manusia, jerami, sekam dan daun-daun dari hasil sorteran sayur melalui proses fermentasi di dalam reactor tanpa melibatkan oksigen yang disebut juga anaerobik.
memungkin kan semua bahan
organic dapat di prses menjadi biogas. Namun, bahan organic yang sering digunakan dan I prses menjadi biogas, hanya bahan organic ( padat, cair ) homgen seperti kotoran dan urine (air kencing) hewan ternak yang cocok untuk system biogas sederhana. Bahkan di samping itu
juga sangat mungkin
menyatukan saluran pembuangan di kamar mandi kedalam system biogas. 2.2 Bakteri Metanogenik
Bakteri metanogenetik atau metanogen adalah bakteri yang terdapat pada bahan-bahan organic dan menghasilkan metan serta gas-gas lainnya dengan proses dengan proses keseluruhan rantai hidupnya
dalam keadaan anaerobic, maka
pantas jika bakteri sangat di butuhkan karena dapat membantu merubah bahan organic menjadi gas.
2.3 Proses Permentasi
Proses permentasi atau proses pencernaan mengacu berbagai reaksi dan intereaksi yang terjadi di antara bakteri metanogen dan non metanogen serta bahan yang di umpankan kedalam pencerna sebagai input. Banyak
factor
yang
memfasilitasi
dan
menghambat
peranan dalam proses pembentukan gas Beberapa factor tersebut adalah sebagai berikut : a. Nilai PH b. Suhu c. Waktu
Table 2.1 harga rasio C/N untuk bebrapa bahan organic Bahan Organik
Urine Kotoran Kotoran Kotoran Kotoran Kotoran
sapi babi ayam kambing manusia
Rasio C/N
0,8 10-20 9-13 5-8 30 8
Jerami padi-padian Jerami jagung Rumput hijau Sayur-sayuran
80-140 30-65 12 35
Sumber : Uli Werner (1989) dalam Suyitno, dkk (2010:14) Drum Biogas Digester. An Echo Technical Note. Page 1-3.
2.4 Sejarah Biogass
Gas methan 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 methan 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 methan. Adapun alat penghasil biogas secara anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. Pada akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan 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.
2.5 Prinsip Teknologi Biogas
Pada prinsipnya, teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi (pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan sehingga dihasilkan gas methan. Gas methan adalah gas yang mengandung satu atom C dan 4 atom H yang memiliki sifat mudah terbakar. Gas methan 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 ini sebetulnya terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat. (http://www.petra.ac.id/science/applied_technology/biogas98/bio gas.htm).
Prinsip pembuatan biogas, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester),
lubang pemasukan
bahan
baku dan
pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry), dan pipa penyaluran biogas yang terbentuk. Di dalam digester ini terdapat bakteri methan yang mengolah limbah bio atau biomassa dan menghasilkan biogas. Biogas yang telah terkumpul di dalam digester selanjutnya dialirkan melalui pipa penyalur gas menuju tabung
penyimpanan
gas
atau
langsung
ke
lokasi
penggunaannya.
2.6 Komposisi Biogas
Komposisi biogas bervariasi tergantung dengan asal proses anaerobic yang terjadi. Gas landfill memiliki konsentrasi
metana sekitar 50%, sedangkan sistem pengolahan limbah maju dapat menghasilkan biogas dengan 55-75% CH4. Komponen
%
Metana (CH4)
55-75 vol
Karbon dioksida (CO2)
25-45 vol
Nitrogen (N2)
0-0.3 vol
Hidrogen (H2)
1-5 vol
Hidrogen sulfida (H2S)
0-3 vol
Oksigen (O2)
0.1-0.5 vol
Tabel 2: komposisi gas yg terdapat dalam biogas
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energy (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai
kalor.
Kualitas
memperlakukan
biogas
beberapa
dapat
parameter
ditingkatkan yaitu:
dengan
Menghilangkan
hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di
ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO2 / SO3). senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbukan korosif. Nilai kalori dari 1 m3 Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil. Kesetaraan biogas dapat dilihat dari tabel berikut:
Keterangan
Bahan bakar lain
Elpiji 0,46 kg Minyak tanah 0,62 liter 1 m3 biogas
Minyak solar 0,52 liter Bensin 0,80 liter Kayu bakar 3,50 kg
Tabel 3: Biogas dibandingkan bahan bakar lainnya
2.7 Manfaat dan Kelebihan yang Dimiliki Biogas
- Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforestation) dan perusakan tanah.
- Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi lainnya.
- Metana
merupakan
salah
satu
gas
rumah
kaca
yang
keberadaannya di atmosfer akan meningkatkan temperatur,
dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.
- Limbah
berupa
sampah
kotoran
hewan
dan
manusia
merupakan material yang tidak bermanfaaat, bahkan bisa menngakibatkan racun
yang sangat berbahaya. Aplikasi
anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah.
- Selain keuntungan energi yang didapat dari proses anaerobik digestion dengan menghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge. Material ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair. Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.
2.8 Alat pembangkit biogas
Ada dua tipe alat pembangkit biogas atau digester, yaitu tipe terapung (floating type) dan tipe kubah tetap (fixed dome type). Tipe terapung dikembangkan di India yang terdiri atas sumur pencerna dan di atasnya ditaruh drum terapung dari besi terbalik yang berfungsi untuk menampung gas yang dihasilkan oleh digester. Sumur dibangun dengan menggunakan bahan-
bahan yang biasa digunakan untuk membuat fondasi rumah, seperti pasir, batu bata, dan semen. Karena dikembangkan di India, maka digester ini disebut juga tipe India. Pada tahun 1978/79 di India terdapat l.k. 80.000 unit dan selama kurun waktu 1980-85 ditargetkan pembangunan sampai 400.000 unit alat ini. http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1123717100
Tipe kubah adalah berupa digester yang dibangun dengan menggali tanah kemudian dibuat bangunan dengan bata, pasir, dan semen yang berbentuk seperti rongga yang ketat udara dan berstruktur seperti kubah (bulatan setengah bola). Tipe ini dikembangkan di China sehingga disebut juga tipe kubah atau tipe China (lihat gambar). Tahun 1980 sebanyak tujuh juta unit alat ini telah dibangun di China dan penggunaannya meliputi untuk menggerakkan alat-alat pertanian dan untuk generator tenaga listrik. Terdapat dua macam tipe ukuran kecil untuk rumah tangga dengan volume 6-10 meter kubik dan tipe besar 60-180 meter kubik untuk kelompok. India dan China adalah dua negara yang tidak mempunyai sumber energi minyak bumi sehingga mereka sejak lama sangat giat mengembangkan sumber energi alternatif, di antaranya biogas.
Di dalam digester bakteri-bakteri methan mengolah limbah bio atau biomassa dan menghasilkan biogas methan. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain. Biogas dihasilkan dengan mencampur limbah yang sebagian besar terdiri atas kotoran
ternak
dengan
potongan-potongan
kecil
sisa-sisa
tanaman, seperti jerami dan sebagainya, dengan air yang cukup banyak. Untuk pertama kali dibutuhkan waktu lebih kurang dua minggu sampai satu bulan sebelum dihasilkan gas awal. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan sesekali diaduk, sedangkan yang sudah diolah dikeluarkan melalui saluran pengeluaran. Sisa dari limbah yang telah â?dicernaâ? oleh bakteri methan atau bakteri biogas, yang disebut slurry atau lumpur, mempunyai kandungan hara yang sama dengan pupuk organik
yang telah
matang sebagaimana
halnya kompos
sehingga dapat langsung digunakan untuk memupuk tanaman, atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat dikeringkan di bawah sinar matahari sebelum dimasukkan ke dalam karung. Untuk
permulaan
memang
diperlukan
biaya
untuk
membangun pembangkit (digester) biogas yang relatif besar
bagi penduduk pedesaan. Namun sekali berdiri, alat tersebut dapat dipergunakan dan menghasilkan biogas selama bertahuntahun. Untuk ukuran 8 meter kubik tipe kubah alat ini, cocok bagi petani yang memiliki 3 ekor sapi atau 8 ekor kambing atau 100 ekor ayam di samping juga mempunyai sumber air yang cukup dan limbah tanaman sebagai pelengkap biomassa. Setiap unit yang diisi sebanyak 80 kilogram kotoran sapi yang dicampur 80 liter air dan potongan limbah lainnya dapat menghasilkan 1 meter kubik biogas yang dapat dipergunakan untuk memasak dan penerangan. Biogas cocok dikembangkan di daerah-daerah yang memiliki biomassa berlimpah, terutama di sentra-sentra produksi padi dan ternak di Jawa Tengah, Jawa Timur, Sulawesi Selatan, Bali, dan lain-lain. Pembangkit biogas juga cocok dibangun untuk peternakan sapi perah atau peternakan ayam dengan mendesain pengaliran tinja ternak ke dalam digester. Kompleks perumahan juga dapat dirancang untuk menyalurkan tinja ke tempat pengolahan biogas bersama. Negara-negara maju banyak yang menerapkan sistem ini sebagai bagian usaha untuk daur ulang dan mengurangi polusi dan biaya pengelolaan limbah. Jadi dapat disimpulkan bahwa biogas mempunyai berbagai manfaat, yaitu menghasilkan gas, ikut menjaga kelestarian lingkungan, mengurangi polusi dan
meningkatkan kebersihan dan kesehatan, serta penghasil pupuk organik yang bermutu. Untuk menuai hasil yang signifikan, memang diperlukan gerakan
secara
massal,
terarah,
pengembangan teknologi,
dan
penyuluhan,
terencana dan
meliputi
pendampingan.
Dalam jangka panjang, gerakan pengembangan biogas dapat membantu penghematan sumber daya minyak bumi dan sumber daya kehutanan. Mengenai pembiayaannya mungkin secara bertahap sebagian subsidi BBM dialihkan untuk pembangunan unit-unit pembangkit biogas. Melalui jalan ini, mungkin imbauan pemerintah
mengajak
masyarakat
untuk
bersama-sama
memecahkan masalah energi sebagian dapat direalisasikan. http://www.energi.lipi.go.
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Jenis dan Sumber Data
Dikarenakan
penulis
menggunakan
metode
study
pustaka maka, dalam hal ini penulis menggunakan jenis data berupa informasi yang di peroleh dari sumber data yaitu internet dan buku-buku yang berhubungan dengan judul karya tulis ini.
3.2 Teknik Pengumpulan Data
Penulis menggunakan data berupa informasi dari internet dan
buku
maka,
teknik
yang
digunakan
penulis
adalah
mengambil dan menyimpilkan data yang di sajikan dalam bentuk pengembangan-pengembangan oleh penulis.
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Pengolahan Biogas
Pengolahan biogas banyak macamnya,
di antaranya
dengan skala besar atau skala kecil. Keduanya membutuhkan bahan baku yang sama yaitu kotoran atau sampah organik. Perbedaannya untuk skala besar digunakan untuk menampung energi bagi masyarakat luas dengan kegiatan atau pekerjaan yang lebih banyak. Contohnya, pembangkit listrik di pedesaan. Sedangkan skala kecil digunakan untuk menampung energi bagi usaha atau kegiatan yang lebih personal. Contohnya, salah satu bahan bakar untuk memproduksi kue donat di pabrik donat. Berikut contoh cara pembuatan biogas: 1. Kotoran sapi kira-kira 1kg atau berapalah dibungkus plastik kemudian di kubur dalam tanah selama kurang lebih 1-3 bulan 2. Buat wadah untuk tempatnya misalnya gali tanah atau di tong sampah jangan lupa buat lubang atau apalah untuk nyalurin gas yang dihasilkannya melalui selang
3. Masukkan kotoran sapi tadi ke dalam tempat yang sudah disediakan tadi kemudian tambahkan kotoran sapi atau sampah organik lain tutup tempatnya tunggu sampai kotoran sapi tadi diuraikan bakteri. 4.2 Reaktor Biogas
Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung (Floating drum), reaktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sedehana dalam skala kecil. 4.2.1 Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Reaktor
ini
disebut
juga
reaktor
china.
Dinamakan
demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di chini sekitar tahun 1930 an, kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam
ataupun bakteri pembentu gas metana. Bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixeddome). Dinamakan kubah tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah. Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan
besi yang tentunya
harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya. 4.2.2 Reaktor floating drum
Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya
terletak
pada
bagian
penampung
gas
menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas
hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan. Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas
pada
reaktor
ini
memiliki
umur
yang
lebih
pendek
dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap. 4.2.3 Reaktor balon
Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian
bawah karena
memiliki
berat yang lebih besar
dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas. 4.3 Proses Kerja Biogas
Di dalam digester bakteri-bakteri methan mengolah limbah bio atau biomassa dan menghasilkan biogas methan. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain. Biogas dihasilkan dengan mencampur limbah yang sebagian besar terdiri atas kotoran
ternak
dengan
potongan-potongan
kecil
sisa-sisa
tanaman, seperti jerami dan sebagainya, dengan air yang cukup banyak.
Untuk pertama kali dibutuhkan waktu lebih kurang dua minggu sampai satu bulan sebelum dihasilkan gas awal. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan sesekali diaduk, sedangkan yang sudah diolah dikeluarkan melalui saluran pengeluaran. Sisa dari limbah yang telah dicerna oleh bakteri methan atau bakteri biogas, yang disebut slurry atau lumpur, mempunyai kandungan hara yang sama dengan pupuk organik yang telah matang sebagaimana halnya kompos sehingga dapat langsung digunakan untuk memupuk tanaman, atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat dikeringkan di bawah sinar matahari sebelum dimasukkan ke dalam karung. http://binacc.blogspot.com/2008/06/contoh-karya-ilmiah-kelas x.html
BAB V PENUTUP 5.1
KESIMPULAN
Menerapkan sistem fermentasi bakteri diciptakanlah alat biogas yang dapat dipergunakan sebagai penghasil energi dan pembangkit listrik. Bahan yang mudah didapatkan dan biaya yang tidak mahal tentunya sangat membantu masyarakat dalam menyelesaikan
permasalahan
ekonomi
khususnya
dengan
naiknya harga BBM. Reaktor biogas adalah salah satu teknologi yang dapat dijadikan sebagai sebuah solusi mengenai kelangkaan bahan bakar minyak saat ini. Produknya yang berupa biogas merupakan gas bio yang
dihasilkan dari proses fermentasi material organic oleh bakteri anaerob. Proses fermentasi ini terdiri dari empat tahap. Empat tahapan lengkap proses fermentasi yang dilakukan oleh bakteri anaerob ini, di antaranya Hidrolisis, Asidogenesis, Asetagenesis, dan Methanogenesis. Dalam pembuatan Biogas memiliki banyak manfaat yang di dalamnya masih terdapat keunggulan lainnya. Biogas menjadi sumber energi alternatif berupa bahan bakAr yang dapat diperbaharui. Selain itu, biogas memiliki nilai tambah di bidang ekonomi dan dalam hal mensejahterakan masyarakat.
5.2
SARAN
Dari uraian dan kesimpulan yang telah disusun maka penyusun ingin memberikan saran. 1. Semoga masyarakat luas dapat mempraktikan teknologi ini secara langsung 2. Adanya sosialisasi dan penyuluhan dari para peneliti/ilmuan atau pemerintah terhadap masyarakat luas. 3. Kepada guru bidang studi kimia agar memberikan pengajaran dan pembimbingan bagi siswa dalam melakukan penelitian ini
kedepannya karena penelitian ini dianggap sangat berguna bagi kehidupan masa yang akan datang khusus nya bidang IPA. 4. Bagi para pembaca
yang tertarik terkait masalah biogas
hendaklah mengetahui terlebih dahulu ilmu dasar yang dapat dijadikan acuan khususnya tentang pegertian biogas, manfaat biogas, dan kandungan yang terdapat di dalam biogas. 5. Hasil penelitian hendaknya dapat di kembangkan lagi hingga dapat menuju ke bidang agrobisnis, menambah wawasan dan membantu pemerintah untuk memajukan Negara yang sudah modern ini
DAFTAR PUSTAKA
http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1123717100 http://binacc.blogspot.com/2008/06/contoh-karya-ilmiah-kelas x.html