Seperti yang kita ketahui krisis energi
tengah melanda negeri kita juga negara-negara lain. Krisis energi ini
diperkirakan akan terus berlangsung beberapa tahun ke depan jika tidak
segera diatasi. Krisis energi ini disebabkan oleh kelangkaan bahan bakar
minyak yang juga mengakibatkan harga minyak dunia meningkat sangat
signifikan. Oleh sebab itu kita harus melakukan proses penghematan
terhadap penggunaan bahan bakar minyak , karena pasokan bahan bakar yang
berasal dari minyak bumi merupakan sumber energi fosil yang tidak dapat
diperbarui (unrenewable). Di tengah persoalan krisis energi yang sedang
kita alami, pengembangan energi baru dan terbarukan akan menjadi solusi
alternatif yang menjanjikan. Salah satu jalan untuk melakukan
penghematan energi fosil adalah dengan menggunakan energi yang berasal
dari aktivitas anaerobik/fermentasi bahan-bahan organik termasuk
diantaranya kotoran hewan dan manusia, limbah domestik, sampah
biodegradable. Hasil fermentasi / aktivitas anaerobik ini disebut
energi biogas. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan
maupun untuk menghasilkan listrik. Energi biogas ini akan menjadi sumber
energi alternatif yang baik dalam mengatasi krisis energi karena sifat
energi biogas yang dapat diperbarui (renewable).
Bagaimana prospek penggunaan biogas di Indonesia?
Berikut beberapa faktor yang bisa menjadi pertimbangan Indonesia memiliki prospek yang baik dalam penggunaan biogas:
- Indonesia memiliki banyak peternakan, menurut statistik data website departemen pertanian Indonesia, setiap provinsi memiliki rata-rata ternak sekitar 500 ribu yang jika dijumlahkan Indonesia memiliki sekitar 13 juta sapi perah dan sapi potong, serta 28 juta kambing, domba, dan kerbau. Namun pengolahan kotoran ternak belum dimanfaatkan secara optimal dan bahkan menimbulkan masalah.
- Biogas mampu mendukung energi bagi industri rumah tangga dan industri kecil menegah
- Meninjau TPA di Indonesia yang masih banyak mengalami masalah sampah organik yang bercampur dengan sampah anorganik. Sampah organik bisa digunakan sebagai bahan dasar biogas.
- Harga minyak yang mahal sehingga memungkinkan biogas menjadi sumber energi alternatif
- Kenaikan biaya sumber energi seperti tarif listrik, harga LPG, premium, minyak tanah, dan minyak bakar lainnya
- Prospek diutamakan pada tempat-tempat banyak yang masih dalam masa pembangunan (kompleks perumahan baru, gedung perkantoran baru dan pedesaan) dan tempat peternakan.
- Penggunaan biogas relatif tidak menimbulkan polusi.
Apa saja komposisi yang terkandung dalam biogas?
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh
aktifitas anaerobik atau fermentasi dari bahan– bahan organik termasuk
diantaranya : kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga),
sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable
dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah Metana dan
Karbon Dioksida. Namun, komposisi biogas bervariasi tergantung dengan
asal proses anaerobik yang terjadi:
Komponen
|
Persentase
|
Metana (CH4) | 55 – 75% |
Karbon dioksida(CO2) | 25 – 45% |
Nitrogen (N2) | 0 – 0,3% |
Hidrogen (H2) | 1 – 5% |
Hidrogen sulfide (H2S) | 0 – 3% |
Oksigen (O2) | 0,1 – 0,5% |
Bagaimana proses pencernaan material organik dalam pembentukan biogas?
Gas metana diperoleh melalui dekomposisi
yang berjalan tanpa kehadiran udara (anaerob). Tingkat keberhasilan
pembuatan biogas sangat tergantung pada proses yang terjadi dalam
dekomposisi tersebut.
Salah satu kunci dalam proses dekomposisi
secara anaerob pada pembuatan biogas adalah kehadiran mikroorganisme.
Biogas dapat diperoleh dari bahan organik melalui proses “kerja sama”
dari tiga kelompok mikroorganisme anaerob.
Pertama, kelompok mikroorganisme yang dapat
menghidrolisis polimer-polimer organik dan sejumlah lipid menjadi
monosakarida, asam-asam lemak, asam-asam amino, dan senyawa kimia
sejenisnya.
Kedua, kelompok mikroorganisme yang mampu
memfermentasi produk yang dihasilkan kelompok mikroorganisme pertama
menjadi asam-asam organik sederhana seperti asam asetat, dikenal sebagai
mikroorganisme penghasil asam (acidogen).
Ketiga, kelompok mikroorganisme yang
mengubah hidrogen dan asam asetat hasil pembentukan acidogen menjadi gas
metan dan karbondioksida dikenal dengan nama metanogen.
Metanogen terdapat dalam kotoran sapi.
Lambung (rumen) sapi merupakan tempat yang cocok bagi perkembangan
metanogen. Gas metana alami dihasilkan di dalam lambung sapi tersebut.
Proses pembuatan biogas tidak jauh berbeda dengan proses pembentukan gas
metan dalam lambung sapi. Pada prinsipnya, pembuatan biogas adalah
menciptakan gas metan melalui manipulasi lingkungan yang mendukung bagi
proses perkembangan metanogen seperti yang terjadi dalam lambung sapi.
Metanogen membutuhkan kondisi lingkungan yang optimal untuk dapat memproduksi gas metana :
1. Proses pembuatan biogas dari kotoran sapi
harus dilakukan dalam sebuah reaktor atau digester yang tertutup rapat
untuk menghindari masuknya oksigen (anaerob).
2. Reaktor harus bebas dari kandungan logam berat dan sulfida (sulfides) yang dapat mengganggu keseimbangan mikroorganisme.
3. Gas metana diperoleh melalui komposisi
metanogen yang seimbang. Jika jumlah metanogen dalam kotoran sapi masih
dinilai kurang, maka perlu dilakukan penambahan metanogen tambahan
berbentuk strater atau substrat ke dalam reaktor.
4. Metanogen dapat berkembang dengan baik dalam lingkungan cair (aqueous) dengan pH 6,5 sampai 7,5 dan temperatur 35oC.
4. Metanogen dapat berkembang dengan baik dalam lingkungan cair (aqueous) dengan pH 6,5 sampai 7,5 dan temperatur 35oC.
5. Metanogen cukup sensitif dengan temperatur. Temperatur 35oC diyakini sebagai temperatur optimum untuk perkembangbiakan bakteri methane
Awalnya bahan-bahan organik ditampung
terlebih dahulu dalam suatu kotak beton/bata/besi. Dibutuhkan waktu
lebih kurang dua minggu sampai satu bulan sebelum dihasilkan gas awal.
Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan sesekali diaduk.
Di dalam kotak ini, terjadi proses
perombakan kotoran ternak menjadi bahan organik oleh mikroba dalam
kondisi tanpa oksigen (anaerob). Mikroba yang bekerja memperoleh makanan
dari bahan organik berupa karbohidrat, lemak, protein, fosfor dan
unsur-unsur mikro.
Tahap-tahap proses pencernaan material organik:
- Hidrolisis. Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi bentuk yang lebih sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars), asam amino, dan asam lemak.
- Asidogenesis. Pada tahap ini terjadi proses penguraian yang menghasilkan amonia, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida.
- Asetagenesis. Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk acidogenesis; menghasilkan hidrogen, karbon dioksida, dan asetat.
- Methanogenesis. Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan, yakni dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk menghasilkan gas methana (CH4). Hasil lain dari proses ini berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.
Apa saja yang bisa dijadikan bahan baku pembentukan biogas?
- Biogas dari eceng gondok
Eceng gondok adalah tanaman yang mengandung
selulosa dalam jumlah banyak dan selulosa inilah yang bisa digunakan
sebagai bahan baker alternatif.
Eceng gondok dirajang / ditumbuk halus kemudian ditambah air bersih. Eceng gondok kemudian dimasukkan ke dalam tabung fermentasi
20 kg eceng gondok dicampur dengan 20
kiloliter air, lantas diaduk merata dapat menghasilkan gas yang dapat
dipakai selama 7 hari, dan setiap harinya dapat dipakai selama 30 menit.
Eceng gondok seberat 30 kg yang telah
dirajang tanpa ditumbuk dapat menghasilkan gas yang dapat dipakai selama
7 hari, dan setiap harinya dapat dipakai selama 90 menit.
- Biogas kotoran organik
kotoran organik tersebut dicmapur dengan
air. Biasanya campuran antara kotoran dan air menggunakan perbandingan
1:1 atau bisa juga menggunakan perbandingan 1:1,5. Suhu selama proses
berlangsung, karena ini menyangkut keoptimalan hidup bakteri pemroses
biogas antara 27–28 derajat celcius.
- Biogas dari briket sampah
Daun-daunan itu dapat diambil dari sisa
sampah pasar atau sayuran seperti bayam, kangkung, atau sawi yang sudah
terbuang. Persentase komposisi bahan pembuatan briket organik adalah 80%
arang sampah organik kering dan campuran daun segar. Jadi, bila di
campurkan 800 g sampah organik membutuhkan 200 g daun segar. Setelah
tercampur rata, adonan dicetak dengan ukuran dan bentuk sebagai briket.
Briket itu dijemur di bawah sinar matahari sampai kering dengan cara
meletakkan dan menganngkatnya di telapak tangan. Briket kering terasa
ringan dan jelaga di permukaan tidak terlalu mengotori telapak tangan.
Bagaimana sistem perolehan bahan baku biogas?
Pemakaian biogas untuk kehidupan sehari-hari
membutuhkan bahan baku dalam jumlah yang besar. Setiap pemukiman
memiliki potensi bahan baku biogas dalam jumlah besar,tergantung dari
jenis pemukiman tersebut. Untuk di perkotaan,bahan baku yang paling
mudah didapatkan adalah tinja.Di daerah peternakan,kotoran ternak
berpotensial menjadi bahan baku utama biogas. Sedangkan bahan baku
sampah paling cocok digunakan di daerah tempat pembuangan sampah.
Proses Perolehan Bahan Baku Biogas di Daerah Perkotaan.
Bahan baku utama biogas di daerah perkotaan
adalah tinja. Toilet umum di daerah perkotaan setiap harinya mampu
memproduksi tinja dalam jumlah yang besar.Tinja dari beberapa toilet
umum dapat di kumpulkan dengan periode waktu tertentu,sehingga pengolah
biogas tidak akan kehabisan bahan baku. Dengan begitu maka proses
pengolahan biogas akan berkelanjutan.
Proses Perolehan Bahan Baku Biogas di Daerah Peternakan.
Peternakan besar memproduksi kotoran ternak
dalam jumlah besar tiap harinya.Kotoran ternak merupakan bahan baku
biogas yang lebih baik dari tinja manusia,sebab kotoran ternak lebih
kering dari tinja manusia. Produksi kotoran ternak dalam jumlah besar
perharinya sangat memungkinkan untuk menunjang pemakaian biogas. Kotoran
ternak dikumpulkan perhari,lalu ditempatkan di penampungan untuk
pengolahan lebih lanjut menjadi biogas.

Bagaimana sistem penyaluran biogas ke konsumen?
Setelah bahan baku diolah dan dihasilkan
biogas yang diinginkan, biogas disalurkan dan dapat dikonversi menjadi
tenaga listrik melalu instrumentasi boiler/engine . Namun, biogas adalah
gas yang sangat mudah terbakar. Akibatnya, proses penyaluran biogas
harus dilakukan secara sistematis dan rapi. Pengambilan gas dilakukan
dengan memasukkan pipa (well) berlubang secara vertikal ke dalam sampah
kira-kira hingga tiga per empat kedalaman landfill. Lubang-lubang itu
biasanya kecil-kecil. Lubang-lubang itu akan diisi dengan bebatuan atau
kerikil untuk mencegah masuknya sampah. Lubang-lubang diletakkan di
bagian bawah pipa untuk mencegah masuknya udara dari luar. Segel beton
diletakkan di atas kerikil. Bagian atas diisi dengan tanah. Plastik pipa
biasanya digunakan sebagai selubung pipa sumber (well). Besi atau baja
kurang disukai karena potensial terkorosi serta kecenderungan landfill
yang berubah seiring dekomposisi sampah. Material plastik (polimer) yang
banyak digunakan adalah polivinil klorida (PVC), polietilen (PE), dan
serat kaca (fiberglass) karena lebih tahan korosi dan fleksibel.
Selanjutnya, biogas tersebut disalurkan secara langsung ke rumah-rumah
dan perkantoran untuk dimanfaatkan konsumen dari produk ramah lingkukan
ini.
Bagaimana penggunaan dan energi yang dihasilkan oleh biogas?
Biogas merupakan salah satu alternative
energi terbarukan yang bersumber dari proses penguraian biomasa. Biogas
sudah mulai dikenal di Indonesia sejak tahun 1980-an, tetapi
pemanfaatannya baru mulai digunakan di awal tahun 1990 dalam skala kecil
hanya untuk keperluan memasak. Padahal ada manfaat lain yang bisa
didapat seperti lampu penerangan, ataupun menyediakan energi untuk
keperluan rumah tangga lainnya. Selain itu biogas menjadi sumber energi
yang lebih ramah lingkungan dari minyak, yaitu mengahasilkaan emisi 80%
lebih rendah dari minyak.
Lebih dari itu, nilai kalor 1 m3 biogas
adalah sekitar 6 kWh – setara dengan 0.5-0.6 liter minyak diesel (solar)
atau setara dengan 5 kg kayu-bakar kering. Gas methane pada temperature
dan tekanan standar (200C. 1 atm) mempunyai nilai kalor rendah sebesar
35.800 kJ/m3 (960 Btu/ft3). Karena biogas hanya mengandung 50-70% gas
methane, nilai kalornya berkisar antara 17.900-25.000 kJ/m3 atau 480-670
Btu/ft3.
Sebagai pembanding gas alam (LNG), yang
merupakan campuran dari methane, propane dan butane, memiliki nilai
kalor 37.300 kJ/m3 (1.000 Btu/ft3). Sekitar 200 liter biogas dapat
diperoleh dari pengurangan 1 kg COD (Chemical Oxyegen Demand).
Bagaimana bentuk dan jenis reaktor-reaktor biogas yang sudah diterapkan saat ini?
1. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Reaktor ini disebut juga reaktor China.
Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di China
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 pembentuk gas
metana. Bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan
batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan gas
agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap
(fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentuknya 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 menggunakan reaktor terapung, karena
tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentunya
harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah.
Kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.
Kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.
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. Akibat tempat penyimpanan yang terapung menyebabkan
tekanan gasnya konstan.
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.
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.
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar