Biogas Dari Kotoran Hewan
Pengertian
Biogas adalah gas
yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme
pada kondisi langka oksigen (anaerob). Komponen biogas antara lain sebagai
berikut : ± 60 % CH4 (metana), ± 38 % CO2 (karbon dioksida) dan ± 2 % N2, O2,
H2, & H2S. Biogas dapat dibakar seperti elpiji, dalam skala besar biogas
dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik, sehingga dapat dijadikan
sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan. Sumber energi
Biogas yang utama yaitu kotoran ternak Sapi, Kerbau, Babi dan Kuda.
Biogas yang
dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah
limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan
bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam
biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan
menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih
sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah
karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan
global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan
karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila
dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon diatmosfer bila
dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Saat ini, banyak negara maju
meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun
limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada
tempat pengolahan limbah
Prinsip Pembuatan Biogas
Prinsip pembuatan
biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara anaerobik (tertutup dari
udara bebas) untuk menghasilkan gas yang sebagian besar adalah berupa gas metan
(yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yang
disebut biogas. Proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah
mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu yang baik untuk proses fermentasi
adalah 30-55oC, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme mampu merombak bahan
bahan organik secara optimal.
Bangunan utama
dari instalasi biogas adalah Digester yang berfungsi untuk menampung gas metan
hasil perombakan bahan bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling
banyak digunakan adalah model continuous feeding dimana pengisian bahan
organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester
tergantung pada kotoran ternak yamg dihasilkan dan banyaknyaÿ biogas yang
diinginkan. Lahanÿ yang diperlukan sekitar 16 m2. Untuk membuat digester
diperlukan bahan bangunan seperti pasir, semen, batu kali, batu koral, bata
merah, besi konstruksi, cat dan pipa prolon.
Lokasi yang akan
dibangun sebaiknya dekat dengan kandang sehingga kotoran ternak dapat langsung
disalurkan kedalam digester. Disamping digester harus dibangun juga penampung
sludge (lumpur) dimana slugde tersebut nantinya dapat dipisahkan dan dijadikan
pupuk organik padat dan pupuk organik cair. Setelah pengerjaan digester selesai
maka mulai dilakukan proses pembuatan biogas dengan langkah langkah sebagai
berikut:
- Mencampur kotoran sapi dengan air sampai terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada bak penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester
- Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh.
- Melakukan penambahan starter (banyak dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi rumen segar dari rumah potong hewan (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 - 5,0 m2. Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi.
- Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH4) dan CO2 mulai menurun. Pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka biogas akan menyala.
- Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang optimal.
Jenis-jenis Reaktor atau Digester
1. Batch Feeding
Batch
feeding merupakan jenis digester yang bahan bakunya dimasukkan ke dalamnya
sampai penuh, kemudian ditunggu hingga terjadi proses fermentasi dan menghasilkan
biogas. Setelah tidak ada lagi biogas yang dihasilkan atau biogas yang
dihasilkan sedikit, semua bahan isian di keluarkan dari digester untuk kemudian
diganti dengan bahan bahan isian yang baru.
2. Continuous Feeding
Continuous feeding adalah jenis
digester yang pengisian bahan organiknya dilakukan setiap hari dalam jumlah
tertentu, setelah biogas mulai berproduksi. Pada pengisian awal digester diisi
penuh, lalu di tungggu sampai biogas berproduksi. Setelah biogas berproduksi,
pengisian bahan organik dilakukan secara terus-menerus setiap hari dengan
jumlah tertentu. Digester jenis continuous feeding mempunyai dua jenis, yaitu
jenis kubah terapung (floating dome) dan jenis tetap (fixed dome)
Faktor-faktor yang
Mempengaruhi Pembentukan
Biogas
1.
Temperatur atau Suhu
Suhu pencernaan sangat berpengaruh terhadap
keaktifan dan pertumbuhan bakteri metan, kebanyakan bakteri pembentuk metan
aktif pada dua rentang waktu, yaitu rentang mesofilik antara 30-35 derajat
celcius (suhu ruang) dan rentang termofilik antara 50-60 derajat celcius.
Pada temperature 40-50 derajat celcius aktifitas
bakteri pembentuk metan terhalangi, dan di sekitar suhu 42 derajat celcius
kinerja digester akan terputus-putus dikarenakan transisi bakteri pembentuk
metan dari organisme mesofilik menjadi organisme termofilik.
Meskipun bakteri pembentuk metan aktif dan tumbuh
pada beberapa rentang temperatur kebanyakan dari bakteri tersebut merupakan
mesofilik dan beberapa merupakan termofilik dan psikrofilik yang terbatas pada
unit yang memerlukan perlakuan tertentu seperti septic tank dimana proses
pencernaan tidak panas dan membutuhkan waktu yang lama.
2.
Tingkat Keasamaan (pH)
Tingkat keasaman bahan isian sangatlah berpengaruh
terhadap kehidupan mikroorganisme di dalamnya. Tingkat keasaman yang sesuai
dengan kehidupan mikroorganisme adalah seitar 6,8%-7,8%. Pada tahap awal
fermentasi akan terbentuk asam organik yang akan menurunkan nilai keasaman
hingga mencapai 4%-5%. Hal yang bisa dilakukan untuk menghasilkan pH yang
sesuai adalah dengan menambahkan kabur atau larutan kapur.
3.
Rasio Carbon Nitrogen
(C/N)
Perimbangan karbon (C) dan nitrogen (N) yang
terkandung dalam bahan organik sangat menentukan kehidupan dan aktivitas mikroorganisme.
Perbandingan C/N yang sesuai bagi mikroorganisme perombak, adalah berkisar
anatara 25%-30%. Kotoran (feses dan urine) sapi mempunyai kandungan C/N sebesar
18%, maka perlu ditambah dengan limbah pertanian lain yang mempunyai kandungan
C/N 30% lebih tinggi dibaningkan kotoran sapi.
4.
Bahan Baku Isian
Bahan baku isian berupa bahan organik seperti
kotoran ternak, limbah pertanian, sisa dapur, dan sampah organik. Bahan baku
yang umum digunakan biasanya, adalah kotoran sapi perah. Bahan baku isian harus
terhindar dari bahan anorganik seperti pasir, batu, plastik, atau pecahan kaca.
Karena hal itu dapat menghambat proses fermentasi
bahan-bahan organik. Bahan isian ini harus mengandung bahan kering setidaknya
sebanyak 7%-9%. Pecampuran seluruh bahan isian dapat dilakukan dengan cara
mengencerkannya menggunakan air yang perbandingannya 1:1.
5.
Pengadukan
Setelah bahan isian dicampur maka perlu dilakukan
proses pengadukan agar campuran menjadi homogen. Pengadukan akan meningkatkan
proses pencernaan dengan menyebarkan bakteri, substrat, dan nutrisi ke seluruh
bagian digester serta menyamakan suhu.
Kegiatan metabolisme bakteri pembentuk asetat dan
metan memerlukan kontak spasial yang dekat. Pengadukan yang lembut dapat
memastikan kontak tersebut. Pengadukan diperlukan agar hidrolisis limbah dan
produksi asam organik dan alkohol oleh bakteri pembentuk asetat dapat berjalan
baik
6.
Hidraulic Retention Time
(HRT)
HRT atau waktu retensi sangat dipengaruhi oleh
suhu. Hubungan antara suhu dan waktu retensi dapat dilihat pada gambar di atas.
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu maka waktu retensi
akan semakin sedikit, sebaliknya apabila suhu rendah waktu retensi akan lebih
lama.
Oleh karena itu temperatur harus dijaga agar tetap stabil.
Untuk negara tropis seperti Indonesia tidak diperlukan perlakuan khusus karena
suhu ruang normal di Indonesia relatif stabil untuk produksi biogas dan waktu
retensinya berkisar antara 10-30 hari.
Manfaat Biogas
Biogas
adalah gas yang dihasilkan oleh proses fermentasi dari bahan-bahan organik, termasuk
kotoran manusia dan hewan, limbah rumah tangga, dan sampah-sampah organik
secara anaerobik. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar dan juga dapat
menghasilkan listrik. Ada beberapa alasan mengapa biogas merupakan bahan bakar
alternatif terbaik, di antaranya biogas memproduksi bahan bakar ramah
lingkungan, biogas memiliki kandungan energi dalam jumlah yang besar, dan
limbah biogas dapat dimanfaatkan sebagai pupuk.
Biogas
menghasilkan bahan bakar ramah lingkungan. Biogas terbuat dari bahan-bahan alami,
seperti kotoran manusia dan hewan, serta limbah-limbah organik lain. Karbon
dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis
tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah
karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan bahan bakar fosil. Biogas juga
tidak menghasilkan limbah yang bisa mencemari lingkungan. Gas metana dalam
biogas bisa terbakar sempurna. Sebaliknya, gas metana dalam bahan bakar fosil
tidak bisa terbakar sempurna dan akan membahayakan lingkungan. Seperti kita
ketahui, metana termasuk dalam gas-gas rumah kaca yang bisa menyebabkan
pemanasan global (global warming). Sehingga penggunaan biogas bisa mencegah
resiko terjadinya global warming.
Biogas
memiliki kandungan energi tinggi yang tidak kalah dari kandungan energi dalam
bahan bakar fosil. Nilai kalori dari 1 m3 biogas sekitar 6000 watt jam, setara
dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu biogas sangat cocok
menggantikan minyak tanah, LPG, butana, batu bara, dan bahan bakar fosil
lainnya. Biogas mengandung 75% metana. Semakin tinggi kandungan metana dalam
bahan bakar, semakin besar kalor yang dihasilkan. Oleh karena itu, biogas juga
memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. Sehingga jika biogas diolah
dengan benar, biogas bisa digunakan untuk menggantikan gas alam. Dengan
demikian jumlah gas alam bisa dihemat.
Limbah
biogas dapat digunakan sebagai pupuk. Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang
telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan
unsure-unsur yang sangat dibutuhkan tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu
seperti protein, selulose, dan lignin tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia.
Dengan demikian kita juga bisa mengurangi anggaran untuk membeli pupuk.
REFERENSI
:
