Prosedur Kerja Pembuatan Biogas

PROSEDUR KERJA PEMBUATAN BIOGAS

A.      Pengantar

            Produksi bahan bakar minyak dunia, telah mencapai titik puncaknya, sementara kebutuhan energy di seluruh dunia meningkat pesat. Selain itu peningkatan jumlah penduduk juga mengakibatkan tingkat konsumsi energi meningkat pula sehingga menyebabkan terjadinya kenaikan harga minyak dunia yang signifikan, dari permasalahan ini sehingga perlu dilakukannya usaha untuk mendapatkan energi terbarukan/alternative.

Biogas adalah setiap bahan bakar baik padatan, cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biogas dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian. Sehingga biogas merupakan energy alternative paling siap untuk diolah menjadi sumber energy yang jumlahnya banyak dan berada disekitar kita dan ramah lingkungan.

Telah banyak penelitian pembuatan biogas, baik dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian, maupun dari kotoran hewan dan manusia. Dari sini saya memaparkan tata cara pembuatan biogas yang saya dapatkan dari tiga jurnal yaitu : hasil penelitian Arnold Yonathan yang berjudul “Produksi biogas dari eceng gondok ( eicchornia crassipe):Kajian konsistensi dan pH terhadap biogas dihasilkan”, Pamilia Coniwanti berjudul “Pembuatan biogas dari ampas tahu”, dan Tuti Haryati berjudul “Limbah peternakan yang menjadi sumber energy alternative”.

B.       Isi

Dalam pembentukan biogas meliputi empat tahap proses yaitu:

1) Hidrolisis.

Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi bentuk yang lebih sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars), asam amino, dan asam lemak.

2) Asidogenesis.

Pada tahap ini terjadi proses penguraian yang menghasilkan amonia, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida.

3) Asetagenesis.

            Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk acidogeness, menghasilkan hidrogen, karbon dioksida, dan asetat.

4) Methanogenesis.

Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan, yakni dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk menghasilkan gas methane (CH4). Hasil lain dari proses ini berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.

Berikut contoh gambar rangkaian pemasangan alat untuk proses pembuatan biogas :

Keterangan gambar

1. Inkubator

2. Biodigester

3. Tempat sampling substrat

4. Thermometer

5. Tempat sampling gas

6. Kran

7. Tempat penampungan gas

8. Pipa manometer

9. Pembacaan level

10. Papan penyangga a,b,c d

Adapun proses pembuatan biogas dilakukan dengan

langkah-langkah berikut :

a.      Persiapan alat

1.      Menyiapkan bahan-bahan yang dibutuhkan, seperti digester, selang plastik sebagai penghubung dan drum penampungan gas.

2.      Rangkai alat-alat tersebut sehingga siap digunakan.

3.      Bersihkan rangkaian alat.

b. Persiapan bahan baku

1.      Menyiapkan bahan baku yang akan digunakan sesuai dengan massanya.

2.      Mencampurkan bahan baku dengan air dengan perbandingan yang ditentukan.

3.      Tambahkan NaOH sampai kadar keasaman (pH) mencapai rasio antara 6,5-8.

4.      Tambahkan bakteri EM-4 (yang telah diencerkan) sebanyak 5 ml per 100 gr bahan baku.

5.      Tambahkan urea sebanyak 10 gr per 100 gr ampas tahu. Yang dilarutkan dalam air.

c. Pembuatan biogas

1.      Campuran bahan baku yang telah disiapkan, dimasukkan ke dalam reaktor (gester). Tutup kerangan gas yang terhubung dengan tempat penampungan gas.

2.      Setelah 3 hari buka kerangan gas yang terhubung dengan tempat penampungan gas.

3.      Gas yang terbentuk akan tertampung dengan sendirinya dan mengalir melalui pipa saluran menuju tempat penampungan yang telah disiapkan.

4.      Dari tempat penampungan gas, gas mengalir ke dalam balon yang telah dipasang pada salah satu sisi dari tempat penampungan gas tersebut.

5.      Setelah waktu yang ditentukan tercapai, tutup kerangan keluaran gas yang terhubung dengan balon dan ikat balonyang telah mengembang.

6.      Pasang balon baru dan buka kembali kerangan keluaran gas.

7.      Lakukan kembali prosedur no 5 dan no 6 untuk sampel berikutnya.

8.      Lakukan kembali prosedur no 1 sampai no 7 untuk variabel lainnya.

Prosedur Analisa

a.       Tempatkan alat pada tempat yang datar

b.      Naikkan leveling bulb L1 dan buka kerangan “V” pada posisi “V1”, dengan hati-hati impitkan permukaan air hingga skala paling atas (perbatasan kerangan buret (V) lalu tutup kerangan “V” pada posisi vertikal atau horizontal.

c.       Dengan hati-hati buka kerangan “S” pada posisi “S2” dan “V” pada posisi “V2” turunkan leveling bulb L1 hingga level penyerap KOH 30% tepat diperbatasan penyerap dan kerangan “S”, lalu tutup “S” pada posisi “S1”.

d.      Buka kerangan “V” dan masukkan gas contoh melalui orifice “O” dan turunkan leveling bulb L1 hingga gas contoh akan mendorong air pada buret hingga dibawah skala “100”.

e.       Dengan membuka kerangan “V” pada posisi “V1” dan menaikkan leveling bulb L1.Impitkan permukaan air pada buret tepat pada skala “100”.

f.       Buka “S” pada posisi “S2”, dan buka “V” pada posisi “V2”, naikkan L1 hingga gas dalam buret akan masuk ke dalam penyerap.

g.      Lakukan hal yang sama hingga pembacaan air pada buret konstan (A). Perhitungan : CO2, % Vol = 100 – (A).

Prosedur Kerja Alat Gas Chromatograph (GC)-15A Shimadzu

a. Kondisi Operasi GC untuk Analisa Gas Bumi.

1. Ukuran Lopp : 1,5 ml
2. Kolom : 30% DC 200/500 on Chrom P/AW 60/80 SS,9 m x 1/8”
3. Temp. Kolom : 60°C
4. Temp. Injektor : 100°C
5. Detektor : TCD
6. Temp. Detektor : 150°C
7. Bridge Current : 100 mA
8. Jenis Carrier : Helium
9. Carrier Flow : 20-30 ml/menit

b. Kondisi Operasi GC untuk Analisa Gas

1. Sintesa
2. Ukuran Lopp : 1,5 ml
3. Kolom : Molecular Sieve 5A, 4 m x 1/8”
4. Temp. Kolom : 60°C
5. Temp. Injektor : 100°C
6. Detektor : TCD
7. Temp. Detektor : 150°C
8. Bridge Current : 100 mA
9.  Jenis Carrier : Helium
10. Carrier Flow : 20-30 ml/menit

c. Menghidupkan GC

1.  Sebelum alat dihidupkan, buka aliran “Carrier Gas” dengan membuka “Valve Input Carrier” pada bagian samping kanan GC. Yakinkan tidak ada kebocoran.
2. Setelah “Carrier Gas mengalir dengan stabil, hidupkan GC dengan menekan tombol “Heater”, “Fan”, dan “Line” ke pada posisi “On”.
3. Tekan tombol “Set. Reg” kemudian tekan tombol “Enter”. Setelah menu keluar, pilih “GC Parameter” kemudian tekan tombol “Enter”. Akan tampil “GC Parameter set” kemudiantekan tombol “Enter”. Arahkan “Pointer” ke “Column Oven Temperature”.
4. Naikkan temperatur kolom dengan mengetikan angka “60” kemudian “Enter”.
5. Naikkan juga temperatur injektor dengan mengetikkan angka “100” kemudian “Enter”. Tekan tombol “Start”.
6. Tunggu sampai semua temperatur dicapai yang ditunjukkan oleh lampu hijau dalam posisi “Ready”.
7. Aktifkan hubungan ke TCD dengan menekan tombol TCD pada bagian samping kanan GC.
8. Naikkan temperatur detektor dengan mengetikan angka “150” kemudian “Enter”.
9. Naikkan temperatur TCD block dengan mengetikan angka “200” kemudian “Enter”.
10. Setelah temperatur tercapai, mulai naikkan “Current” secara bertahap (5, 25, 50, 75, 100) dengan cara mengetikan angka tersebut, kemudian “Enter”.
11. Setelah “Current” berada pada posisi 100 dan penujukkan “signal” pada “Chromatopac CR-5A” stabil, GC siap digunakan.
12. Injeksikan contoh, kemudian tekan “Start” pada “Chromatopac CR-5A”.

Laju proses fermentasi anaerob sangat ditentukan oleh faktor-faktor yang mempengaruhi mikroorganisme, faktor-faktor tersebut diantaranya adalah (Yesung, 2011) :

1. Temperatur

Bakteri metana pada umumnya adalah bakteri golongan mesofil yaitu bakteri yang hidupnya dapat subur hanya pada temperatur disekitar temperatur kamar. Oleh karena itu, pembentukan biogas harus disesuaikan dengan temperatur kehidupan bakteri metana. Temperatur pembentukan biogas antara 20-40^oC. Dengan temperatur optimum yaitu 27^oC- 30^oC.

2. Derajat Keasaman (pH)

Pada dekomposisi anaerob faktor pH sangat berperan, karena pada rentang pH yang tidak sesuai, mikroba tidak dapat tumbuh dengan maksimal dan bahkan dapat menyebabkan kematian yang menghambat perolehan gas metana. Nilai pH yang dibutuhkan untuk digester adalah antara 6,2 – 8.

3. Kandungan Air

Bentuk bubur hanya dapat diperoleh apabila bahan yang dihancurkan mempunyai kandungan air yang tinggi. Apabila sampah tersebut memiliki kandungan air yang sedikit maka bisa ditambahkan air supaya pembentukan biogas bisa optimal.

4. Bahan Baku Isian

Bakteri anaerob membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi. Level nutrisi harus lebih dari konsentrasi optimal 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 tanaman diberikan dengan tujuan untuk menambah pertumbuhan di dalam digester. Unsur nitrogen adalah unsur yang paling penting, disamping adanya selulosa sebagai sumber karbon. Bakteri penghasil metana menggunakan karbon 30 kali lebih cepat daripada nitrogen. 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 optimal, bila kondisi yang lain juga mendukung.

HAL YANG PERLU DIPERHATIKAN PADA

PROSES FERMENTASI

Keberhasilan proses pencernaan dalam digester sangat ditentukan oleh desain dan pengaturan digester itu sendiri, beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengoperasian digester yaitu:

Pengadukan

          Proses pengadukan akan sangat menguntungkan karena apabila tidak diaduk solid akan mengendap pada dasar tangki dan akan terbentuk busa pada permukaan yang akan menyulitkan keluarnya gas. Masalah tersebut terjadi lebih besar pada proses yang menggunakan bahan baku limbah sayuran dibandingkan yang menggunakan kotoran ternak . Pada sistem kontinyu masalah ini lebih kecil karena pada saat bahan baku dimasukkan akan memecahkan busa pada permukaan seolah-olah terjadi pengadukan . Pada digester yang berlokasi di Eropa dimana pemanasan diperlukan jika proses dilakukan pada musim dingin, sirkulasi udara juga merupakan proses pengadukan.

Kontrol temperatur

          Pada daerah panas, penggunaan atap akan membantu agar temperatur berada pada kondisi yang ideal, tetapi pada daerah dingin akan menyebabkan masalah.. Temperatur digester yang tinggi akan lebih rentan terhadap kerusakan karena fluktuasi temperatur, untuk itu diperlukan pemeliharaan yang seksama .  

Koleksi gas

          Untuk mengkoleksi biogas yang dihasilkan dipergunakan drum yang dipasang terbalik, drum harus dapat bergerak sehingga dapat disesuaikan dengan volume gas yang diperlukan. Digunakan valve searah untuk mencegah masuknya udara luar ke dalam tangki digester yang akan merusak aktivitas bakteri dan memungkinkan terjadinya ledakan di dalam drum.

Posisi digester

          Digester biogas yang dibangun di atas permukaan tanah harus terbuat dari baja untuk menahan tekanan, sedangkan yang dibangun di bawah tanah umumnya lebih sederhana dan murah. Akan tetapi dari segi pemeliharaan, digester di atas permukaan akan lebih mudah dan digester dapat ditutup lapisan hitam yang berfungsi untuk menangkap panas matahari.

Waktu retensi

          Faktor lain yang perlu diperhatikan yaitu waktu retensi, faktor ini sangat dipengaruhi oleh temperatur, pengenceran, laju pemadukan bahan dan lain sebagainya . Pada temperatur yang tinggi laju fermentasi berlangsung dengan cepat, dan memirunkan waktu proses yang diperlukan. Pada kondisi normal fermentasi kotoran berlangsung antara dua sampai empat minggu.

     C.    Kesimpulan

Berdasarkan data diatas dapat disimpulkan bahwa biogas merupakan energy alternative paling siap untuk diolah menjadi sumber energy yang jumlahnya banyak dan berada disekitar kita dan ramah lingkungan. Tumbuh-tumbuhan, sampah organic dan kotoran hewan dapat menghasilkan biogas seperti halnya jerami padi, sampah sawit hijau, ampas tahu dll, yang bisa dimanfaatkan sebagai sumber energy pengganti minyak, gas, kayu bakar dan batu bara. Biogas dihasilkan secara mikrobiologi anaerobik dari limbah organic. Disamping itu biogas tidak akan terbuat begitu saja tanpa melalui tata cara pembuatannya seperti proses hidrolisis, asidogenesis, asetagenesis, dan methanogenesis.

    D.    Daftar Pustaka

Coniwanti Pamilia, 2009. Jurnal Teknik Kimia, No. 1, Vol. 16. Indaralaya : Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

Haryati Tuti, 2006. Wartazoa, Vol. 16 No. 3. Bogor : Balai Penelitian Terna/ PO Box 221.

Herawati Dewi Astuti, 2010. Jurnal Rekayasa Proses, Vol. 4, No.1. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Setia Budi.

Padang Yesung Allo, 2011. Jurnal Teknik Rekayasa , Vol. 12 No 1. Mataram : Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram

E.       Lampiran

No.	Nama	Judul jurnal	Hasil Review
1.	Dewi Astuti Herawati	Pengaruh Pretreatment Jerami Padi pada Produksi Biogas dari Jerami Padi dan Sampah Sayur Sawi Hijau Secara Batch	Pada jurnal ini banyak terdapat kelemahannya, dimana prosedur kerja/tata cara kerjanya tidak dijelaskan dengan jelas hanya memaparkan secara umumnya saja sehingga tidak banyak yang bisa di ambil, kelebihannya yaitu di digambarkannya rangkaian pemasangan alat untuk ilustrasi pembentukan gasbio.
2.	Pamilia Coniwanti	Pembuatan biogas dari ampas tahu	Kelebihan jurnal ini yaitu dijelaskannya tahap-tahap pembentukan biogas, alat dan bahan yang diperlukan secara rinci serta prosedur penelitian, prosedur analisis berupa prosedur kerja alat, di jelaskan secara terperinci sehingga mudah dimengerti.
3.	Tuti Haryati	Limbah peternakan yang menjadi sumber energy alternatif	Kelebihan jurnal ini yaitu telah menjelaskan dengan rinci tentang hal-hal yang perlu diperhatikan pada proses fermentasi. Jurnal ini juga menjelaskan tahap proses pembentukan biogas, tetapi tahap pembentukan biogas ini masih kurang sehingga saya tidak mengambilnya.
4.	Yesung Allo Padang	Meningkatkan kualitas biogas dengan penambahan gula	Kelebihan jurnal ini yaitu dijelaskannya faktor-faktor yang mempengaruhi mikroorganisme pada laju proses fermentasi. Pada prosedur kerjannya, jurnal ini hanya menjelaskannya secara umum saja, sehingga susah dimengerti.