ZERO WASTE : ENERGI BIOGAS

Transkripsi

1 ZERO WASTE : ENERGI BIOGAS

2 PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah saat ini antara lain adalah: - Energi - Lingkungan Hidup - Pembangunan Pertanian Berkelanjutan Pengembangan teknologi biogas menguntungkan karena: - dapat mengurangi pencemaran udara, tanah, air dan biologis - untuk pupuk : kompos dan pupuk cair

3 Hambatan Pengembangan instalasi biogas - Kurangnya technical expertise - Tidak berfungsinya digester (bocor, kesalahan konstruksi, dll) - Disain tidak user friendly - Memerlukan penanganan secara manual (pengumpanan/ pengeluaran material dari digester) - Biaya pembuatan masih mahal

4 Tabel Potensi Energi Terbarukan dan Kapasitas Terpasang di Indonesia Sumber Energi Terbarukan Potensi (MWe) Kapasitas Terpasang (MWe) Penggunaan (%) Gepthermal *) Micro-hydro*) Solar/PV**) Angin***) Biomasa *) Total 2.36E jam operasi : 8 jam/hari **) total area potensial km 2 ***) total luasan kincir angin per unit : 250 m x 250 m Sumber: RIPEBAT; DGEEU, 1977; ACE (2002)

5 Prinsip pengolahan limbah cair 1. Secara fisika : pengendapan, penyaringan, adsorbsi, sedimentasi 2. Secara kimiawi : netralisasi, presipitasi, oksidasi, reduksi, pertukaran ion 3. Secara biologis : proses aktivitas metabolis (aerobik, anaerobik, anoksik) Limbah industri pertanian biodegradable Sistem biologis Pengolahan secara aerobik + activated sludge: biaya cukup murah, namun memerlukan lahan yang cukup luas Pengolahan secara anaerobik: Memerlukan biaya investasi yang cukup mahal, tetapi menghasilkan energi biogas

6 Gambar Limbah industri tapioka (onggok) Umur panen Produktivitas Rendemen pati : 8 18 bulan : ton/ha : 2 9 ton/ha

7 Gambar Limbah industri / pabrik gula

8 Gambar Limbah industri kelapa sawit 1 ton Crude Palm Oil (CPO) 2,5 ton limbah pabrik kelapa sawit

9 Gambar Limbah peternakan sapi besar Kororan ternak : kg/ekor

10

11 Gambar 3. Kontruksi Biodigester

12 Beberapa Study/ Kajian Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian untuk Biogas Sahrul dan Milono (1983) : biogas dari onggok limbah industri tapioka Gumbira Said, dkk (1994) : studi pembuatan biogas dari tandan kosong kelapa sawit, perikarp dan lumpur limbah pabrik kelapa sawit Sidharta, dkk (1995) : kajian pemanfaatan limbah kelapa sawit untuk biogas Khuzaini dan Edy (2003) : pengolahan limbah pabrik etanol untuk biogas

13 Bahan bakar padat, cair dan gas Makanan Makanan Limbah domestik/ industri Perumahan Industri Biogas untuk memasak penerangan Refrigasi Transportasi Pembangkit listrik Makanan mns Kolam ikan Kolam itik gangang kolam Aplikasi langsung Proses Photovoltaic Photosynthesis Kandang Hewan Kotoran hewan Instalasi Biogas Kolam pengendapan Energi matahari (Bio-degradation) Limbah pertanian Pakan ternak Tanaman pangan pupuk Makanan mns Hutan Kayu bakar Gambar Komponen Sistem Bio-Energi Terintegrasi

14 PENGEMBANGAN PETERNAKAN (Ditjend. Peternakan, Deptan) Fokus tahun : Kawasan Agribisnis Berbasis Peternakan 1. Kawasan khusus peternakan Kawasan sapi perah: Jabar dan Jatim Kawasan Sapi Potong: Sumatera : NAD, Sumbar, Sumsel Jawa : Jateng, Jatim dan DI Yogyakarta Kawasan Timur Indonesia : Sulsel, NTT, NTB, dan Bali 2. Kawasan terintegrasi Kawasan integrasi kelapa sawit dan sapi: Prov. Bengkulu 3. Agropolitan Provinsi SUMBAR (Kab. Agam) komoditas unggulan peternakan Provinsi SULSEL (Kab. Barru) komoditas unggulan peternakan

15 Contoh peranan teknologi biogas dalam CLS Bahan baku industri berbasis ternak sapi Bahan baku industri berbasis jagung Tenaga Hewan: - Angkutan - Pengolahan tanah, penanaman, penyiangan dan pemupukan Budidaya Jagung Alat/ Mesin: Pengolah tanah penanam penyiang pemupuk pemipil pengering penyimpan Ternak Sapi Kotoran Ternak Kompos Biogas Pupuk cair/padat Gas Procesing/ Industri Makanan: - Pengeringan - Industri marning, keripik jagung, dsb Pompa air Motor penggerak Rumah Tangga: Lampu, kompor, pemanas air Tungku Pemanas Pakan Ternak Alat/Mesin: - Pencacah - Penghancur tongkol Limbah: - Batang dan daun - Tongkol jagung

16 DIPA Kompor gas - Lampu petromak DIPA 2006 Kandang Sapi Pemurnian Gas metana Daya: Diesel Engine Pompa air Chopper Bak Penampung Kotoran Sapi Kemasan gas metana dalam tabung Gas Slurry Digester Kolam Penampung Air (pupuk cair/ kompos) Pemanfaatan pupuk cair/ kompos Gambar Instalasi Pemroses Kotoran Ternak menjadi Biogas dan Pemanfaatannya

17 Selulosa Faktor yg berpengaruh: ph Temperature Laju Pengisian Waktu tinggal dalam digester Toxicity 1. Hidrolisis 2. Pengasaman Glukosa Asam Lemak dan Alkohol (C 6 H 10 O 5 )n + nh 2 O n(c 6 H 12 O 6 ) selulosa glukosa (C 6 H 12 O 6 )n + nh 2 O CH 3 CHOHCOOH glukosa asam laktat CH 3 CH 2 CH 2 COOH + CO 2 + H 2 asam butirat CH 3 CH 2 OH + CO 2 etanol 3. Metanogenik 4H 2 + CO 2 2H 2 O + CH 4 CH 3 CH 2 OH + CO 2 CH 3 COOH + CH 4 CH 3 COOH + CO 2 CO 2 + CH 4 CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 2H 2 + CO 2 CH 3 COOH + CH 4 Metan + CO 2 Gambar Tahap Pembentukan Biogas (FAO, 1978)

18 Dapat untuk menyalakan lampu 60 W selama 7 jam Dapat untuk menjalankan mesin 2 HP selama 1 jam 1 m 3 biogas Dapat untuk memasak 3 macam masakan untuk 4 orang Dapat untuk menjalankan 300 liler kulkas selama 3 jam Dapat membangkitkan listrik 1,25 kw Aplikasi-aplikasi yang mungkin dari biogas (Sumber: United Nations, 1980)

19 Pengembangan teknologi biogas di BBP Mekanisasi Pertanian Gambar Disain digester (tipe fixed dome) digester biogas dirancang untuk 10 ekor sapi kotoran sapi 20 kg/hari/ekor retention time 45 hari kapasitas digester 18 m 3 Perkiraan produksi biogas yaitu 6 m 3 / hari (untuk rata-rata produksi biogas 30 liter gas/kg kotoran sapi).

20 Lubang Pengisian Pengeluaran Gas Lubang geser Penutup dilapisi tanah lempung Penutup mudah dilepas Gas 1000 mm Max. Slurry Lubang Pengeluaran Gambar Fixed Dome (Chinese) Digester

21 Gambar Digester yang dikembangkan

22 Gambar Pengukuran debit aliran gas, gas meter dan pressure gauge

23 Gambar Penggunaan biogas untuk lampu penerangan dan kompor gas

24 Pengujian Genset Dengan Bahan Bakar Biogas Gambar Algen gas generator (1500 W) Gambar Algen gas generator (700 W) Generator listrik dengan penggerak mesin diesel (bahan bakar minyak solar/biogas) (3000W)

25 Hasil Uji Uraian Referensi Hasil Pengukuran 1. Kondisi bahan (kotoran sapi) - Kadar air, % - C/N rasio - COD, mg/l - BOD/ COD 2. Kondisi dalam digester (proses) - Suhu, o C - ph 3. Kandungan Kimia Biogas - CH 4, % - CO 2, % - H 2 S, g/ m 3 - NH 3, g/ m 3 4. Kondisi lumpur keluaran dari digester - COD - BOD/ COD - Kandungan unsur hara (utama), % Nitrogen Pospor Kalium 7 9 1: 25 1: ,0 8, < 1% ,5 1,45 1,1 0 1,10 13,59 1 : 16, , ,6 77,13 20, ,46 40, ,37 1,82 0,73 0,41

26 Tabel Pemanfaatan Biogas Pemanfaatan Biogas Referensi Hasil pengukuran - Lampu penerangan (m 3 / jam) - Kompor gas (m 3 / jam) - Energi listrik Algen gas generator (700 W) Algen gas generator (1500 W) Modifikasi diesel engine 6HP (3000 W) 0,11 0,15 (penerangan setara dengan 60 watt lampu bohlam 100 candle power 620 lumen). Tekanan: mmh 2 O 0,2 0,45 0,3 m 3 / orang/ hari Tekanan: mmh 2 O 0.5 m 3 biogas/kwh 0.35 m 3 biogas/kwh perbandingan solar : biogas = 10 : 9 0,15 0,3 Tekanan = mmh 2 O 0,2 0,4 Tekanan = mmh 2 O 0.55 m 3 biogas/kwh 0.40 m 3 biogas/kwh 100 ml solar, 0.39 m 3 biogas/kwh

27 Tabel Parameter dan hasil analisa kelayakan ekonomi Parameter dan Hasil Analisa 1. Parameter Biaya investasi, Rp Biaya operasional dan perawatan, Rp/tahun Pendapatan, Rp/tahun Keuntungan, Rp/tahun Umur ekonomi, tahun Produksi gas, m 3 /hari Produksi gas, m 3 /tahun Suku Bunga, %/tahun 2. Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi Net Present Worth (NPW), Rp Net Present Cost (NPC), Rp Net Present Revenue (NPR), Rp B/C Ratio Simple Payback, tahun Internal Rate Return (IRR), % Reaktor Biogas ,35 4,3 23,70 Generator Listrik

28 Tabel Hasil analisa emisi gas buang dari genset (bahan bakar minyak solar/biogas) Deskripsi Hasil Batas Ambang Nitrogen dioxide, NO 2 Sulfur dioxide, SO 2 Ammonia, NH 3 Hydrogen Sulfide, H 2 S Hydrogen Chloride, HCl Hydrogen Fluoride,HF Chlorine, Cl 2 Particle Arsenic, As Mercury, Hg Antimony, Sb Cadmium, Cd Zinc, Zn Lead, Pb Opacity 19,55 0,01 <0,001 0,09 0,03 <0,1 5,87 141,67 <0,003 0,04 <0,02 <0,008 0,03 0, , Satuan (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) (mg/m 3 ) % Catatan: Peraturan emisi kualitas udara standard Kep-13/MENLH/3/1995 (berlaku efektif sejak tahun 2000) Metode Analisa Spectrometry (Griess Saltzman) Spectrometry (Pararosanilin) Spectrometry (Indophenol) Spectrometry (Methylen Blue) Spectrometry (Mercury Tiosianat) Spectrometri (Alizarin) Spectrometry (Methyl Orange) Gravimetry AAS AAS AAS AAS AAS AAS Visual Ringelman

29 PENUTUP - Pengelolaan limbah agroindustri memegang peranan penting karena dapat menyebabkan pencemaran lingkungan (tanah, air, udara dan biologis). Pencemaran tersebut dapat mengganggu k ualitas lingk ungan hidup yang pada ak hirnya dapat menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia. - Pemanfaatan limbah agroindustri dengan recycle dan prinsip zero waste sehingga proses produksi dilakukan dengan mengacu wawasan lingkungan dan pertanian berkelanjutan. - Sasaran pengembangan teknologi biogas untuk menangani limbah agroindustri diharapkan dapat memberikan nilai tambah ekonomi dan perbaikan lingkungan hidup..

30