Pendahuluan KERAGAAN PROGRAM LiBEC Livestock Bioenergi Conversion (Program LiBEC) merupakan suatu rangkaian kegiatan yang berkaitan dengan pengolahan limbah peternakan; dilaksanakan oleh Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran sebagai bagian dari amanat Tridharma Perguruan Tinggi. Secara umum, program ini merupakan aplikasi dari konsep Sustainable Livestock Tachno Park (SLTP) yang terdiri atas dua koridor kegiatan; yaitu kegiatan penelitian dan pengabdian kepada masyarakat yang memfokuskan diri pada pemanfaatan limbah peternakan sebagai sumber energi alternatif. Penelitian mengenai teknologi gasifikasi pada limbnah peternakan serta diseminasi dan penerapannya telah dilaksanakan oleh sivitas Fakultas Peternakan UNPAD sejak tahun 1968 (Martanegara, 1973). Teknologi ini telah diaplikasikan melalu pembangunan wilayah
percontohan di beberapa kawasan sentra peternakan di Indonesia dalam kurun waktu 1978-1983. Beberapa dari wilayah percontohan tersebut adalah Aceh, Padang, Jambi, Lampung, Jawa Barat dan Timor-Timur. Kontruksi logis yang dibangun di dalam program ini adalah sebagai berikut : (1) Limbah ternak telah menjadi salah satu faktor yang memcepat laju degradasi lingkungan. Pengolahan limbah ternak menjadi material yang ramah lingkungan memiliki arti yang sama dengan menjamin keberlanjutan sektor peternakan di masa depan. (2) Rumahtangga pedesaan sebagai basis sektor peternakan (dan pertanian secara umum) juga memiliki tingkat konssumsi minyak dan listrik yang cukup besar. Dengan kata lain, ketergantungan rumahtangga pedesaan terhadap energi yang diperoleh dar sumber eksternal menyebabkan kerentanan kesejahteraan ketika terjadi gejolak harga energi. (3) Teknologi pengolahan dan konversi limbah ternak yang telah dikenal sejak lama relatif bukanlah merupakan teknologi yang sifatnya kompleks (appropriate technology). Berdasarkan kegiatan yang telah dilakukan terdahulu, penerapan teknologi ini (instalasi perangkat pengolahan) bersifat sangat mudah, fleksibel dan relatif murah. Substansinya, terdapat peluang bagi masyarakat peternakan Indonesia untuk menghasilkan energi secara mandiri. Begitu besar manfaat yang dapat dihasilan limbah ternak seharusnya dapat menjadi insentif bagi masyarakat peternakan untuk segera mengadopsi dan menerapkan teknologi gasifikasi. Namun
faktanya, proses adopsi berlangsung sangat lambat dan terkendala. Berdasarkan pengamatan, apatisme dan keengganan peternak untuk mencoba dan menerapkan teknologi tersebut dilatarbelakangi oleh fenomena risk aversion (menghindari resiko dari ketidakpastian) yang merupakan tipikal masyarakat agraris secara umum. Berdasarkan fenomena tersebut, LiBEC secara spesifik memfokuskan diri pada perancangan dan penerapan energi rekayasa kelembagaan sosial (social institusional engineering); yang bertujuan untuk memfunsikan kelembagan yang dapat dengan efektif memicu peningkatan partisipasi masyarakat peternakan dalam menerapkan teknologi gasifikasi limbah ternak secara mandiri. Dalam pelaksanaannya, rekayasa tersebut dilakukan melalui beragam metode, mulai dari pembentukan kelompok percontohan beserta demplot (demonstration plot) sampai dengan pembentukan lembaga pembiayaan pedesaan yang bersifat partisipatif (microfinance). Sampai saat ini, model-model kelembagaan tersebut telah dapat difungsikan di beberapa wilayah yang menjadi binaan LiBEC. Selain dari wilayah yang telah menjadi binaan, terdapat beberapa wilayah lainnya yang menjadi target pengembangan dalam jangka pendek; seprti Kec. Cidaun Kab. Cianjur, Kec. Bayongbong kab. Garut, Kab. Sijunjung Prop. Sumatra Barat, Kan. Mamuju dan Plewali-Mandar Prop. Sulbar dan beberapa kabupaten di Prop. Kalimantan Timur. Apa Biogas Itu? Biogas atau Gasbio adalah bahan bakar berupa gas yang dihasilkan dari proses fermentasi anaerob oleh mikroorganisme dari bahan organik, seperti limbah pertanian, kotoran ternak, kotoran manusia atau
campurannya didalam suatu alat yang disebut digester. Perbandingan antara karbon (C) dan Nitrogen (N), yaitu: 30 bagian C dan satu bagian N Komposisi Gasbio adalah : Methan (CH4) = 54 70 % Karbon dioksida (CO2) = 27 45 % Nitrogen (N2) = 0.5 3 % Oksigen (O2) = 0.1 % Hidrogen sulfida (H2S) < 0.1 % Nilai kalori yang dihasilkan berkisar 4800 6700 Kcal/m 3 ± 0.48 kg gas LPG, dan ± 0.62 liter minyak tanah Faktor-faktor yang Mempengaruhi Proses Pembuatan Gas Bio Faktor Utama : 1 C/N rasio = 20-30 2 Kandungan bahan kering = 5-10% Kotoran ternak (bahan organik) yang dimasukkan digester harus diencerkan dengan air 3 Aktivitas mikroorganisme Bakteri methanogenik hidup dan berkembang biak dengan baik pada ruang tanpa udara. Gas bio yang dihasilkan bukan dari kotoran ternak (bahan organik), tetapi dihasilkan dari aktivitas bakteri methanogenik tersebut yang mencerna bahan organik. Faktor Penunjang : 1. Keasaman atau ph = 7.0-7.2 Tingkat keasaman bahan organik (campuran kotoran dan air) dalam digester harus netral. 2. Temperatur = 32-36 o C
Suhu di dalam digester/ reaktor harus dipertahankan 32 36 0 C. Jadi digester jangan ditempatkan di lokasi resapan air. 3. Pengadukan Kadang-kadang bahan organik yang dimasukkan ke dalam digester dalam waktu yang lama akan mengering menyebabkan gas tidak bisa menembus lapisan kering tersebut, karena itu perlu ada pengadukan. Bahan organik tidak akan mengering jika digester diisi secara rutin setiap hari, dan saluran pemasukkan dan pengeluarannya ditata dengan baik. 4. Tidak mengandung bahan beracun Bahan organik yang dimasukkan ke dalam digester tidak boleh mengandung zat yang dapat meracuni bakteri methanogenik. Zat-zat tersebut antara lain ditergen (air sabun), insektisida, dan herbisida, dan zat lain yang bias membunuh bakteri. Proses Terbentuknya Gas Bio Tahap 1. Hidrolisa substrat utama seperti selulosa, lemak, dan protein dalam limbah ternak menjadi senyawa-senyawa sederhana, seperti asam asetat, alkohol, CO2, NH3, dan sulfida. Bakteri yang berperan Clostridium acteinum, Bacteriodes ruminicola, Bifidobacterium sp, Eschericia sp, Enterobacter sp, dan Desulfobio sp. Tahap 2. Bakteri mengoksidasi asam berantai karbon panjang, seperti asetat dan alkohol yang dilakukan oleh Lactobacillus sp, Streptococcus sp. Tahap 3. Bakteri methanogenik menggunakan H2, CO2, dan asetat untuk pertumbuhannya, serta memproduksi CH4 dan CO2. Urea yang berasal dari protein dihidrolisa oleh bakteri menjadi gas metan (CH4) dan NH4+. Asam asetat serta asam propionat dari lemak difermentasi menjadi gas metan dan CO2 kemudian CO2 yang dihasilkan direduksi menjadi CH4 dan H2O. Bakteri yang berperan pada tahap ini adalah Methanobacterium Methanococcus sp, melianskii, dan Methanosarcina sp.
menjadi pemicu konflik sosial antara peternak dan Asetat, H, CO [NH,S ] 3 2 2 2 Limbah ternak terdiri dari selulosa, lipid, protein Bakteri fermentasi [fase pertama] Bakteri asetogenik [fase ke dua] Bakteri asetogenik [fase ke tiga] Alkohol, asam organik Asetat, H, CO 2 2 H+ 2 CO CH + HO 2 4 2 CH3COOH + H2 O CH 4 + C0 2 Gambar: Proses Pembentukan Gas Methan Mengapa Biogas harus dikembangkan? Polusi Selama ini kotoran ternak menjadi permasalahan, karena menimbulkan polusi udara dan air sehingga non peternak. Keberadaan peternakan di lokasi padat penduduk sering mendapat tekanan dari masyarakat dan pada akhirnya keberlangsungannya terancam. Pemanasan Global Gas methan (CH 4 ) merupakan kelompok gas rumah kaca (green house gas) yang memberikan kontribusi terhadap peningkatan panas dunia (global warming) setara dengan 21 kali karbon dioksida (CO 2 ). Gas methan ini juga dihasilkan oleh ternak hidup yang dikeluarkan ternak melalui mulut (sendawa) dan anus ternak, serta dari tumpukan kotoran ternak. Gas methan yang dikeluarkan dari tubuh ternak, gas methan dari luar peternakan, serta kelompok gas rumah kaca lainnya yang terlepas keudara bebas secara bersama-sama menyebabkan terjadinya peningkatan panas bumi. Peningkatan panas bumi ini dalam jangka panjang dapat menurunkan kualitas lingkungan, musim kemarau lebih panjang, produksi
pertanian menurun dan menimbulkan ancaman bencana alam. organik dari limbah kotoran ternak yang selama ini belum begitu banyak dimanfaatkan. Matahari 100% Gas rumah kaca (1%) 30% Gambar : Proses Efek Rumah Kaca Biogas Energi Alternatif bumi Saat ini minyak tanah sebagai sumber bahan bakar utama bagi rumah tangga menjadi langka dan mahal yang dapat menyebabkan pemiskinan. Disisi lain terdapat energi alternatif biogas yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar minyak tanah. Bahan bakunya bisa menggunakan bahan 70% Manfaat dan Dampak Biogas Pengembangan biogas dari limbah peternakan dapat bermanfaat antara lain: Masyarakat dapat Mandiri/Hemat Energi/BBM/Gas LPG Penghematan keuangan rumah tangga Bagi negara terjadi penghematan ekonomi dalam bentuk pengurangan subsidi Peternakan jadi ramah lingkungan (polusi udara, dan air) berkurang Pengurangan perambah hutan untuk kayu bakar Populasi ternak terjaga, bahkan terjadi peningkatan populasi ternak Perbaikan manajemen pemeliharaan ternak
Bagaimana membuat biogas? Terlebih dahulu kita harus mengetahu instalasi biogas itu seperti seperti apa. Instalasi biogas cukup sederhana dan gampang dibuat. Instalasi biogas terdiri dari : DIGESTER : tempat bahan organik dan tempat terjadinya proses pencernaan bahan organik oleh mikroba anaerob. Digester harus anaerob atau tanpa oksigen WATER TRAP : Sebuah tabung yang berfungsi untuk menangkap uap air yang dihasilkan dari digester agar aliran gas bio tidak terhambat, dan berfungsi juga sebagai alat pengaman. GAS HOLDER : disebut juga penampung gas, sesuai namanya, maka fungsinya adalah untuk menampung gas yang dihasilkan dari digester yang disalurkan melalui pipa penyalur/ selang. PEMANEN GAS : alat ini dapat berupa kompor biogas atau genset Kelengkapan Instalasi Biogas: SALURAN MASUK (INLET BAHAN ORGANIK): sebagai tempat memasukkan bahan organik. Lebih baik dilengkapi dengan corong plastik/ bak kontrol. SALURAN KELUAR GAS (OUTLET GAS): berfungsi tempat keluarnya gas sebelum masuk kedalam penampungan (gas holder). SALURAN KELUAR LUMPUR (OUTLET SLUDGE): merupakan saluran untuk mengeluarkan limbah bahan organik dari digester. PENAMPUNG SLUDGE: berfungsi untuk menampung sementara sludge/ limbah bahan
organik dari digester sebelum digunakan untuk memupuk tanaman. SELANG PENYALUR GAS: berfungsi untuk menyalurkan gas dari digester ke water trap, gas holder dan ke alat pemanen gas (kompor biogas atau genset). Secara sederhana Instalasi biogas dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Gambar: Instalasi Biogas Keterangan: 1 = digester (tabung pencerna) 2 = Water Trap (tabung perangkap uap air) 3 = gas holder (penampung gas) 4 = pemanen gas (kompor dan atau genset) A = Saluran pemasukkan bahan organik (inlet) B = Saluran keluar gas (outlet gas) C = Saluran pembuangan (outlet lumpur/suludge) D = bak penampung lumpur/ sludge/ limbah biogas E = selang penyalur gas yang menghubungkan digester dengan water trap F = selang penghubung water trap dengan gas holder (penampung gas) G = selang penyalur gas menuju kompor H = selang penyalurga ke genset (jika digunakan untuk listrik)
Prinsip digester Kondisi digester anaerob/tidak ada oksigen. Memiliki inlet (saluran pemasukkan) dan outlet (saluran pengeluaran limbah, serta saluran pengeluaran gas). Tipe-tipe Digester: Balon plastik ditanam horisontal (Balloon Plants) Kubah Permanen (Fixed-Dome Plants) Kubah yang dilengkapi drum terapung (Floating-drum Plants). Memiliki ruang kosong untuk gas metan Harus hangat (suhu : 30 0 C 60 0 C) Bahan Baku Digester Banyak bahan yang dapat digunakan untuk digester antara lain : Tembok/Cor Fiber Plat besi Drum : plat/plastik Plastik (Polyetheline)
Penampung Gas Penampung gas umumnya terbuat dari plastik. Kenapa harus plastic? Salah satu sifat gas bio atau biogas adalah tekanannya rendah, sehingga untuk menampungnya diperlukan sebuah teknik dan peralatan. Namun untuk di masyarakat terutama di perdesaan dengan tingkat keterbatasan teknologi dan keuangan, maka cara satusatunya adalah menggunakan tabung plastic PE dengan ketebalan 0.15 0.2 mm. Karena sifat plastik elastis, maka untuk memperbesar tekanan gas bio dapat menggunakan beberapa tali karet yang dililitkan pada tabung gas tersebut. Tali karet (bekas ban dalam) dapat berfungsi sebagai alat penekan gas otomatis. Untuk jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Balon plastik ditanam horisontal (Balloon Plants)
Gambar: Gas Holder SDD dan SDL ½ inchi Selang Plastik Berserat D=5/8 Selang plastik biasa D=½ inchi Tali Karet dan Lakban, serta lem paralon Gelas plastik D=5-7 cm Ember plastik vol 25 liter Kompor gas Gergaji besi, Gunting, Cutter, dan tang, serta kunci 8 atau 9 Teknik Pembuatan instalasi biogas plastik? Bahan-Bahan yang digunakan Plastik PE D=1,2 m dan PE D=0.8 m PVC D=3 inchi, dan ½ inchi Knee 900 D=3 inchi, dan knee 1200 D=3 inchi Sambungan T D=½ inchi Pembuatan digester A. Saluran INLET dan OUTLET Potong paralon D=3 inchi sepanjang 40 cm sebanyak 4 buah Buat INLET : Dua buah potongan paralon sambungkan dengan knee 900 D=3inchi, dan diberi lem.
Buat OUTLET: Dua buah potongan paralon sambungkan dengan knee 1200 D=3inchi, dan diberi lem. B. Saluran OUTLET Gas Potong paralon D= ½ inchi sepanjang 5-10 cm Buat Ring plastik D = 7 cm 2 buah Buat Ring karet D = 10 cm 2 buah Sambungkan potongan paralon tadi dengan SDD dan SDL ½ inchi. Gambar : Rangkaian Outlet Gas C. Digester Plastik Potong Plastik PE 0,2 D-1,2 sepanjang 4,5 m Pasang saluran outlet gas di bagian tengah plastik Pasang saluran inlet dan outlet BO, ikat dengan tali karet dan terakhir dilapisi dengan lakban D. Penampung Gas Potong Plastik PE 0,15-0,2 D-1,2 [panjang plastik tergantung kebutuhan dan lokasi] Pasang paralaon D= ½ inchi untuk saluran inlet gas pada bagian tepi plastik. Ikat dengan tali karet dan lapisi dengan lakban Pasang paralon D= ½ inchi pada tepi plastik yang lain. Pasang sambungan T D= ½ inchi pada saluran inlet gas pada tabung olastik. Letakkan tabung gas di lokasi yang aman dan tidak terlalu jauh dari digester Beri tali karet pada penampung gas [fungsi untuk memperbesar tekanan gas]
GALIAN LOBANG Lubang untuk digester berukuran: Panjang : 300 cm Lebar : 110 cm Dalam : 100 cm Bagian bawah tanah dibuat cekung, dan bagian depan serta belakang digali kira-kira 40 cm selebar cangkul (20-25 cm) untuk menempatkan paralon saluran pemasukkan (inlet) dan saluran keluar (outlet). Lihat Gambar di bawah ini. GALIAN TANAH Tampak Depan/Belakang Bagian bawah dibuat melengkung (cekung) bertujuan agar nantinya tabung plastik yang sudah terisi kotoran ternak dan gas bentuknya bulat. Pada pengisian awal, digester harus terus dikontrol dan apabila ada yang melipat harus segera di rapikan.
Penutup Pemanfaatan biogas skala rumah tangga terbuat dari plastik yang dikembangkan Program LiBEC Fakultas Peternakan sangat cocok untuk dikembangkan terutama pada tahap inisiasi. Dalam mengintroduksi teknologi yang terpenting adalah membuat masyarakat mengerti dan memahami teknologi tersebut dan mengusahakan agar kehadiran teknologi tersebut dirasakan penting oleh masyarakat, serta dapat dirasakan manfaatnya. Berkaca dari pengalaman bahwa telah banyak terjadi kegagalan introduksi teknologi dan inovasi pada level masyarakat yang diakibatkan tanpa adanya sosialisasi, pelatihan dan proses mentrampilkan mereka, maka Fakultas Peternakan Unpad melalui Program LiBEC dalam pengembangan biogas mengutamakan proses rekayasa sosial dan mengintroduksikan sistem kredit bergulir melalui lembaga keuangan mikro yang dibentuk dari dan untuk masyarakat itu sendiri. Lebih jauh tujuan pengembangan biogas ini tidak sekedar membuat kotoran ternak menjadi bahan bakar gas bio, tetapi lebih ditujukkan untuk membudayakan pengembangan peternakan yang ramah lingkungan. Semoga bermanfaat.