SISTEM PRODUKSI BIOGAS YANG TERINTEGRASI (Sebuah Aplikasi Teknologi Tepat Guna melalui Pemanfaatan limbah ) Agustin Sukarsono *) Eddy Ernanto **) PENDAHULUAN Krisis bahan bakar di indonesia dewasa ini semakin menunjukkan kekhawatiran. Harga minyak tanah terus melambung, yang secara otomatis membuat masyarakat kalangan bawah yang tergantung pada minyak tanah semakin terpuruk. Hal ini dikarenakan pengurangan subsidi minyak mengakibatkan harga minyak menjadi mahal sehingga memungkinkan alternatif energi lain untuk dikembangkan, salah satunya adalah biogas. Teknologi ini sangat berpotensi untuk dikembangkan didaerah pemukiman pedesaan yang mayoritas petani memiliki sapi sebagai usaha sampingan masyarakat. Oleh masyarakat kita, kotoran hewan belum dimanfaatkan secara optimal dan justru sering menimbulkan masalah lingkungan. Teknologi Digester gas bio telah berkembang sejak lama namun aplikasi penggunaannya sebagai sumber energi alternatif belum berkembang secara luas. Beberapa kendala antara lain yaitu kekurangan Technical Expertise, digester tidak berfungsi akibat bocor atau kesalahan konstruksi, disain tidak user friendly, membutuhkan penanganan secara manual (pengumpanan atau mengeluarkan lumpur dari Digester) dan biaya konstruksi yang mahal. Selain itu, penerapan proses produksi belum terintegrasi. Sebagai akibat, produk turunan (pupuk organik cair dan kompos) tidak teroptimalkan. Pada umumnya, limbah kotoran sapi tersebut hanya dimanfaatkan sebagai pupuk kandang. Padahal, dari limbah kotoran sapi tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif yaitu Energi biogas. Teknologi Biogas memberikan peluang bagi masyarakat pedesaan yang memiliki usaha peternakan, baik individual maupun kelompok, untuk memenuhi kebutuhan energi rumah tangga sehari hari dan sebagai energi generator listrik untuk keperluan pedesaan serta hasil samping nya dapat dimanfaatkan untuk pupuk organik yang apabila dikelola secara terpadu juga memberikan pengaruh terhadap peningkatan hasil pertanian dan perekonomian masyarakat Pedesaan. Proses produksi biogas yang akan dipakai berazaskan pada Teknologi Tepat Guna dengan menggunakan digester yang dilengkapi gas holder. BIOGAS Teknologi biogas sederhana yang dikembangkan di Indonesia berfokus pada aplikasi skala kecil atau menengah yang dapat dimanfaatkan masyarakat pertanian yang memiliki ternak sapi 2 20 ekor. Biogas adalah suatu jenis gas yang bisa dibakar,yang diproduksi melalui proses fermentasi anaerobik bahan organik seperti kotoran sapi dan manusia, serta tumbuhan oleh bakteri pengurai metanogenik pada sebuah Reaktor Biodigister. Hasil proses produksi Biogas memiliki komposisi Gas Metan ; CO 2, dan sejumlah kecil gas H 2, N 2 dan H 2 S. 29
Tabel. 1. Komposisi Biogas KOMPONEN KONSENTRASI Metana 50 68 % vol. Karbon Dioksid 20 48 % vol. Air 5 7 % Hidrogen Sulfid 20 20.000 ppm Nitrogen < 2 % vol. Oksigen < 2 % vol. Nilai Kesetaraan Biogas dan Energi lain yang dihasilkan dapat terlihat pada Tabel. 2. dibawah ini : Tabel. 2. Nilai Kesetaraan Biogas Aplikasi 1 m 3 Setara dengan Penerangan 60 100 Watt / 6 jam. Memasak Untuk 2 keluarga ( 5-6 orang). Pengganti Bahan 0,54-0,7 kg Minyak Tanah (tergantung kadar metan) Bakar Pembangkit Tenaga Dapat menghasilkan 0,5 1,25 kwh Listrik. Listrik Biogas memiliki kelebihan dibandingkan minyak tanah ataupun kayu bakar, karena dapat menghasilkan Api Biru yang bersih dan mempunyai nilai kalor cukup tinggi, yaitu sekitar 4800-6700 Kkal/m³. Gas metan murni mengadung energi 8900 Kkal/m³. Biogas dapat dipergunakan pada hari ke 4-5 sesudah biodigister terisi penuh, dan mencapai puncak pada hari ke 20-25. Keluaran dari hasil samping pengolahan Biogas akan digunakan sebagai pupuk organik padat maupun cair, yang dalam jumlah besar akan dapat berpengaruh terhadap peningkatan hasil pertanian, sehingga terwujudnya suatu Desa yang Mandiri Pangan dan Energi. Penggunaan biodigester dapat membantu pengembangan sistem pertanian dengan mendaur ulang kotoran hewan untuk memproduksi gas bio dan diperoleh hasil samping berupa pupuk organik dengan mutu yang baik. Selain itu, dengan pemanfaatan biodigester dapat mengurangi emisi gas metan (CH 4 ) yang dihasilkan pada dekomposisi bahan organik yang diproduksi dari sektor pertanian dan peternakan, karena kotoran sapi tidak dibiarkan terdekomposisi secara terbuka melainkan difermentasi menjadi energi gas bio. Gas metan termasuk gas rumah kaca (greenhouse gas), bersama dengan gas karbondioksida (CO 2 ) memberikan efek rumah kaca yang menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global. Pengurangan gas metan secara lokal ini dapat berperan positif dalam upaya penyelesaian permasalahan global (efek rumah kaca), sehingga upaya ini dapat diusulkan sebagai bagian dari program internasional Mekanisme Pembangunan Bersih (Clean Development Mechanism). Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu, Biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana, batubara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil. Biogas dapat digunakan dengan cara yang sama seperti gas - gas mudah 30
terbakar yang lain. Pembakaran biogas dilakukan dengan mencampurnya dengan sebagian oksigen (O2). Namun demikian, untuk mendapatkan hasil pembakaran yang optimal, perlu dilakukan pra kondisi sebelum Biogas dibakar yaitu melalui proses pemurnian/penyaringan karena Biogas mengandung beberapa gas lain yang tidak menguntungkan. Sebagai salah satu contoh kandungan gas Hidrogen Sulfida yang tinggiyang terdapat dalam Biogas jika dicampur dengan Oksigen dengan perbandingan 1:20, maka akan menghasilkan gas yang sangat mudah meledak. Tetapi sejauh ini belum pernah dilaporkan terjadinya ledakan pada sistem Biogas sederhana. Proses produksi biogas yang terintegrasi dapat terlihat pada skema proses dibawah ini : GENSET ENERGI LISTRIK Stabiliser Gas Storage Gas Adsorber Kompor Gas Rumah Tangga Kotoran Sapi Air Proses Absorber Water Trap GAS HOLDER Bak Pencampur REAKTOR BIODIGESTER Slurry Produk Pupuk Organik Gambar 1. Skematik Integrasi Proses Produksi Biogas RANCANG BANGUN PROSES PRODUKSI BIOGAS 1. Tahap Persiapan Tahapan awal adalah survey dan mempersiapkan lokasi serta pemasangan Instalasi reaktor biodigester. 2. Tahap Proses Produksi : a. Kotoran sapi dilakukan pencampuran dengan air dalam Bak Pencampur, dengan perbandingan berkisar 1 : 1 dan dilakukan pengadukan agar campuran dapat tercampur dengan homogen. b. Setelah bahan organik tercampur dengan baik, selanjutnya campuran tersebut siap dimasukkan ke dalam Reaktor Digester melalui penyaringan untuk dilakukan proses fermentasi an aerob. 31
c. Proses fermentasi An aerob berjalan pada selang waktu tertentu dan biogas mulai terbentuk dan dialirkan ke penampung gas (Gas Holder) melalui penangkap gas (Water Trap). Biogas sudah siap untuk dipergunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti minyak tanah. d. Selanjutnya, apabila biogas akan digunakan sebagai Energi Listrik maka dilakukan proses pemurnian gas memakai alat Absorber Gas (Bubble Coloumn) untuk menyerap gas CO 2 dan alat Adsorber Gas (Packed Coloumn) sebagai pengering gas dan penyerap gas-gas lainnya. Biogas yang sudah dimurnikan dimasukkan ke dalam Storage gas dengan bantuan kompresor agar dapat menyimpan biogas yang lebih banyak. Biogas dari storage gas, jika akan digunakan sebagai bahan bakar genset maka dialirkan terlebih dahulu kedalam stabiliser gas agar nyala mesin lebih stabil dan lebih lama pemakaiannya. Produk Samping : Produk samping (by produk) dari proses produksi biogas adalah Slurry produk biodigester yang dapat diproses menjadi produk pupuk organik padat dan cair dengan memakai alat pemisah (Ekstraktor). Analisis Ekonomi Energi Jumlah Kotoran sapi yang dihasilkan perhari sekitar 28 Kg/ekor, dengan Volume digester yang dibangun adalah 3 m³ maka biogas yang dihasilkan 11,5 m³/hari (kesetaraan terhadap konversi minyak tanah tergantung jumlah gas Metan yang terbentuk). Nilai itu untuk menghitung minyak tanah yang tergantikan (dalam liter). Nilai kesetaraan, yaitu 0,54 Liter minyak /m³ biogas (bila kadar metan 54%). Dengan demikian, nilai kesetaraan minyak yang dapat dikonversi adalah 6,21 Liter. Jika nilai rendemen degester 80 %, maka : Total produksi biogas per hari = 6,21 liter x 80 % = 5 liter minyak tanah. Diasumsikan harga biogas sama dengan harga minyak tanah per liternya yaitu Rp 4.000,-.. Pendapatan Biogas per hari : = 5 liter x Rp 4.000/liter = Rp. 20.000,-./hari. Selain menghasilkan produk biogas, proses ini juga menghasilkan produk turunan berupa pupuk organik padat dan cair dengan prosentase 70 % cairan & 30 % padatan. Apabila tiap hari di isi sejumlah 180 kg campuran kotoran sapi dan air, maka akan menghasilkan : Pupuk organik padat : = 30 % x 180 kg = 60 kg x Rp.750,-.= Rp.45.000,-./hari. Pupuk organik cair : = 70 % x 180 kg = 126 kg/1,2 (kg/liter) x Rp. 2.000,-. = Rp. 210.000,-./hari. Total Pemasukan per hari : = Rp. 20.000,-.+ Rp. 45.000,-.+ Rp. 210.000,-. = Rp. 275.000,-. Hasil analisis produk turunan biogas berupa pupuk organik cair dan padat, dapat terlihat pada tabel 3. dibawah ini : 32
Tabel. 3. Hasil Analisis Laboratorium Parameter Komponen N (%) P (%) K (%) TOC (%) Pupuk Organik Cair 21,16 23,92 14,28 9,76 Pupuk Organik Padat 20,24 18,34 12,45 7,56 KESIMPULAN Permasalahan pemeritahan yang semakin komplek, turut mendukung meroketnya harga minyak mentah dan tentunya menjadikan minyak,biogas sebagai alternatif pengganti bahan bakar minyak tanah dan energy listrik untuk keperluan seharihari. Biogas merupakan salah satu energi yang dapat diperbarui (renewable energy), dengan ketersediaan yang melimpah dan sangat dekat dengan manusia serta mudah pemanfaatannya. Disamping itu, hasil samping dari produksi biogas (by product) berupa slurry dapat dipisahkan menjadi produk pupuk organik padat dan cair yang dapat digunakan untuk menyuburkan tanah pertanian. Dengan demikian, aplikasi makalah ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebesar-besarnya dalam rangka kemandirian energi dan pangan rakyat serta menjamin ketersediaan energi dengan murah. Apabila proses produksi biogas dilakukan secara terintegrasi dan terimplementasi dengan baik maka bukan mustahil kemandirian masyarakat akan energy khususnya bisa terwujud di daerah pedesaan sekalipun. *), **) Dosen Teknik Industri STT POMOSDA Nganjuk DAFTAR PUSTAKA Biodigester Installation Manual, Lylian rodriguez and T R Preston. FAO. Biogas/Biofertilizer Business Handbook Manual. Michael Arnott. Peace Corps. Chinesse Biogas Manual. English version by Ariane van Buren. Intermediate Technology Publication, Ltd. How To Install Polyethylene Biogas Plant. Fransisco X. Aguilar. The Royal Agricultural College Cirencester. Junus, M., 1987, Teknik Membuat dan Memanfaatkan Unit Gas Bio, Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Proses Biogas terintregrasi, Ir.Mu tasimbillah,ms, Makalah LPPM UPN Jatim 33
GAMBAR RANCANG BANGUN DIGESTER 34