Pembuatan Biogas F I T R I A M I L A N D A ( 1 5 0 0 0 2 0 0 3 6 ) A N J U RORO N A I S Y A ( 1 5 0 0 0 2 0 0 3 7 ) D I N D A F E N I D W I P U T R I F E R I ( 1 5 0 0 0 2 0 0 3 9 ) S A L S A B I L L A U S I R A H A D H I K A ( 1 5 0 0 0 2 0 0 4 0 )
Macam macam mikroba
Macam macam mikroba pada biogas Kelompok bakteri fermentatif, yaitu Streptococci, Bacteriodes. Kelompok bakteri asetogenik, yaitu Kethanobacillus dan Desulfovibrio. Kelompok bakteri metana, yaitu Methanobacterium, Methanobacillus, dan Methanococcus Ketiga kelompok bakteri tersebut bekerja sama dalam pembentukan biogas, walaupun yang mendominasi fermentasi metana adalah jenis Methanobacterium.
Streptococci Streptococcus Streptococci Streptococcus adalah salah satu genus dari bakteri nonmotil yang mengandung sel gram positif, berbentuk buat, oval dan membentuk rantai pendek, panjang atau berpasangan.bakteri ini tidak membentuk spora. Bakteri ini dapat ditemukan di bagian mulut, usus manusia dan hewan. Ada juga jenis yang digunakan untuk fermentasi makanan dan minuman. Beberapa jenis ada yang bersifat patogen.
Bacteroides Bacteroides adalah genus dari bakteri Gram Negatif, berbentuk tongkat. Spesies Bacteroides tidak membentuk endospora, anaerob dan bergerak ataupun tidak dapat bergerak, tergantung spesiesnya.komposisi dasar DNA adalah 40-48% GC. Tidak biasa pada organisme bakteri, membran Bacteroides mengandung sphingolipid.
Bakteri pembentuk asam dan Bakteri Pembentuk Asetat Bakteri Pembentuk Asam (Acidogenic Bacteria) yang merombak senyawa organic menjadi senyawa yang lebih sederhana yaitu berupa asam organic. Bakteri Pembentuk Asetat (Acetogenic bacteri) yang merubah asam organik dan senyawa netral yang lebih besar dari methanol menjadi asetat dan hydrogen. Bakteri penghasil metan (metanogens) yang berperan dalam merubah asam asam lemak dan alkohol menjadi metan dan karbondioksida. Bakteri pembentuk metan antara lain Methanococcus, Methanobacterium dan methanosarcina.
Reaksi Biogas
Reaksi pembuatan Biogas Reaksi kimia Pembuatan Biogas (gas metana) ada 3 tahap, yaitu : 1. Reaksi Hidrolisa 2. Reaksi Asidogeik/ Tahap pengasaman 3. Reaksi Metanogenik
1. Reaksi Hidrolisa / Tahap Pelarutan Pada tahap ini bahan yang tidak larut seperti selulosa,polisakarida dan lemak diubah menjadi bahan yang larut dalam air seperti karbohidrat dan asam lemak Tahap pelarutan berlangsung pada suhu 25 C di digester (C 6 H 10 O 5 ) n (S) + nh 2 O (l) nc 6 H 12 O 6 selulosa air glukosa
2. Reaksi Asidogeik/ Tahap Pengasaman Pada tahap ini,bakteri asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. Tahap ini berlangsung pada suhu 25 C di digester Reaksi : n (C 6 H 12 O 6 ) 2 n (C 2 H 5 OH) + 2 n CO 2(g) + kalor Glukosa etanol karbondioksida 2 n (C 2 H 5 OH) (ag) + n CO 2 2 n (CH 3 COOH) + n CH 4 Etanol karbondioksida as.asetat metana
3. Reaksi Metanogenik/ Tahap Gasifikasi Pada tahap ini bakteri metana membentuk gas metana secara perlahan secara anaerob Proses ini berlangsung selama 14 hari dengan suhu 25 C di dalam digester Pada proses ini akan dihasilkan 70% CH 4 30% CO 2 Sedikit H 2 dan H 2 S 2n(CH 3 COOH) 2 n CH 4(g) + 2 n CO 2(g) as.asetat gas metana gas karbondioksia
Proses Produksi Biogas
Proses Penguraian Proses penguraian oleh mikroorganisme untuk menguraikan bahan-bahan organik terjadi secara anaerob. Proses anaerob adalah proses biologi yang berlangsung pada kondisi tanpa oksigen oleh mikroorganisme tertentu yang mampu mengubah senyawa organik menjadi metana. Proses ini banyak dikembangkan untuk mengelola kotoran hewan dan manusia air atau limbah yg kandungan bahan organik tinggi.sisa pengolahan nya digunakan untuk kompos.
Proses pembentukan Biogas a. Tahap Hidrolisis Bahan Organik yang terdiri dari karbohidrat, lemak, protein yang terdapat pada material organik terhidrolisis. Materi organik kompleks dipecah oleh enzim extraseluler yang dihasilkan bakteri hidrolitik menjadi materi organik yang lebih sederhana. Produk yang dihasilkan larut di dalam air yang selanjutnya digunakan oleh bakteri pembentuk asam.
Lanjutan b. Tahap Pembentukan Asam Molekul monomer glukosa yang merupakan hasil dari tahap hidrolisis difermentasikan dalam keadaan anaerob menjadi beberapa benuk asam dengan bantuan enzim yang diproduksi oleh bakteri pembentuk asam. Monomer glukosa yang terdiri dari 6 atom diubah menjadi molekul-molekul yang mempunyai atom karbon sedikit (bersifat asam) yaitu antara lain molekul asam asetat (CH3COOH) dan etanol (CH3CH2OH).
Lanjutan c. Tahap Methanogenik Pada tahap methanogenik, asam-asam organik selanjutnya dirombak oleh bakteri Methanogen menjadi gas metana, karbondioksida dan beberapa gas dalam jumlah rendah. Beberapa referensi menyebutkan bahwa bakteri yang berperan dalam proses degradasi bahan organik secara anaerob, yaitu: a. Kelompok bakteri Fermentatif : Streptococoi, Bacterioides dan beberapa jenis bakteri sejenis Enterobacterriaceae. b. Kelompok bakteri Asetogenik : Desulfovibrio. c. Kelompok bakteri Methanogenesis : Methanobacterium, Methanococcus
Proses Anaerob Proses anaerob dikendalikan oleh dua mikroorganisme (hidrolik dan metanogen). Bakteri hidrolik memecah senyawa organik kompleks menjadi senyawa yg lebih sederhana. Senyawa sederhana diuraikan oleh bakteri penghasil asam menjadi asam lemak dgn BM rendah. Bakteri metanogenik mengubah asam-asam tersebut menjadi metana.
Bahan baku pembuatan Biogas Biogas berasal dari hasil fermentasi bahanbahan organik diantaranya : Limbah tanaman :tebu jagung, gandum Limbah dan hasil produksi : minyak, penggilingan padi, limbah sagu. Hasil samping industri : tembakau, limbah pengolahan buah-buahan. Limbah perairan : alga laut, tumbuhan air Limbah peternakan : kotoran sapi, kerbau, dll.
Hal hal yang mempengaruhi pembuatan biogas
Hal-hal yang mempengaruhi Proses pembentukan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain: a. Temperatur/Suhu, b. Ketersediaan Unsur Hara, c. Derajat Keasaman (ph), d. Rasio Carbon Nitrogen (C/N), e. Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat,
a. Temperatur Suhu Suhu udara maupun suhu di dalam tangki pencerna mempunyai andil besar di dalam memproduksi biogas. Suhu udara secara tidak langsung mempengaruhi suhu di dalam tangki pencerna, artinya penurunan suhu udara akan menurunkan suhu di dalam tangki pencerna. Peranan suhu udara berhubungan dengan proses dekomposisi anaerobik (Yunus, 1991).
b. Kesediaan Unsur hara Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt (Space and McCarthy didalam Gunerson and Stuckey, 1986). Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum 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 sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester (Gunerson and Stuckey, 1986).
c. Derajat Keasaman PH Peranan ph berhubungan dengan media untuk aktivitas mikroorganisme. Bakteri-bakteri anaerob membutuhkan ph optimal antara 6,2 7,6, tetapi yang baik adalah 6,6 7,5. Pada awalnya media mempunyai ph ± 6 selanjutnya naik sampai 7,5. Tangki pencerna dapat dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai ph 7,5 8,5. Batas bawah ph adalah 6,2, dibawah ph tersebut larutan sudah toxic, maksudnya bakteri pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan ph secara alamiah dilakukan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan menentukan besarnya ph (Yunus, 1991).
d. Rasio Carbon, Nitrogen (C/N) Proses anaerobik akan optimal bila diberikan bahan makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. 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 optimum, bila kondisi yang lain juga mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih dahulu. Hal ini akan menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak (C/N ratio rendah; misalnya 30/15), maka karbon habis lebih dulu dan proses fermentasi berhenti (Anonymous, 1999a).
e. Kandungan padatan dan pencampuran substrat Menurut Anonymous (1999a), walaupun tidak ada informasi yang pasti, mobilitas bakteri metanogen di dalam bahan secara berangsur angsur dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat terhambatnya pembentukan biogas. Selain itu yang terpenting untuk proses fermentasi yang baik diperlukan pencampuran bahan yang baik akan menjamin proses fermentasi yang stabil di dalam pencerna. Hal yang paling penting dalam pencampuran bahan adalah menghilangkan unsur unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yang dihasilkan oleh bakteri metanogen, mencampurkan bahan segar dengan populasi bakteri agar proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh bagian pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada campuran bahan.