Cara Membuat Instalasi Biogas Sederhana

Cara Membuat Instalasi Biogas Sederhana. Biogas adalah campuran gas metan, NOx, dan CO2 sebagai hasil perombakan limbah organik secara anaerob di dalam digester atau reaktor oleh campuran berbagai kelompok mikroorganisme diantaranya adalah bakteri hidrolitik atau fermentatif, bakteri penghasil asetat dan bakteri metanogenik. Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga), sambah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan listrik 

Gas bio yang terbentuk dapat dijadikan bahan bakar karena mengandung gas metan (CH4) dalam persentase yang cukup tinggi. Komponen gas bio selengkapnya adalah sebagai berikut:

Komponen penyusun gas bio

• Metan (CH4) 54%-70%
• Karbondioksida (CO2) 27%-35%
• Nitrogen (N2) 0,5%-2%
• Karbonmonooksida (CO) 0,1%
• Oksigen (O2) 0,1%
• Hidrogen Sulfida (H2S) Kecil

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, batu bara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil.

Proses fermentasi untuk pembentukan gas bio sangat dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan baik biotis maupun abiotis, selain itu perlu adanya keseimbangan antara tahap non methanogenik dan tahap methanogenik. Faktor-faktor lingkungan yang penting dalam proses yang berlangsung di dalam digester adalah temperatur, konsentrasi padatan, konsentrasi asam-asam volatil, pembentukan scum, konsentrasi scum, konsentrasi nutrien esensial, substansi toksik dan pH.

Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin, dan lain-lain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Pupuk organik dari biogas telah dicobakan pada tanaman jagung, bawang merah dan padi. Jika biogas dibersihkan dari pengotor secara baik, ia akan memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. JIka hal ini dapat dicapai, produsen biogas dapat menjualnya langsung ke jaringan distribusi gas. Akan tetapi gas tersebut harus sangat bersih untuk mencapai kualitas pipeline. Air (H2O), hidrogen sulfida (H2S) dan partikulat harus dihilangkan jika terkandung dalam jumlah besar di gas tersebut. Karbon dioksida jarang harus ikut dihilangkan, tetapi ia juga harus dipisahkan untuk mencapai gas kualitas pipeline. JIka biogas harus digunakan tanpa pembersihan yang ektensif, biasanya gas ini dicampur dengan gas alam untuk meningkatkan pembakaran. Biogas yang telah dibersihkan untuk mencapai kualitas pipeline dinamakan gas alam terbaharui.

Biogas ini adalah energi alternatif hasil fermentasi dari kotoran organik yang menghasilkan gas metan. Pembuatan dan penggunaan biogas sebagai energi seperti layaknya energi dari kayu bakar, minyak tanah, gas, dan sebagainya sudah dikenal sejak lama, terutama di kalangan petani Inggris, Rusia dan Amerika Serikat. Sedangkan di Benua Asia, tercatat negara India sebagai pelopor dan pengguna energi biogas yang sangat luas, bahkan sudah disatukan dengan WC biasa. 

Berikut adalah proses pembuatan biogas dari kotoran ternak:

• Yang pertama dilakukan adalah menyediakan wadah atau bejana untuk mengolah kotoran organik menjadi biogas. Kalau hanya diperuntukkan secara pribadi, cukup menggunakan bak yang terbuat dari semen yang cukup lebar atau drum bekas yang masih cukup kuat. Selain itu perlunya kesediaan kotoran hewan (baik sapi maupun kambing) yang merupakan bahan baku biogas. Kalau sulit mencari kotoran hewan, maka percuma aja. Untuk itu diperlukan survey terlebih dahulu. Atau kalau mau sedikit niat, septik tank bisa dimanfaatkan seperti yang dilakukan di India.
• Proses kedua adalah mencampurkan kotoran organik tersebut dengan air. Biasanya campuran antara kotoran dan air menggunakan perbandingan 1:1 atau bisa juga menggunakan perbandingan 1:1,5. Air berperan sangat penting di dalam proses biologis pembuatan biogas. Artinya jangan terlalu banyak (berlebihan) juga jangan terlalu sedikit (kekurangan).
• Temperatur selama proses berlangsung, karena ini menyangkut "kesenangan" hidup bakteri pemroses biogas antara 27 - 28 derajat celcius. Dengan temperatur itu proses pembuatan biogas akan berjalan sesuai dengan waktunya. Tetapi berbeda kalau nilai temperatur terlalu rendah (dingin), maka waktu untuk menjadi biogas akan lebih lama.
• Kehadiran jasad pemroses, atau jasad yang mempunyai kemampuan untuk menguraikan bahan-bahan yang akhirnya membentuk CH4 (gas metan) dan CO2. Dalam kotoran kandang, lumpur selokan ataupun sampah dan jerami, serta bahan-bahan buangan lainnya, banyak jasad renik, baik bakteri ataupun jamur pengurai bahan-bahan tersebut didapatkan. Tapi yang menjadi masalah adalah hasil uraiannya belum tentu menjadi CH4 yang diharapkan serta mempunyai kemampuan sebagai bahan bakar.
• Untuk mendapatkan biogas yang diinginkan, bak penampung (bejana) kotoran organik harus bersifat anaerobik. Dengan kata lain, tangki itu tak boleh ada oksigen dan udara yang masuk sehingga sampah-sampah organik yang dimasukkan ke dalam bioreaktor bisa dikonversi mikroba. Keberadaan udara menyebabkan gas CH4 tidak akan terbentuk. Untuk itu maka bejana pembuat biogas harus dalam keadaan tertutup rapat.
• Setelah proses ini selesai, maka selama dalam kurun waktu 1 minggu didiamkan, maka gas metan sudah terbentuk dan siap dialirkan untuk keperluan memasak. Namun ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam memanfaatkan biogas. Seperti misalnya sifat biogas yang tidak berwarna, tidak berbau dan sangat cepat menyala. Karenanya kalau lampu atau kompor mempunyai kebocoran, akan sulit diketahui secepatnya. Berbeda dengan sifat gas lainnya, sepeti elpiji, maka karena berbau akan cepat dapat diketahui kalau terjadi kebocoran pada alat yang digunakan. Sifat cepat menyala biogas, juga merupakan masalah tersendiri. Artinya dari segi keselamatan pengguna. Sehingga tempat pembuatan atau penampungan biogas harus selalu berada jauh dari sumber api yang kemungkinan dapat menyebabkan ledakan kalau tekanannya besar.

Alat dan bahan yang dibutuhkan untuk membuat instalasi biogas sederhana

Alat. Alat yang digunakan dalam membuat Biogas adalah sekop, cangkul, plastik polyethilen, ember, pipa pralon, termometer, gelas ukur, kertas pH, pengaduk, karet pengikat, plastik penampung gas dan selang.

Bahan. Bahan yang digunakan dalam membuat Biogas adalah feses sapi,feses ayam, air, dan starter.

Cara Membuat Instalasi Biogas Sederhana

Pembuatan biogas pertama kali adalah dengan membuat digester dari plastik polietilen. Plastik disusun rangkap untuk mengantisipasi kebocoran dan ujungnya digunakan pipa sebagai inlet dan outlet. Pipa inlet dan outlet diletakkan sejajar sehingga jika sudah penuh digester yang diisi maka akan keluar melalui outlet. Hal tersebut juga dibuat sejajar dengan volume digester dalam kondisi 80%-85%. Bagian tengah diberi saluran sebagai tempat keluarnya gas yang terbentuk. Saluran gas di sambung dengan pipa pralon yang ukurannya lebih kecil dari pipa pada inlet dan outlet. Kemudian di beri penampung dan kran penutup. Pada ujung saluran disusun sebuah kompor yang digunakan sebagai pengujian gas yang terbentuk. Digester dibuat sedemikian rupa sehingga tidak terjadi kebocoran. Pertama digester diisi dengan feses sapi dan air yang dicampur hingga homogen. Larutan atau campuran tersebut diukur pH dan suhu pada bak pencampuran, inlet dan outlet. Setelah dilakukan pengukuran suhu dan pH, larutan dimasukkan kedalam digester sekitar 85% dari volume digester yang digunakan. Untuk menampung gas yang dihasilkan dalam pembuatan biogas ini dipergunakan penampung. Gas yang terbentuk akan terlihat dalam penampung yang menggelembung.

Tahapan Proses Pembuatan Biogas: Teknik, Cara, dan Alur Sederhana

Membuat biogas banyak dilakukan oleh peternak terutama untuk ternak sapi. pemanfaatan kotoran ternak atau feses dengan biogas ini memanfaatkan gas metan yang ada dalam feses.

Ada tiga tahapan dalam pembentukan biogas yaitu Pemecahan polimer  (hidrolisis), Pembentukan asam (asidogenesis), Pembentukan metan (metanogenesis).

Pemecahan polimer atau hidrolisis

Pada tahap hidrolisis terjadi pelarutan bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik yang komplek menjadi sederhana, perubahan struktur bentuk primer menjadi bentuk monomer (Tarumengkeng dan Purwantara, 2003). Komponen organik sederhana yang larut dalam air (monomer-monomer) digunakan oleh bakteri pembentuk asam. Digesti pada fase ini mengubah protein menjadi asam amino, karbohidrat menjadi gula sederhana, dan lemak menjadi asam lemak rantai panjang. Laju hidrolisis tergantung pada jumlah substrat yang tersedia dan konsentrasi bakteri serta faktor lingkungan seperti suhu dan pH

Pembentukan asam (asidogenesis)

Pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari gula-gula sederhana pada tahap ini akan dihasilkan asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hidrogen, dan amonia

Pembentukan metan (metanogenesis)

Bakteri-bakteri anaerob yang berperan dalam ketiga fase diatas terdiri dari: bakteri pembentuk asam ( acidogenic bacteria) yang merombak senyawa organik menyadi senyawa yang Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 %) berupa metana. Material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana.

ALUR BAHAN ORGANIK DALAM BIOGAS TERCERNA SEHINGGA MENGAHASILKAN GAS METAN SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF

Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil. Ada beberapa jenis reactor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), raktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak digunakan sebagai reactor sedehana dalam skala kecil.

Biogas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesistanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil

Tahap lengkap pencernaan material organik adalah sebagai berikut:

• Hidrolisis. Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi bentuk yang lebih sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars), asam amino, dan asam lemak; 
• Asidogenesis. Pada tahap ini terjadi proses penguraian yang menghasilkan amonia, karbon dioksida, dan hidrogen sulfide
• Asetagenesis. Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk acidogenesis; menghasilkan hidrogen, karbon dioksida, dan asetat 
• Methanogenesis. Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan, yakni dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk menghasilkan gas methana (CH4). Hasil lain dari proses ini berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.

Digesti anaerobik bertujuan untuk memproduksi gas metan sebagai sumber energi, menstabilkan limbah organik, reklamasi nutrien dan inaktivasi organisme patogen. Reaksi biologi selama digesti anaerobik di dalam digester gas bio menurunkan kandungan bahan organik 30 sampai 60% dan memproduksi sludge yang stabil yang dapat digunakan sebagai pupuk. Di dalam limbah organik masih terdapat unsur N, P dan K tetapi dalam bentuk senyawa organik yang sukar diambil oleh tanaman. Digesti anaerobik limbah organik diuraikan menjadi asam-asam organik sederhana (asam format, asetat, butirat dan propionat), gas CH4, CO2, H2, NO2, NH3, H2S dan biomasa mikrobia. Digesti anaerobik tidak menghancurkan nutrien di dalam limbah organik tetapi menguraikan dan mentranformasi menjadi bentuk yang lebih tersedia bagi tanamanlebih sederhana, yaitu berupa asam organik, CO2, H2, H2S, 2) bakteri pembentuk asetat (Acetogenic bacteria), yang merubah asam organik, dan senyawa netral yang lebih besar dari metanol menjadi asetat dan hidrogen, 3) bakteri penghasil metan (metanogen), yang berperan dalam merubah asam-asam lemak dan alkohol menjadi metan dan karbondioksida. Bakteri pembentuk metan antara lain methanococcus, methanobacterium, dan methanosarcina