BIOGAS
I.PENDAHULUAN
Beberapa tahun terakhir ini energi
merupakan persoalan yang krusial didunia. Peningkatan permintaan energi yang
disebabkan oleh pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadangan
minyak dunia serta permasalahan emisi dari bahan bakar fosil memberikan tekanan
kepada setiap negara untuk segera memproduksi dan menggunakan energi
terbaharukan. Selain itu, peningkatan harga minyak dunia hingga mencapai 100 U$
per barel juga menjadi alasan yang serius yang menimpa banyak negara di dunia terutama
Indonesia.Lonjakan harga minyak dunia akan memberikan dampak yang besar bagi
pembangunan bangsa Indonesia. Konsumsi BBM yang mencapai 1,3 juta/barel tidak
seimbang dengan produksinya yang nilainya sekitar 1 juta/barel sehingga
terdapat defisit yang harus dipenuhi melalui impor. Menurut data ESDM (2006)
cadangan minyak Indonesia hanya tersisa sekitar 9 milliar barel.Apabila terus
dikonsumsi tanpa ditemukannya cadangan minyak baru,diperkirakan cadangan minyak
ini akan habis dalam dua dekade mendatang.
Untuk mengurangi ketergantungan
terhadap bahan bakar minyak pemerintah telah menerbitkan Peraturan presiden
republik Indonesia nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk
mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak. Kebijakan
tersebut menekankan pada sumber daya yang dapat diperbaharui sebagai altenatif
pengganti bahan bakar minyak,salah satu sumber energi alternatif adalah biogas.
Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa,
kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses
anaerobik digestion. Proses ini merupakan peluang besar untuk menghasilkan
energi alternatif sehingga akan mengurangi dampak penggunaan bahan bakar fosil
II. Prinsip kerja
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.
Setelah material organik berubah
menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah
pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti
methanococus, methanosarcina, methano bacterium.Perkembangan proses Anaerobik
digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan
untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat
menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil
pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan dan
municipal solid waste (MSW).
II.1 Pembahasan
A. Saluran slurry masuk
Campuran kotoran hewan (sapi atau kambing) dan air yang
membentuk slurry dimasukkan melalui saluran masuk slurry. EPA USA 2002
(Prometheus, 2005) menyarankan agar reaktor biogas menggunakan slurry dengan
kandungan padatan maksimal sekitar 12.5%.Dalam tataran praktis, Aguilar dkk
(2001) menyarankan perbandingan 1 ember (ukuran standar) kotoran hewan dicampur
dengan 5 ember air. Kotoran hewan dan air harus dimasukkan sudah dalam keadaan
tercampur (slurry) hal ini untuk memudahkan pengaliran slurry di dalam tangki
utama serta menghindari terbentuknya sedimentasi yang akan menyulitkan
pengaliran selanjutnya.Slurry bisa dimasukkan hingga 3/4 volume tangki utama
(Garcelon dkk).
Volume sisa di bagian atas tangki utama diperlukan
sebagai ruang pengumpulan gas serta menghindari penyumbatan saluran gas oleh
slurry.Karena proses produksi methana ini berlangsung dalam lingkungan anaerob,
maka slurry harus menutup saluran masuk ataupun saluran keluar tangki utama.
Pada umumnya, produksi gas methana yang optimum akan terjadi pada HTR 20-30
hari (Garcelon dkk). Hal ini berarti harus diperkirakan bahwa slurry akan
berada selama 20-30 hari di dalam reaktor.Dengan mengetahui volume tangki utama
dan harga HTR yang dipilih, akan dapat ditentukan banyaknya penambahan slurry
setiap harinya. Untuk reaktor yang baru beroperasi, disarankan untuk membiarkan
reaktor selama beberapa hari sebelum kemudian dilakukan pengisian slurry secara
rutin setiap hari.Jumlah slurry yang perlu dimasukan setiap hari dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan dibawah ini
Dengan mslurry adalah
penambahan slurry per-hari [Liter/hari], D adalah diameter tangki utama [m], h
adalah tinggi/panjang tangki utama [m], dan HTR adalah hydraulic retention time
[20-30 hari]. Sedangkan untuk setiap liter slurry, batasan EPA yang menyarankan
kandungan padatan sebesar maksimal 12.5% dapat dijadikan patokan untuk
menghitung massa kotoran hewan yang diperlukan.
B. Saluran residu keluar
Bila aliran di dalam tangki cukup lancar (tidak ada
sumbatan) maka kesetimbangan tekanan hidrostatik slurry akan menyebabkan
sebagian residu keluar manakala slurry ditambahkan ke saluran masuk tangki
utama. Bila slurry pertama ditambahkan setelah n hari (<20 hari), maka
residu yang keluar pertama kali hanya memiliki HTR sebesar n hari. Ini berarti
residu awal belum secara sempurna dicerna oleh reaktor.
Namun di sisi lain, residu terakhir dari slurry tahap
awal akan memiliki HTR sebesar HTR + n hari. Dengan demikian, mengendapkan
slurry selama satu minggu (7 hari), dan selanjutnya melakukan pengisian slurry
harian menggunakan harga HTR = 20 hari akan memberikan harga HTR = 27 hari
untuk residu terakhir dari slurry tahap pertama. Residu keluaran reaktor biogas
ini merupakan nilai tambah dari reaktor karena bisa digunakan sebagai pupuk
berkadar nutrisi tinggi (Karim dkk, 2005).
C. Katup pengaman tekanan
Prinsip kerja katup ini adalah: pipa T mampu menahan
tekanan di dalam saluran gas setara dengan tekanan kolom air pada pipa T
tersebut.Bila tekanan di dalam saluran gas lebih tinggi dari tekanan kolom air,
maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan di dalam sistem reaktor
akan kembali turun. Bila tinggi air yang masuk di dalam pipa T adalah h, maka
tekanan yang bisa ditahan pipa T adalah:
p = pgh
Dengan p adalah tekanan [Pa], p adalah
densitas air [sekitar 1000 kg/m3 pada temperatur dan tekanan standar], g adalah
percepatan gravitasi [9.81 m/s2].
Tinggi air yang perlu masuk di dalam pipa T tersebut
harus disesuaikan dengan kekuatan tekanan yang sanggup ditahan konstruksi
reaktor (termasuk kantung penyimpan gas). Ini terutama penting untuk bahan
reaktor yang terbuat dari kantung polyethylene (polyethylene bag).
Untuk reaktor yang terbuat dari kantung polyethylene,
Aguilar dkk (2001) menyarankan tinggi air di dalam pipa T sebesar 8-10 cm,
sedangkan Rodriguez dkk menyarankan harga 4-5 cm. Semakin tinggi kolom air di
dalam pipa T, maka makin besar tekanan di dalam reaktor yang bisa ditahan katup
pengaman; ini akan memberikan tekanan gas methana keluar yang lebih tinggi.
Namun penggunaan tekanan tinggi ini perlu disesuaikan dengan kekuatan reaktor
biogas. Untuk reaktor yang menggunakan bahan kantung polyethylene, disarankan
untuk menggunakan harga kolom air sekitar 5-10 cm.
Perlu dicatat bahwa bila kedua saluran slurry masuk dan
keluar selalu berada dalam kondisi terbuka, maka pergerakan kolom air di dalam
pipa T juga akan mempengaruhi pergerakan slurry di dalam reaktor. Bila densitas
slurry diperkirakan sebesar 2 kali densitas air, tekanan yang menyebabkan
pergerakan 8 cm kolom air di dalam pipa T juga akan menyebabkan perbedaan
ketinggian permukaan slurry di dalam reaktor dan di dalam pipa saluran
masuk/keluar sebesar 4 cm (muka slurry di saluran masuk/keluar lebih tinggi 4
cm daripada muka slurry di dalam reaktor).
Oleh karena itu disarankan untuk menggunakan pipa
saluran slurry masuk/keluar yang memungkinkan permukaan slurry di dalam saluran
pipa masuk/keluar bisa lebih tinggi dari permukaan slurry di dalam reaktor.
Pengukuran densitas slurry dapat dilakukan secara sederhana dengan menggunakan
ember yang telah diketahui volumenya (V) (dalam liter) Bila massa slurry pada
satu ember tersebut adalah ms [kg], maka densitas slurry dapat dihitung dengan
cara:
. 
Harga densitas slurry ini dapat digunakan untuk
memperkirakan perbedaan ketinggian muka slurry di dalam reaktor dan pipa
saluran masuk/keluar dengan menggunakan Persamaan p
= pgh
D. separator
Separator di dalam reaktor biogas memiliki fungsi untuk mengarahkan aliran slurry di dalam reaktor sehingga dapat dipastikan bahwa setiap bagian slurry akan berada di dalam reaktor selama masa HTR. Untuk membantu kelancaran aliran slurry di dalam reaktor, maka disarankan untuk menggunakan slurry dengan kandungan padatan yang sesuai dengan rekomendasi EPA USA (maksimal sekitar 12.5%).
Separator di dalam reaktor biogas memiliki fungsi untuk mengarahkan aliran slurry di dalam reaktor sehingga dapat dipastikan bahwa setiap bagian slurry akan berada di dalam reaktor selama masa HTR. Untuk membantu kelancaran aliran slurry di dalam reaktor, maka disarankan untuk menggunakan slurry dengan kandungan padatan yang sesuai dengan rekomendasi EPA USA (maksimal sekitar 12.5%).
Bila slurry terlalu banyak mengandung padatan,
dikhawatirkan akan terjadi sedimentasi yang cukup tebal yang diprediksi bisa
mengganggu kelancaran aliran slurry selanjutnya. Pengadukan bisa dilakukan
untuk menghindarkan terjadinya sedimentasi (endapan) di dalam reaktor.
Pengadukan bisa dilakukan secara teratur setiap selang waktu tertentu. Selain
berfungsi untuk menghindarkan terjadinya sedimentasi, pengadukan pada slurry
dengan kandungan padatan sekitar 10% akan meningkatkan produksi gas di dalam
reaktor cukup signifikan (Karim dkk, 2005).
Oleh karena itu disarankan untuk membuat sistem pengaduk
yang terintegrasi dengan bangunan reaktor. Sistem pengaduk bisa menggunakan
tenaga listrik ataupun manual. Namun mengingat prinsip kesederhanaan reaktor
skala kecil/menengah, disarankan untuk membuat sistem pengaduk manual.
E. Saluran gas
Gas dari reaktor biogas ini bersifat korosif (Aguilar
dkk, 2001), maka saluran gas disarankan dibuat dari bahan polymer (bisa berupa
pipa PVC ataupun selang PVC dengan sambungan yang cukup kuat). Bahan transparan
lebih disukai untuk saluran gas (terutama pada bagian horizontal) karena
penguapan cairan di dalam reaktor serta hasil reaksi dari dalam reaktor akan
berpotensi menyebabkan genangan air yang bisa menyebabkan penyumbatan saluran
gas.
Untuk keperluan pembakaran gas pada tungku, maka pada
bagian ujung saluran pipa bisa disambung dengan pipa baja anti karat (berbentuk
serupa nosel). Bila tekanan gas di dalam kantung penyimpan gas (untuk
konstruksi fixed dome) sudah cukup tinggi atau posisi floating drum sudah cukup
terangkat, maka katup bukaan gas bisa dibuka, dan gas bisa dinyalakan untuk
keperluan memasak. Reaktor baru biasanya bisa menghasilkan cukup gas untuk
memasak setelah 20 30 hari, sesuai
dengan HTR yang umum digunakan (Aguilar dkk (2001), Rodriguez dkk). Untuk
memenuhi kebutuhan memasak sebuah keluarga dengan jumlah anggota 6 orang,
diperlukan 6 ekor sapi dengan volume reaktor biogas 8.4 m3 (IGAD).
III.
Type-type
Ada beberapa jenis reactor biogas yang dikembangkan
diantaranya adalah reactor 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 terakhiR ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak
digunakan sebagai reactor sedehana dalam skala kecil.
1. Reaktor kubah tetap
(Fixed-dome)
Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan
demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di chini sekitar tahun 1930 an,
kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada
reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna material
biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk asam ataupun
bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu
menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan
gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap
(fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentunknya menyerupai kubah dan
bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang
dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di
bagian kubah.
Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi
lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian
yang bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan
perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya
terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.
2. Reaktor floating drum
Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di
india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian
digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian
penampung gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat
bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam
digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas
yang dihasilkan.
Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.
Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.
3. Reaktor balon
Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak
digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih
efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari
satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing
bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian
bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi
pada rongga atas.
IV. Beberapa
Sumber Daya dan Produksi Gas
Jenis hewan
|
Kotoran harian(Kg)
|
%kadar air(bahan segar)
|
Produk gas(I/Kg)
|
Produk gas setelah 50 hari(liter)
|
Rasio air dan kotorannya
|
Sapi
·
Besar
|
15
|
80-85
|
40
|
600
|
1:1
|
Kerbau
·
besar
|
20
|
80-85
|
40
|
800
|
1:1
|
Babi
·
besar
|
2
|
75-80
|
70
|
140
|
2:1
|
Unggas
·
besar
|
0,15
|
70-80
|
60
|
9
|
3:1
|
Kambing
·
besar
|
5
|
75-80
|
50
|
250
|
3:2
|
Angsa
|
0,15
|
70-80
|
50
|
8
|
3;2
|
Merpati
|
0,05
|
70-80
|
50
|
3
|
3:1
|
Kuda
|
15
|
80-85
|
40
|
600
|
3:2
|
Unta
|
20
|
70-85
|
30
|
600
|
2;1
|
Gajah
|
40
|
70-85
|
20
|
800
|
3:2
|
Manusia
·
dewasa
|
0,4
|
75-80
|
70
|
28
|
7:3
|
V. Kesimpulan
Reaktor biogas merupakan salah satu solusi teknologi
energi untuk mengatasi kesulitan masyarakat akibat lonjakan harga BBM di tanah
air. Teknologi ini bisa segera diaplikasikan; terutama untuk kalangan
masyarakat pedesaan yang memelihara hewan ternak (sapi, kerbau, atau
kambing).
Teknologi reaktor ini telah cukup lama dikembangkan di
berbagai negara, baik negara maju ataupun berkembang, dengan hasil yang cukup
baik. Bagi masyarakat pengguna, reaktor biogas ini akan menghasilkan dua
keuntungan sekaligus, yakni berupa bahan bakar gas (untuk memasak) serta pupuk
berkualitas tinggi.
Reaktor biogas
yang terbuat dari bahan polyethylene cocok diterapkan untuk masyarakat kecil
mengingat murahnya biaya instalasi serta kemudahan dalam pengoperasian serta
perawatan. Penggunaan reaktor biogas juga memberikan kontribusi positif bagi
lingkungan (berupa pengurangan polusi gas methana, bau tidak sedap, potensi
penyakit, dsb).
the d'orange ford ecosport titanium - iTanium
BalasHapusThe d'orange titanium headers ford ecosport titanium is a durable and titan metal versatile design that is guy tang titanium toner suitable for head titanium tennis racket use titanium glasses with your existing computer or laptop.