google-site-verification: googlea9a7bb945be0257d.html Jagad-enjang: Energi biogas sumber Energi alternatif

Saturday, March 2, 2013

Energi biogas sumber Energi alternatif

Energi biogas menjadi salah satu sumber Energi alternatif masa depan yang bisa dibilang sangat bagus dan berpeluang besar untuk dikembangkan di Indonesia. Dengan menggunakan limbah atau kotoran seperti kotoran ternak, tinja,  jerami, sekam, daun-daunan dan lain sebagainya menghasilkan bio massa bisa untuk dirubah menjadi Energi biogas.

Untuk memproses biogas memerlukan ruang atau alat kedap udara yang disebut digester. Banyak jenis reactor biogas yang dikembangkan saat ini diantaranya reactor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), raktor jenis balon, jenis horizontal,  jenis lubang tanah, jenis ferrocement.

Teknologi biogas

Dengan teknologi tertentu yang berfungsi memproses limbah akan menghasilkan Gas methan karena proses fermentasi secara anaerobik-tanpa udara oleh bakteri methan, disebut juga dengan bakteri anaerobik dan bakteri biogas, mengurangi sampah-sampah yang mengandung bahan organik (biomassa) yang pada akhirnya akan terbentuk gas methan (CH4). Gas inilah yang bisa menjadi bahan bakar seperti halnya gas elpiji dan juga menghasilkan energi panas.

Dua tipe alat pembangkit biogas atau digester, yang saat ini paling banyak dikembangkan  yaitu tipe terapung (floating type) dan tipe kubah tetap (fixed dome type). Tipe terapung berupa sumur pencerna dan di atasnya dipasang drum terapung dari besi terbalik yang berfungsi untuk menampung gas yang dihasilkan oleh digester untuk disalurkan ke atas, banyak diterapkan di India.

Digester tipe kedua yaitu tipe kubah berupa digester seperti kubah (bulatan setengah bola) yang dibangun di dalam tanah dengan alat bahan seperti halnya membuat bangunan dengan bata, pasir, dan semen yang berbentuk seperti rongga yang ketat udara. Tipe kubah dikembangkan di China. 

Melalui alat digester akan menghasilkan bakteri-bakteri methan yang akan merubah limbah bio atau biomassa untuk selanjutnya menghasilkan biogas methan. Gas yang dihasilkan disalurkan melalui pipa dengan desain khusus, sehingga bisa dipakai untuk kompor dan lainnya.

skema cara kerja biogas


Teknologi biogas

Dari semua proses limbah yang dijalankan dengan teknologi tertentu akan menghasilkan Gas methan yang terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik-tanpa udara oleh bakteri methan, juga disebut bakteri anaerobik dan bakteri biogas, mengurangi sampah-sampah yang mengandung bahan organik (biomassa) yang pada akhirnya akan terbentuk gas methan (CH4) yang bisa digunakan sebagai bahan bakar seperti halnya gas elpiji atau juga bisa menghasilkan energi panas.

Saat ini ,ada dua tipe alat pembangkit biogas atau digester, yang dikembangkan yaitu tipe terapung (floating type) dan tipe kubah tetap (fixed dome type). Tipe terapung banyak diterapkan di India dengan teknik berupa sumur pencerna dan di atasnya dipasang drum terapung dari besi terbalik yang berfungsi untuk menampung gas yang dihasilkan oleh digester untuk disalurkan ke atas.

Tipe lain adalah tipe kubah yaitu berupa digester seperti kubah (bulatan setengah bola) yang dibangun di dalam tanah dengan alat bahan seperti halnya membuat bangunan dengan bata, pasir, dan semen yang berbentuk seperti rongga yang ketat udara. Tipe ini telah dikembangkan di China dan umum disebut tipe kubah atau tipe China.  Alat ini telah dibangun di China dan digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin alat pertanian dan untuk generator tenaga listrik.

Digester akan menghasilkan bakteri-bakteri methan yang siap mengolah limbah bio atau biomassa dan menghasilkan biogas methan. Melalui pipa yang didesain khusus, gas tersebut dapat dialirkan ke kompor sebagai pengganti gas LPG untuk keperluan memasak dan lain-lain. Bahan biogas bisa dihasilkan dari limbah kotoran ternak dengan potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami, sayuran, dan dengan air yang cukup banyak.

Pada proses pertama kali dibutuhkan waktu antara dua minggu sampai satu bulan sebelum dihasilkan gas awal. Campuran bahan ini selalu ditambah setiap hari dan sesekali diaduk, sedangkan untuk yang sudah diolah akan dikeluarkan melalui saluran pipa pengeluaran. Akan terdapat juga sisa dari limbah yang telah dicerna oleh bakteri methan atau bakteri biogas,  yang disebut slurry atau lumpur, yang berfungsi sebagai kompos karena mempunyai kandungan hara yang sama dengan pupuk organik yang telah matang sebagaimana halnya kompos, baik untuk pupuk tanaman. Selain itu jenis pupuk ini juga bisa dikeringkan / untuk dijual.

Alat biogas dapat dipergunakan dan menghasilkan biogas selama bertahun-tahun. Tipe kubah ukuran 8 meter kubik, bisa cocok bagi pemilik 3 ekor sapi atau 8 ekor kambing atau 100 ekor ayam dan tentunya mempunyai sumber air yang cukup ditambah limbah tanaman sebagai pelengkap biomassa. Secara teoritis setiap 80 kilogram kotoran sapi yang dicampur 80 liter air dan tambahan potongan limbah lainnya dapat menghasilkan 1 meter kubik biogas yang dapat dipergunakan untuk memasak dan juga penerangan. Pembangkit biogas cocok dibangun untuk peternakan sapi atau peternakan ayam dengan mendesain pengaliran tinja ternak ke dalam digester, ataupun mungkin kompleks perumahan yang dirancang untuk menyalurkan tinja ke tempat pengolahan biogas secara kumulatif/bersama.

Proses dekomposisi anaerobik  terdiri  dua tahap.

1. Proses Asidifikasi (proses pengasaman)
Dalam proses Asidifikasi akan terjadi karena munculnya bakteri pembentuk asam yaitu bakteri asetogenik. Bakteri asetogenik akan memecah struktur organik kompleks menjadi asam‑asam volatil (struktur kecil). Protein akan dipecah menjadi asam‑asam amino. Karbohidrat dipecah menjadi gula dengan struktur yang lebih sederhana. Lemak dipecah menjadi asam yang berantai panjang, dan hasil dari pemecahan ini akan dipecah lebih jauh lagi menjadi asam‑asarn volaid. Selain itu, gas hidrogen dan gas karbondioksida, juga dapat dihasilkan oleh Bakteri asetogenik ini.

2. Proses Pembentukan gas Metan
Bakteri bakteri metanogenik yang akan membentuk metan menggunakan asam yang terbentuk dari proses asidifikasi. Bakteri juga dapat membentuk gas metan dari gas hidrogen dan karbondioksida yang dihasilkan dari proses pertama terjadi.

Terdapat 3 kelompok bakteri dan Arkhaebakteria untuk proses pembentukan biogas:
1. Kelompok bakteri fermentatif, meliputi : Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae
2. Kelompok bakteri asetogenik: Desulfovibrio
3. Kelompok Arkhaebakteria dan bakteri metanogen: Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.

Faktor‑faktor yang mempengaruhi dalam pembentukan Biogas.

Pengaruh pH dan Alkalinitas
Alkalinitas merupakan besaran yang menunjukkan jumlah karbonat dalam larutan. Nilai Keasaman diindikasikan/ditentukan oleh besaran pH. Keasaman akan sangat berpengaruh terhadap proses dekomposisi anaerobik, dimana bakteri yang terlibat dalam proses ini hanya dapat bertahan hidup pada interval pH 6,5 sampai 8. Asam yang dihasilkan oleh bakteri asetogenik digunakan oleh bakteri metanogenik dan pada akhirnya pH akan menjadi konstan, dan secara natural tidak akan terjadi perubahan pH dalarn interval yang besar.

Pengaruh Temperatur
Temperatur optimum untuk terjadinya proses dekomposisi anaerobik adalah sekitar 35oC. Bakteri anaerob sangat sensitif terhadap perubahan temperatur  yang ada.  Bila temperatur terlalu rendah, maka aktivitas bakteri akan menurun dan produksi biogas akan menurun juga, namun jika temperatur terlalu tinggi bakteri akan mati dan mengakibatkan produksi  biogas tidk terjadia.

Reaktor Biogas
Kondisi Reaktor biogas (digester anaerob) harus selalu dijaga kelayakannya. agar dekomposisi dapat berjalan optimum. Sebagai Parameter proses ini optimum adalah produksi biogas yang tinggi dengan waktu reterisi yang tidak terlalu lama.

Kebutuhan limbah/Kotoran Hewan, sampah
Satu kilogram padatan diolah (dari kotoran hewan atau sampah), memproduksi 0,5 m3 metan, namun hanya setengah dari padatan tersebut yang akan terdekomposisi. Untuk dapat menghasilkan 120 liter gas metan, harus menambahkan sekitar 0,5 kg padatan volatil per hari.

Ukuran Digester
Reaktor ini harus dirancang sedemikian rupa sehingga kondisi didalamnya menjadi anaerobic, yang memungkinkan proses dekomposisi anaerobic bisa terjadi. Kotoran harus ditampung dalam digester selama proses dekomposisi berlangsung , sampai kotoran tersebut menghasilkan biogas. Temperatur akan sangat mempengaruhi Proses dekomposisi oleh bakteri anaerobik ini.

Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan kandungan gas dalam jumlah kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S), ammonia (NH3), hydrogen (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil.

Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan beberapa cara dan parameter yang bisa kita lakukan yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen sulphur zat yang menyebabkan korosi dan mengandung racun, menyebabkan gas berbahaya dan konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas hidrogen sulphur dibakar maka akan lebih berbahaya dan lebih beracun karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO2 / SO3). Kemudian pada saat yang sama akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter lainnya adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida dengan tujuan meningkatkan kualitas gas yang akan terbentuk, gas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas dapat menimbukan korosif akan dan menurunkan titik penyalaan biogas.

1. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu
Digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk asam maupun bakteri pembentuk gas metana. Struktur reaktor harus kuat dan  tidak boleh terjadi kebocoran.

Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome) yang bentuknya menyerupai kubah dan berfungsi sebagai  pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Dalam hal ini, gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian kubah tetap (fixed-dome)
Pada reaktor jenis kubah tetap, biaya konstruksi lebih murah daripada menggunakan reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi, namun kelemahannya/kerugiannya adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetap pada kubah.

2. Reaktor floating drum (reaktor India)
Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937. Perbedaan floating drum dan kubah adalah pada floating drum terdapat bagian penampung  gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester dan dapat bergerak naik turun dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.
Kelebihan atau keuntungan dari reaktor floating drum adalah dapat mengetahui secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakan yang terjadi. Kemudian akan menghasilkan tekanan gas yang konstan karena drum dapat menyesuaikan dengan pergerakan naik turun. Kerugiannya adalah faktor korosi pada drum sebagai pengumpul gas akan cepat rusak serta biaya produksi yang lebih mahal. Demikian sedikit gambaran Sumber Energi Alternatif Biogas  yang saat ini tengah dikembangkan.

1 comment:

  1. Dengan adanya energi biogas ini diharapkan kita mempunyai lebih banyak lagi sumber energi alternatif sehingga kebutuhan kita dapat terpenuhi. Untuk membuat sumber energi alternatif tentunya dibutuhkan berbegai peralatan seperti arit cangkul dan peralatan lainnya

    ReplyDelete