Pengolahan Limbah Menjadi Biogas

Salah satu pemanfaatan limbah peternakan adalah dengan memanfaatkannya untuk menghasilkan bahan bakar dengan menggunakan teknologi biogas. Teknologi biogas memberikan peluang bagi masyarakat pedesaan yang memiliki usaha peternakan, baik individual maupun kelompok untuk memenuhi kebutuhan energi sehari-hari secara mandiri. Berikut ini adalah Pengolahan Limbah Menjadi Biogas

Sumber-sumber energi biomassa berasal dari bahan organik. Apabila biomassa tersebut dimanfaatkan untuk menghasilkan energi, energi tersebut dengan bioenergi. Nilai kalori dari 1 meter kubik biogas sekitar 6000 watt/jam yang setara dengan setengah liter minyak disel. Oleh karena itu, biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, batu bara, dan bahan-bahan lain yang berasal dari fosil. Salah satu bentuk bioenergi adalah biogas.

Teknologi biogas bukanlah teknologi baru. Teknologi ini telah banyak dimanfaatkan oleh petani dan peternak di berbagai negara, diantaranya India, Cina, bahkan Denmark. Teknologi biogas sederhana yang dikembangkan di Indonesia berfokus pada aplikasi skala kecil/menengah yang dapat dimanfaatkan masyarakat pertanian yang memiliki ternak sapi 2-20 ekor. Penerapan teknologi biogas pada daerha yang memiliki peternakan dapat memberikan keuntungan ekonomis apabila dilakukan perancangan yang tepat dari segi teknis dan operasionalnya. Perancangan teknis meliputi desain biodegester, desain penyaluran gas, dan desain tangki penampung.

Perancangan operasional meliputi kemampuan operator untuk memastikan perawatan fasilitas biogas berjalan rutin dan terpenuhinya suplai bahan baku biogas setiap harinya. Potensi biogas di Indonesia cukup melimpah, mengingat peternakan merupakan salah satu kegiatan ekonomi dalam kehidupan masyarakat pertanian. Hampir semua petani memiliki ternak, antara lain sapi, kambing, dan ayam. Bahkan ada yang secara khusus mengembangkan sektor peternakan. Di antara jenis ternak tersebut, sapi merupakan penghasil kotoran yang paling besar.

Biogas merupakan pencampuran gas metana, karbon dioksida, dan gas lainnya yang di dapat dari hasil penguraian material organik, seperti kotoran hewan, kotoran manusia, dan tumbuhan oleh bakteri pengurai metanogen pada sebuah biodegester.

Proses penguraian material organik terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Biogas terbentuk pada hari ke empatsampai ke lima sesudah biodegester terisi penuh, dalam mencapai puncak pada hari ke 20 sampai ke 25. Biogas yang dihasilkan oleh biodegester sebagian besar terdiri dari sebagai berikut.

1. Gas metana : 50-70%
2. Gas karbon dioksida :30-49%
3. Hidrogen :5-10%
4. Gas-gas lainnya.

Biogas memiliki karakteristik sebagai berikut.

1. Memiliki berat 20% lebih ringan dari udara.
2. Memiliki suhu pembakaran antara 650-750 derajat celcius.
3. Tidak berbau dan tidak berwarna.
4. Menghasilkan nyala api berwarna biru cerah.

Ada kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas yaitu sebagai berikut.

1. Kelompok bakteri fermentatif, contohnya Dtreptococcus, Bacteroides, dan beberapa jenis Enterobactericeae.
2. Kelompok bakteri asetogenik, contohnya Desulfovibro.
3. Kelompok bakteri metanogen, contohnya Methanobacteria, Methanobacillius, Methanosacaria, dan Methanococcus.

Bakteri metanogen secara alami dapat diperoleh dari berbagai sumber, seperti air bersih, endapan dasar laut, kotoran sapi, kotoran kambing, lumpur (sludge), kotoran anaerob, ataupun TPA (tempat pembuangan akhir).

Proses pemanfaatan limbah organik menjadi biogas dari kotoran ternak adalah sebagai berikut.

1. Kotoran ternak dalam keadaan segar dicampur air dengan perbandingan 1:1.
2. Memasukkan campuran bahan ke dalam digester.
3. Gas sudah terbentuk akan mengalir pada kompos setelah beberapa hari.

1. Prinsip Kerja Biodegester

Dalam pembangunan biodegester, ada hal-hal yang harus dipertimbangkan yaitu sebagai berikut.

a. Lingkungan Abiotis

Biodegester harus tetap dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak langsung dengan oksigen). Udara yang memasuki biodegester menyebabkan penuruna produksi metana karena bakteri berkembang pada kondisi yang tidak sepenuhnya anaerob.

b. Temperatur

Secara umum, ada tiga rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri yaitu sebagai berikut.

1. Psicrophilic (suhu 4-20 derajat celcius) biasanya untuk negara-negara subtropis atau beriklim dingin.
2. Mesophilic (suhu 20-40 derajat celcius).
3. Thermophilic (40-60 derajat celcius) hanya untuk mendigesti material, bukan untuk menghasilkan biogas.

Untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated digester (digester tanpa pemanasan) untuk kondisi temperatur tanah 20-30 derajat celcius.

c. Derajat Keasaman (pH)

Bakteri berkembang baik pada keadaan yang agak asam (pH antara 6,6-7,0) dan pH tidak boleh di bawah 6,2. Oleh karena itu, kunci utama dalam kesuksesan operasional biodegester adalah dengan menjaga agar temperatur konstan (tetap) dan input material sesuai.

d. Rasio C/N Bahan Isian

Syarat ideal untuk proses digesti adalah C/N= 25-30. Oleh karena itu untuk mendapatkan produksi biogas yang tinggi, penambahan bahan yang mengandung karbon seperti jerami atau N (misalnya: urea) perlu dilakukan untuk mencapai rasio C/N= 25-30.

e. Kebutuhan Nutrisi

Bakteri fermentasi membutuhkkan beberapa bahan gizi tertentu dan sedikit logam. Kekurangan salah satu nutrisi atau bahan llogam yang dibutuhkan dapat memperkecil proses produksi metana. Nutrisi yang diperlukan antara lain amonia sebagai sumber nitrogen, nikel, tembaga, dan besi dalam jumlah yang sedikit. Selain itu, fosfor dalam bentuk fosfat, magnesium, dan seng dalam jumlah yang sedikit juga diperlukan.

f. Kadar Bahan Kering

Tiap jenis bakteri memiliki nilai “kapasitas kebutuhan air” tersendiri. Bila kapasitasnya tepat, aktivitas bakteri juga akan optimal. Proses pembentukan biogas mencapai titik optimum apabila konsentrasi bahan kering terdapat air adalah 0,26 kg/L.

g. Pengadukan

Pengadukan dilakukan untuk mendapatkan campuran substrat yang homogen dengan ukuran partikel kecil. Pengadukan selama proses dekomposisi untuk mencegah terjadinya benda-benda mengapung pada permukaan cairan dan berfungsi mencampur metana dengan substrat. Pengadukan juga memberikan kondisi temperatur yang seragam dalam biodegester.

h. Zat Racun (Toxic)

Beberapa zat racun yang dapat mengganggu kinerja biodegester yaitu air sabun, deterjen, dan kreolin.