Biogas, Energi alternatif terbarukan dari limbah ternak

BIOGAS, ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN DARI LIMBAH TERNAK

Biogas adalah teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi (pembusukan) dari bahan organik secara anaerobik (tanpa udara/oksigen) oleh bakteri metanogenesis sehingga dihasilkan gas metana (CH4) yang mudah terbakar sehingga dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi Bahan organik yang bisa digunakan sebagai bahan baku antara lain adalah sampah organik, limbah kotoran, dan potongan–potongan sisa tanaman seperti jerami ditambah dengan air yang cukup banyak sebagai campurannya. Ada 8 parameter yang terdapat dalam  biodigester, yaitu: pH,  temperature, perbandingan nilai C/N, kompetisi antar bakteri, nutrisi yang masuk ke dalam biodigester, Organic Loading Rate (OLR), dan bahan-bahan racun yang masuk ke dalam biodigester (Karki and Dixit, 1984)

Limbah ternak adalah sisa buangan dari suatu kegiatan usaha peternakan seperti usaha pemeliharaan ternak. Limbah peternakan dapat dimanfaatkan untuk berbagai kebutuhan, apalagi limbah tersebut dapat diperbaharui (renewable) selama ada ternak. Limbah ternak masih mengandung nutrisi atau zat padat yang potensial untuk dimanfaatkan. Limbah ternak kaya akan nutrient (zat makanan) seperti protein, lemak, bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN), vitamin, mineral, mikroba atau biota, dan zat-zat yang lain. Limbah ternak dapat dimanfaatkan untuk bahan makanan ternak, pupuk organik, dan energi biogas (Sihombing, 2002).

Limbah peternakan merupakan salah satu sumber bahan yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan biogas, sementara perkembangan atau pertumbuhan industri peternakan menimbulkan masalah bagi lingkungan, karena menumpuknya limbah peternakan. Polutan yang disebabkan oleh dekomposisi kotoran ternak yaitu Biological Oxygen Demand (BOD) dan Chemical Oxygen Demand (COD), bakteri patogen, polusi air (terkontaminasinya air bawah tanah, air permukaan), debu, dan polusi bau. Negara berkembang telah banyak memanfaatkan, kotoran ternak, limbah pertanian-peternakan, dan kayu bakar digunakan sebagai bahan bakar. Polusi asap yang diakibatkan oleh pembakaran bahan bakar tersebut mengakibatkan masalah kesehatan yang serius dan harus dihindarkan, terlbeih lagi emisi gas metan dan karbondioksida mampu menyebabkan efek rumah kaca dan berpengaruh terhadap perubahan iklim global (Ghose, 1980).

Biogas diproduksi oleh bakteri dari bahan organik di dalam kondisi tanpa oksigen (proses anaerob). Proses ini berlangsung selama fermentasi. Gas yang dihasilkan sebagian besar terdiri atas CH4 dan CO2. Jika kandungan  gas CH4 lebih dari 50%, maka campuran gas ini mudah terbakar, kandungan gas CH4 dalam biogas yang berasal dari kotoran ternak sapi kurang lebih 60%. Temperatur ideal proses fermentasi untuk pembentukan biogas berkisar  300 C (Sasse, L., 1992, Junaedi, 2002). Proses pembentukan biogas melalui serangkaian digesti oleh bakteri anaerob yang terbagi dalam tiga fase yaitu hidrolisis, asidogenesis, dan metanogenesis (Karki and Dixit, 1984). Hidolisis merupakan pemecahan polimer organik dipecah menjadi monomer-monomer oleh enzim ekstraseluler yang dihasilkan oleh bakteri hidrolitik. Produk yang dihasilkan mudah terlarut di dalam air. Komponen sederhana dari bahan organik teresebut digunakan oleh bakteri pembentuk asam. Digesti pada fase ini menghasilkan proses yang merombak protein menjadi asam-amino, karbohidrat menjadi gula sederhana, dan trigliserida menjadi asam lemak rantai panjang. Laju hidrolisis tergantung kepada jumlah substrat yang tersedia dan konsentrasi bakteri serta faktor lingkungan seperti suhu dan pH (Karki and Dixit, 1984).

Asidogenesis merupakan tahap lanjutan proses pembentukan biogas. Asidogenesis merupakan proses pembentukan hasil dari proses hidrolisis menjadi asam asetat, H2 dan CO2 oleh bakteri pembentuk asam laktat. Metabolisme protein, lemak dan karbohidrat di dalam sel mikrobia menghasilkan asam-asam lemak volatil terutama asam asetat, propionat dan laktat. Dalam proses pemecahan ini dihasilkan sedikit alkohol, methanol, sebagian besar CO2 dan H2O. Tahap terakhir dalam pembentukan biogas ialah metanogenesis yang merupakan perubahan hasil dari proses asidogenesis menjadi gas metan CH4 oleh kelompok bakteri yang disebut metanogenik. Bakteri metanogenik menggunakan asam laktat, metanol, atau gas hidrogen dan karbon dioksida untuk menghasilkan gas metan. Asam asetat merupakan substrat utama dan terpenting untuk memproduksi gas metan, sekitar 70 % gas metan dihasilkan dari asetat, dan sisanya (30%) dihasilkan dari H2 dan CO2 (Karki and Dixit, 1984).

Produksi biogas yang optimal berada pada suhu 25-300C, biogas yang dihasilkan pada kondisi diluar suhu tersebut, mempunyai kandungan karbondioksida yang lebih tinggi. Kestabilan proses produksi biogas sangat ditentukan oleh kisaran suhu, biodigester yang mudah dioperasikan serta letak biodigester (diatas atau dibawah tanah) (Haryati, 2012). Kandungan gas metan yang dihasilkan oleh biodigester tergantung pada jenis bahan baku yang dihasilkan, berikut merupakan contoh komposisi gas (%) dalam biogas yang berasal dari kotoran ternak dan sisa hasil pertanian pada Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi gas metan (%) dalam biogas yang berasal dari kotoran ternak dan sisa hasil pertanian.

Jenis gas Kotoran sapi Campuran kotoran ternak dan sisa hasil pertanian
Metana (CH4)

Karbondioksida (C02)

Nitrogen (N2)

Karbonmonoksida (CO)

Oksigen (O2)

Propana (C3H8)

Hidrogen Sulfida (H2S)

Nilai kalor (kkal/m3)

65,7

27,0

2,3

0,0

0,1

0,7

Tidak terukur

6513

55-70

27-45

0,5-3.0

0,1

6,0

Sedikit sekali

4800 -6700

Sumber : Harahap et al., (1978)

Instalasi biogas atau biodigester merupakan komponen kunci dalam proses anaerob pada serangkaian proses pembentukan gas metan. Jenis biodigester yang paling banyak digunakan adalah continuous feeding, yaitu biodigester yang menerapkan pola pengisian bahan organik (kotoran ternak) dilakukan secara terus-menerus. Lokasi biodigester yang akan dibangun hendaknya dekat dengan kandang ternak sehingga kotoran ternak bisa dengan mudah disalurkan ke biodigester (Karki and Dixit, 1984). Keberhasilan proses anaerob dalam proses pembentukan gas metan juga dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor tersebut antara lain: suhu, pH, perbandingan karbon dan nitogen (C/N ratio), isian biodigester, senyawa racun, serta pencampuran bahan organik atau kotoran ternak (Karki and Dixit, 1984).

Penggunaan biogas bisa mencegah resiko terjadinya pemanasan global. Biogas memiliki kandungan energi yang tinggi serta tidak kalah dari kandungan energi yang berasal dari bahan bakar fosil. Nilai kalori dari 1 m3 biogas sekitar 6000 watt jam, setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu, biogas sangat cocok menggantikan minyak tanah, LPG, butana, batu bara, dan bahan bakar fosil lainnya. Biogas mengandung 75% gas metan. Semakin tinggi kandungan metana dalam bahan bakar, semakin besar kalor yang dihasilkan (Haryati, 2012).

(Sty)

 

About the author: ppti

Leave a Reply

Your email address will not be published.Email address is required.