Dengan Kompor Biogas maka secara ekonomi pengeluaran perbulan dapat dihemat | Proses Produksi Energi Biogas
PEMBANGKIT LISTRIK BERBAHAN BAKAR BIOGAS SKALA RUMAH TANGGA
Penelitian pembuatan biogas dari kotoran ternak dengan tujuan:
- Memanfaatan biogas untuk bahan bakar pembangkit listrik biogas;
- Sebagai penyediaan energi alternatif untuk bahan bakar kompor rumah tangga berupa biogas dari kotoran ternak;
- Mengurangi volume timbunan kotoran ternak yang berpotensi mencemari udara, tanah dan air dan;
- memanfaatkan kotoran ternak menjadi sesuatu yang lebih bernilai.
Pembuatan biogas dari kotoran ternak dikembangkan dengan metodologi fermentasi anaerob. Tahapan proses dengan metode ini yang pertama adalah proses asidifikasi, yaitu proses penguraian atau dekomposisi komponen penyusun bahan organik menjadi asam-asam organik tanpa oksigen. Tahapan proses yang kedua adalah proses methanasi, yaitu proses perubahan asam-asam organik menjadi biogas. Untuk proses fermentasi anaerob ini dilakukan dalam sebuah biodigester. Biodigester yang digunakan adalah type semi permanen yang berbentuk prisma yang terbuat dari bahan fiber. Volume biodigester ini sebesar 9 m3. Dengan volume sebesar ini maka diharapkan mampu menampung lebih banyak bahan baku pembuatan biogas secara kontinue. Sehingga dapat dihasilkan hasil biogas yang semakin banyak pula untuk kebutuhan bahan bakar genset secara kontinue. Pembangunan sarana dan prasarana biogas Biodigester adalah reaktor tempat berlangsungnya proses fermentasi limbah/kotoran sapi menjadi biogas.
Di dalam reaktor biodigester ini akan terjadi penguraian bahan-bahan organik yang terkandung dalam kotoran sapi menjadi asam-asam organik. Selanjutnya asam-asam organik ini akan terurai secara anaerobik menjadi biogas. Biodigester ini terbuat dari bahan fiber dengan volume 9 m3. Biodigester ini tersusun dari pelat-pelat berbentuk persegi empat dan segitiga. Bahan pembuat pelat tersebut terdiri dari campuran fiber dan resin yang disusun berlapi-lapis hingga mencapai ketebalan 0,8 - 1 cm. Selanjutnya pelat-pelat tersebut ini disusun menjadi bentuk menyerupai prisma/diamond dan ditanam/diletakkan dalam galian tanah setinggi 1 - 1,5 m. Hal terpenting dari pembuatan biodigester ini adalah tidak boleh ada kebocoran sedikitpun dari rangkaian pelat penyusun biodigester tersebut. Gas holder adalah reaktor penampung biogas yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan biogas sebelum dialirkan melalui pipa koneksi menuju generator ataupun kompor biogas. Gas holder ini terbuat dari bahan plastik Polyethylene 150 s/d 200 mikron diameter 1.2 m panjang 2 - 3m.
Biogas yang tertampung dalam gas holder selanjutnya mengalir melalui pipa koneksi/selang menuju ke rumah-rumah dan selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan bakar generator dan kompor biogas. Perencanaan desain unit biodigester dan pembinaan teknis Sebelum dilakukan pembuatan biodigester dan unit perlengkapan lainnya, maka terlebih dahulu perencanaan desain untuk unit biodigester tersebut. Urutan perencanaan desain unit biodigester dimulai dengan perhitungan volume biodigester, penentuan model biodigester. Uji Kinerja Pembangkit Listrik/Genset dengan menggunakan Bahan Bakar Biogas Setelah pekerjaan perencanaan biodigester dan sarana prasarana biogas telah selesai dilakukan maka untuk selanjutnya adalah uji kinerja pembangkit listrik/genset dengan menggunakan bahan bakar biogas.
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan didapatkan data sebagai berikut :
- Untuk menghasilkan daya sebesar 450 - 1000 Watt sebuah genset memerlukan bahan bakar biogas sebesar 0,6 - 1 m3 biogas perjam.
- Pemakaian genset adalah berkisar 12 jam/hari.
- Konsumsi biogas untuk genset perhari adalah berkisar 7,2 - 12 m3/hari.
- Kegiatan penelitian pembangkit listrik berbahan bakar biogas skala rumah tangga ini merupakan kegiatan kerjasama antara Badan Litbang ESDM dengan Universitas Negeri Padjajaran (UNPAD) guna meningkatkan peran Energi Baru dan Terbarukan. Berdasarkan konsep penerapan teknologi produksi biogas untuk bahan bakar pembangkit listrik pada kegiatan ini maka diperoleh hal-hal berikut :
- Biogas dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar pembangkit listrik/genset.
- Untuk menghasilkan daya sebesar 450 - 1000 Watt sebuah genset memerlukan bahan bakar biogas sebesar 0,6 - 1 m3 biogas perjam.
- Biogas yang dihasilkan ditampung dalam penampung gas (gas holder) kemudian disalurkan melalui selang untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar genset dan kompor.
- Biodigester yang digunakan dalam pembuatan biogas ini adalah biodigester type semi permanen dengan volume 9 m3. Biodigester ini terbuat dari campuran bahan fber dan resin yang dibuat berlapis-lapis. Dengan adanya teknologi pembuatan biogas dari kotoran sapi ini maka manfaat secara langsung yang dapat dirasakan adalah berkurangnya timbunan kotoran sapi yang berpotensi mencemari udara, tanah dan air.
Untuk mengatasi tingginya harga bahan bakar minyak (BBM) yang makin memberatkan masyarakat, perlu dikembangkan bahan bakar alternatif yang bikin irit. Aplikasi energi biogas dapat membantu kehidupan masyarakat.
Dengan kompor biogas maka secara ekonomi pengeluaran perbulan dapat dihemat.
Gasbio atau biogas bisa dihasilkan dengan memroses kotoran ternak dan limbah pertanian lainnya. Bakteri-bakteri gasbio akan mengolah limbah tersebut untuk menghasilkan gasbio, sedang hasil sisanya dapat dimanfaatkan untuk pupuk dan makanan ikan. Gasbio dapat digunakan untuk memasak dengan menggunakan kompor gas atau untuk penerangan.
Mengingat potensi ternak secara nasional cukup banyak, yaitu 11,7 juta ekor sapi, 2,2 juta ekor kerbau, 440 ribu ekor kuda, 24,7 ekor kambing/domba, dan unggas pada tahun 2007, maka potensi gasbio yang dihasilkan juga besar.
Ke depan perlu ditingkatkan pemanfaatan gasbio sebagai salah satu alternatif energi yang ramah lingkungan. Karena, di samping berguna menyehatkan lingkungan, pengolahan limbah dari kotoran ternak mencegah penumpukan limbah yang menjadi sumber penyakit, bakteri dan polusi udara. Memasak dengan gas ini lebih bersih karena tidak berasap.
Sekadar berhitung, hasil kotoran ternak dari seluruh populasi di Indonesia cukup tinggi sebanyak 78 juta ton pertahun. Bila diproses gasbio yang dapat dipergunakan untuk memasak di rumah tangga petani peternak setara dengan 3.874 juta liter pertahun.
Pupuk organik untuk meningkatkan kesuburan tanah dapat dihasilkan 31 juta ton pertahun. Sesungguhnya, bangsa ini tidak perlu risau dengan krisis energi jika potensi energi terbarukan berupa gasbio dioptimalkan pemanfaatannya. Pembuatan dan penggunaan gasbio 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. Dalam skala besar, gasbio dapat digunakan sebagai pembangkit energi listrik.
Proses Anaerob
Gasbio adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka oksigen (anaerob). Dalam keadaan hangat, basah dan kurang udara, bakteri akan mencerna sembarang bahan organik menghasilkan gas methana (CH4) yang mudah terbakar. Gas methana yang bergabung dengan karbondioksida (CO2) yang kemudian disebut biogas dengan perbandingan 65 : 35. Biogas jika dibakar dapat menghasilkan panas yang cukup tinggi dan cepat daya nyalanya. Apinya berwarna biru, tak berbau dan tak berasap jika dibakar.
Proses pengubahan sampah atau buangan menjadi gasbio memerlukan persyaratan tertentu. Pertama, isi yang terkandung dalam bahan. Hal ini menyangkut nilai atau bandingan antara unsur C (karbon) dengan unsur N (nitrogen) yang secara umum dikenal dengan nama rasio C/N. Perubahan senyawa organik dari sampah atau kotoran kandang menjadi CH4 dan CO2 memerlukan persyaratan rasio C/N antara 20 - 25.
Kedua, diperlukan air dalam proses pembuatan gasbio.
Jika hasil gasbio diharapkan sesuai persyaratan yang berlaku, maka bahan yang berbentuk kotoran kering maka perlu penambahan air. Tapi, berbeda kalau bahan yang akan digunakan berbentuk lumpur yang sudah mengandung bahan organik tinggi, semisal dari bekas dan sisa pemotongan hewan. Air berperan sangat penting di dalam proses biologis pembuatan gasbio.
Ketiga, temperatur selama proses berlangsung, karena ini menyangkut “kesenangan” hidup bakteri pemroses gasbio antara 27 - 28?C.
Keempat, kehadiran mikroorganisme pemroses, atau mikroorganisme yang mempunyai kemampuan untuk menguraikan bahan-bahan yang akhirnya membentuk CH4 dan CO2. Dalam kotoran ternak, sampah dan jerami, serta limbah lainnya, banyak terdapat jasad renik, baik bakteri ataupun jamur pengurai.
Kelima, aerasi atau kehadiran udara (oksigen) selama proses. Dalam hal pembuatan gasbio maka udara sama sekali tidak diperlukan. Sebab, keberadaan udara menyebabkan gas CH4 tak akan terbentuk.
Dari Kotoran Ternak
Gasbio, potensinya sungguh memadai dalam usaha diversifikasi energi. Syarat-syarat bahan isian berupa kotoran ternak adalah tidak terlalu kental, dalam kondisi segar, tercampur rata dengan air, serta bebas dari benda-benda keras, misal ranting, batu maupun rumput. Gasbio terdiri atas berbagai unsur gas, methana (60-70 persen), karbondioksida (20-25 persen), hidrogen sulfida (sekitar 7 persen), dan amoniak (sekitar 3 persen).
Potensi ekonomis gasbio sangat besar. Kesetaraan gasbio dengan sumber energi lain, yaitu satu meter kubik gasbio setara dengan elpiji 0,46 kg, minyak tanah 0,62 liter, minyak solar 0,52 liter, bensin 0,8 liter, kayu 3,5 kg. Di samping itu, pupuk kandang yang dihasilkan dari proses produksi biogas mempunyai nilai ekonomis yang tidak kecil.
Berdasar kebutuhan rumah tangga untuk keperluan memasak di dapur, maka rataan kebutuhan rumah tangga sebesar 1,23 liter minyak tanah dengan 4-6 anggota keluarga. Volume biodigester yang diperlukan sebesar 2 m3. Sesuai hitungan, potensi gasbio setara dengan minyak tanah 1,23 liter perhari dihasilkan oleh 2 ekor ruminansia besar (sapi/kerbau), atau 36 ekor ruminansia kecil (kambing/domba), atau 3 ekor kuda, 15 ekor babi, atau 363 ekor unggas. Sistem pemeliharaan ternak harus dikandangkan sehingga seluruh kotoran ternak dapat diproses ke dalam biodigester.
Pada gilirannya, melalui pemanfaatan gasbio berarti dapat menghindari pencemaran lingkungan dan memperkecil emisi salah satu gas rumah kaca (GRK), yaitu CH4 yang berasal dari limbah ternak. Dengan demikian, bisa mengurangi sumbangan terhadap pemanasan global yang berpotensi menimbulkan bencana lingkungan yang sangat merugikan kehidupan di bumi. (Ir Agus Wariyanto, SIP-80) Sumber:suaramerdeka.
1. 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 akanmengurangi dampak penggunaan bahan bakar fosil
2. ANAEROBIK DIGESTION
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).
3. SEJARAH BIOGAS.
Sejarah penemuan proses anaerobik digestion untuk menghasilkan biogas tersebar di benua Eropa. Penemuan ilmuwan Volta terhadap gas yang dikeluarkan di rawa-rawa terjadi pada tahun 1770, beberapa dekade kemudian, Avogadro mengidentifikasikan tentang gas metana. Setelah tahun 1875 dipastikan bahwa biogas merupakan produk dari proses anaerobik digestion. Tahun 1884 Pasteour melakukan penelitian tentang biogas menggunakan kotoran hewan. Era penelitian Pasteour menjadi landasan untuk penelitian biogas hingga saat ini.
4. KOMPOSISI BIOGAS
Biogas sebagian besar mengandung gs 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.
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2).
Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO2 / SO3).
senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbukan korosif.
5. REAKTOR BIOGAS
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 terakhi ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak digunakan sebagai reactor sedehana dalam skala kecil.
1. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Gambar 1. Jenis digester 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.
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.
6. KONSERVASI ENERGI
Konversi limbah melalui proses anaerobik digestion dengan menghasilkan biogas memiliki beberapa keuntungan, yaitu :
- - biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforestation) dan perusakan tanah.
- - Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi lainnya.
- - Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya duatmosfer akan meningkatkan temperatur, dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.]
- - Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yang tidak bermanfaaat, bahkan bisa menngakibatkan racun yang sangat berbahaya. Aplikasi anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah.
- - Selain keuntungan energy yang didapat dari proses anaerobik digestion dengan menghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge. Meterial ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair. Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.
7. KESIMPULAN
Harga bahan bakar minyak yang makin meningkat dan ketersediaannya yang makin menipis serta permasalahan emisi gas rumah kaca merupakan masalah yang dihadapi oleh masyarakat global. Upaya pencarian akan bahan bakar yang lebih ramah terhadap lingkungan dan dapat diperbaharui merupakan solusi dari permasalahan energi tersebut. Untuk itu indonesia yang memiliki potensi luas wilayah yang begitu besar, diharapkan untuk segera mengaplikasi bahan bakar nabati. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari proses anaerobik digestion dan memiliki prospek sebagai energi pengganti bahan bakar fosil yang keberadaaanya makin langka.
~ Proses Produksi Energi Biogas
Prinsip Dasar Pembuatan Biogas
BIOGAS merupakan proses produksi energi berupa gas yang berjalan melalui proses biologis. Hal ini menyebabkan terdapatnya berbagai komponen penting yang berpengaruh dalam proses pembuatan biogas. Komponen biokimia (biochemist) dalam pembuatan biogas memerlukan perhatian penting. Proses kerja dari komponen tersebut dapat dijelaskan secara ilmiah, sehingga membuka peluang untuk diadakannya penelitian lebih lanjut.
Gas yang dapat dimanfaatkan sebagai energi dari pembuatan biogas adalah berupa gas metan. Gas metan ini diperoleh melalui proses dekomposisi bahan-bahan organik oleh mikroorganisme. Bahan-bahan organik yang dibutuhkan dapat diperoleh dengan sangat mudah, bahkan dapat diperoleh dalam limbah. Proses produksi peternakan menghasilkan kotoran ternak (manure) dalam jumlah banyak. Di dalam kotoran ternak tersebut terdapat kandungan bahan organik dalam konsentrasi yang tinggi.
Gas metan dapat diperoleh dari kotoran ternak tersebut setelah melalui serangkaian proses biokimia yang kompleks. Kotoran ternak terlebih dahulu harus mengalami dekomposisi yang berjalan tanpa kehadiran udara (anaerob). Tingkat keberhasilan pembuatan biogas sangat tergantung pada proses yang terjadi dalam dekomposisi tersebut.
Salah satu kunci dalam proses dekomposisi secara anaerob pada pembuatan biogas adalah kehadiran mikroorganisme. Biogas dapat diperoleh dari bahan organik melalui proses "kerja sama" dari tiga kelompok mikroorganisme anaerob. Pertama, kelompok mikroorganisme yang dapat menghidrolisis polimer-polimer organik dan sejumlah lipid menjadi monosakarida, asam-asam lemak, asam-asam amino, dan senyawa kimia sejenisnya.
Kedua, kelompok mikroorganisme yang mampu memfermentasi produk yang dihasilkan kelompok mikroorganisme pertama menjadi asam-asam organik sederhana seperti asam asetat. Oleh karena itu, mikroorganisme ini dikenal pula sebagai mikroorganisme penghasil asam (acidogen).
Ketiga, kelompok mikroorganisme yang mengubah hidrogen dan asam asetat hasil pembentukan acidogen menjadi gas metan dan karbondioksida. Mikroorganisme penghasil gas metan ini hanya bekerja dalam kondisi anaerob dan dikenal dengan nama metanogen. Salah satu mikroorganisme penting dalam kelompok metanogen ini adalah mikroorganisme yang mampu memanfaatkan (utilized) hidrogen dan asam asetat.
Metanogen terdapat dalam kotoran sapi yang akan digunakan sebagai bahan pembuatan biogas. Lambung (rumen) sapi merupakan tempat yang cocok bagi perkembangan metanogen. Gas metan dalam konsentrasi tertentu dapat dihasilkan di dalam lambung sapi tersebut. Proses pembuatan biogas tidak jauh berbeda dengan proses pembentukan gas metan dalam lambung sapi. Pada prinsipnya, pembuatan biogas adalah menciptakan gas metan melalui manipulasi lingkungan yang mendukung bagi proses perkembangan metanogen seperti yang terjadi dalam lambung sapi.
Metanogen membutuhkan kondisi lingkungan yang optimal untuk dapat memproduksi gas metan. Metanogen sangat sensitif terhadap kondisi di sekitarnya. Bahan organik dalam kotoran sapi dapat menghasilkan gas metan apabila metanogen bekerja dalam ruangan hampa udara. Oleh karena itu, proses pembuatan biogas dari kotoran sapi harus dilakukan dalam sebuah reaktor atau digester yang tertutup rapat untuk menghindari masuknya oksigen. Reaktor harus bebas dari kandungan logam berat dan sulfida (sulfides) yang dapat mengganggu keseimbangan mikroorganisme.
Jumlah metanogen dalam kotoran sapi belum tentu dapat menghasilkan gas metan yang diinginkan. Gas metan diperoleh melalui komposisi metanogen yang seimbang. Jika jumlah metanogen dalam kotoran sapi masih dinilai kurang, maka perlu dilakukan penambahan metanogen tambahan berbentuk strater atau substrat ke dalam reaktor.
Metanogen dapat berkembang dengan baik dalam tingkat keasaman (pH) tertentu. Lingkungan cair (aqueous) dengan pH 6,5 sampai 7,5 di dalam reaktor merupakan kondisi yang cocok bagi pembentukan gas metan oleh metanogen. Tingkat keasaman di dalam reaktor harus dijaga agar tidak kurang dari 6,2.
Untuk memperoleh biogas yang sempurna, ketiga kelompok mikroorganisme tadi harus bekerja secara sinergis. Keadaan lingkungan yang kurang baik akan menyebabkan ketiganya menjadi tidak optimal dalam menjalankan perannya masing-masing. Contohnya, jumlah kandungan bahan organik yang terlalu banyak dalam kotoran sapi akan membuat kelompok mikroorganisme pertama dan kedua untuk membentuk asam organik dalam jumlah banyak sehingga pH akan turun drastis. Hal itu akan menciptakan lingkungan yang tidak cocok bagi kelompok mikroorganisme yang ketiga. Akhirnya, gas metan yang dihasilkan akan sedikit, bahkan tidak menghasilkan gas sama sekali.
Untuk mencapai keberhasilan dalam proses pembuatan biogas diperlukan ketelitian untuk memberikan lingkungan yang optimal bagi pembentukan gas metan. Hal tersebut dapat dilakukan dengan pengontrolan terhadap berbagai aspek, seperti tingkat keasaman, kandungan dalam kotoran sapi (C/N), temperatur, hingga kadar air. Selain itu, reaktor yang digunakan harus memenuhi syarat dan kapasitasnya sesuai dengan jumlah kotoran sapi sebagai input.
Manfaat lainnya
Sisa kotoran sapi yang telah digunakan dalam proses pembuatan biogas dapat dimanfaatkan menjadi pupuk. Jika kandungan gas metan dalam kotoran sapi telah diperoleh, maka kotoran tersebut dapat diambil dari reaktor dan digunakan sebagai kompos. Pupuk kompos dapat menyuburkan tanah dan tidak mengandung bahan kimia, sehingga penggunaannya dapat mendukung gerakan pertanian organik (organic farming).
Teknologi pembuatan biogas ini sangat ramah terhadap lingkungan karena tidak meninggalkan residu dan emisi gas berbahaya. Pengembangan teknologi biogas sangat mendesak untuk dilakukan, mengingat kebutuhan energi yang semakin mendesak pula. Berbagai penelitian pun sangat dibutuhkan untuk kemajuan teknologi biogas di masa depan. Teknologi ini harus semakin disosialisasikan sebagai alternatif bahan bakar bagi masyarakat Indonesia, tentunya melalui dukungan kuat dari pemerintah. Mari. (M. Ikhsan Shiddieqy, S.Pt.)***
http://www.alpensteel.com/article/67-107-energi-bio-gas/2340-pemanfaatan-biogas-sebagai-energi-alternatif.
