pemanfaatan limbah kotoran sapi sebagai biogas skala rumah tangga di dusun sebaluh desa pandansari

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Sebanyak 2628 peternak sapi di Jawa Timur, kini sudah mulai menggunakan energi alternatif melalui biogas yang dibangun skala rumah tangga melalui program Biogas Rumah (BIRU) yang dipelopori oleh organisasi nirlaba asal Belanda, HIVOS.Program tersebut sebenarnya sudah dimulai sejak November 2009 lalu. "Program BIRU mentargetkan bisa membangun sebanyak 3450 unit biogas di Jawa Timur. BIRU sudah menggandeng lebih dari 15 koperasi sapi perah di 10 kabupaten di Jawa Timur. Koperasi itu antara lain Koperasi SAE Pujon Kabupaten Malang, Setia Kawan Nongkojajar Kabupaten Pasuruan, Sami Mandiri Kecamatan Kasembon Kabupaten Malang, Sri Sedono Kecamatan Ngunut Kabupaten Blitar dan Sapi Jaya Kecamatan Kandangan Kabupaten Kediri (Koperasi SAE,2016)

 Tahun 2010 koperasi SAE Pujon sudah membangun 193 unit BIRU dan 138 unit di antaranya sudah menyala dengan baik. Dengan jumlah peternak anggota sebanyak 7000 orang, SAE Pujon sangat optimis sekali dengan rencana pengembangan biogas mereka. Di Dusun Sebaluh, Desa Pandesari, misalnya, saat ini sudah 50 keluarga yang memiliki reaktor BIRU. Permintaan dari warga di dusun tersebut terus meningkat, tetapi prioritas SAE .Pujon saat ini adalah membangun biogas di desa lain, demi azas pemerataan akses terhadap energi baru terbarukan untuk para anggotanya (Kompas,2016)

Biogas (gas bio) merupakan gas yang ditimbulkan jika bahan – bahan organik, seperti kotoran hewan, kotoran manusia, atau sampah, direndam di dalam air dan disimpan di dalam tempat tertutup atau anaerob. proses terjadinya biogas adalah fermentasi anaerob bahan organik yang dilakukan oleh mikroorganisme sehingga menghasilkan gas yang mudah terbakar (flammable) (Simamora et al,2006)

Secara kimia, reaksi yang terjadi pada pembuatan biogas cukup panjang dan rumit, meliputi tahap hidrolisis, tahap pengasaman, dan tahap metanogenik.Pada dasarnya kotoran hewan yang ditumpuk atau dikumpulkan begitu saja dalam beberapa waktu tertentu dengan sendirinya akan membentuk gas metan. Namun karena tidak ditampung, gas itu akan hilang menguap ke udara. Karena itu, untuk menampung gas yang terbentuk dari kotoran sapi dapat dibuat beberapa model konstruksi alat penghasil biogas (Simamora et al,2006).

Berdasarkan latar belakang diatas kami membuat laporan observasi tentang penggunaan biogas dalam skala rumah tangga yang ada di dusun Sebaluh desa Pandensari kecamatan pujon dimana pemilik biogas tersebut adalah anggota dari koperasi SAE di pujon.Biogas yang di pakai pak Romsun (anggota koperasi SAE) tersebut berbahan dasar limbah kotoran sapi.

1.2    Rumusan Masalah

Rumusan Masalah dari laporan observasi biogas ini adalah

1.      Bagaimana proses pembuatan biogas dalam skala rumah tangga berbahan dasar limbah kotoran sapi?

2.      Apa keuntungan dari pembuatan biogas dalam skala rumah tangga berbahan dasar limbah?

1.3    Tujuan

Tujuan dari laporan observasi biogas ini adalah

1.      Untuk mengetahui proses pembuatan biogas dalam skala rumah tangga berbahan dasar limbah kotoran sapi.

2.      Untuk mengetahui keuntungan dari pembuatan biogas dalam skala rumah tangga berbahan dasar limbah kotoran sapi.

BAB II

ISI

2.1    Proses Pembuatan Biogas Skala Rumah Tangga

Observasi biogas skala rumah tanggal ini dilaksanakan pada tanggal 14 april 2016 hari kamis pukul 12.00 di rumah pak Romsun (anggota koperasi SAE) di dusun sebaluh desa pandan sari.Pak Romsun memiliki tiga ekor sapi perah dimana Pak Romsun memanfaatkan limbah kotoran sapi tersebut sebagai bahan dasar pembuatan biogas.Biogas yang dimiliki pak Romsun digunakan untuk bahan bakar dalam memasak.

Pak Romsun membuat biogas skala rumah tangga di latar belakangi adanya Program biogas di koperasi (SAE Pujon). 3 tahun yang lalu pernah ada sosialisasi pada kelompok peternak tentang biogas, waktu itu pembiayaannya separuh kredit dan separuh tunai,

Limbah kotoran sapi bisa digunakan sebagai bahan dasar biogas hal tersebut sesai dengan literature yang menyatakan ‘’ Kotoran sapi yang tinggi kandungan hara dan energinya berpotensi untuk dijadikan bahan baku penghasil biogas. Biogas adalah campuran berbagai macam gas yang susunannya tergantung pada komposisi bahan baku masukan.Biogas adalah suatu campuran gas-gas yang dihasilkan dalam suatu proses pengomposan bahan organik oleh bakteri dalam keadaan tanpa oksigen (proses anaerob). Definisi lain menyebutkan bahwa biogas adalah campuran beberapa gas yang tergolong bahan bakar hasil fermentasi dari bahan organik dalam kondisi anaerob dan gas yang dominan adalah metana (CH4) dan karbondioksida (CO2) Simamora, S et al (2006).

2.1.2        Alat dan Bahan

2.1.2.1  Alat

Pembuatan biogas skala rumah tangga pak Romsun menggunakan alat-alat sebagai berikut:

1.   Reactor biogas panjang = 4 m, lebar = 1,1 m, dalam = 1,2 m.

2.   Kompor Biogas : 1 buah

3.   Drum pengaduk bahan : 1 buah

4.   Mixer : 1 buah

5.   Gas valve: 1 buah

6.   Selang saluran gas : + 10 m

7.   Pengukur tekanan gas atau manometer: 1 buah

8.   Karung untuk tempat sisa kotoran(sludge) dari proses produksi biogas

9.   Water drain: 1 buah

2.1.2.2  Bahan

Pembuatan biogas skala rumah tangga pak Romsun menggunakan bahan-bahan sebagai berikut

1.   Kebutuhan bahan baku : kotoran ternak dari 2-3 ekor sapi 32 kg

2.   Air 32 liter

2.2.3  Langkah kerja

1.      Pembuatan lubang reaktor, panjang = 4 m, lebar = 1,1 m, dalam = 1,2 m.

2.      Dimasukkan bahan baku yaitu 32 kg kotoran sapid an Air 32 liter kedalam drum pengaduk.Diaduk sampai merata

3.      Pastikan semua katup telah terbuka (katup pengaman/gas valve)

4.      Diisi reaktor dengan campuran kotoran hewan dan air

5.      Kemudian segera pastikan semua katup tertutup rapat.

6.      Tunggu berberapa hari sampai gas metan terbentuk ( 4 hari)

7.      Nyalakan kompor dan biogas siap digunakan untuk memasak.

8.      Untuk selanjutnya wajib melakukan pengisian reaktor secara berkala  sesuai dengan komposisi dan takaran yang sudah ditetapkan.

Berikut ini penjelasan dari pak Romsun tentang alat-alat yang digunakan untuk pembuatan biogas skala rumah tangga yaitu:

1.      Reaktor biogas

Reaktor biogas berfungsi mengubah kotoran binatang, kotoran manusia dan materi organik lainnya, menjadi biogas

2.      Water drain

Fungsi utama dari water drain adalah untuk mengumpulkan dan menahan butiran air dan uap di dalam saluran pipa, sehingga memastikan aliran gas tetap stabil. Setelah beberapa waktu, water drain akan penuh. Air pada water drain harus dibuang secara rutin.

3.      Gas valve

Gas valve atau katup gas terinstalasi di saluran pipa untuk mengontrol aliran gas ke kompor. Ia membantu mencapai penggunaan gas yang maksimal.

4.      Kompor Biogas

Kompor biogas ini untuk memasak dengan bahan bakar dari gas metan biogas. Kompor dengan satu pembakar rata-rata mengkonsumsi 250-400 liter gas per jam.

5.      Drum pengaduk bahan

Tempat untuk mencampur kotoran sapi dan air sebelum masuk reactor.

6.      Selang saluran gas

Untuk menyalurkan gas dari reactor menuju dapur ke kompor.

7.      Pengukur tekanan gas atau manometer

Alat untuk mengukur tekanan gas.

8.      Karung

Berfungsi untuk wadah dari sludge hasil dari biogas dalam reactor.

Pak Romsun memberikan penjelasan tentang hal-hal yang perlu diperhatikan saat mengisi reactor.Berikut ini hal-hal yang harus di perhatikan:

1.      Kumpulkan kotoran hewan yang murni dan tidak mengandung jerami atau bahan lain.

2.      Pisahkan bahan yang tidak diinginkan seperti sisa-sisa pakan, tanah, batu dan material lainnya dari kotoran atau pupuk kandang sebelum mencampurnya dengan air.

3.      Reaktor tidak boleh diisi dengan kotoran hewan saat gas sedang digunakan.

4.      Untuk pengisian reaktor, pastikan bahwa perbandingan volume antara kotoran hewan dan air sudah ditetapkan. Hindari menggunakan kotoran hewan yang sudah kering atau lama untuk dimasukkan ke dalam reaktor.

Pak Romsun memberikan penjelasan tentang hal-hal yang harus dilakukan untuk  memelihara alat-alat biogas agar dapat bertahan lama:

1.   Memelihara  timbunan tanah di atas kubah secara rutin.

2.   Membersihkan  dan melumasi katup gas utama.

3.   Membersihkan dan melumasi keran gas.

4.   Memperbaiki  sambungan pipa untuk menghentikan kebocoran.

5.   Membersihkan kompor.

6.   Mengganti pipa selang karet.

Proses biogas ini menggunakan bakteri methanogenic dimana bakteri tersebut terdapat pada kotoran sapi.Hal tersebut diungkapkan oleh Abdulgani, IK(1998) yaitu Bakteri metanogen merupakan salah satu jenis dari sekian banyak bakteri dengan ciri khasnya yaitu menghasilkan gas metan. Morfologi bakteri ini dapat berupa batang, bulat dan spiral. Bakteri ini membutuhkan lingkungan yang benar-benar anaerob. Bakteri methanogen dijumpai pada berbagai habitat anaerobic termasuk sedimen, digester kotoran hewan, buangan hewan dan manusia dalam jumlah besar, kayu basah dan rumen.

Simamora et al. (2006) juga menambahkan Peranan bakteri methanogen ini salah satunya yaitu pada proses fermentasi kotoran sapi untuk menghasilkan biogas. Biogas adalah suatu campuran gas-gas yang dihasilkan dalam suatu proses pengomposan bahan organik oleh bakteri dalam keadaan tanpa oksigen anaerob). Definisi lain menyebutkan biogas adalah campuran beberapa gas yang tergolong bahan bakar hasil fermentasi dari bahan organik dalam kondisi anaerob dan gas yang dominan adalah metana (CH4 dan karbondioksida (CO2).

Produksi biogas didasarkan pada perombakan anaerob kotoran hewan dan bahan buangan organic lainnya. Selam perombakan anaerob akan menghasilkan gas metana 54-70%, karbondioksida 25-45 %, hidrogen, nitrogen, dan hydrogen sulfide yang dalam jumlah yang sedikit (Simamora et al. 2006). Kotoran sapi adalah limbah perternakan yang merupakan buangan dari usaha perternakan sapi yang bersifat padat dan dalam pembuangannya sering bercampur dengan urine dan gas seperti metana dan amoniak (Abdulgani, 1988).

Tahapan-tahapan yang dilalui pada Pembuatan Biogas oleh Bakteri:
Terdapat beberapa tahap yang harus dilalui dan memerlukan kerja sama dengan kelompok bakteri yang lain. Berikut ini merupakan tahapan dalam proses pembentukan biogas Simamora S,dkk (2006) :

1.      Hidrolisis

Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang menjadi senyawa yang sederhana. Pada tahap ini, bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek, seperti peptida, asam amino, dan gula sederhana. Kelompok bakteri hidrolisa, seperti Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae yang melakukan proses ini. Pada tahap ini bahan yang tidak larut seperti selulosa, polisakarida dan lemak diubah menjadi bahan yang larut dalam air seperti karbohidrat dan asam lemak. Tahap pelarutan berlangsung pada suhu 25 ⁰C.

2.      Asidogenesis

Asidogenesis adalah pembentukan asam dari senyawa sederhana. Bakteri asidogen, Desulfovibrio, pada tahap ini memproses senyawa terlarut pada hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang umumnya asam asetat dan asam format. Pada tahap ini, bakteri asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. Tahap ini berlangsung pada suhu 25 ⁰C di digester.

3.      Metanogenesis

Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan bantuan bakteri pembentuk metan seperti Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Tahap ini mengubah asam-asam lemak rantai pendek menjadi H2, CO2, dan asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2, kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk akhir, yaitu metan (CH4) dan karbondioksida (CO2). Pada tahap ini, bakteri metana membentuk gas metana secara perlahan secara anaerob. Pada proses ini akan dihasilkan 70% CH4, 30 % CO2, sedikit H2 dan H2S.

2.2        Keuntungan biogas skala rumah tangga berbahan dasar kotoran sapi

Banyak sekali keuntungan dari penggunaan biogas skala rumah berbahan dasar kotoran sapi..Berikut ini berberapa keuntungan yang dapat diperoleh:

1.      Keunggulan Reaktor Biogas Skala Rumah Tangga

a.       Konstruksi sederhana, mudah dan cepat pemasangannya (tidak sampai 1 hari)

b.      Harga terjangkau, sekitar Rp 2,5 juta sudah termasuk pemasangan dan satu unit kompor biogas.

c.       Awet, menggunakan material plastik khusus sehingga tahan hingga 6 tahun.

d.      Mudah dalam perawatan dan penggunaan.

e.       Produksi gas setara dengan 2,5 liter minyak tanah/hari, lebih dari cukup untuk dijadikan bahan bakar memasak.

f.        Menghasilkan kompos (pupuk organik) yang sangat bagus kualitasnya dan dapat langsung digunakan pada lahan/usaha budidaya pertanian.

2.   Keuntungan menggunakan Biogas skala rumah tangga

a.       Harga terjangkau, sekitar Rp 2,5 juta sudah termasuk pemasangan dan satu unit kompor biogas.

b.      Awet, menggunakan material plastik khusus sehingga tahan hingga 6 tahun.

c.       Mudah dalam perawatan dan penggunaan.

d.      Produksi gas setara dengan 2,5 liter minyak tanah/hari, lebih dari cukup untuk dijadikan bahan bakar memasak sehingga menghemat uang untuk pembelian gas.

e.       Menghasilkan kompos (pupuk organik) yang sangat bagus kualitasnya dan dapat langsung digunakan pada lahan/usaha budidaya pertanian.

f.        Biogas dapat meminimalisir limbah kotoran sapi khususnya bagi peternak sapi.

BAB III

PENUTUP

           

3.1  Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat ditarik dari laporan observasi ini adalah

1.      Limbah kotoran sapi bisa digunakan sebagai bahan dasar biogas dimana proses untuk menjadi biogas tersebut meliputi proses hidrolisis,asidogenesis,metanogenesis. Alat-alat yang digunakan yaitu reactor,drum pengaduk,mixer,kompor biogas,selang pipa,gas valve dan lain-lain

2.      Keuntungan dari biogas skala rumah berbahan dasar kotoran sapi adalah dapat meminimalisis limbah kotoran sapi dan dapat menghemat biaya untuk keperluan bahan bakar dalam hal memasak.