Dokumen tersebut membahas tentang biogas sebagai sumber energi terbarukan. Biogas dihasilkan dari proses anaerobik (tanpa oksigen) dari limbah organik dengan bantuan bakteri. Proses ini menghasilkan metana sebagai komponen utama biogas. Biogas dapat diolah menjadi energi untuk memasak atau penerangan, sehingga dapat menjadi alternatif pengganti BBM.

1. MATA KULIAH KAJIAN IPA KONTEMPORER
BIOGAS SEBAGAI SALAH SATU ALTERNATIF
ENERGI BARU TERBARUKAN
DOSEN PEMBIMBING PROF. DR. WIDHA SUNARNO
DI SUSUN
OLEH TAUFIQ
PROGRAM STUDI DOKTOR PENDIDIKAN IPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
2019
1

2. 1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Krisis energi yang melanda negeri ini diperkirakan masih akan berlangsung
beberapa tahun ke depan. Di tengah persoalan tersebut, pengembangan energi baru dan
terbarukan menjadi solusi alternative. Pada bab ini akan dibahas tentang latar belakang
masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat pennulisan, metode penyelesaian, dan
sistematika penulisan tentang penggunaan biogas sebagai pengganti BBM untuk penghasil
energi.
Timbulnya kelangkaan bahan bakar minyak yang disebabkan oleh kenaikan harga
minyak dunia yang signifikan, pemerintah mengajak masyarakat untuk mengatasi masalah
energi ini secara bersama-sama karena kenaikan harga yang mencapai 72 dolar/barel ini
termasuk luar biasa. Harga ini membuat harga minyak menjadi yang tertinggi sepanjang abad
21. Masalah ini memang sulit sebagaimana yang dikatakan oleh Wakil Presiden Jusuf Kalla
bahwa kenaikan harga minyak akan menyebabkan kenaikan subsidi bahan bakar minyak
(BBM) pada APBN 2006. Peryataan selanjutnya dikatakan oleh Presiden Susilo Bambang
Yudhoyono yang menyatakan bahwa masyarakat perlu untuk melakukan penghematan di
segala sisi termasuk penggunaan BBM, listrik, air, dan telepon. Adapun hal yang
menyebabkan keharusan setiap warga untuk melakukan proses penghematan adalah karena
pasokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi merupakan sumber energi fosil yang
tidak dapat diperbarui (unrenewable). Salah satu jalan untuk melakukan penghematan BBM
adalah dengan mencari sumber energi alternatif terutama yang dapat diperbarui (renewable) ³.
Sebagai contoh, potensi sumber daya alam yang dapat dikembangkan menjadi
sumber energi adalah batu bara, panas bumi, aliran sungai, angin, matahari, sampah serta
sumber-sumber lain yang berasal dari tumbuh-tumbuhan seperti pohon jarak. Energi
terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna yang relatif lebih
sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi biogas dengan memproses limbah
bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang disebut digester. Biomassa berupa limbah
dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam
dan daun-daunan sortiran sayur dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran
ternak.
2

3. 1.2 Rumusan Masalah
1. Apakah pengertian dari biogas?
2. Efektifkah biogas sebagai pengganti BBM untuk menghasilkan energi?
3. Apa saja bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan biogas?
4. Apa saja kandungan yang dimiliki oleh biogas?
5. Apa perbedaan biogas dengan sumber bahan bakar lainnya?
6. Bagaimana cara mengolah biogas?
7. Bagaimana cara pemanfaatan biogas?
1.3 Tujuan Penulisan
1. Mengetahui pengertian biogas.
2. Mengetahui kandungan yang terdapat dalam biogas.
3. Mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki biogas.
4. Mengetahui cara pemanfaatan dan pengolahan biogas.
1.4 Manfaat Penulisan
1. Dapat mengetahui perbedaan biogas dengan sumber enrgi bahan bakar lainnya.
2. Dapat mengetahui kelebihan dan kekurangan yang dimiliki biogas.
3. Dapat mengetahui cara megolah biogas.
4. Dapat menambah wawasan.
5. Dapat membantu memecahkan masalah akibat kelangkaan BBM sebagi sumber
energi.
6. Dapat memotivasi untuk menghasilkan teknologi tepat guna dalam rangka membantu
pemerintah untuk menghemat energi.
2. PENGENALAN BIOGAS
2.1. Pengertian Biogas
Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan
bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut
3

4. 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 organik 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, 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).
2.2 Sejarah Biogas
Gas methan sudah lama digunakan oleh warga Mesir, China, dan Roma kuno untuk
dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas. Sedangkan, proses fermentasi lebih lanjut
untuk menghasilkan gas methan ini pertama kali ditemukan oleh Alessandro Volta (1776).
Hasil identifikasi gas yang dapat terbakar ini dilakukan oleh Willam Henry pada tahun 1806.
Dan Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), adalah orang pertama yang
memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.
Adapun alat penghasil biogas secara anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. Pada
akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai biogas dilakukan oleh Jerman
dan Perancis pada masa antara dua Perang Dunia. Selama Perang Dunia II, banyak petani di
Inggris dan Benua Eropa yang membuat alat penghasil biogas kecil yang digunakan untuk
menggerakkan traktor. Akibat kemudahan dalam memperoleh BBM dan harganya yang
murah pada tahun 1950-an, proses pemakaian biogas ini mulai ditinggalkan. Tetapi, di
negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia
selalu ada. Oleh karena itu, di India kegiatan produksi biogas terus dilakukan semenjak abad
ke-19. Saat ini, negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan
Papua Nugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat penghasil biogas.
Selain di negara berkembang, teknologi biogas juga telah dikembangkan di negara maju
seperti Jerman .
4

5. 2.3. Proses Pembentukan Biogas
Biogas dihasilkan dari proses pembusukan dari limbah organik dengan
bantuan bakteri dalam keadaan anaerob. Limbah organik dapat berupa kotoran
binatang, manusia, dan sampah organik rumah tangga. Proses bahan organik ini
dilakukan oleh mikroorganisme dalam proses fermentasi (Haryati, T 2006).
Mikroorganisme yang berperan adalah Bakteri Metanogen. Bakteri metanogen yang terlibat
dalam fermentasi biogas beragam macamnya. Dari taksonominya metanogen termasuk
kedalam euryarchaoeta yang terbagi ke dalam 3 kelas yang terdiri dari 25 genus. Dalam
sistem fermentasi biogas. Non-metanogen dan metanogen biasanya hidup berdampingan.
Bakteri ini bisa bermanfaat atau menghambat satu sama lain. Sehingga keseimbangan struktur
kelompok keduanya dapat dipertahankan. Non metanogen dapat menghasilkan substrat untuk
tumbuh dan menghasilkan metan dari metanogen, Menjaga potensi oksidasi-reduksi
metanogen, Menghapus zat racun yang mungkin dapat menghambat methanogen dan
menghilangkan hambatan timbal balik bagi metanogen. Sementara non-metanogen dan
metanogen bersama sama memlihara pH selama fermentasi biogas (Haryati, T. 2006).
Bakteri anaerob mengkonsumsi karbon sekitar 30 kali lebih cepat dibanding nitrogen.
Hubungan antara jumlah karbon dan nitrogen dinyatakan dengan rasio karbon/nitrogen (C/N),
rasio optimum untuk digester anaerobik berkisar 20 – 30. Jika C/N terlalu tinggi, nitrogen
akan dikonsumsi dengan cepat oleh bakteri metanogen untuk memenuhi kebutuhan
pertumbuhannya dan hanya sedikit yang bereaksi dengan karbon akibatnya gas yang
dihasilnya menjadi rendah. Sebaliknya jika C/N rendah, nitrogen akan dibebaskan dan
berakumulasi dalam bentuk amonia (NH4) yang dapat meningkatkan pH. Jika pH lebih tinggi
dari 8,5 akan menunjukkan pengaruh negatif pada populasi bakteri metanogen . Kotoran
ternak sapi mempunyai rasio C/N sekitar 24. Hijauan seperti jerami atau serbuk gergaji
mengandung persentase karbon yang jauh lebih tinggi, dan bahan dapat dicampur untuk
mendapatkan rasio C/N yang diinginkan. .Ada tiga tahap dalam proses kerja bakteri ini,
yaitu:
a. Pemecahan Polimer (Hidrolisis)
Pada tahap hidrolisis ini terjadi pelarutan bahan-bahan organik mudah larut dan
pencernaan bahan organik yang komplek menjadi sederhana , perubahan struktur
bentuk primer menjadi bentuk monomer. Komponen organik sederhana yang larut
dalam air digunakan oleh bakteri pembentuk asam. Digesti pada fase ini mengubah
5

6. protein menjadi asam amino, karbohidrat menjadi gula sederhana, dan lemak menjadi asam
lemak rantai panjang. Laju hidrolisis tergantung pada jumlah substrat yang tersedia dan
konsentrasi bakteri serta faktor lingkungan seperti suhu dan pH.
b. Pembentukan Asam (Asidogenesis)
Pada tahap pengasaman ini komponen monomer (gula sederhana) yang
terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk
asam. Produk akhir dari gula-gula sederhana pada tahap ini akan dihasilkan asam
asetat (asam cuka), propionat, format, laknat, alcohol, dan sedikit butirat, gas
karbondioksida, hydrogen, dan ammonia.
c. Pembentukan Metan (Metanogenesis)
Bakteri-bakterianaerob yang berperan dalarn ketiga fase diatas terdiri dari: Bakteri
pembentuk asam iAcidogenic Bacteria) yang merombak senyawa organik menjadi
senyawa yang lebih sederhana, yaitu berupa asam organik, C02, H2, H2S. Bakteri
pembentuk asetat (Acetogenic Bacteria), yang rnerubah asam organik, dan senyawa netral
yang lebih besar dari methanol menjadi asetat dan hydrogen. Bakteri penghasil metan
(Metanogem, yang berperan dalam rnerubah asam• asam lernak dan alcohol menjadi
metan dan karbondioksida. Bakteri pembentuk metan antara lain inethanococcus,
methanobocteriutu, dan methanosarciua.
2.4. Faktor-Faktor Pembentuk Biogas
Proses pembentukan biogas dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:
a. Temperatur/suhu
Suhu udara maupun suhu di dalam tangki pencerna mempunyai andil besar
di dalam produksi biogas. Suhu udara secara tidak langsung mempengaruhi suhu
di dalam tangki pencema, artinya penurunan suhu udara akan menurunkan
suhu di dalam tangki pencema. Peranan suhu udara berhubungan dengan
proses dekomposisi anaerobik.
b. Derajat Keasaman (pH)
Peranan pH berhubungan dengan media untuk aktifitas mikroorganisme.
Bakteri. bakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2 - 7 ,6, tetapi yang
6

7. baik adalah 6,6 - 7,5. Tangki pencerna dapat dikatakan stabil apabila larutannya
mempunyai Ph 7,5 - 8,5. Batas bawah pH adalah 6,2, dibawah pH tersebut
larutannya sudah toxic, maksudnya bakteri pembentuk biogas tidak aktif. Pengontrolan
pH secara ilmiah dilakukan oleh ion NH4 + dan HC03-. Ion-ion ini akan menentukan
besamya pH (Nur Hidayat, 2009).
d. Ketersediaan Unsur Hara
Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung
nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt. Level nutrisi harus
sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum yang dibutuhkan oleh bakteri
metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi
pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa,
buangan industry, dan sisa-sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan menambah
pertumbuhan di dalam digester.
e. Kandungan Bahan Kering
Bahan dalam pembuatan biogas harus berupa bubur. Bentuk bubur ini dapat
diperoleh bila bahan bakunya mempunyai kandungan air yang tinggi. Jika bahan baku
dengan kadar air rendah dapat ditambahkan dengan air dengan perbandingan tertentu
sesuai dengan kadar bahan kering tersebut. Bahan baku yang paling baik mengandung 7 –
9 % bahan kering. Aktifitas rnikroba metan membutuhkan 7 - l O % bahan kering dan
90% air dari bahan untuk ferrnentasi. Dengan dernikian isian yang mengandung 7 – 9 %
bahan-bahan baku isian dicampur dengan air dengan perbandingan tertentu.
f. Rasio Karbon Nitrogen (C/N)
Proses anaerobik akan optimal bila diberikan bahan makanan yang
mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. C/N ratio menunjukkan
perbandinganjumlah dari kedua element tersebut. Pada bahan yang memiliki jurnlah
karbon 15 kali dari jumlah nitrogen akan memiliki C/N ratio 15 berbanding 1. C/N
ratio dengan nilai 30 (C 1 = 30/1 atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan
menciptakan proses pencernaan pada tingkat yang optimum, bila kondisi yang lain juga
mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih dahulu. Hal ini akan
menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak (C/N ratio
rendah; misalnya 30/15), maka karbon habis lebih dulu dan proses fermentasi berhenti.
g. Pengadukan
7

8. Sebelum bahan isian dimasukan ke digester terlebih dahulu dilakukan
pengadukan. Pengadukan. Pengadukan dilakukan untuk menyeragamkan atau
menghomogenkan bahan isian. Jika tidak dilakukan pengadukan maka akan terjadi
pengendapan atau pengumpalan bahan organik yang menyebabkan
terhambatnyapembentukan biogas.
h. Waktu Retensi
Faktor lain yang perlu diperhatikan yaitu waktu retensi, faktor ini sangat
dipengaruhi oleh temperatur, pengenceran, laju pengadukan bahan dan lain
sebagainya. Pada temperatur yang tinggi laju fermentasi berlangsung dengan cepat, dan
menurunkan waktu proses yang diperlukan. Pada kondisi normal fermentasi kotoran
berlangsung antara dua sampai empat minggu.
i. Bahan Isian
Bahan baku isian berupa bahan-bahan organikseperti kotoran lemak,
limbah pertanian, dan sampah organik rumah tangga. Bahan isian harus terhindar dari bahan
organik seperti pasir, batu, beling, dan plastik. Bahan baku dalam bentuk selulosa lebih
mudah dicerna oleh bakteri anaerob. Sebaliknya, pencernaan akan lebih sulit dilakukan
bakteri anaerob jika bahan bakunya banyak mengandung kayu atau lignin.
2.5. Kandungan biogas dan Bahan Bakunya
Biagas adalah campuran beberapa gas. Komposisi biogas yang dihasilkan sangat
tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Komposisi biogas yang utama berupa
gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (C02) dengan sedikit hydrogen sulfide
(H2S). Komponen lainnya yang di temukan dalam kisaran konsentrasi kecil antara lain
senyawa sulfur organik, senyawa hidrokarbon, gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2),
gas karbon monoksida (CO) dan gas oksigen (02). Berikut adalah tabel komposisi utama
biogas :
Tabel 2.1 komposisi yang terkandung dalam biogas
Jenis Gas Volume(%)
Merana (CH4) 55 - 75
Karbondioksida (CO2) 25 - 45
Nitrogen (N2). 0 - 0.3
Hidrogen (H2) 1-5
8

9. Hidrogen Sulfida (H2S) 0 -3
(Sumber: Cecep D.S, 2012.)
Rasio Karbon dan Nitrogen serta beberapa bahan yang umum digunakan sebagai bahan baku
biogas (Haryati, T. 2006).disajikan pada Tabel Berikut Ini.
Bahan Rasio C/N
Kotoran Bebek 8
Kotoran Manusia 8
Kotoran Ayam 10
Kotoran Kambing 12
Kotoran Babi 18
Kotoran Gajah 43
Jerami Padi 70
Jerami Gandum 90
Eceng Gondok 25
Batang Jagung 60
Kotoran Sapi 24
3. PENGOLAHAN, JENIS REAKTOR DAN PROSES KERJA BIOGAS
3.1 Pengolahan Biogas
Pengolahan biogas banyak macamnya, di antaranya dengan skala besar atau skala
kecil. Keduanya membutuhkan bahan baku yang sama yaitu kotoran atau sampah organik.
Perbedaannya untuk skala besar digunakan untuk menampung energi bagi masyarakat luas
dengan kegiatan atau pekerjaan yang lebih banyak. Contohnya, pembangkit listrik di
pedesaan. Sedangkan skala kecil digunakan untuk menampung energi bagi usaha atau
kegiatan yang lebih personal. Contohnya, salah satu bahan bakar untuk memproduksi kue
donat di pabrik donat. Berikut contoh cara pembuatan biogas:
9

10. 1. Kotoran sapi kira-kira 1kg atau berapalah dibungkus plastik kemudian di kubur dalam
tanah selama kurang lebih 1-3 bulan
2. Buat wadah untuk tempatnya misalnya gali tanah atau di tong sampah jangan lupa buat
lubang atau apalah untuk nyalurin gas yang dihasilkannya melalui selang
3. Masukkan kotoran sapi tadi ke dalam tempat yang sudah disediakan tadi kemudian
tambahkan kotoran sapi atau sampah organik lain tutup tempatnya tunggu sampai kotoran
sapi tadi diuraikan bakteri.
3.2 Reaktor Biogas
Untuk memperoleh biogas dari bahan organik, diperlukan alat yaitu digester
Biogas/Biodigester, yang bekerja dengan prinsip menciptakan suatu tempat
penampungan bahan organik: tersebut dapat difermentasi oleh bakteri metanogen untuk
menghasilkan biogas. Biogas yang timbul kemudian dialirkan ketempat penampungan
biogas, sedangkan lumpur sisa aktifitas fermentasi dikeluarkan lalu dijadikan pupuk
alarni yang dapat dimanfaatkan untuk usaha pertanian maupun perkebunan, Untuk proses
pengadukan menggunakan alat magnetic stirrer, alat ini bekerja dengan adanya medan
magnet yang bergerak searah jarurn jam, ada 2 komponen yang melengkapi alat ini.
diantaranya magnetic fan yang berfungsi sebagai dudukan botol dan stirrer yang berfungsi
sebagai pengaduk bahan baku yang ditempatkan dalam botol digester.
Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reaktor
jenis kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung (Floating drum), reaktor 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 reaktor balon yang banyak
digunakan sebagai reaktor sedehana dalam skala kecil.
3.2.1 Reaktor 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
10

11. 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.
Keterangan
1 Tangki pecampur dengan pipa masukan dan penjebak pasir.
2 Digester.
3 Kompensator dan tangki buangan.
4 Tempat gas (gasholder).
5 Pipa gas.
6 Entry hatch with gastight seal.
7 Akumulasi sludge yang tebal.
8 Pipa outlet.
9 Referensi ketinggian.
10 Buih.
3.2.2 Reaktor floating drum
Pertama kali ditemukan dan dikembangkan di India pada tahun 1937 dan sering
disebut juga dengan reaktor India. Komponen digester hampir sama dengan reaktor kubah
tetapi memiliki perbedaan yang terletak pada penampungan gas yang menggunakan perlatan
11

12. bergerak dengan dengan menggunakan drum. Drum tersebut dapat bergerak naik turun yang
berguna sebagai penyimpanan gas dari fermentasi dalam digester. Pergerakan drum tersebut
mengapung pada cairan yang melibatkan jumlah gas yang dihasilkan. Keunggulan dari
reaktor India adalah dapat dilihat secara langsung jumlah gas yang dihasilkan berdasarkan
volume yang tersimpan didalam drum karena pergerakannya, tekanan yang konstan dari gas
sehingga tempat penyimpanan menjadi terapung. Sedangkan kelemahannya disebabkan biaya
dan konstruksi material lebih mahal, korosi yang terjadi pada drum menjadi pengahambat
pengumpul gas pada reaktor ini dan umur pemakaian yang rendah akibat dari korosi gas
tersebut.
3.2.3 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.
12

13. 3.2.4. Pemurnian Biogas
Biogas mengandung unsur-unsur yang tidak diperlukan dalam pembakaran khususnya
air (H2O) Karbondioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S) . Kandungan dari zat biogas
H2S yang memilki bau khas bahan organik (kotoran hewan) jika dikembangkan lebih lanjut
maka kandungan zat H2S ini akan mengakibatkan korosi aliran pipa untuk disebarkan disetiap
pengguna energi biogas ini dan jika dikembangkan untuk industri sebagai bahan bakar
pembangkit listrik atau menjalankan generator maka sangat dikhawatirkan dampak yang
terjadi. Kemurnian biogas menjadi pertimbangan yang sangat penting karena berpengaruh
terhadap nilai kalor/panas yang dihasilkan sehingga biogas yang dihasilkan perlu dilakukan
pemurnian terhadap biogas. Pemisahan atau pemurnian biogas terdapat berbagai teknologi
yang dikembangkan, yaitu:
1. Adsorbsi
Metode Adsorbsi secara fisik maupun kimiawi efektif untuk laju aliragas yang rendah
dimana biogas dioperasikan pada kondisi normal. Salah satu metode yang sederhana
dan murah yaitu menggunakan air bertekanan sebagai absorben (Shannon dkk, 2006)
2. Kriogenik
Pemisahan secara kriogenik merupkan metde pemurnian yang melibatkan campuran gas
dengan kondensasi fraksional dan destilasi pada temperatur rendah. Proses ini diawali
dengan crude biogas ditekan gingga mencapai 80 bar, proses kompresi ini berjalan
secara multistage dengan intercooler. Biogas bertekanankemudian dikeringkan untuk
menghindari terjadinya pembekuan selama proses pendinginan berlangsung. Kemudian
didinginkan oleh chiller dan heat exchanger hingga -45°C, CO2 yang terkondensasi
13

14. dihilangkan di dalam separator. Melalui proses ini gas metana yang dihasilkan mencapai
kemurnia 97% (Huang, 2005)
3. Pemisahan dengan Membran
Metode ini beberapa komponen atau campuran dari gas ditransportasikan melalui
lapisan tipis membran. Transportasi tiap komponen dikendalikan oleh perbedaan
tekanan parsial pada membran dan permeabilitas tiap komponen dalam membran.
Pencapaian gas metana denga kemurnian yang tinggi harus diikuti pula dengan
permeabilitas yang tinggi. Membran padat dapat disusun dari polimer selulosa asetat
yang mempunyai permeabilitas yang untuk CO2 dan H2S mencapai 20 dan 60 kali
berturut-turut lebih tinggi dibanding permeabilitas Ch4. Tekanan sebesar 25-40 bar
diperlukan untuk proses membran tersebut (Huang,2005)
3.3. Proses Kerja Biogas
Di dalam digester bakteri-bakteri methan mengolah limbah bio atau biomassa dan
menghasilkan biogas methan. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas tersebut dapat
dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk keperluan
memasak dan lain-lain. Biogas dihasilkan dengan mencampur limbah yang sebagian besar
terdiri atas kotoran ternak dengan potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami
dan sebagainya, dengan air yang cukup banyak.
Untuk pertama kali dibutuhkan waktu lebih kurang dua minggu sampai satu bulan
sebelum dihasilkan gas awal. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan sesekali
diaduk, sedangkan yang sudah diolah dikeluarkan melalui saluran pengeluaran. Sisa dari
limbah yang telah dicerna oleh bakteri methan atau bakteri biogas, yang disebut slurry atau
lumpur, mempunyai kandungan hara yang sama dengan pupuk organik yang telah matang
sebagaimana halnya kompos sehingga dapat langsung digunakan untuk memupuk tanaman,
atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat dikeringkan di bawah sinar matahari
sebelum dimasukkan ke dalam karung.
3.4. Volume Biogas
Untuk menghitung volume gas yang ada dalam pressure bottle persamaan yang digunakan
adalah (Daniel Nett, et.al, 2013)
Keterangan:
14

15. Vb = Volume biogas (cm3)
Vpb = Volume digester -volume slurry (cm3)
Pb = Tekanan dalam digester (Pa)
Ts = Temperatur luar digester (0C)
Tb = Temperatur dalam digester ( 273°K)
Patm = Tekanan atmosfer (l atm = 1.103 x 105 Pa)
4. MANFAAT DAN KELEBIHAN BIOGAS
4.1. Manfaat dan Kelebihan yang dimiliki Biogas
a. 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.
b. Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga
akan menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi lainnya.
c. 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.
d. 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.
e. Selain keuntungan energi 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.
4.2. Perhitungan Peluang Pemanfaatan Biogas dalam Mengatasi Masalah BBM di
Indonesia
Program penghapusan subsidi BBM yang dilaksanakan pada tahun 2005 akan menjadi
momentum yang tepat dalam penggunaan energi alternatif seperti biogas. Hal ini bisa dihitung
dengan adanya jumlah bahan baku biogas yang melimpah dan rasio antara energi biogas dan
energi minyak bumi yang menjanjikan (8900 kkal/m3 gas methan murni) . Hal yang pertama
harus diperhitungkan dalam menghitung jumlah energi yang dihasilkan adalah berapa banyak
15

16. jumlah bahan baku yang dihasilkan. Jumlah bahan baku gas ini didapatkan dengan
menjumlahkan jumlah feses dan sampah organik yang dihasilkan setiap hari. Jumlah bahan
baku ini akan menentukan berapa jumlah energi dan volume alat pembentuk biogas .
Sebagai pertimbangan, telah diketahui di China dan India, dalam 1 hari jumlah feses
yang dihasilkan 1 ekor sapi adalah 5 kg dan 80 kilogram kotoran sapi yang dicampur 80 liter
air dan potongan limbah lainnya dapat menghasilkan 1 meter kubik biogas . Jika diasumsikan
bahwa jumlah feses manusia yang dihasilkan sebanyak 0.5 kg/hari/orang, 1 keluarga terdiri
dari 5 orang, dan setiap keluarga memelihara 1 ekor sapi, serta 1 desa terdiri dari 40 orang,
maka akan didapatkan hasil perhitungan jumlah feses yang dihasilkan sebanyak 140 kg feses/
hari. Dengan jumlah ini, maka biogas yang dihasilkan setiap hari sebanyak 1,75 m3/hari atau
sebesar 15.575 kkal/hari.
Hal ini akan semakin mengejutkan dengan adanya perhitungan bahwa jumlah penduduk
indonesia berdasarkan data statistik pada tahun 2000 sebanyak lebih dari 200 juta jiwa .
Dengan hanya mengandalkan asumsi perhitungan jumlah kotoran manusia tanpa
memperhitungan sampah organik dan feses hewan ternak, akan didapatkan hasil feses
sebanyak 100 juta kg feses/hari atau 1,25 juta m3/hari atau 11.125 juta kkal/hari. Apabila
dengan asumsi konversi 1 J = 4.2 kal maka akan didapatkan hasil total energi yang dihasilkan
hanya dari jumlah penduduk adalah sebesar 30.66 MW.
4.3. Kelebihan dan Kekurangan Biogas
Kelebihan
1. Masyarakat tak perlu menebang pohon untuk dijadikan kayu bakar.
2. Proses memasak jadi lebih bersih, dan sehat karena tidak mengeluarkan asap.
3. Kandang hewan menjadi semakin bersih karena limbah kotoran kandang langsung
dapat diolah.
4. Sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk sehingga tidak
mencemari lingkungan.
5. Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca melalui pengurangan
pemakaian bahan bakar kayu dan bahan bakar minyak.
6. Realatif lebih aman dari ancaman bahaya kebakaran.
7. Mengurangi penggunaan bahan bakar lain (minyak tanah, kayu, dsb) oleh rumah
tangga atau komunitas
8. Menghasilkan pupuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan
16

17. 9. Menjadi metode pengolahan sampah (raw waste) yang baik dan mengurangi
pembuangan sampah ke lingkungan (aliran air/sungai)
10. Meningkatkan kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbodioksida
akibat pembakaran bahan bakar minyak/kayu bakar
11. Secara ekonomi, murah dalam instalasi serta menjadi investasi yang menguntungkan
dalam jangka panjang
Kelemahan
1. Memerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas.
2. Tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses produksi.
3. Belum dikenal masyarakat.
4. Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.
5. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dengan adanya global warming (pemanasan global), berkurang sumber daya alam yang
tidak dapat diperbarui seperti BBM, biogas dapat membantu menyelesaikan permasalahan
yang muncul tentang itu. Sebagai cadangan sumber energi alternatif yang menjanjikan maka
produksi biogas perlu mendapatkan perhatian oleh semua elemen masyarakat, hal ini karena
bahan baku produksinya yang sangat mudah yaitu kotoran hewan, sampah organik, dan
limbah rumah tangga serta begitu besar jumlah yang dihasilkan. Teknologi biogas yang ramah
lingkungan dapat dijadikan tolok ukur bagi kita dan pemerintah untuk memproduksi massal
biogas. Dengan kadnung gas metana 45-75% dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi
alternatif pengganti gas LPG dan residu biogas dapat dijadikan pupuk karena tidak
mengandung zat kimia yang berbahaya bagi tanaman.
5.2 Saran
Dari uraian dan kesimpulan yang telah disusun maka penyusun ingin memberikan saran:
1. Semoga masyarakat luas dapat mempraktikan teknologi ini secara langsung.
2. Teknologi terus dikaji lebih dalam agar dapat menarik masyarakat untuk
menggunakannya.
3. Adanya sosialisasi dan penyuluhan dari para peneliti ilmuan atau pemerintah terhadap
masyarakat luas.
17

18. DAFTAR PUSTAKA
Agung Pambudi. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif. http://www.dikti.go.id
http://ditnaga-dikti.org-admin@dikti.org
Agus Mardiansyah. Re: Cara membuat Biogas? bagaimana???. http://www.blogspot.com-
admin@blogsspot.com
Asep Bayu, dkk. Biogas sebagai Peluang Pengembangan Energi Alternatif.
http://megtech.net/?P=80
Burhani Rahman. Biogas Sumber Energi Alternatif. http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?
cetakartikel&1123717100.
Cecep, D.S. 2012. Teknologi Pengolahan Daur Ulang Sampah, Yogyakarta: Gosyen
Publishing
Daniel Nett , I Nyoman Suprapta Winaya,b, I Made Agus Putrawan,c,Rolf Wartmann4,d and
Werner Edelmann5,e2013. Biogas Potential of Co-Substrates in Balinese Biogas Plants.
Applied Mechanics and Materials Vol. 493 (2014) pp 262-266. (2014) Trans Tech
Publications, Switzerland.
Franky, dkk. Contoh Karya Ilmiah Kelas X. http://binacc.blogspot.com/2008/06/contoh-
karya-ilmiah-kelas-x.html
Haryati, T. 2006. Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber Energi. Alternatif. Jurnal
Wartazoa . 16 : 160-169
Huang, Zhen.2005. Enhanced Gas Separation Properties by Using Nanostructured PES
– Zeolitee 4A Mixed Matrix Membranes. Department of Packaging Engineering,
Tianjin University of Commerce, Tianjin 300134, People’s Republic of China
Juanda, Asep dkk. 2006. Intisari Bahasa dan Sastra Indonesia untuk SMA. Bandung: Pustaka
Setia
Karki, A .B . dan K . Dixit . 1984 . Biogas Fieldbook . Sahayogi Press, Khatmandu, Nepal
18