PENDAHULUAN

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.

Biogas sebagian besar mengandung gas 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.

PROSES PEMBUATAN BIOGAS

A. Sejarah Biogas

Sebelum kita masuk ke proses pembuatan biogas lebih baiknya kita ketahui dahulu bagai mana sejarah dan perjalannya sehingga bisa mendunia yang sering di sebut energy terbarukan, mari kita simak sedikit sejarah tentang biogas.

Sejarah awal penemuan biogas pada awalnya muncul di benua Eropa. Biogas yang merupakan hasil dari proses anaerobik digestion ditemukan seorang ilmuan bernama Alessandro Volta yang melakukan penelitian terhadap gas yang dikeluarkan rawa-rawa pada tahun 1770. Dan pada tahun 1776 mengaitkankannya dengan proses pembusukan bahan sayuran, sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai metan. Pada perkembangannya, pada tahun 1875 dipastikan bahwa biogas merupakan produk dari proses anaerobik digestion. Selanjutnya, tahun 1884 seorang ilmuan lainnya bernama Pasteour melakukan penelitian tentang biogas menggunakan mediasi kotoran hewan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan metan. Sedangkan dalam kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini untuk dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas.

Perkembangan biogas mengalami pasang surut, seperti pada akhir abad ke-19 tercatat Jerman dan Perancis memanfaatkan limbah pertanian menjadi beberapa unit pembangkit yang berasal dari biogas. Selama perang dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa lainnya yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas. Namun, dalam perkembangannya karena harga BBM semakin murah dan mudah diperoleh, pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa mulai ditinggalkan.

Jika era tahun 1950-an Eropa mulai meninggalkan biogas dan beralih ke BBM, hal sebaliknya justru terjadi di negara-negara berkembang seperti India dan Cina yang membutuhkan energi murah dan selalu tersedia. Cina menggunakan teknologi biogas dengan skala rumah tangga yang telah dimanfaatkan oleh hampir sepertiga rumah tangga di daerah pinggiran Cina. Perkembangan biogas di Cina bisa dikatakan mengalami perkembangan yang signifikan, pada tahun 1992 sekitar lima juta rumah tangga menggunakan instalasi biogas sehingga biogas menjadi bahan bakar utama sebagian penduduk Cina.

Seperti yang diungkapkan Prof Li Kangmin dan Dr Mae-Wan Ho, director of the The Institute of Science in Society, biogas merupakan jantung dari tumbuhnya eco-economi di Cina, namun beberapa kendala harus diselesaikan untuk meraih potensi yang lebih besar.

Perkembangan yang senada juga terjadi di India, tahun 1981 mulai dikembangkan instalasi biogas di India.India merupakan negara pelopor dalam penggunaan energi biogas di benua Asia dan pengguna energi biogas ini dilakukan sejak masih dijajah oleh Inggris. India sudah membuat instalasi biogas sejak tahun 1900.Negara tersebut mempunyai lembaga khusus yang meneliti pemanfaatan limbah kotoran ternak yang disebut Agricultural Research Institute dan Gobar Gas Research Station. Data yang diperoleh menyebutkan bahwa pada tahun 1980 di seluruh india terdapat 36.000 instalasi gas bio yang menggunakan feses sapi sebagai bahan bakar. Teknik biogas yang digunakan sama dengan teknik biogas yang dikembangkan di Cina yaitu menggunakan model sumur tembok dan dengan drum serta dengan bahan baku kotoran ternak dan limbah pertanian. Tercatat sekitar tiga juta rumah tangga di India menggunakan instalasi biogas pada tahun 1999.

Menginjak abad ke 21 ketika sadar akan kebutuhan energi pengganti energi fosil, di berbagai negara mulai menggalangkan energi baru terbarukan, salah satunya biogas. Tak ketinggalan negara adidaya seperti Amerika Serikat menunjukkan perhatian khususnya bagi perkembangan biogas. Bahkan, Departemen Energi Amerika Serikat memberikan dana sebesar US$ 2,5 juta untuk perkembangan biogas di California.

B. proses pembuatan biogas

Komponen biogas yang paling penting adalah gas methan, selain itu juga gas-gas lain yang dihasilkan dalam ruangan yang disebut digester. Biogas yang dihasilkan oleh biodigester sebagian besar terdiri dari 54% – 70% metana (CH4), 27– 45% karbondioksida (CO2), 3%-5% nitrogen (N2),1%-0% hydrogen (H2),0,1% karbon monoksida (CO),0,1% oksigen (O2) dan sedikit hidrogen sulfida (H2S). Biogas dapat dihasilkan pada hari ke 4–5 sesudah biodigester terisi penuh, dan mencapai puncaknya pada hari ke 20–25. Akan tetapi perlu juga dipertimbangan ketinggian lokasi pembuatannya karena pada suhu dingin biasanya bakteri lambat berproses sehingga biogas yang dihasilkan mungkin lebih lama.

Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas:

· Kelompok bakteri fermentatif, yaitu: Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae,

· Kelompok bakteri asetogenik, yaitu Desulfovibrio,

· Kelompok bakteri metana, yaitu Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.

Sedangkan terkait dengan temperatur, secara umum ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu:

· Psicrophilic (suhu 4o – 20o C), biasanya untuk Negara-negara subtropics atau beriklim dingin,

· Mesophilic (suhu 20o – 40o C),

· Thermophilic (suhu 40o – 60o C), hanya untuk men-digesti material, bukan untuk menghasilkan biogas.

Dengan demikian, untuk negara tropis seperti Indonesia, digunakan unheated digester (digester tanpa pemanasan) pada kondisi kondisi temperatur tanah 20°C – 30°C.
Berikut ini diagram fase-fase dalam pembentukan biogas

Atau

Berdasarkan fase fase yang terdapat pada gambar di atas bahwa senyawa organik atau molekul komplek di proses melalu hidrolisis untuk menghasilkan molekul sederhana seperti asam amino, asam lemak, gula, proses hidrolisis adalah proses mengkorversi biopolymer atau molekul kompleks yang tak terlarut. Kemudian seteh di hasilkan molekul sederhana dilanjutkan dengan acedogenesis yang akan menghasilkan H2,CO2, Acetic acid dan ini akan menghasilkan juga volatile fatty acids, proses acedogenesis ini adalah proses di mana proses mengkonversi molekul sederhana yang mudah terlarut. Dan proses yang terakhir adalah proses metogenesis yang akan menghasilkan CH4,CO2. Tahapan ini merupakan tahapan yang tidak fleksibel terhadap lingkungannya, dimana pada tahapan ini bakteri yang terlibat yaitu bakteri obligatif (tanpa oksigen). Bakteri yang terlibat pada proses ini juga sangat lambat pertumbuhannya serta sangat sensitive terhadap perubahan lingkungannya. Pada proses ini, bakteri hanya dapat tumbuh dan berkembang dengan pH antara 6.5 dan 8.

Prinsip utama proses pembentukan biogas adalah pengumpulan kotoran ternak atau kotoran manusia ke dalam tangki plastik/pralon yang kedap udara, yang disebut dengan tanki digester. Di dalamnya kotoran-kotoran tersebut akan dicerna dan difermentasi oleh bakteri-bakteri seperti disebutkan di atas. Gas yang dihasilkan akan tertampung dalam digester. Terjadinya penumpukan produksi gas akan menimbulkan tekanan sehingga dari tekanan tersebut dapat disalurkan melalui pipa yang dipergunakan untuk keperluan bahan bakar atau pembangkit listrik. Gas tersebut sangat baik untuk pembakaran karena menghasilkan panas yang tinggi, tidak berbau, tidak berasap, dan api yang dihasilkan berwarna biru. Selain itu, pupuk kandang yang dihasilkan dari pembuangan bahan biogas ini akan menaikkan kandungan bahan organik sehingga menjadi pupuk kandang yang sangat baik dan siap pakai