Upload
others
View
17
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
TEKNOLOGI BIO- GAS
DOSEN : LISANI S.TP, MP
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
UNIVERSITAS JAMBI
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
• Masyarakat banyak yang memelihara ternak : sapi , kambing dll,
dipekarangan rumah.
• Sampah rumah tangga hanya dibuang, belum dimanfaatkan.
• Sampah dan kotoran ternak menjadi masalah
kebersihan,terakumulasi dan berdampak negatif.
• Belum adanya usaha untuk menerapkanteknologi tepat guna
dalam menangani sampah dan limbah ternak sekaligus
menghasilkan energi.
Biasanya : sampah dibuang ke TPS atau TPA,
dibuang ke pekarangan (ditimbun), dibuang ke
sungai. kotoran ternak ditumpuk di dekat kandang
atau dikomposkan.
Latar Belakang Potensi dan Permasalahan:
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
Contoh Komposisi Sampah
Sampah organik antara lain: sisa makanan, daun-daunan (bukan
bahankeras/kayu dll)
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
Sekilas Sampah dan Limbah
Sampah Rumah Tangga 1. Daun-daunan
2. Sisa makanan
3. Plastik (dipisahkan)
4. Kertas (dipisahkan)
5. Logam/kaca (dipisahkan)
6. Kayu (dipisahkan)
Sifat-sifatnya :
- Berbau
- Media pembiakan
kuman
- Beracun
- Potensi pencemar air
tanah
- Mengganggu estetika
Sampah Kotoran ternak
Belum diolah
Mencemari lingkungan
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BAGAIMANA JIKA TIDAK DIKELOLA ?
Kotoran yang menumpuk akan terbawa
oleh air masuk ke dalam tanah atau
sungai yang kemudian mencemari air
tanah dan air sungai.
Limbah organik mengandung racun dan
mikroba yang membahayakan kesehatan
manusia dan lingkungannya.
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
Sapi
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
Kambing
Domba
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
Sellulosa 22.59% ,
hemi-sellulosa 18.32%,
Lignin 10.20%,
total karbon organic 34.72%,
total nitrogen 1.26%,
ratio C:N 27.56:1,
P 0.73%,
dan K 0.68%
(Lingaiah dan Rajasekaran, 1986).
Berdasarkan hasil analisis diperoleh bahwa tinja sapi
mengandung
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
Sampah
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
Pemanfatan
sampah
dan
kotoran
ternakBio Oil (Teknologi tinggi)
Biogas (Teknologi Sederhana)
Kompos/pupuk (Teknologi
Sederhana)
Bio Etanol (Teknologi tinggi)
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Teknologi Sederhana Pemanfaatan Sampah dan Kotoran Ternak
Kotoran
Digester
Biogas
Gas mudah terbakar (flammable) yang
dihasilkan dari proses fermentasi bahan-
bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob
(bakteri yang hidup dalam kondisi tanpa
oksigen yang ada dalam udara).
Limbah + Kotoran sapi à CH4 + CO2
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Limbah dapat
diubah menjadi
biogas untuk
bahan bakar
alternatif
sehingga
mengurangi
pemakaian
bahan bakar.
Sisa limbah
yang sudah
diolah dapat
dijadikan
kompos atau
pupuk
tanaman.
Lingkun
gan
menjadi
lebih
bersih,
tidak
berbau.
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Biogas adalah gas yang mudah terbakar
(flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi
(pembusukan) bahan-bahan organik oleh bakteri-
bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi
tanpa oksigen yang ada dalam udara).
Bahan-bahan organik adalah bahan-bahan yang
dapat terurai kembali menjadi tanah, misal sampah
dan kotoran sapi
Proses fermentasi ini sebetulnya terjadi secara alamiah,
tapi waktu lama, tidak dimanfaatkan à gas sering
terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat
Pembuangan Sampah Akhir (TPA)
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
1. Gas methan digunakan
oleh warga Mesir, China,
dan Roma kuno untuk
dibakar dan digunakan
sebagai penghasil panas
2. Proses fermentasi untuk
menghasilkan gas methan
pertama kali ditemukan oleh
Alessandro Volta (1776).
3. Hasil identifikasi gas yang
dapat terbakar ini dilakukan
oleh William Henry pada
tahun 1806.
4. Yang memperlihatkan
asal mikrobiologis dari
pembentukan methan
adlh Becham (1868),
murid Louis Pasteur dan
Tappeiner (1882)
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
5. Pembangkit biogas pertama dibangun pada tahun 1900.
6. Akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai biogas
dilakukan oleh Jerman dan Perancis
7. Selama Perang Dunia II : petani di Inggris dan Benua Eropa membuat
pembangkit biogas untuk menggerakkan traktor.
8. Karena BBM mudah dan murah pada 1950 pemakaian biogas mulai
ditinggalkan.
9. Tetapi,diIndia produksi biogas tetap dilakukan.
10. Di China,Filipina,Korea,Taiwan, dan Papua Nugini,dilakukan riset
dan pengembangan alat penghasil biogas
Teknologi biogas juga dikembangkan di negara maju seperti Jerman .
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Cocok digunakan sebagai bahan
bakar alternatif pengganti minyak
tanah
Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar
6.000 watt jam yang setara dengan setengah
liter minyak tanah.
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Campuran gas bio mudah terbakar jika kandungan gas
methan lebih dari 50 %.
Gas dibakar warna biru menghasilkan
energy panas.
Kira-kira : 5200-5900 Kcal /m3 gas
atau memanaskan air 65 -73 L dari 20oC sampai
Mendidih atau menyalakan lampu 50-100 watt
selama 3- 8 jam.
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Potensi Gas yang Dihasilkan
Asumsi : 1 Kg kotoran sapi bisamenghasilkan
0,03 m3 gas
jumlah kotoran : 10 kg/hari/ekor sapi dewasa
maka perkiraan jumlah sapi dewasa (berat
500 Kg) yang dibutuhkan untuk menghasilkan
sejumlah gas dapat dilihat pada tabel berikut
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
NoUkuran
Biogas
Jumlah
Sapi
Kotoran Energi (Kcal)
1 2 2-3 20-30 10400-18000
2 3 3-4 30-40 15600-17700
3 4 4-6 40-60 20800-23600
4 6 6-10 60-100 31200-35400
5 8 12-15 120-150 41600-47200
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Methana (CH4) 40 – 70 %
Karbondioksida (CO2) 30 – 60 %
Hidrogen (H2) 0 – 1 %
Hidrogen Sulfida (H2S) 0 – 3%
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
— Bahan organik (kotoran sapi dan sampah setelah
dihancurkan) dicampur air lalu dimasukan ke dalam
ruang/tabung tertutup bebas/kedap udara yang disebut
DIGESTER
Proses :
Bahan organik + air hidrolisa
fermentasi biogas (CH4 + CO2) + slurry
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Tahapan Peruraian bahan Organik menjadi Biogas
Tahap pelarutan
bahan-bahan
organik, bahan
padat yang
mudah larut atau
yang sukar larut
akan berubah
menjadi
senyawa organik
yang larut
seperti
karbohidrat,
asam amino,
dan asam lemak
à hidrolisis
Tahap
asidifikasi atau
pengasaman,
merupakan
tahap
terbentuknya
asam-asam
seperti hidrogen
sulfida, asetat
dan
pertumbuhan
sel bakteri.
Tahap
metanogenik,
menghasilkan
gas methana
(CH4), karbon
dioksida, dan
sejumlah kecil
senyawa gas
lainnya
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Biogas mulai terbentuk kurang lebih setelah 1 minggu.
Proses tsb memerlukan bakteri methan dan bakteri asam
Secara alami bakteri ini terdapat dalam limbah
yang mengandung bahan organik, misal kotoran
binatang, manusia, sampah rumah tangga
Jumlah kedua bakteri hrs berimbang agar
kelangsungan hidup bakteri methan terganggu
produksi biogas terganggu
Proses hidrolisa dan fermentasi ini harus
dilakukan dalam kondisi an aerob atau kedap
udara digester harus dibuat sedemikian
sehingga kedap udara
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Bahan organik (mengandung unsur karbon
dan hydrogenserta nitrogen): sampah, limbah
pertanian, kotoran
◦ Unsur nitrogen diperlukan bakteri untuk
pembentukan sel.
◦Agar fermentasi lebih cepat, bahan yg kasar
harus digiling atau dirajang dulu
◦ Bahan baku berbentuk bubur à kandungan
air hrs cukup tinggi (optimum : 7 - 9%).
◦ Kadar air dlm kotoran sapi kira-kira 18 %
(rata-rata hewan 11-25%), maka perlu
diencerkan dengan perbandingan 1 : 1
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Perbandingan unsur karbon dan nitrogen
(C/N) paling baik untuk pembentukan biogas adalah 30.
◦ Rasio C/N untuk sampah mendekati nilai 12.
◦ Rasio C/N kotoran kuda dan babi adalah 25
◦ Rasio C/N sapi dan kerbau adalah 18.
Air yang tidak mengandung zat-zat yang dapat
menghambat pengembangbiakan bakteri
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO
Temperatur
Perkembangbiakan
bakteri sangat
dipengaruhitemperatur.
Fermentasi anaerobik
berlangsung pada 5oC
- 55oC.
Derajat Keasaman
(pH)
Pada awal proses, pH bahan
dalam digester bisa turun
sampai 6 atau lebih rendah
àakibat degradasi bahan
organik oleh bakteri aerobik.
Kemudian pH mulai naik
disertai perkembangbiakan
bakteri pembentuk metana
dan hasil pencernaan yang
optimum adalah pada pH 6,8
sampai 8.
LISANI S.TP, MP TEKNOLOGI BIOENERGI FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN UNIVERSITAS JAMBI
BIO