NAMA KELOMPOK PENGANTAR PENELITIAN:

1. HAFID ANGGITO :1211300112. EDWIN GALIH :121130099

JUDUL PENELITIAN

PEMANFAATAN BIOGAS DARI SAMPAH ORGANIK DENGAN BANTUAN SUBSTRAT EM4 SECARA ANAEROBIK SEBAGAI ENERGI LISTRIK

DASAR TEORI

A. BIOGAS

Biogas diproduksi dari penguraian senyawa – senyawa organik dalam

biomassa sebagai akibat aktivitas mikroorganisme (fermentasi) pada kondisi

anaerobic yang berwujud gas yang mudah terbakar, tidak berwarna dan tidak

berbau.Hasil produk utama dari biogas ini adalah gas metana (CH4), produk

sampingnya berupa gas CO2 dan gas – gas lain dalam jumlah yang sedikit serta

produk samping yang berupa endapan.Kandungan gas – gas keseluruhan dalam

biogas disajikan dalam tabel 1.

Tabel 1. Komposisi gas – gas keseluruhan dalam biogas

Sumber: www.unsoed.ac.id penelitian oleh Hermawan, 2005 (diunduh

tanggal 26 September 2015 jam 01.30 pagi)

B. MANFAAT PRODUKSI BIOGAS

1. Karena gas metana (CH4) adalah gas yang mempunyai nilai ekonomis yang

tinggi, maka dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk berbagai

keperluan mulai dari keperluan memasak (Sasse, 1992) hingga penggerak

turbin pembangkit listrik tenaga uap (Joko Sutrisno, 2010).

2. Limbah organik yang tidak bermanfaat berupa kotoran hewan, kotoran

manusia hingga sampah – sampah organik dapat menyebabkan racun yang

berbahaya dan dapat menyebabkan pencemaran lingkungan. Dengan adanya

aplikasi teknologi pembuatan biogas mampu mengurangi efek dampak

pencemaran lingkungan yang ditimbulkan oleh limbah/sampah organik serta

meningkatkan nilai manfaat dari limbah/sampah organik.

3. Selain menghasilkan biogas, juga menghasilkan produk samping berupa

endapan lumpur organik yang dapat diolah menjadi pupuk kompos. Kualitas

pupuk kompos yang dihasilkan tergantung pada bahan baku yang digunakan.

Pengolahan lanjutan limbah biogas menjadi kompos dilakukan dengan cara

separasi cairan (cairan bisa digunakan untuk pupuk cair) dengan padatan

melalui proses filtrasi. Hasil filtrasi yang berupa padatan kemudian

dikeringkan dan ditambahkan senyawa – senyawa kimia seperti nitrogen (N),

phosfor (P), kalium (K), magnesium (Mg), kalsium (Ca) dan mineral lainnya

dalam jumlah sedikit serta penambahan protein, selulosa serta lignin (Joko

Sutrisno, 2010).

C. BAHAN BAKU BIOGAS

1. Kotoran hewan dan kotoran manusia yang masih baru mempunyai

keseimbangan nutrisi, mudah diencerkan dan dapaat diolah secara biologi.

Berbeda dengan kotoran hewan atau kotoran manusia yang sudah kering

karena mengalami kehilangan substrat padat karena adanya proses

pengeringan (volatilized solids). Substrat tersebut adalah bakteri penghasil gas

metana yang terdapat dalam usus hewan atau usus manusia. Dengan adanya

substrat yang berupa bakteri ini dapat membantu proses fermentasi sehingga

pembentukan biogas pada tangki biodigester dapat dilakukan lebih cepat.

Dekomposisi kotoran ternak maupun kotoran manusia menghasilkan polutan

berupa BOD (Biological Oxygen Demand), COD (Chemical Oxygen

Demand), polusi air, polusi udara, dan bakteri patogen.

2. Sampah organik yang berupa sayuran dan buah yang membusuk serta

rumput/jerami mempunyai 3 komponen utama yang berupa protein (berfungsi

sebagai enzim), karbohidrat (sebagai sumber energi) dan lemak (sebagai

cadangan energi). Ketiga komponen ini merupakan makromolekul, sehingga

harus dipecah terlebih dahulu menjadi mikromolekul untuk dapat digunakan

sebagai bahan baku produksi biogas dengan memanfaatkan substrat EM4 yang

berfungsi sebagai pengurai sekaligus membentuk gas bio.

3. Tongkol jagung merupakan bagian dari organ betina sebagai tempat

menempelnya bulir – bulir jagung. Organ ini mempunyai kandungan senyawa

selulosa sebesar 41% dan hemiselulosa sebanyak 36%. Yang dapat digunakan

sebagai bahan baku dalam produksi biogas.

4. Lumpur merupakan hasil dari sedimentasi berbagai bahan organik maupun

anorganik yang tersuspensi dan terendapkan di dasar sungai yang memiliki

kandungan unsur organik yang tinggi dengan kandungan nisbah C/N sebesar

12, 1.24% N total, 1.63 mg/100 gr P dan 48.50 mg/100 g K (Aneka planta,

2008).

D. EFISIENSI PRODUKSI BIOGAS

Efisiensi produksi biogas dipengaruhi oleh berbagai faktor meliputi: suhu,

derajat keasaman (pH), konsentrasi asam – asam lemak volatile, pengadukan,

nutrisi (nisbah karbon dan nitrogen), zat racun, kecepatan bahan organic dan

konsentrasi ammonia. Kondisi optimum untuk proses produksi biogas disajikan

dalam tabel 2.

Tabel 2. Kondisi optimum untuk produksi biogas

Sumber: www.unsoed.ac.id (pengolahan limbah organik menjadi biogas

(2004)). Diunduh tanggal 26 September 2015 jam 02.15 pagi

Parameter – parameter ini harus dikontrol dengan cermat supaya proses

digester secara anaerobic dapat berlangsung optimal antara lain:

a. Nisbah Karbon dan Nitrogen

Rasio C/N akan mempengaruhi proses terbentuknya biogas, terutama

gas metana. Selain itu, pada nutrien apabila rasio C/N tidak dikontrol,

maka terdapat kemungkinan adanya nitrogen berlebih (NH3) yang dapat

menghambat pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme. Nisbah C/N

pada berbagai bahan baku disajikan dalam tabel 3.

Tabel 3. Nisbah C/N pada berbagai bahan baku

no Bahan baku

Rasio C/N

(st: 20 –

25)

Perbandinga

n CH4 : CO2

Keterangan

1

Kotoran Ternak

dan kotoran

manusia

8 90 :10

Nilai bakar

terlalu tinggi

(mendekati

murni)

2 JeramiCN

>65 65 : 35

Nilai bakar

sedang (tidak

murni)

3 Sampah organikCN

>40 70 : 33

Nilai bakar

sedang (tidak

murni)

Sumber: Studi Pustaka Pemanfaatan Proses Biokonversi Sampah Sebagai

Alternative Untuk Memperoleh Biogas oleh Agung Nugroho Catur

Saputro, dkk., 2006

b. Suhu

Suhu akan mempengaruhi kelangsungan hidup mikroorganisme

pembentuk gas metana. Tingginya suhu operasi akan mengakibatkan

mikroorganisme mati, sedangkan pada suhu rendah, kecepatan produksi

biogas akan membutuhkan waktu lama.

c. pH (Derajat Keasaman)

pH harus dijaga pada rentangan 7 – 7,20. Jika pH turun maka akan

menyebabkan pengubahan substrat menjadi biogas terhambat sehingga

mengakibatkan penurunan kuantitas biogas. Dan jika pH naik, akan

menyebabkan produk yang dihasilkan adalah CO2 sebagai produk

utamanya. Selain itu 2 bakteri yang berperan dalam proses produksi

biogas adalah bakteri asam dan bakteri metana, dimana pemberiannya

harus dalam jumlah yang seimbang. tidak seimbangnya jumlah populasi

bakteri metana terhadap bakteri asam akan menyebabkan lingkungan

dalam bioreaktor menjadi sangat asam (pH < 7) dan dapat menghambat

kelangsungan hidup bakteri metana (Garcelon and Clark, 2005).

d. Zat racun

Kadar zat racun dalam bioreactor harus rendah, karena akan

mempengaruhi kelangsungan hidup mikroorganisme, selain itu gas yang

dihasilkan juga tidak akan optimal (http://www.pikiran-rakyat.com).

e. Pengadukan

Bahan baku yang sukar dicerna akan membentuk lapisan kerak

dipermukaan cairan. Untuk mengatasi pembentukan kerak di permukaan

isian tangki pencerna yang mempunyai luas permukaan tetap harus

dibuatkan pengaduk yang dapat memecahkan scum atau kerak (Yunus,

1995).Pemasangan alat pengaduk harus dilakukan dengan hati – hati agar

jangan sampai terjadi kebocoran pada tangki pencerna (Paimin, 2001).

f. Kadar air

Agar dapat beraktifitas secara normal, mikroba penghasil biogas

memerlukan substrat dengan kadar air 90% dan kadar padatan 8– 10%

(Sidik, 2008).

g. Ukuran dan densitas umpan

Semakin kecil ukuran bahan baku yang digunakan, proses

dekomposisi akan semakin cepat karena bidang permukaan bahan yang

kontak dengan mikroorganisme semakin luas (Sudradjat, 2006).

E. PROSES PRODUKSI BIOGAS

Dalam memproduksi biogas dalam skala kecil maupun skala besar terdapat

proses – proses yang harus diperhatikan antara lain:

1. Seleksi dan treatment terhadap bahan

Untuk mendapatkan gas metana dengan kualitas yang bagus dan dalam

kuantitas yang besar, diantaranya harus mengetahui jenis bahan baku yang

digunakan (analisis: ratio C/N, kandungan ammonia, bakteri – bakteri patogen

yang terkandung dalam bahan, analisis kandungan karbohidrat, lemak dan

protein), berat bahan yang ingin dipakai, jumlah, jenis dan kualitas

starter/bakteri pengurai, perbandingan pengenceran bahan menggunakan air

dan suhu operasi sebelum dilakukannya proses biodegradasi menggunakan

starter. Setelah proses seleksi selesai, baru bahan baku, jumlah air dan starter

dimasukkan kedalam reaktor biodigester dan dicampur menggunakan proses

mixing guna mengatasi pembentukan kerak dipermukaan reaktor biodigester.

Gambar 3. Skema proses produksi biogas (sumber: Suriawiria, Menuai

Biogas dari Limbah, 2005)

2. Reaksi yang terjadi didalam reaktor biodigester

Proses penguraian bahan menggunakan starter terjadi didalam reaktor

biodigester ini. Ada 3 tahap dalam pembentukan biogas, yaitu tahap

hidrolisis, tahap asidogenesis dan tahap methanogenesis.

a. Tahap hidrolisis

Pada tahap ini, bahan – bahan organik yang mengandung karbohidrat,

lipid dan protein didegradasi oleh mikroorganisme hidrolitik, menjadi

senyawa terlarut seperti asam karboksilat, asam keto, asam hidroksi,

keton, alkohol, asam amino, H2 dan CO2. Bakteri hidrolitik bekerja pada

suhu 30 – 40°C dengan pH optimum 6 – 7 (Nuraeni, 2002). Reaksinya

adalah sebagai berikut:

(( C6 H 10O5 )n )+n H 2O⃗ bakterihidrolitik n (C6 H12O6 )

Selulosa Glukosa

Gambar 1. Reaksi hidrolisis selulosa menjadi glukosa (sumber:

Manurung, 2007)

b. Tahap asidogenesis

Pada tahap ini sebagian produk hasil metabolisme protein, lemak, dan

karbohidrat yang berupa asam lemak rantai pendek (asam asetat, asam

propionat, asam butirat dan asam format) akan dikonversi menjadi asam

asetat oleh mikroorganisme asidogenik penghasil hidrogen

(pseudomonas, flavobacterium, Eschericia dan acetobacter). Bakteri

acidogenesis ini bekerja secara optimal pada kisaran pH 4,5 – 7.

Dengan terbentuknya asam organik, maka pH akan terus menurun,

namun pada waktu yang bersamaan terbentuk buffer yang dapat

menetralisir pH. Untuk mencegah penurunan pH yang drastis, maka perlu

ditambahkan buffer sebelum tahap pertama berlangsung. Tahap ini akan

terbentuk CO2 dan H2. Bakteri pembentuk asam menguraikan senyawa

glukosa menjadi asam lemak volatile menurut reaksi sebagai berikut:

C6 H12O6+2 H 2 O→2C H 3COOH +2C O2+4 H 2

2C6 H12O6 →2 C H 3 C H2C H 2COOH+4C O2+2 H 2

c.

C6 H12O6+2 H 2 →2C H3C H2COOH +2 H 2O

Gambar 2. Tahap pembentukan asam lemak volatile (sumber: Manurung,

2007)

d. Tahap metanogenesis

Pada tahap ini, asam – asam lemak rantai pendek diubah menjadi H2,

CO2 dan asetat. Asetat mengalami dekarboksilasi dan reduksi CO2.

Bersama – sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk metana (CH4)

dan karbondioksida (CO2) (Hammad et al, 1999). Bakteri metanogenik

bersifat obligate anaerob dengan oksigen sebagai penghambat. Konversi

ini dilakukan oleh bakteri metan seperti methanobacterium omelianskii,

methanobacterium solugenii, dan methanobacterium suboxydons. Bakteri

As. asetat

Asam butirat

Asam propionat

methanogen bekerja secara optimal pada pH 6,2 – 7,8. Reaksinya adalah

sebagai berikut (Manurung, 2007):

Bakteri asetogenik menguraikan asam propionat dan asam butirat

menjadi asam asetat

C H3 C H 2COOH +2 H2O⃗ bakteriasetogenik C H 3COOH +C O2+3 H2

C H3 C H2C H 2COOH +2 H 2O→ 2 C H3COOH +C O2+2 H 2

Bakteri metan asetotropik menguraikan asam asetat menjadi metan:

C H3 COOH⃗ bakteri metan asetotropikC H 4+C O2

Bakteri metan hidrogenotropik mensintesa H2 dan CO2 menjadi

metana:

2 H2+C O2⃗methanobacterium suboxydons C H4+2 H2

Adanya aktivitas mikroorganisme pengurai yang menguraikan bahan

organik ini dapat menghasilkan panas didalam reaktor biodigester. Panas

yang ditimbulkan dari aktivitas mikroorganisme tersebut tidak

mengganggu kinerja bakteri pengurai tersebut asalkan reaktor biodigester

ini terisolasi sempurna (tidak ada panas dari lingkungan yang masuk ke

reaktor). Selain menghasilkan biogas, hasil samping dari proses

biodegradasi ini adalah endapan lumpur yang mengandung air.

Lumpur yang bercampur air ini akan dipisahkan menggunakan settler

atau dengan proses sedimentasi menggunakan thickener. Cairan bisa

digunakan untuk pupuk cair, sedangkan padatannya digunakan sebagai

pupuk padat.

Asam propionat

Asam butirat

Gambar 4. Mekanisme pembentukan biogas (sumber: FAO, 1978)

3. Purifikasi biogas (pemurnian gas metana (CH4))

Biogas terutama gas CH4 yang dihasilkan dari hasil penguraian

bahan organik menggunakan mikroorganisme pengurai tidak murni 100

%. Terdapat gas – gas seperti CO2, ammonia, H2S dan gas – gas lain

dalam jumlah sedikit yang terikut dengan gas metana. Untuk

mendapatkan kadar gas CH4 yang besar, diperlukan proses purifikasi guna

menghilangkan gas – gas yang tidak diinginkan terutama gas CO2karena

dapat mempengaruhi nilai bakar gas metana dengan sistem adsorbsi

(penjerapan) menggunakan campuran adsorben kaolin – zeolite atau

menggunakan karbon aktif dengan activating agents. Kemampuan

penjerapan oleh adsorben dipengaruhi luas permukaan porinya, untuk itu

dibutuhkan proses penghalusan (milling) untuk meningkatkan daya

adsorpsinya. Gas yang dihasilkan setelah proses pemurnian diuji dengan

menggunakan Gas Analyzer untuk mengetahui besarnya daya adsorben

terhadap gas CO2 yang di adsorpsi.

a. caolin – zeolite

Adsorben ini mampu meningkatkan kadar gas CH4 sampai dengan

68,5% volume saat menggunakan adsorben dengan rasio caolin –

zeolite 3:1, sedangkan saat biogas dilewatkan dalam adsorben caolin –

zeolite dengan rasio 1:6, diperoleh kadar gas metana sebesar 69,5%

volume.

b. Karbon aktif

Merupakan arang yang diperoleh dari carbinisation kayu, coconul

shells, peat, fruit pits. Sebagai activating agent digunakan zinc

chlorida, magnesium chlorida, kalsium chlorida dan phosphoric acid.

Digunakan untuk control polusi, solvent recovery, mengurangi bau

dan gas purification.

Tabel 4. Data untuk karbon aktif

Sumber: teknologi pengendalian pencemar gas oleh Rachmad

Boedisantoso, Surabaya 2011

F. JENIS REAKTOR BIODIGESTER DAN JENIS STARTER

1. Jenis Reaktor

a. Reaktor tipe kubah (Fixed-dome)

Reaktor ini memiliki 2 bagian yaitu:

Digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah

bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentuk

gas metana. Bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu

menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat

karena untuk menahan gas agar tidak terjadi kebocoran.

Kubah tetap merupakan tempat pengumpul gas yang tidak bergerak

(fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan

mengalir dan disimpan dibagian kubah.

Kelebihan menggunakan reaktor tipe kubah adalah biaya konstruksi lebih

murah, sedangkan kelemahan menggunakan reaktor tipe ini adalah

seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi

tetapnya.

Gambar 5. Bioreaktor tipe kubah

b. Reaktor Terapung (floating drum)

Reaktor ini memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor

kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas dengan

menggunakan peralatan 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.

Kelebihan menggunakan reaktor jenis ini adalah dapat melihat secara

langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya.

Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan.

Kelemahan menggunakan reaktor tipe ini adalah biaya material konstruksi

dan perawatan 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.

Gambar 6. Reactor terapung

c. Reaktor tipe 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.

Gambar 7. Reactor tipe balon

Berdasarkan tata letak reaktor:

Reaktor yang tertimbun dibawah permukaan tanah.

Reaktor yang tertimbun sebagian dibawah permukaan tanah.

Reaktor yang berada diatas permukaan tanah.

Berdasarkan kondisi operasi reaktor:

Batch feeding

Pada tipe batch, bahan baku reaktor ditempatkan di dalam wadah

(ruang tertentu) dari awal hingga selesainya proses degradasi. Ini hanya

umum digunakan pada tahap eksperimen untuk mengetahui potensi gas

dari suatu jenis limbah organik. Tipe ini tidak efektif bila digunakan

untuk kebutuhan masyarakat, sebab akan sulit untuk pergantian materi

setiap rentang waktunya. Jadi banyaknya biogas yang dihasilkan sangat

tergantung dari banyaknya bahan isian.

Tipe continous feeding

Aliran bahan baku masuk dan residu keluar pada selang waktu

tertentu sesuai dengan keinginan. Pengisian bahan baku ke dalam digester

dilakukan secara continue yakni setiap hari, dilakukanpada minggu ketiga

dan keempat setelah pengisian awal dan demikian rentang waktu

selanjutnya mengikuti pola diatas tanpa mengeluarkan atau membuang

bahan isian awal (Karim dkk., 2005).

Tabel 5. Spesifikasi masing – masing bahan material reaktor

Sumber: Sri Wahyuni, M. P. “Biogas Energi Terbarukan Ramah Lingkungan dan Berkelanjutan” pada Kongres Ilmu Pengetahuan Nasional (KIPNAS) ke 10.

Jakarta, 8 – 10 November 2011

2. Jenis Starter atau Bakteri Pengurai

a. Effectiveness Microorganism 4 (EM4)

EM4 ditemukan pertama kali oleh Prof. Teruo Higa dari Universitas

Ryukyu jepang pada tahun 1980. Larutan EM4 mengandung

mikroorganisme fermentasi yang jumlahnya sangat banyak dan dapat

bekerja secara efektif dalam fermentasi bahan – bahan organik. Sasaran

proses fermentasi adalah biomolekul seperti karbohidrat, protein dan lipid

yang terkandung dalam bahan organik. Kondisi lingkungan yang

menguntungkan untuk proses fermentasi ini antara lain pH, kadar air dan

suhu operasi (Kahapang, 2007).

EM4 ini berupa larutan cair berwarna kuning kecoklatan, dimana

cairan ini berbau sedap dengan tingkat keasaman kurang dari 6. Apabila

terdapat bau busuk (Hanifah, 2001) menandakan bahwa mikroorganisme

yang terkandung didalamnya telah mati.

Sebelum digunakan, EM4 perlu diaktifkan dahulu dengan cara

memberikan air dan molase, karena mikroorganisme didalam EM4 berada

dalam kondisi dormansi/tidur (Yuwono, 2005). Effective microorganism 4

mengandung beberapa jenis mikroorganisme yang disajikan dalam tabel 5.

Tabel 6. jenis – jenis mikroorganisme yang terdapat dalam EM4

No Mikroorganisme Keterangan

1 Bakteri fotosintetik Bakteri ini membentuk senyawa – senyawa

untuk sekresi akar tumbuhan, bahan – bahan

organik atau gas berbahaya seperti hydrogen

sulfide (H2S) dengan dibantu sinar matahari

dan panas sebagai sumber energi. Senyawa –

senyawa ini antara lain asam amino, asam

nukleat dan gula.

2 Lactate acid bacteria Bakteri ini menghasilkan asam laktat dari

gula, dan karbohidrat yang dihasilkan oleh

bakteri fotosintetik dan ragi. Bakteri asam

laktat dapat menghancurkan bahan – bahan

organik seperti lignin dan selulosa dan

memfermentasikan tanpa menimbulkan

senyawa – senyawa beracun yang ditimbulkan

dari pembusukan bahan organik.

3 Ragi Bakteri ini menghasilkan senyawa bioaktif

seperti hormone dan enzim yang bermanfaat

bagi pertumbuhan tanaman dari asam amino

dan gula didalam tanah yang dikeluarkan oleh

bakteri fotosintetik atau bahan organik

melalui proses fermentasi

4 Actinomycetes sp bakteri ini menghasilkan zat antimikroba dari

asam amino yang dikeluarkan oleh bakteri

fotosintetik dan bahan organik. Zat ini dapat

menekan pertumbuhan jamur dan bakteri

yang merugikan tanaman.

5 Jamur fermentasi

(Aspergillus sp dan

Penicillium sp)

Menguraikan bahan organik untuk

menghasilkan alcohol, ester dan zat

antimikroba. Pertumbuhan jamur ini berfungsi

dalam menghilangkan bau dengan cara

menghilangkan penyediaan makanannya.

Sumber: D. Yogi Goswami and Frank Kreith, 2007, Energy Conversion

bab 22 “Biomass Conversion Processes For Energy Recovery” page 22 –

9 s.d. 22 – 34, 10th Edition, Informa Bussiness; America

Manfaat menggunakan effectiveness microorganism 4 diantaranya:

Mempercepat proses fermentasi limbah organik.

Menekan bau yang tidak sedap, terutama senyawa H2S dan ammonia.

Menekan perkembangan mikroorganisme patogen.

Dapat digunakan sebagai pupuk cair dan sebagai nutrisi tanaman.

Ramah lingkungan

b. Acinetobacter sp

Bakteri ini tergolong dalam bakteri anaerobic xilanolitic yang

diproduksi dari dalam usus hewan ruminansia. Penggunaan starter jenis ini

dapat meningkatkan C – organic, Nitrogen, Posfor, dan Kalium, dimana

unsur – unsur ini dapat mempengaruhi kualitas biogas serta menghasilkan

lumpur dengan kualitas yang baik untuk sector pertanian.

G. ANALISIS NILAI KALOR

1. Analisis nilai kalor secara eksperimental, langkah – langkah yang harus dilalui

adalah:

a. Menentukan perbedaan ketinggian manometer air untuk mendapatkan

massa harian produksi biogas dengan menggunakan persamaan:

Pgas= ρair g∆ h

Gambar 8. Manometer air

b. Mencari massa harian biogas yang diperoleh:

mgas=Pgas A

g

c. Mancari nilai kalor eksperimental dengan cara mencari terlebih dahulu

perubahan massa bahan bakar biogas yang dihasilkan dari variasi jenis

sampah dengan cara memanaskan ½ kg air dari suhu kamar (28°C)

menjadi 35±1°C menggunakan persamaan:

Q=(mair c pair ∆ T∆ mbb

)mtotal

2. Analisis nilai kalor secara teoritis

Untuk data komposisi gas dari biogas yang dihasilkan dari masing- masing

variasi jenis sampah akan digunakan untuk menentukan nilai kalor biogas

secara teoritis. Adapun caranya hasil dari masing - masing komposisi gas akan

di masukkan ke dalam rumus stokiometri pembakaran. Dari rumus stokiometri

ini akan didapatkan nilai kalor teoritis biogas dari masing – masing variasi

jenis sampah. Dimana, udara pada saat pembakaran mengandung 21% O2 dan

79% N2. Berikut rumus stokiometri yang digunakan:

Komposisi gas + udara = gas yang dihasilkan

(a1 ( C H4 )+a2 ( H 2O )+a3 (C O2 ))+(b (O2 )+c (7921

N2))→¿

Nilai kalor bawah = energy produk – energy reaktan

Nilai kalor atas = nilai kalor bawah + λair mair

Keterangan:

Energy reaktan:

Energy produk:

Nilai kalor bawah adalah nilai kalor sebelum ada proses pembakaran

dalam kJ, sedangkan nilai kalor atas adalah nilai kalor sesudah adanya

proses pembakaran dalam kJ.

mair = massa air yang ingin dipanaskan dalam kg

λair = panas laten uap air (kJ/kg)

∆ mbb = perubahan berat bahan bakar sebelum dan sesudah proses

pembakaran dalam kg

mtotal = massa keseluruhan biogas yang dihasilkan dalam kg

Q = jumlah kalor yang dihasilkan secara eksperimental

c p air = kapasitas panas air (kj/kg°K)

∆ T = beda temperature dalam K

Tabel 7. Nilai kalor standar dari beberapa jenis gas yang terkandung dalam

biogas

Sumber: Jurnal Energi dan Manufaktur Vol.5, No.1, Oktober 2012

Putu Tenaya dkk., “Studi Eksperimental Pengaruh Variasi Bahan Kering

Terhadap Produksi dan Nilai Kalor Biogas Kotoran Sapi” Bali.

Sumber: O’Callaghan. Paul, (1993), Energy Management, McGraw – Hill,

International Edition, England.

3. Analisis melalui reaksi pembakaran

Analisis ini diperlukan untuk mengetahui berapa besar nilai kalor yang

dihasilkan pada sampah organik. Cara analisisnya adalah sebagai berikut

(Wakil, 1992):

Analisis ini diperlukan untuk mengetahui berapa besar nilai kalor yang

dihasilkan apabila reaksi tidak terjadi pada suhu diatas 25 °C menggunakan

persamaan:

Analisis besar listrik yang dihasilkan pada pembangkit listrik sumber

tenaga dari sampah diantaranya dengan asumsi bahwa efisiensi pembangkit

termal antara 30% - 45% dengan cara sebagai berikut: (Wakil, 1992)

4.

Dengan:

H. TEKNOLOGI KIT CONVERTER BIOGAS KE ENERGI GERAK UNTUK

MENGHASILKAN LISTRIK

Mekanisme kerja dari kit converter biogas adalah sebagai berikut:

Bahan bakar gas CH4 yang berada dalam tabung bertekanan tinggi (1)

dikeluarkan dengan menurunkan tekanannya menggunakan regulator CH4 tekanan

tinggi (2) dan kembali diturunkan tekanannya sesuai dengan kebutuhan konsumsi

bahan bakar dengan menggunakan regulator asetelin (3). Gas yang sudah

diturunkan tekanannya dialirkan melalui selang gas ke kran membran (4).

Kevakuman yang terjadi di ruang bakar yang diakibatkan oleh langkah isap piston

dari TMA ke TMB mengakibatkan pegas kran membran tertarik dan membuka

aliran gas dan gas akan mengalir ke kran pembagi (5) untuk kemudian dialirkan

ke main jet dan pilot jet di dalam pencampur (mixer) (6).

Udara yang masuk karena kevakuman dalam ruang bakar akan bercampur

dengan gas CH4 dan kemudian masuk ke dalam ruang bakar mesin satu silinder

empat langkah (7).

(a)

(b)

Gambar 9(a): mekanisme kerja kit converter biogas; gambar 9(b) mekanisme

yang terjadi dalam tabung pencampur (mixer)

Keterangan:1. Tabung CH4

2. Regulator pengatur tekanan I

3. Regulator Pengatur tekanan II

4. Kran membrane5. Kran pembagi6. Pencampur (Mixer)7. Mesin satu silinder

empat langkah untuk pusat penggerak generator

(b)