Gas Bio TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Gas Bio

Gas bio adalah gas yang dihasilkan oleh mahluk hidup bio = hidup, yaitu: mikroorganisme berupa bakteri. Bakteri melakukan aktifitas penguraian bahan-bahan organik dalam kondisi anaerob tanpa udara atau hanya sedikit oksigen kemudian menghasilkan suatu gas. Contoh bahan bahan organik yang dimaksud adalah kotoran manusia, kotoran hewan, limbah rumah tangga, limbah pertanian, dan lainnya. Proses penguraian bahan organik secara anaerob ini disebut sebagai pencernaan anaerob anaerob digestion dan peralatan yang memfasilitasi prosesnya disebut sebagai digester Aguilar, 2001. Kandungan utama dari gas bio adalah gas metana CH 4 dan karbon dioksida CO 2 . Secara umum komposisi gas bio secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.6. Komposisi Gas Bio Jenis Gas Persentase Metana , CH 4 50-75 Carbon dioksida, CO 2 25-50 Nitrogen, N 2 0-10 Hidrogen, H 2 0-1 Hidrogen sulfida, H 2 S 0-3 Ramli Tarigan : Pemanfaatan Biogas Kotoran Ternak Sapi Sebagai Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas, 2009 USU Repository © 2008 Oksigen, O 2 0-2 Sumber Hermawan, dkk 2007 Proporsi kandungan gas metana dalam gas bio ditentukan oleh jenis bahan organik yang dijadikan input bahan baku dan tingkat efisiensi dari proses metode pembentukan gas bio Hendrianie, 2008. Kotoran sapi sebagai salah satu bahan organik yang umum digunakan dalam proses pembentukan gas bio memiliki komposisi gas bio yang dapat dilihat pada Tabel 2.2. Keberadaan gas oksigen dan nitrogen pada kandungan gas bio merupakan indikasi adanya kontaminasi udara di dalam digester, karena seharusnya proses dalam digester adalah anaerob. Tabel 2.7. Komposisi Gas Bio dari Bahan Kotoran Sapi Jenis Gas Persentase Metana, CH 4 65,7 Carbon dioksida, CO 2 27 Nitrogen, N 2 2,3 Hidrogen, H 2 0,1 Hidrogen sulfida, H 2 S tak terukur Oksigen, O 2 1 Propana, C 3 H 8 0,7 Sumber: Harahap, dkk. 1984 Gas bio termasuk dalam kategori bahan bakar biologis biofuel yang berguna, karena mempunyai nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu dalam kisaran 4800 – 6700 kkalm 3 Harahap, dkk., 1984. Hal ini merupakan konsekuensi dari dominannya Ramli Tarigan : Pemanfaatan Biogas Kotoran Ternak Sapi Sebagai Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas, 2009 USU Repository © 2008 kandungan metana dalam gas bio yang merupakan jenis gas dengan karakteristik mudah terbakar flammable dan dapat mengakibatkan ledakan. Gas metana murni 100 memiliki nilai kalor 8900 kcalm 3 Harahap, dkk., 1984. 2.2. Proses Pembentukan Gas Bio Proses pembentukan gas bio menggunakan prinsip pencernaan anaerob dengan bantuan bakteri yang disebut sebagai bakteri penghasil gas bio. Oleh karena itu, keberlangsungan dari proses sangat ditentukan oleh kelangsungan hidup bakteri- bakteri tersebut dalam digester. Bakteri penghasil gas bio terdiri dari beberapa jenis bakteri, yaitu bakteri penghasil metana dan bakteri yang tidak menghasilkan metana atau bakteri asam. Keberadaan kedua jenis bakteri ini harus dalam keadaan seimbang untuk memastikan proses di dalam digester berjalan dengan efektif Rahman, 2009. Proses mikroorganisme-mikroorganisme, khususnya bakteri terlibat dalam pembentukan gas metan. Intraksi antara beberapa group bakteri diimplikasikan dalam anaerobic digestion. Overall reaksi ditunjukkan pada persamaan dibawah ini Polprasert, 1989 Bahan Organik s CH 4 + CO 2 + H 2 + NH 3 + H 2 S, empat kategori bakteri yang terlibat dalam pembentukan material-material complex menjadi molekul sederhana seperti metan dan carbon dioksida yaitu : Group I : Bakteri Hydrolytic Bakteri anaerobic memecah molekul–molekul organic mis: protein, celluloe, lignin, lipid menjadi molekul–molekul monomer yang dapat larut mis : asam amino, glucosa, fatty acid, dan glycerol. Ramli Tarigan : Pemanfaatan Biogas Kotoran Ternak Sapi Sebagai Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas, 2009 USU Repository © 2008 Group II: Bakteri fermentative acidogenic Bakteri acidogenic mis: clostridium merubah asam-asam organik mis: propionat, laktat, butyrat, dll, alcohol dan keton-keton mis: athanol, methanol, glycerol, aceton. Acetat adalah produk utama dari proses fermentasi carbohydrat. Group III : Bakteri Acetogenic Bakteri Acetogenic seperti Syntrobacter wolinii dan Syntrophomonas wolfei McInernay et al., 1981 merubah fatty acid mis: asam propionat, asam butirat dan alcohol menjadi acetat , hydrogen dan cabon dioxide, dimana dibutuhkan methanogen. Ethanol, propionic acid dan asam butirat dapat terkonversi menjadi asam acatat oleh bakteri acetogenic melalui reaksi sbb: CH 3 CH 2 OH + H 2 O s CH 3 COOH + 2H 2 ethanol asam asetat CH 3 CH 2 COOH + 2H 2 O s CH 3 COOH + CO 2 + 3H 2 asam propionat asm asetat CH 3 CH 2 COOH + 2H 2 O s CH 3 COOH + 2H 2 asam butirat asam acetat Group IV: Bakteri Methanogen Bakteri pembentuk metan biasa disebut juga dengan Methanogenic bacteria, Methanogenes, Methaforming bacteria atau Methane- producing bacteria. Bacteri methanogen dibagi menjadi 2 subkatagori : Ramli Tarigan : Pemanfaatan Biogas Kotoran Ternak Sapi Sebagai Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas, 2009 USU Repository © 2008 a Hydrogenotropphic methanogens menggunakan hydrogen, chemolithotropos merubah hydrogen dan carbon menjadi metan : CO 2 + 4H 2 s CH 4 + 2H 2 O b Acetotrophic methanogens, biasa disebut juga acetoclastic merubah asetat menjadi metan dan CO 2 . CH 3 COOH s CH 4 + CO 2 Perombakan bahan organik menjadi gas bio dikelompokkan dalam empat tahapan proses. Pertama, bakteri fermentatif menghidrolisis senyawa polimer menjadi senyawa sederhana yang bersifat terlarut. Kedua, monomer dan oligomer dirombak menjadi asam asetat, H 2 , CO 2 , asam lemak rantai pendek, dan alkohol; tahap ini disebut tahap asidogenesis. Ketiga, disebut fase non metanogenik yang menghasilkan asam asetat, CO 2 , dan H 2 . Keempat, pengubahan senyawa-senyawa tersebut menjadi gas metana oleh bakteri metanogenik Raff dan Allison, 1956. Tahapan Ramli Tarigan : Pemanfaatan Biogas Kotoran Ternak Sapi Sebagai Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas, 2009 USU Repository © 2008 pembentukan gas bio dapat dilihat pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Tahapan Pembentukan Gas Bio Ramli Tarigan : Pemanfaatan Biogas Kotoran Ternak Sapi Sebagai Pengganti Bahan Bakar Minyak Dan Gas, 2009 USU Repository © 2008

2.3. Bahan Penghasil Gas Bio