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