8
bakteri hidrolisa seperti steptococci, bacteriodes, dan beberapa jenis enterobactericeae.
Asidogenesis merupakan pembentukan asam dari senyawa sederhana. Clostridium merupakan jenis bakteri asidogen yang mengubah asam organik,
alkohol dan keton-keton seperti ethanol, methanol, glyicerol dan aceton. Syntrobacter dan syntrophomonas wolfei merupakan contoh bakteri asitogen
mengubah fatty acid dan alkohol menjadi asetat, hidrogen, dan karbondioksida dengan bantuan bakteri methanogen. Ethanol, propinonicacid, dan asam butirat
dapat terkonversi menjadi asam asetat oleh bakteri asitogen. Metanogenesis merupakan tahapan terakhir dan sekaligus yang paling
menentukan, yakni melakukan penguraian produk dan sintetis tahap sebelumnya untuk menghasilkan gas metana CH
4
. Hasil lain dari proses ini berupa karbondioksida, air dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya. Proses pembentukan
gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti mathanobacterium, mathanobacillus, methanosacaria, dan methanococcus. Tahap ini mengubah asam
lemak rantai pendek menjadi H
2
, CO
2
, dan asetat.
2.1.3. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Produksi Biogas
Banyak faktor yang mempengaruhi keberhasilan produksi biogas, antara lain:
1. Bahan Baku
Bahan baku isian berupa bahan organik seperti kotoran ternak, limbah pertanian, sisa dapur dan sampah organik. Bahan isian harus terhindar dari bahan
anorganik seperti pasir, batu, kaca dan plastik. Bahan baku dalam bentuk selulosa lebih mudah dicerna oleh bakteri
anaerobik. Sebaliknya, pencernaan akan lebih sukar dilakukan bakteri anaerob jika bahan bakunya banyak mengandung zat kayu atau lignin. Kotoran sapi dan kerbau
sangat baik dijadikan bahan baku karena banyak mengandung selulosa Paimin, 2001.
2. Rasio Karbon Dan Nitrogen CN
Karbon dan Nitrogen adalah sumber makanan utama bagi bakteri anaerob, sehingga pertumbuhan optimum bakteri sangat dipengaruhi unsur ini, dimana
Karbon dibutuhkan untuk mensuplai energi dan Nitrogen dibutuhkan untuk
9
membentuk struktur sel bakteri. Nitrogen amonia pada konsentrasi yang tinggi dapat menghambat proses fermentasi anaerob. Konsentrasi yang baik berkisar
200– 1500 mglt dan bila melebihi 3000 mglt akan bersifat toxic. Proses fermentasi anaerob akan berlangsung optimum bila rasio C:N bernilai 30:1,
dimana jumlah karbon 30 kali dari jumlah nitrogen. CN rasio dengan nilai 30 CN = 301 atau karbon 30 kali dari jumlah
nitrogen akan menciptakan proses pencernaan pada tingkat yang optimum, bila kondisi yang lain juga mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan
habis terlebih dahulu. Hal ini akan menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak CN rasio rendah; misalnya 3015, maka karbon
habis terlebih dahulu dan proses fermentasi berhenti tidak boleh dicampur . Ternak ruminansia seperti sapi, kambing dan domba rata-rata lebih lama
dalam menghasilkan gas bio dibandingkan dengan ternak non ruminansia. Lamanya produksi gas bio disebabkan oleh mutu pakan yang lebih rendah,
sehingga rasio CN tinggi akibatnya perkembangan mikroba pembentuk gas lebih lama dibandingkan yang bermutu tinggi. Tinggi rendahnya mutu ini tergantung
pada nilai N nitrogen di dalam ransum. Namun demikian nilai N juga tergantung pada C karbon. Jadi, perbandingan C dan N akan menentukan lama tidaknya
proses pembentukan gas bio. Mikroorganisme membutuhkan nitrogen dan karbon untuk proses
asimilasi. Karbon digunakan sebagai energi sedangkan nitrogen digunakan untuk membangun struktur sel. Bakteri penghasil metana menggunakan karbon 30 kali
lebih cepat dari pada nitrogen. Untuk menentukan bahan organik digester adalah dengan melihat
rasioperbandingan antara Karbon C dan Nitrogen N. Beberapa percobaan menunjukkan bahwa metabolisme bakteri anaerobik akan baik pada rasio CN
antara 20-30. Jika rasio CN tinggi, Nitrogen akan cepat dikonsumsi bakteri anaerobik guna memenuhi kebutuhan proteinnya, sehingga bakteri tidak akan
bereaksi kembali saat kandungan Karbon tersisa. Jika rasio CN rendah, Nitrogen akan terlepas dan berkumpul membentuk amoniak sehingga akan meningkatkan nilai
PH bahan. Nilai PH yang lebih tinggi dari 8,5 akan dapat meracuni bakteri anaerobik.
10
Untuk menjaga rasio CN, bahan organik rasio tinggi dapat dicampur bahan organik rasio CN rendah. Rasio CN beberapa bahan organik dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Rasio CN beberapa bahan organik
Bahan Organik Rasio CN
Kotoran bebek 8
Kotoran manusia 8
Kotoran ayam 10
Kotoran kambing 12
Kotoran babi 18
Kotoran domba 19
Kotoran kerbausapi 24
Enceng Gondok water hyacinth 25
Kotoran gajah 43
Jerami jagung 60
Jerami padi 70
Jerami gandum 90
Serbuk gergaji 200
Sumber: Karki and Dixit 1984
3. Kandungan Bahan Kering
Bahan isian dalam pembuatan biogas harus berupa bubur. Bentuk bubur ini dapat diperoleh bila bahan bakunya mempunyai kandungan air yang tinggi.
Bahan baku dengan kadar air yang rendah dapat dijadikan berkadar air tinggi dengan menambahkan air ke dalamnya dengan perbandingan tertentu sesuai
dengan kadar bahan kering bahan tersebut. Bahan baku yang paling baik mengandung 7-9 bahan kering Paimin, 2001.
Setiap kotoran atau bahan baku akan berbeda sifat pengencerannya. Kotoran sapi segar misalnya, mempunyai kadar bahan kering 18 . Agar
diperoleh kandungan bahan isian sebesar 7-9 bahan kering, bahan baku tersebut perlu diencerkan dengan air dengan perbandingan 1:1 bahan baku : air. Adonan
tersebut lalu diaduk sampai tercampur rata Paimin, 2001.
11
Ternyata kotoran masing-masing jenis ternak mempunyai kandungan bahan kering yang berbeda-beda. Perbedaan bahan kering yang dikandung
berbagai macam kotoran ternak akan membuat penambahan air yang berlainan. Untuk lebih jelasnya dapat diterangkan seperti pada tabel di bawah ini.
Tabel 2.4. Perkiraan Produksi Dan Kandungan bahan kering kotoran beberapa jenis ternak
Jenis Ternak Bobot
Ternak kg Produksi
Kotoran kgHari
Bahan Kering
Sapi ~ Betina potong
520 29
12 ~ Betina perah
640 50
14 Ayam
~ Petelur 2
0,1 26
~ Pedaging 1
0,06 25
Babi ~ Dewasa
90 7
9 Domba
40 2
26 Sumber : Fontenot et al,1993
4. Temperatur
Gas metana dapat diproduksi pada 3 tingkat temperature sesuai dengan bakteri yang hadir. Bakteri psyhriphilic 0-7
o
C, bakteri mesophilic pada temperatur 13-40
o
C sedangkan termophilic pada temperatur 55-60
o
C. Temperatur yang optimal untuk digester adalah temperatur 30-35
o
C, kisaran temperatur ini mengkombinasikan kondisi terbaik untuk pertumbuhan bakteri dan
produksi metana di dalam digester dengan lama proses yang pendek. Temperatur yang tinggi atau pada tingkat termophilic jarang digunakan karena sebagian besar
bahan sudah dicerna dengan baik pada tingkat temperatur mesophilic, selain itu bakteri termophilic mudah mati karena perubahan temperatur Fry, 1974.
12
Dekomposisi bahan-bahan organik dibawah kondisi anaerobik menghasilkan suatu gas yang sebagian besar terdiri atas campuran metana dan
arang oksida. Gas ini dikenal sebagai gas rawa ataupun bio gas. Campuran gas ini adalah hasil dari fermentasi atau peranan anaerobic disebabkan sejumlah besar
mikroorganisme terutama bakteri metana. Suhu yang baik untuk proses fermentasi adalah 30
o
C hingga kira-kira 55
o
C Kamaruddin, dkk, 1995. Temperatur yang tinggi akan memberikan hasil biogas yang baik namun
suhu tersebut sebaiknya tidak boleh melebihi suhu kamar. Bakteri ini hanya dapat subur bila suhu disekitarnya berada pada suhu kamar. Suhu yang baik untuk
proses pembentukan biogas berkisar antara 20-40
o
C dan suhu optimum antara 28- 30
o
C. 5.
Derajat Keasaman pH Derajat keasaman pH sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan
aktivitas bakteri. Kisaran pH optimal untuk produksi metana adalah 7-7,2 tetapi pada kisaran 7,2-8,0 masih diizinkan. Untuk mencegah penurunan pH pada awal
pencernaan dan menjaga pH pada kisaran yang diizinkan, maka dibutuhkan buffer yakni dengan penambahan larutan kapur.
Derajat keasaman sangat berpengaruh terhadap kehidupan mikroorganisme. Derajat keasaman yang optimum bagi kehidupan mikroorganisme adalah 6,8-7,8.
Pada tahap awal fermentasi bahan organik akan terbentuk asam asam organik yang akan menurunkan pH. Untuk mencegah terjadinya penurunan pH dapat
dilakukan dengan menambahkan larutan kapur CaOH
2
atau kapur CaCO
3
. 6.
Lama Fermentasi Secara umum menurut Sweeten 1979, yang disitasi oleh Fontenot 1983,
menerangkan bahwa proses fermentasipencernaan limbah ternak di dalam tangki pencerna dapat berlangsung 60-90 hari, tetapi menurut Sahidu 1983, hanya
berlangsung 60 hari saja dengan terbentuknya gas bio pada hari ke-5 dengan suhu pencernaan 28
o
C, sedangkan menurut Hadi, gas bio sekitar 10-24 hari. Produksi biogas sudah terbentuk sekitar 10 hari. Setelah 10 hari fermentasi
sudah terbentuk kira-kira 0.1-0.2 m3kg dari berat bahan kering. Peningkatan
13
penambahan waktu fermentasi dari 10 hari hingga 30 hari meningkatkan produksi biogas sebesar 50.
Pada hari ke 30 fermentasi jumlah gas bio yang terbentuk mencapai maksimal, dan setelah 30 hari fermentasi terjadi penurunan jumlah gas bio Sembiring,
2004.
Tabel 2.5. Produksi biogas dan Lama cerna Retention time kotoran ternak di dalam tangki pencerna
Jenis Kotoran Ternak Lama Cerna hari
Sapi 60-80
Sapi + Jerami 10 60-100
Babi 40-60
Babi + Jerami 10 60-80
Ayam 80
KambingDomba 80-100
Sumber : Uli et al, 1989. Biogas Plant in Animal Husbandry
2.2.
Liquified Petroleum Gas LPG
LPG liquified petroleum gas, gas minyak bumi yang dicairkan atau yang sering disebut elpiji adalah campuran dari berbagai unsur hidrokarbon yang berasal
dari gas alam. Dengan menambah tekanan dan menurunkan suhunya, LPG berubah menjadi cair. Komponennya didominasi propana C
3
H
8
dan butaneC
4
H
10
. Elpiji juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana C
2
H
6
dan pentana C
5
H
12
. LPG terdiri dari campuran utama propana dan butana dengan sedikit
persentasi hidrokarbon tidak jenuh propilen dan butilen dan beberapa fraksi C
2
yang lebih ringan dan C
5
yang lebih berat. Senyawa yang terdapat dalam LPG adalah propan C
3
H
8
, proilen C
3
H
6
, normal dan iso-butan C
4
H
10
dan butilen C
4
H
8
. LPG merupakan campuran dari hidrokarbon tersebut yang berbentuk gas pada tekanan
atmosfer, namun dapat diembunkan menjadi bentuk cair pada suhu normal, dengan tekanan yang cukup besar.
14
Dalam kondisi atmosfer, elpiji akan berbentuk gas. Volume elpiji dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam bentuk LPG untuk berat yang sama.
Karena itu elpiji dipasarkan dalam bentuk cair dalam tabung-tabung logam bertekanan. Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas thermal expansion dari
cairan yang dikandungnya, tabung elpiji tidak diisi secara penuh, hanya sekitar 80- 85 dari kapasitasnya. Rasio antara volume gas bila menguap dengan gas dalam
keadaan cair bervariasi tergantung komposisi, tekanan dan temperatur, tetapi biasaya 250:1.
Tekanan di mana elpiji berbentuk cair, dinamakan tekanan uap-nya, juga bervariasi tergantung komposisi dan temperatur; sebagai contoh, dibutuhkan tekanan
sedir 220 kPa 2.2 bar bagi butana murni pada 20 °C 68 °F agar mencair, dan sedir 2.2 MPa 22 bar bagi propana murni pada 55 °C 131 °F.
Menurut spesifikasinya, elpiji dibagi menjadi tiga jenis yaitu elpiji campuran, elpiji propana dan elpiji butana. Spesifikasi masing-masing elpiji tercantum dalam
keputusan Direktur Jendral Minyak dan Gas Bumi Nomor: 25K36DDJM1990. Elpiji yang dipasarkan Pertamina adalah elpiji campuran.
LPG liquified petroleum gas atau sering disebut elpiji mempunyai sifat sebagai berikut:
•
Cairan dan gasnya sangat mudah terbakar
•
LPG tidak beracun, tidak berwarna dan biasanya berbau menyengat. Dengan adanya bau, maka akan dapat terdeteksi kebocoran pada tabung penyimpang
LPG.
•
LPG dikirimkan sebagai cairan yang bertekanan di dalam tangki atau silinder.
•
Cairan dapat menguap jika dilepas dan menyebar dengan cepat.
•
LPG ini lebih berat dibanding udara sehingga akan banyak menempati daerah yang rendah.
2.3. Motor Bakar
