4
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi dasar teori yang berhubungan dengan perancangan skripsi antara lain mengenai biogas, sensor gas TGS 2610, sensor suhu Termokopel tipe K, sensor
tekanan MPX 5500D, mikrokontroler AVR ATmega8535 dengan fasilitas yang digunakan ADC, dan penampil LCD karakter 20 × 4.
2.1 Biogas
Biogas adalah gas metana CH
4
dan campuran gas lain yang didapat dari digester, termasuk limbah dan kotoran. Untuk memanfaatkan gas ini, digester dibangun
dan dikendalikan untuk mendukung produksi dan ekstrasi gas metana
.
Proses biogas terjadi dalam keadaan
anaerob
yaitu kondisi tertutup tanpa ada oksigen dari lingkungan. Hal ini penting karena keberadaan gas oksigen dapat membunuh bakteri
anaerob
yang bertugas sebagai bakteri pengurai. Bakteri
anaerob
menghancurkan bahan karbohidrat, nutrisi seperti senyawa nitrogen akan terlarut sehingga menghasilkan pupuk dan humus
yang sangat baik.
[3]
Secara umum terdapat 3 pilihan rentang suhu yang mendukung jenis bakteri tertentu untuk proses fermentasi yaitu:
1. Bakteri
Psicrophilic
yang hidup pada temperatur sekitar 20 C. Waktu
penyimpanan dalam digester adalah lebih dari 60 hari. 2.
Bakteri
Mesophilic
yang hidup pada temperatur sekitar 35 C. Waktu
penyimpanan dalam digester adalah 30-60 hari. 3.
Bakteri
Thermophilic
yang hidup pada temperatur sekitar 55 C. Waktu
penyimpanan dalam
digester
adalah 10-16 hari. Terdapat tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan
biogas yaitu: 1.
Kelompok bakteri fermentatif, yaitu:
Steptococci, Bacteriodes
, dan beberapa jenis
Enterobactericeae.
2. Kelompok bakteri asetogenik, yaitu
Desulfovibrio
. 3.
Kelompok bakteri metana, yaitu
Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.
Gas yang dihasilkan merupakan campuran dari beberapa gas, yaitu CH
4
50, disertai gas pengotor CO
2
45 dan gas gas lainya sekitar 5 yaitu H
2
O, H
2
S serta H
2
. Dari semua gas pengotor tersebut H
2
S merupakan gas yang sangat perlu diperhatikan karena bersifat korosif sehingga dapat merusak sistem pipa - pipa serta mesin
– mesin yang menggunakan biogas ini sebagai bahan bakar. Oleh sebab itu proses pemurnian
gas perlu dilakukan. Cara yang paling sederhana untuk menghilangkan H
2
S adalah dengan melewatkanya melalui air karena H
2
S akan terserap oleh air melalui reaksi kimia yang kompleks sehingga biogas yang dihasilkan menjadi lebih bersih.
[4]
Prinsip utama proses pembentukan biogas adalah pengumpulan bahan yaitu eceng gondok yang sudah bersih dari kotoran dan lumpur, selanjutnya dimasukan ke
dalam mesin pencacah agar eceng gondok tercacah menjadi potongan –potongan kecil,
kemudian dimasukan ke dalam tangki fermentasi yang disebut tangki digester. Di dalam tangki digester tersebut, eceng gondok akan dicerna dan difermentasi oleh bakteri
– bakteri seperti yang disebutkan diatas. Terjadinya penumpukan produksi gas akan
menimbulkan tekanan sehingga gas tersebut dapat disalurkan melalui pipa yang dipergunakan untuk keperluan bahan bakar atau pembangkit listrik.
Secara umum digester terdiri dari beberapa bagian, yaitu: 1.
Bak penampung bahan dengan pipa masukan
inlet
. 2.
Tabung digester tabung fermentasi. 3.
Bak penampung lumpur sisa fermentasi
slurry
. 4.
Bak penampung gas gas
holder
. 5.
Pipa biogas keluar 6.
Penutup digester tabung fermentasi dengan penahan gas
gas sealed
. 7.
Lumpur aktif biogas. 8.
Pipa keluaran slurry
outlet
.
[5]
Gambar 2.1 Skema digester biogas tipe
fixed dome plant
Gambar 2.2 Digester Dar es Salaam, Tanzania kiri dan model yang sama dari BIOTECH kanan [11]
Gambar 2.3 Desain digester
Kementerian Negara Lingkungan Hidup, 2009
[12] Tabel 2. Nilai kesetaraan biogas [12]
Aplikasi 1 m3 biogas setara dengan
Penerangan 6-100 watt lampu bohlam selama enam jam
Masak Tiga jenis makanan untuk keluarga 5 orang
Pengganti bahan bakar 0,7 kg minyak tanah Tenaga
Menjalankan motor 1 tenaga kuda selama 2 jam Pembangkit tenaga
Menghasilkan 1,25 kWh listrik
Penentuan Volume Tabung Fermentasi [13]
1. Menurut Yoshy 1981, kebutuhan gas bio setiap keluarga petani peternak rata – rata
1,6 m
3
, sedangkan produksi gas bio rata – rata 0,18 m
3
per satu meter kubik volume tangki fermentasi. Atas dasar tersebut maka volume tangki fermentasi adalah 1,6 0,18
= 8,9 m
3
. 2.
Kebutuhan masak setiap hari rata – rata dua jam dan lampu 7 jam . menurut Hadi 1981 kebutuhan kompor setiap jam 250 liter dan lampu 160 liter. Jadi gas bio yang
diperlukan setiap hari adalah 2 x 250liter + 7 x 160liter= 1620 liter = 1,62 m
3
. [9]
Volume tabung yang di buat Volume = ¼
�d
2
t = ¼ x 3,14 x 0,55m
2
x 1,2 = 0,28944 m
3
Jadi dengan menggunakan cara kedua, apabila kebutuhan kompor rata – rata per jam
sebesar 250 liter 0,25m
3
, maka dengan volume tabung fermentasi 0,289 m
3
sudah dapat di gunakan untuk memasak selama kurang lebih satu jam.
2.2 Sensor Gas TGS 2610
