Pembatasan Masalah Tujuan Biogas

1.3 Pembatasan Masalah

Terdapat beberapa pembatasan masalah, antara lain : 1. Bahan baku biogas yang digunakan adalah campuran kotoran sapi sebanyak setengah liter dan air setengah liter. 2. Tipe digester yang digunakan adalah tipe bak dengan volume 3,84 liter. 3. Lama produksi biogas adalah 7 hari. 4. Hanya suhu yang menjadi tolok ukur utama untuk mengukur kadar metana dan karbon dioksida yang dihasilkan 5. Gas hasil produksi dari biogas yang diukur hanya kadar metana dan karbon dioksida. 6. Satuan pengukuran gas yang dipakai adalah perubahan nilai bit analog to digital converter yang dihasilkan oleh sensor gas. 7. Perlakuan suhu yang diberikan sampai diambil kesimpulan adalah sebanyak 3 jenis.

1.4 Tujuan

Dengan mengacu pada perumusan masalah maka tujuan yang hendak dicapai adalah sebagai berikut: 1 Membuat digester sebagai tempat fermentasi untuk membuat biogas. 2 Dapat merancang rangkaian akuisisi data dari sensor untuk mengukur suhu pada digester, kadar metana dan karbon dioksida dari biogas yang dihasilkan digester. 3 Dapat menggunakan openlog data logger untuk melakukan logging data dari sensor-sensor. 4 Mengetahui pengaruh suhu pada digester terhadap kadar gas metana dan karbon dioksida yang dihasilkan.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan buku tugas akhir ini terdiri dari lima bab, di mana dalam tiap bab terdapat beberapa sub-bab. Ringkasan uraian dari masing-masing bab tersebut adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan

Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, dan sistematika penulisan buku Tugas Akhir.

BAB II : Landasan Teori

Pada bab ini menjelaskan tentang beberapa teori tentang biogas, komponen dan sistem yang digunakan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. Diantaranya adalah tentang biogas, analog to digital converter , real time clock, komunikasi UART, komunikasi I2C, microcontroller AVR, modul Open Log Data Logger, modul DT-Sense Gas Sensor, sensor gas MQ-4, sensor gas MG-811, dan sensor suhu LM35.

BAB III : Metode Penelitian

Bab ini berisi tentang penjelasan penulis dalam merancang dan membuat perangkat keras dan perangkat lunak. Dalam bab ini juga menjelaskan tentang cara kerja dari perangkat keras, seperti rangkaian minimum sistem, rangakaian akuisisi data sensor dan rangkaian data logging.

BAB IV : Pengujian Sistem

Bab ini berisi tentang pengujian dan evaluasi sistem. Dalam bab ini diuraikan tentang langkah-langkah pengujian, tujuan pengujian, prosedur pengujian, dan hasil pengujian yang disertai dengan analis hasil pengujian sistem secara keseluruhan.

BAB V : Penutup

Pada bab ini menjelaskan tentang kesimpulan-kesimpulan dari Tugas Akhir yang telah dikerjakan dan saran-saran yang diberikan oleh penulis untuk pengembangan penelitian selanjutnya. 6 BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Biogas

Krisis energi yang terjadi menuntun manusia untuk lebih cerdas mencari alternatif sumber energi lain. Secara umum, sumber energi alternatif tersebut harus dapat memenuhi kebutuhan manusia dan memiliki harga terjangkau. Salah satu sumber energi murah yang dapat menjadi alternatif adalah biogas. Biogas merupakan teknologi pembentukan energi dengan memanfaatkan limbah, seperti limbah pertanian, limbah peternakan, dan limbah manusia Wahyuni, 2011. Sumber energi biogas memiliki keunggulan dibandingkan dengan sumber energi lainnya. Selain ramah lingkungan, biogas juga termasuk energi yang memiliki sifat renewable. Artinya, biogas dapat diperbaharui dan mudah untuk diperbanyak. Solusi yang tepat untuk menjadi alternatif bagi sumber energi lain yang memang tidak dapat diperbaharui. Biogas juga tidak memiliki risiko meledak sehingga tidak berbahaya untuk digunakan. Biogas dapat menyalakan bunga api dengan energi 6.400-6.600 kcalm 3 , sehingga dapat dijadikan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukan. Kandungan 1 m 3 biogas setara dengan 0,62 kg minyak tanah, 0,46 liter elpiji, 0,52 liter minyak solar, 0,80 liter bensin, dan 3,50 kg kayu bakar Wahyuni, 2011.

2.1.1. Proses Pembentukan Biogas

Prinsip dasar teknologi biogas adalah proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme dalam kondisi tanpa oksigen anaerob untuk menghasilkan campuran dari berberapa gas, seperti metana dan karbon dioksida. Biogas dihasilkan dengan bantuan bakteri metanogen atau metanogenik. Bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti limbah ternak dan sampah organik. Proses tersebut dikenal dengan istilah anaerobic digestion atau pencernaan secara anaerob. Umumnya, biogas diproduksi menggunakan alat yang disebut reaktor biogas digester yang dirancang agar kedap udara anaerobik, sehingga proses penguraian mikroorganisme dapat berjalan secara optimal Wahyuni, 2011.

2.1.2. Parameter Proses Pembuatan Biogas

Biogas dihasilkan dengan bantuan bakteri yang menumbuhkan kondisi lingkungan tertentu agar dapat tumbuh dan berkembang biak. Kondisi lingkungan yang optimal dapat menunjang pertumbuhan bakteri, sehingga biogas yang dihasilkan pun dapat maksimal. Berikut faktor dalam dari digseter dan faktor luar yang dapat mempengaruhi pembuatan biogas Wahyuni, 2011 . 1. Jenis bahan organik substrat Jenis bahan organik yang digunakan dapat berpengaruh terhadap lama waktu fermentasi oleh bakteri. Pasalnya, masing-masing jenis bahan organik memiliki total padatan yang berbeda, sehingga proses pembusukan material padatan pun akan berbeda. Secara umum, urutan kandungan bahan organik berdasarkan lamanya waktu penguraian yaitu gula, protein, lemak, hemiselulosa, dan lignin. Bahan organik berupa limbah pertanian yang banyak mengandung selulosa dan lignin biasanya lebih lama diuraikan dibandingkan dengan limbah kotoran ternak. Karena itu, bahan organik berupa kotoran ternak harus dicampur dengan rumput kering atau limbah pertanian agar proses fermentasi dapat berlangsung optimal. 2. Derajat kemasaman pH Derajat kemasaman pada saat proses fermentasi akan mengalami penurunan menjadi 6 atau lebih rendah akibat terbentuknya asam organik. Padahal, kehidupan mikroorganisme selama proses fermentasi akan efektif dengan pH 6,5-7,5. Setelah dua sampai tiga minggu, pH akan naik kembali yang menandakan perkembangan bakteri metan. Penurunan pH yang ekstrem dapat dicegah dengan menambahkan larutan kapur, seperti CaOH 2 atau CaCO 3 . Laju pencernaan anaerobik akan menurun jika kondisi pH lebih rendah menyebabkan tidak seimbangnya populasi bakteri metagenik terhadap bakteri asam sehingga dapat menggagalkan proses pencernaan anaerobik. 3. Imbangan CarbonNitrogen CN Aktivitas mikroorganisme yang berperan selama proses fermentasi sangat bergantung pada imbangan CN. Mikroorganisme perombak dapat beraktivitas secara optimum jika imbangan CN sebesar 25-30. Imbangan CN tinggi pada bahan organik akan menyebabkan produksi metan yang redah. Pasalnya, bahan dengan imbangan CN tinggi hanya mengandung nitrogen dengan kadar yang rendah. Padahal, nitrogen sangat dibutuhkan sebagai sumber energi untuk perkembangbiakan mikroorganisme pengurai. Karena itu, untuk meningkatkan kadar nitrogen, pada bahan harus ditambahkan bahan organik yang mengandung nitrogen yang tinggi seperti kotoran hewan ternak. Sementara itu, jika imbangan CN sangat rendah, nitrogen akan bebas dan berakumulasi dalam bentuk amoniak sehingga menyebabkan bau busuk yang berlebih. Karena itu, diperlukan tambahan bahan lain yang mengandung karbon atau serat tinggi, seperti rumput, jerami dan dedaunan. 4. Suhu Aktivitas bakeri penghasil biogas juga sangat dipengaruhi oleh suhu di dalam digester . Perubahan suhu yang mendadak dalam digester biogas dapat mengakibatkan penurunan produksi biogas secara cepat. Suhu ideal untuk produksi biogas adalah 32 o C sampai 37 o Celsius. Suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan digester rentan mengalami kerusakan, sedangkan yang terlalu rendah akan menghambat proses fermentasi. 5. Zat toksik Zat toksik atau zat racun yang terkandung dalam bahan organik atau alat produksi biogas dapat menjadi penghambat pertumbuhan mikroorganisme sehingga menurunkan produksi biogas. Zat toksik tersebut diantaranya adalah ion mineral dan logam berat, seperti tembaga, detergen, pestisida, kaporit, dan antibiotik yang bersifat racun. Ion mineral dibutuhkan untuk merangsang pertumbuhan mikroorganisme dalam digester. Namun, jika terlalu banyak dapat menjadi racun bagi mikroorganisme tersebut. Oleh karena itu, air yang menjadi campuran haruslah air yang tidak mengandung zat toksik seperti air sawah yang tercampur pestisida, campuran air sabun, dan sumber air yang tercemar oleh bahan kimia lainnya. 6. Pengadukan Pengadukan bertujuan untuk menghomogenkan bahan baku pembuatan biogas. Biasanya, pengadukan dilakukan sebelum dimasukkan di dalam digester dan setelah di dalam digester. Selain untuk mencampur bahan, pengadukan juga berfungsi untuk mencegah terjadinya pengendapan di dasar digester yang menghambat pembentukan biogas. Biasanya, pengendapan terjadi jika bahan yang digunakan berasal dari kotoran kering. Setelah ditambahkan air sampai kekentalan yang diinginkan, pengadukan mutlak diperlukan agar kotoran tidak mengendap. 7. Starter Untuk mempercepat proses penguraian, dapat ditambhakan starter berupa bakteri mikroorganisme perombak. Starter yang digunakan dapat berupa starter alami, semi buatan dan buatan. Starter alami yang berasal dari alam yang dapat berupa lumpur aktif organik atau cairan isi rumen. Starter semi buatan didapat dari instalasi pembentuk biogas yang masih dalam keadaaan aktif. Sementara itu, starter buatan berupa bakteri metan yang sengaja dibiakkan di laboratorium dan telah banyak dijual di pasaran.

2.2. Mikrokontroler AVR ATmega8535