RANCANG BANGUN DAN ANALISA TEKNO EKONOMI ALAT BIOGAS DARI KOTORAN TERNAK SKALA RUMAH TANGGA
RANCANG BANGUN DAN ANALISA TEKNO EKONOMI ALAT BIOGAS DARI
KOTORAN TERNAK SKALA RUMAH TANGGA Arinal Hamni Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung AbstrakReaktor biogas merupakan salah satu solusi teknologi energi untuk mengatasi kesulitan masyarakat akibat kenaikan harga BBM, teknologi ini bisa segera diaplikasikan, terutama untuk kalangan peternak sapi. Dalam rangka pemenuhan keperluan energi rumah tangga. Salah satu upaya terobosan yang dilakukan adalah melaksanakan program Bio Energi Perdesaan (BEP), yaitu suatu upaya pemenuhan energi secara swadaya (self production) oleh masyarakat khususnya di perdesaan.
Usaha peternakan di Propinsi Lampung cukup berkembang, tapi pemanfaatan kotoran ternak selama ini belum optimal, pada hal kotoran ternak dapat dijadikan sebagai bahan baku untuk menghasilkan energi terbarukan (renewable) dalam bentuk biogas. Permasalahan yang terjadi di pedesaan adalah belum mampu memanfaatkan limbah kotoran ternak sebagai penghasil energi alternatif pengganti kayu dan BBM, dimana kegiatan sehari-hari mereka sangat tergantung pada BBM dan kayu baik untuk memasak maupun penerangan. Hal ini sangat berdampak terhadap pendapatan dari masyarakat desa (peternak) itu sendiri.
Alat yang didisain sebagai reaktor biogas terbuat dari drum yang berukuran 200 liter, 120 liter dan 35 liter. Pipa berukuran 2 inci dan berukuran 0.5 inci yang mudah didapat dengan biaya yang relatif murah. Pembuatan alat ini sangat mudah dengan proses pembuatan seperti pengelasan, gerinda dan pengecoran.
Untuk satu ekor sapi rata-rata dapat menghasilkan 20 kg kotoran per ha, dan setara dengan 1 s.d. 1,2 m kubik. Pada proses penghitungan gas methan yang dihasilkan dari 20kg kotoran sapi per hari, maka akan dihasilkan gas methan sebesar campuran 0.10285 kg dan gas methan murni sebesar 0.061714 Kg. Untuk satu alat biogas dibutuhakan biaya sebesar Rp 1.500.000.
Kebutuhan BBM untuk 1 keluarga per tahun adalah Rp 2.160.000, Sedangkan produksi biogas per hari setiap 2 ekor sapi adalah 2,4 m kubik, setara dengan 1,49 liter BBM. Bila harga BBM ditetapkan Rp 3.000 / liter, maka pendapatan per tahun adalah Rp 1.607.040. Sedangkan keuntungan pada rahun ke 1 adalah sebesar Rp 107.040, dan keuntungan untuk tahun berikutnya adalah sebesar 1.067.040 – tot.biaya perawatan/thn. Untuk penghematan pada tahun per tama diperoleh sebesar Rp. 660.000, sedangkan penghematan untuk tahun berikutnya adalah sebesar Rp 2.160.000 – tot biaya perawatan/th Kata Kunci: Reaktor biogas, gas methan, energi alternatif.
PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah
Reaktor biogas merupakan salah satu solusi teknologi energi untuk mengatasi kesulitan masyarakat akibat kenaikan harga BBM, teknologi ini bisa segera diaplikasikan, terutama untuk kalangan masyarakat pedesaan yang memelihara hewan ternak sapi. Dalam rangka pemenuhan keperluan energi rumah tangga, khususnya di pedesaan, maka perlu dilakukan upaya yang sistematis untuk menerapkan berbagai alternatif energi yang layak bagi masyarakat. Sehubungan dengan hal ini, maka salah satu upaya terobosan yang dilakukan adalah melaksanakan program
Bio Energi Perdesaan (BEP), yaitu suatu upaya pemenuhan energi secara swadaya (self production) oleh masyarakat khususnya di perdesaan. Usaha peternakan di Propinsi Lampung cukup berkembang, baik secara intensif, semi intensif maupun tradisional, Tapi pemanfaatan kotoran ternak selama ini belum optimal, bahkan kotoran tersebut hanya menimbulkan masalah lingkungan. Pada hal kotoran ternak dapat dijadikan sebagai bahan baku untuk menghasilkan energi terbarukan (renewable) dalam bentuk biogas. Permasalahan yang terjadi di pedesaan, terutama bagi masyarakat peternakan, belum mampu memanfaatkan limbah kotoran ternak sebagai penghasil energi alternatif (energi terbarukan) pengganti kayu dan BBM, dimana kegiatan sehari-hari mereka sangat tergantung pada BBM dan kayu baik untuk memasak maupun penerangan. Hal ini sangat berdampak terhadap pendapatan dari masyarakat desa (peternak) itu sendiri. Ada empat hal yang menyebabkan masyarakat kurang tertarik menggunakan energi alternatif (termasuk biogas dari kotoran ternak) tersebut, antara lain:1). Masalah kebiasaan, masyarakat sudah terbiasa menggunakan minyak tanah atau kayu sebagai bahan bakar, sulit bagi mereka untuk mengubah kebiasaan ini secara drastis dan butuh waktu yang lama. 2). Masalah kepraktisan, menggunakan minyak tanah lebih praktis dibandingkan dengan menggunakan biogas, karena mereka belum terbiasa. 3). Ketersediaan energi alternatif (biogas dari kotoran ternak) di pasar tidak terjamin secara berkesinambungan. 4). Tabung yang beredar di pasaran terbuat dari plat baja dengan harga yang mahal dan kapasitas lebih sedikit. Berdasarkan masalah di atas, untuk membantu pemerintah dalam mendiversivikasi energi bahan bakar minyak tanah ke energi biogas terutama untuk memasak di dapur, maka perlu dirancang alat biogas skala kecil (rumah tangga) yang efisien, praktis , ramah lingkungan dan aman untuk meningkatkan nilai tambah (Value Added) dari Limbah (kotoran) ternak tersebut.
Tujuan Penelitian
Pada akhir penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan alat biogas skala kecil (rumah tangga) yang effisien, praktis, ramah lingkungan dan aman dengan bahan baku kotoran sapi. Rincian hasil yang ditarget pada penelitian ini yaitu :1). Merancang, membuat dan menguji kelayakan alat biogas secara ekonomi untuk skala kecil (rumah tangga).
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan nilai tambah dari kotoran sapi dan memberikan solusi untuk pemanfaatan energi alternatif.
DESKRIPSI PAKET TEKNOLOGI TERAPAN Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di lab produksi, Objek penelitian berupa alat biogas dari limbah sapi menjadi gas tipe horizontal dengan menggunakan drum baja bekas dengan kapasitas 300 liter s.d. 375 liter
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada pembuatan alat biogas adalah seperangkat alat bengkel seperti, mesin las listrik, mesin gerinda, Gergaji besi, palu, thermometer, meteran, anemometer. Sedangkan bahan yang digunakan adalah :
1. Drum ukuran 200 liter sebanyak 3 buah
2. Drum ukuran 120 liter sebanyak 1 buah
3. Drum ukuran 35 liter sebanyak 2 buah
4. Pipa ukuran 0.5 in sebanyak 2 batang
5. Pipa ukuran 2 in sebanyak 120 cm
6. Kompor gas sebanyak 1 buah
7. Stop kran 0,5 sebanyak 4 buah
8. Selang karet sebanyak 1 buah
9. Plat besi 3 mm 50x30 sebanyak 1 buah
10. Panci ukuran 6 liter air
Metode Penelitian
Metode penelitian inimeliputi tahap-tahap perancangan, perakitan atau pembatan, pengujian hasil rancangan, pengamatan dan pengolahan data. Diagram alir pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada gambar 1.
Pendekatan Desain
Teknologi alat biogas sangat bermanfaat bagi kehidupan masyarakat. Teknologi biogas dimanfaatkan untuk menghasilkan gas methan yang dapat dirubah menjadi energi.
Kriteria disain :
Energi panas yang dihasilkan oleh biogas adalah : nyala biru, panas sama atau mendekati LPG, nirbau, dan tidak menghasilkan jelaga.
Prosedur Penelitian
Berikut akan diuraikan langkah-langkah penelitian yaitu :1) Siapkan Material, 2) Rancang komponen-komponen utama biogas yang terdiri dari : a) tabung pencerna, b) tabung penyekat, c) tabung gas sementara dan d) tabung gas murni. 3)Rangkai komponen alat biogas dengan proses pengelasan, pengerindaan dan pengecoran, seperti gambar 1. berikut :
1
3
2 Gambar 1 . Rangkaian komponen alat biogas Mulai Penentuan Desain alat biogas
Perancangan
Persiapan Bahan
- Kriteria Desain • Rancangan • Pengukuran • Pemotongan Perakitan alat biogas
- Pengelasan • Pembubutan • Gerinda • Penyiapan Pengujian alat alat biogas
- Penyiapan kotoran ternak
- Mencatat Data • Analisa Data • Api menyala dengan Memenuhi warna biru Kriteria Desain • Tidak bau an tidak
Tidak ada jelaga ya Selesai
Gambar 2. Flow Chart Penelitian
HASIL DAN ANALISIS
Gas methan yang dihasil kan oleh kotoran sapi dapat diketahui dari :
1. Satu ekor sapi menghasilkan rata-rata 23.59 kg kotoran per hari
2. Tabung gas yang digunakan adalah tabung gas berukuran 25 liter
Volume tabung gas adalah : O.032153 M kubik 3.
Kg Tekanan gas dalam tabung berkisar .
4. .
40 2 Cm
Tekanan gas dalam satuan pascal menjadi : 5.
P 140500 pascal =
P
Hitung nilai = 0.903769 Kg/m kibik
6. = ρ RxT
7. Massa Gas Methan diperoleh dengan menggunakan rumus : 0,03 K
8. Massa gas methane ini diperoleh setelah proses pengumpulan berlangsung selama 7
Jam, sehingga laju aliran masanya dapat dihitung dengan menggunakan rumus : 0.00428 kg/jam
9. Selama satu hari gas methan campuran didapat sebesar : 0.10285 kg
10. Gas methan murni dapat dikumpulkan setiap hari dengan asumsi 60% dari gas total, maka diperoleh : 0.061714 Kg.
11. Gas methane yang dihasilkan dari satu ekor sapi per hari 23.5 kilogram kotoran sapi di atas dapat digunakan untuk memanaskan kompor selama 3 jam.
Pengujian alat :
Setelah alat di rakit, maka dilakukan pengujian dengan memasukan kotoran sapi ke dalam drum pencerna ( 30 kg ) dan akan menghasilkan 1m³ biogas, yang setara dengan 0,62 liter minyak tanah dan setara dengan 3,5 kg kayu bakar kering atau setara dengan 0,46 kg Elpiji. Api yang dihasilkan berwarna biru, tidak bau, dan tidak menghasilkan jelaga
PENERAPAN PAKET TEKNOLOGI TERAPAN Prospek dan Manfaat Teknologi
Dengan adanya alat biogas dari kotoran ternak ini, maka diharapkan dapat dimanfaatkan oleh masyarakat di pedesaan sebagai bahan bagan pengganti minyak tanah dan gas yang harganya semakin mahal. Disamping untuk bahan bakar memasak, alat ini juga dapat dikembangkan menjadi alat penerangan
Analisa Tekno Ekonomi
Biaya 1 unit alat biogas adalah Rp 1.500.000,-. Untuk 4-6 orang anggota keluarga dibutuhkan BBM 2 liter. Sedangkan harga minyak tanah sekarang Rp 3000. Jadi kebutuhan BBM satu bulan adalah : Rp 180.000, ( Rp 2.160.000 per tahun) Produksi biogas per hari 2,4 m³ setara dengan 1,49 liter BBM @ Rp 3000, maka akan dihasilkan pendapatan sebesar Rp 4.470. sehingga pendapatan untuk 1 Bulan adalah Rp 133.620 atau Rp1.607.040 per tahun.
Keuntungan pada tahun 1 adalah : Rp 1.607.040 – Rp1.500.000 adalah Rp 107.040. Penghematan dalam tahun 1 adalah : Rp 2.160.000 – Rp 1.607.040 = Rp 552.960. Sedangkan untuk tahun berikutnya keuntungan adalah sebesar Rp 1.037.540 – Tot.biaya perawatan/thn
SIMPULAN DAN SARAN
2.1 Hasil penelitian yang diperoleh dari rancangan alat biogas adalah :
1. Terbentuk nya satu unit alat biogas dengan biaya yang dikeluarkan sebesar Rp 1.500.000
2. Gas methan yang dihasilkan selama satu hari 0.10285 Kg dan dapat digunakan untuk memanaskan kompor selama 3 jam.
3. Secara ekonomi alat biogas ini layak diterapkan
2.2. Saran
1. Keberhasilan dalam pembuatan alat biogas sangat ditentukan oleh perbandingan antara kotoran ternak dengan air sebelum dimasukan ke dalam reaktor, dan dalam pembuatannya jangan sampai mengalami kebocoran.
2. Agar alat biogas dapat dijadikan sebagai pemanfaatan energi alternatif, maka dibutuhkan sosialisasi dan transfer teknologi kepada masyarakat, karena biaya pembuatannya cukup mahal.
3. Alat ini disarankan dapat digunakan untuk kelompok ternak
DAFTAR PUSTAKA
Aguilar, FX., (2001), How to install a polyethylene biogas plant, Proceeding of the IBS net Electronic Seminar, (The Royal Agricultural College, Cirencester, UK. 5-23 March 2001). http://www. ias. unu. edu/proceeding/icibs/ibs/ibsnet/e-seminar/Francisco Angular/index.html.
Ditjen PPHP-DEPTAN, 2006, Biogas Skala Rumah Tangga melalui Program Bio Energi Perdesaan (BEP), Jakarta. Garcelon, J., Clark, J., Waste Digester Design, Civil Engineering Laboratory Agenda, University of Florida. http://www. ce. ufl. edu/activities/waste/wddndx.html. Intergovernmental Authority on Development (IGAD), Biogas Digester, http://igadrhep. energyprojects. net/Links/Profiles/Biogas/Biogas. Muhammad, Junus, 1987. “Teknik Membuat dan Memanfaatkan Unit Gas Bio” Universitas Gajah Mada. Muhammad, Junus, 1995. “Teknik Membuat dan Memanfaatkan Unit Gas Bio” Universitas Brawijaya. Rahman, B, 2005. “Biogas sumber energi alternative”. Kompas 8 Agustus. http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/AGRCULT/AGA/FRG/Recycle/biodig/manual.ht m”
Reven, RPJM, gregersen, KH., 2005, Biogas Plant in Denmark: Sucesses and Setbacks, Reneweble and Sustainable Energy Reviews, Article in Press. http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/AGRCULT/AGA/FRG/Recycle/biodig/manual.ht m”
Setiawan, Ade Iwan, 1996, “Memanfaatkan Kotoran Ternak”. Penebar Swadaya. Jakarta. Wikipedia, 2005.http://en. Wikipedia, org/wiki/Anaerobic_digester. http://en. wikipedia. org/wiki/Anaerobic_digester
Yanti, (12/08/2005), “ Peternak Buat Biogas dengan Harga Reaktor Biogas Rp 1,5 juta” Kompas, Jakarta.
- ( 14/09/2005), ” Biogas Alternatif Pengganti Minyak Tanah”, Kompas, Jakarta. LAMPIRAN
Drum yang digunakan
Pengerjaan perakitan .
Hasil Rakitan Alat yang digunakan