PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PEMANFAATA (2)
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
PEMANFAATAN LIMBAH KOTORAN MANUSIA MENJADI BAHAN
YANG BERNILAI EKONOMI TINGGI BERUPA BIOGAS SERTA HASIL
SAMPINGNYA
BIDANG KEGIATAN:
PKM-GT
Diusulkan oleh:
DEWI SUSANTI
(408231019) ANGKATAN 2008
RAHMADANI
(408231039) ANGKATAN 2008
ANDY HARDI HAREFA
(4103331003) ANGKATAN 2010
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2011
HALAMAN PENGESAHAN
USULAN PKM-GT
1. Judul Kegiatan: PEMANFAATAN LIMBAH KOTORAN MANUSIA MENJADI
BAHAN YANG BERNILAI EKONOMI TINGGI BERUPA
BIOGAS SERTA HASIL SAMPINGNYA
2. Bidang Kegiatan: PKM-GT
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
b. NIM
c. Jurusan
d. Universitas
e. Alamat Rumah dan No.Hp
g. Alamat Email
4. Anggota Pelaksana kegiatan/Penulis
5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
b. NIP
c. Alamat Rumah dan No.Hp
: Dewi Susanti
: 408321019
: Kimia
: Universitas Negeri Medan
: Jln. Bandar Labuhan Gg.Inpres
No.66, Dusun III, Kec Tg.Morawa, Kab.
Deli Serdang, Sumatra Utara (0617945965/0852 7500 5533)
: dewiskie@ymail.com
: 2 orang
: Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si
: 196006181987031002
: Jalan Garuda III No. 14 P. Mandala
(08126417912)
Medan, 28 Februari 2011
Menyetujui
Pembantu Dekan III
Ketua Pelaksana Kegiatan
(Drs. Asrin Lubis, M.Pd)
NIP.196010021987031004
(Dewi Susanti)
NIM. 408231019
Pembantu Rektor III
Bidang Kemahasiswaan
Dosen Pendamping
(Dr. Biner Ambarita, M.Pd)
NIP.195701151984031004
(Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si)
NIP. 196006181987031002
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena
atas rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan karya tulis dengan judul
Pemanfaatan Limbah Kotoran Manusia Menjadi Bahan Yang Bernilai Ekonomi
Tinggi Berupa Biogas Serta Hasil Sampingnya. Karya tulis ilmiah ini disusun
sebagai keikutsertaan penulis dalam Program Kreatifitas Mahasiswa yang
diselenggarakan oleh Dikti.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Prof. Dr. Ramlan Silaban, M. Si
selaku dosen pembimbing, orang tua yang memberikan motivasi dan semua pihak
yang turut mendukung dalam pembuatan karya tulis ini. Besar harapan penulis agar
karya tulis ini dapat bermanfaat bagi masyarakat dan dapat diaplikasikan untuk
membantu menyelesaikan permasalahan krisis energi khususnya bahan bakar minyak.
Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penyusunan karya tulis
ilmiah ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun
agar lebih baik lagi dalam pembuatan karya tulis ilmiah berikutnya.
Medan, 28 Februari 2011
Penulis
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................
HALAMAN PENGESAHAN USUL .........................................................
KATA PENGANTAR ..............................................................................
DAFTAR ISI .............................................................................................
RINGKASAN ............................................................................................
PENDAHULUAN
Latar Belakang ......................................................................................
Tujuan Penulisan ...................................................................................
Manfaat Penulisan .................................................................................
GAGASAN
Tinjaun Pustaka .....................................................................................
Solusi Yang Sudah Pernah Dilakukan ....................................................
Kehandalan Gagasan .............................................................................
Pihak-Pihak Yang Terkait ......................................................................
Strategi Penerapan .................................................................................
KESIMPULAN ..........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
LAMPIRAN................................................................................................
Daftar Riwayat Hidup Ketua Pelaksana .................................................
Daftar Riwayat Hidup Anggota I ...........................................................
Daftar Riwayat Hidup Anggota II ..........................................................
i
ii
iii
iv
v
1
1
2
2
6
7
7
7
8
9
10
10
11
12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Pencerna Tipe Floating Dome India) ..........................................
Gambar 2. Pencerna Tipe Fixed Dome (China) ............................................
Gambar 3. Digaster Tampak Atas dan Potongan Memanjang .....................
4
5
6
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Komposisi Tinja Manusia ..............................................................
Tabel 2. Komposisi dalam Persen Berat Kering ...........................................
3
3
iv
RINGKASAN
Laju pertambahan jumlah penduduk yang tidak sesuai dengan
peningkatan produksi pangan dan perluasan lapangan pekerjaan, serta
keterbatasan sumber daya alam yang tersedia menyebabkan terancamnya
kelangsungan hidup manusia. Bahan bakar minyak (BBM) merupakan
kebutuhan vital bagi manusia. Sebagian besar atau bahkan hampir semua
teknologi yang digunakan menggunakan bahan bakar minyak sebagai sumber
energi. BBM yang kita gunakan saat ini semakin langka. Hal ini disebabkan
karena kuantitas minyak bumi pada lapisan bumi terus menipis akibat dari
eksploitasi terus-menerus. sehingga sangat dibutuhkan sumber energi lain
sebagai sumber energy alternatif yang murah dan dapat dijangkau semua
kalangan.
Tujuan dari penulisan karya tulis ilmiah ini selain untuk memberikan
solusi terkait masalah kelangkaan bahan bakar minyak dengan menggunakan
pemanfaatan biogas. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari bahan
organik, kotoran ternak dan kotoran manusia. Biogas dengan menggunakan
kotoran manusia menjadi solusi sangat baik karena selain sebagai energy
alternative pengganti BBM juga dapat mengurangi pencemaran lingkungan
air, tanah, dan udara dari kotoran manusia yang pada umumnya masyarakat
kurang memiliki sanitasi yang baik.. Manfaat lain yang dapat diperoleh dari
pembuatan biogas adalah produk samping seperti sludge, dapat digunakan
sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat yang dapat dimanfaatkan
dan sangat baik untuk tanaman.
Tulisan dalam karya tulis ini merupakan kajian ilmiah yang dapat
dikembangkan dan diterapkan lebih lanjut. Adapun objek tulisan ini adalah
potensi dari biomassa berupa kotoran manusia sebagai penghasil biogas dalam
rangka diversifikasi sumber energi alternatif. Sumber energi dari biogas dapat
diterapkan untuk memberi solusi dari kelangkaan bahan bakar minyak dan
limbah biogas sebagai pupuk yang membantu perekonomian masyarakat.
Informasi yang dikumpulkan adalah informasi yang berkaitan dengan sumber
energi alternatif, biogas dan literatur tentang pembuatan dan pemanfaatan
biogas itu sendiri. Informasi ini diperoleh dari berbagai literatur baik berupa
artikel maupun jurnal yang relevan dengan objek yang akan dikaji.
Pembuatan biogas sangat sederhana karena hanya menggunakan bahan
kotoran manusia dengan menggunakan alat digester. Dimana dalam digester
kotoran manusia akan diubah menjadi biogas dengan bakteri pengurai yang
diperoleh dari pembusukan. Gas yang dihasilkan bisa langsung dipergunakan.
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana
(CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan
energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya. Sehingga biogas dapat
menjadi energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar yang sangat murah
dan mudah diperbaharui.
v
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Bahan bakar minyak (BBM) merupakan kebutuhan vital bagi manusia.
Sebagian besar atau bahkan hampir semua teknologi yang digunakan
menggunakan bahan bakar minyak sebagai sumber energi. BBM yang kita
gunakan saat ini semakin langka. Hal ini disebabkan karena kuantitas minyak
bumi pada lapisan bumi terus menipis akibat dari eksploitasi terus-menerus.
Kelangkaan tersebut menyebabkan harganya tidak stabil.
Indonesia adalah sebuah negara besar yang memiliki jumlah penduduk
yang besar pula. Penduduk Indonesia pada tahun 2005 berjumlah 218 juta jiwa
dan pada tahun 2010 berjumlah 232 juta jiwa (BPS, 2009). Dari banyaknya
jumlah penduduk tersebut ternyata tidak didukung fasilitas sanitasi yang
memadai. Berdasarkan Survei Sosial Ekonomi Nasional (SUSENAS) 2006
ternyata hanya 40,67 % dari total jumlah rumah tangga yang rumahnya dilengkapi
dengan tangki septik dan parahnya di desa hanya 24,37 % yang mempunyai tangki
septik. Berarti sebagian besar masyarakat Indonesia membuang kotorannya
langsung ke alam tanpa ada alat untuk mengurangi kandungan toksik yang ada
pada kotoran tersebut. Keluarnya Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 5
Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional untuk mengembangkan
sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak (BBM) untuk
menyelesaikan masalah krisis energi yang terjadi di Indonesia. Salah satu energi
alternatif yang efisien adalah biogas. Energi biogas yang dimaksud merupakan
campuran gas yang lebih kurang terdiri dari : 60% CH4, 38% CO2, dan sekitar 2%
campuran N2, O2, H2 dan H2S. Gas metan termasuk gas rumah kaca (greenhouse
gas), bersama dengan gas karbon dioksida (CO2) memberikan efek rumah kaca
yang menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global. Pengurangan gas
metan secara lokal ini dapat berperan positif dalam upaya penyelesaian
permasalahan global.
Menurut Nagamani dan Ramasamy, 1999, tinja manusia dapat
menghasilkan 28 L/kg biogas. Dengan 1 m3 biogas kita dapat menyalakan lampu
60-100 Watt selama 6 jam, 3 kali memasak untuk 5-6 orang, serta setara dengan
listrik sebesar 1,25 kWh (Gladstone, 2006).
Oleh karena itu, karya tulis ini dibuat sebagai bahan pertimbangan dalam
mengolah kotoran manusia sebagai penghasilan tambahan bagi kelompok
masyarakat selain biogas yang dihasilkan dan hasil samping yang diperoleh
berupa pupuk.
Tujuan Penulisan
Berdasarakan uraian pada latar belakang, maka tujuan yang didapatkan adalah
sebagai berikut:
1. Mengurangi pencemaran lingkungan terhadap air dan tanah, juga
pencemaran udara (bau) yang diakibatkan oleh kotoran manusia yang
dibuang sembarangan akibat sanitasi yang buruk.
2
2. Memanfaatkan limbah kotoran manusia tersebut sebagai bahan bakar
biogas yang dapat digunakan sebagai energi alternatif untuk keperluan
rumah tangga serta gas yang dihasilkan dapat di perjualkan.
3. Menambah pemasukan bagi kelompok masyarakat dari hasil penjualan
pupuk yang di peroleh dari hasil samping (by-product) dari limbah kotoran
manusia.
4. Mengurangi Pemanasan Global akibat gas metana bersamaan dengan
karbon dioksida (CO2) yang memberikan efek rumah kaca.
5. Melaksanakan pengkajian terhadap kemungkinan dimanfaatkannya
kegiatan ini sebagai usulan untuk mekanisme pembangunan bersih (Clean
Development Mechanism)
Manfaat Penulisan
Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka dapat diperoleh manfaat sebagai
berikut:
1. Bagi Penulis
Berdasarkan hasil studi pustaka dan analisis, penulis dapat mengetahui
perkembangan pengolahan kotoran manusia menjadi biogas serta hasil
sampingnya yang berupa pupuk.
2. Bagi Masyarakat
Memberikan wawasan dan peluang bisnis sebagai industri menengah.
Selain itu, dapat mengetahui prospek penggunaan kotoran manusia sebagai
penghasil biogas dan pupuk organik.
3. Bagi Pemerintah
Dapat menyediakan kebutuhan bahan bakar bagi masyarakat dan
membantu mengurangi polusi yang berdampak pada Pemanasan Global
4. Bagi Perusahan
Dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif yang memiliki prospek
yang baik dan murah
5. Bagi Calon Peneliti
Dapat dijadikan referensi untuk melakukan penelitian dan menjadi bahan
pertimbangan untuk membuat biogas serta pupuk yang berupa hasil
samping (by-product) dari kotoran manusia.
GAGASAN
Tinjauan Pustaka
Tinja berasal dari sisa metabolisme tubuh manusia yang harus dikeluarkan
agar tidak meracuni tubuh. Keluaran berupa feses bersama urin biasanya dibuang
ke dalam tangki septik. Lumpur tinja/night soil yang telah memenuhi tangki septik
dapat dibawa ke Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja. Komposisi dan volume
lumpur tangki septik tergantung dari faktor diet, iklim dan kesehatan manusia
Komposisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 dan 2.
3
Tabel 1. Komposisi Tinja Manusia
No
Parameter
1.
Berat basah/orang/hari
2.
Berat kering/orang/hari
Tabel 2. Komposisi dalam persen berat kering
No
Parameter
1.
Bahan organic
2.
Karbon
3.
Nitrogen
4.
Phospor
Berat
100-400 gram
30-60 gram
Persentase
44%-55%
88%-97%
5%-7%
3%-5,4%
Sumber: Richard dkk, 1985
Biogas adalah suatu jenis gas yang bisa dibakar, yang diproduksi melalui
proses fermentasi anaerobik bahan organik seperti kotoran ternak dan manusia,
biomassa limbah pertanian atau campuran keduanya, didalam suatu ruang
pencerna (digester). Komposisi biogas yang dihasilkan dari fermentasi tersebut
terbesar adalah 60% CH4, 38% CO2, dan sekitar 2% campuran N2, O2, H2 dan
H2S. Gas methan (CH4) yang merupakan komponen utama biogas merupakan
bahan bakar yang berguna karena mempunyai nilai kalor yang cukup tinggi,.
Karena nilai kalor yang cukup tinggi itulah biogas dapat dipergunakan untuk
keperluan sumber energi. Sistim produksi biogas juga mempunyai beberapa
keuntungan seperti: (1) mengurangi pengaruh gas rumah kaca, (2) mengurangi
polusi bau yang tidak sedap, (3) sebagai pupuk dan (4) produksi energi.
Sistem Produksi Biogas
Sistem produksi biogas dibedakan menurut cara pengisian bahan
bakunya, yaitu pengisian curah dan pengisian kontinyu
•
Pengisian curah
Yang dimaksud dengan sistem pengisian curah (SPC)
adalah cara pengantian bahan yang dilakukan dengan
mengeluarkan sisa bahan yang sudah dicerna dari tangki pencerna
setelah produksi biogas berhenti, dan selanjutnya dilakukan
pengisian bahan baku yang baru. Sistem ini terdiri dari dua
komponen,yaitu tangki pencerna dan tangki pengumpul gas. Untuk
memperoleh biogas yang banyak, sistem ini perlu dibuat dalam
jumlah yang banyak agar kecukupan dan kontinyuitas hasil biogas
tercapai.
•
Pengisian kontinyu
Yang dimaksud dengan pengisian kontinyu (SPK) adalah
pengisian bahan baku kedalam tangki pencerna dilakukan secara
kontinyu (setiap hari) tiga hingga empat minggu sejak pengisian
awal, tanpa harus mengelurkan bahan yang sudah dicerna. Bahan
baku segar yang diisikan setiap hari akan mendorong bahan isian
4
yang sudah dicerna keluar dari tangki pencerna melalui pipa
pengeluaran. Keluaran biasanya dimanfaatkan sebagai pupuk
kompos bagi tanaman, sedang cairannya sebagai pupuk bagi
pertumbuhan algae pada kolam ikan. Dengan SPK, biogas dapat
diproduksi setiap hari setelah tenggang 3 - 4 minggu sejak
pengisian awal. Penambahan biogas ditunjukkan dengan semakin
terdorongnya tangki penyimpan keatas (untuk tipe floating dome).
Sedangkan untuk digester tipe fixed dome pernambahan biogas
ditunjukkan oleh peningkatan tekanan pada manometer. Sampai
pada tinggi tertentu yang dianggap cukup, biogas dapat dipakai
seperlunya secara efisien.
Teknologi Biogas
Teknologi biogas adalah proses penguraian limbah kotoran ternak
oleh bakteri anaerob (bakteri Aceton dan Metan) dalam suatu tangki
pencerna (digester). Dari proses tersebut dihasilkan biogas dan pupuk
slurry. Bahan bangunan yang dipakai adalah material setempat, yang
sebagian besar terdiri dari pasangan batu kali, pasangan batu bata, serta
beton.
Bangunan yang diperlukan dalam proses bio digester adalah:
1)
2)
3)
4)
5)
Bak pemasukan (inlet)
Digester
Bak pengeluaran
Bak penampung slurry
Bak pengencer slurry
P ena m pun g
g as
P en ge lua ra n
G as
L uba n g
P e ng a du ka n
P ipa
P em asu kan
Lu ba ng
P e nge lu aran
S lurry
D in ding
P em isa h
Gambar 1. Pencerna tipe floating dome (India)
5
Lub ang
P en gis ian
Luba ng g eser
P enutup d ila pisi
tana h lem pung
P enge luaran
G as
G as
P enutup
m uda h d ilep as
10 00 m m
M ax.
S lu rry
L uban g
P enge lua ran
Gambar 2. Pencerna tipe fixed dome (China)
Bak Pemasukan (inlet)
Bak yang berguna sebagai penampung kotoran dan air kencing
manusia sebelum dimasukkan di dalam digester. Bak pemasukan ini
dilengkapi dengan penyaring agar sisa rumput atau benda lain yang tidak
dikehendaki masuk ke dalam digester dapat tersaring dan dibersihkan.
Digester
Digester adalah bangunan ruangan (tandon) sebagai tangki
pencerna untuk memproses limbah organik misalnya kotoran manusia, air
kencing dan air, sebagai tempat bakteri anaerob menguraikan limbah isian
tersebut selama waktu tertentu. Dari proses fermentasi limbah tersebut
akan menghasilkan gas, serta slurry (sisa keluaran setelah di proses
sebagai pupuk organik) yang siap pakai dengan unsur hara yang tinggi.
Dari proses fermentasi limbah tersebut akan mengeluarkan sisa yang
bernama slurry dimana slurry mengandung unsur-unsur : N, P, K, Ca, Mg,
yang sangat dibutuhkan sebagai pupuk bagi tanaman.
Bak Pengeluaran
Bak Pelimpahan adalah bak sebagai tampungan limpahan slurry
dari digester dan bila telah penuh menuju ke bak penampungan slurry.
Bak Penampung Slurry
Bak ini berfungsi sebagai tempat menampung slurry luapan dari
Bak Pengeluaran. Slurry di Bak Penampungan digunakan untuk
menyaring/memisahkan slurry cair untuk dikeringkan sehingga ringan
pengangkutannya, mudah dikemas dalam plastik untuk dijual. Dalam
keadaan basah/ cair kandungan unsur haranya sangat tinggi. Penggunaan
pupuk dalam keadaan basah/cair sangat dianjurkan sehingga tidak perlu
melalui penyaring ini.
6
Bak pengencer Slurry
Bak pengencer Slurry ini digunakan untuk menambah kandungan
oksigen yaitu secara aerasi dan bisa diencerkan dengan tambahan air
sehingga bisa dimanfaatkan untuk ternak lele.
Sal.pemasukan
kotoran
Dibuang ke saluran
Bak pengeluaran
Bak pemasukan
Digester
pengolah kotoran
Bak pengendap
sediment/
lumpur
Kolam pengencer
dan aerasi
DENAH/ TAMPAK ATAS
( tanpa skala)
manometer
Saluran pipa gas
Bak pemasukan
Bak pengeluaran
Ruang gas
Ke saluran pembuang
Bak sedimentasi
Ruang sluri
Kolam aerasi
POTONGAN MEMANJAN
(tanpa skala)
Solusi Yang Sudah Pernah Dilakukan
Pada penelitian-penelitian yang telah dilakukan dilaporkan bahwa biogas
yang berasal dari limbah organik, kotoran ternak dan yang terutama kotoran
manusia dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif pengganti bahan bakar.
Hasil samping dari pembuatan biogas (by-product) juga dapat dimanfaatkan
sebagai pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh
tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin, dan lainlain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Dalam penelitian penggunaan
digester sebagai alat yang digunakan untuk mengolah limbah organik (khususnya
tinja manusia) menjadi biogas dapat dibedakan atas 2 tipe, yaitu fixed dome dan
7
floating drum. Tipe fixed dome lebih baik daripada tipe floating drum
dikarenakan biaya operasional digester fixed dome lebih murah, bangunannya
lebih permanen, tidak berkarat dan dapat bertahan sampai 20 tahun.
Kehandalan Gagasan
Biogas dari tinja manusia dapat diperbaharui dan sangat mudah diperoleh
dibandingkan dengan gas yang dari alam yang apabila terus menerus diambil akan
cepat habis, sehingga dapat berdampak buruk bagi kelangsungan hidup manusia.
Proses pembuatan biogas dari tinja manusia juga sangat mudah karena hanya
perlu menggunakan tinja manusia sebagai bahan baku dan digester sebagai
alatnya. Limbah biogas juga sangat baik sebagai pupuk organik, maka secara
keseluruhan pembuatan biogas sangat menguntungkan dan sangat mengurangi
pencemaran terhadap udara, tanah dan air.
Pihak-Pihak Yang Terkait
Pihak-pihak yang dapat bekerjasama dalam memproduksi dan
mensosialisasi gagasan ini diantaranya adalah:
1. Lembaga penelitian seperti LIPI untuk penelitian lebih lanjut sehingga
produk dari gagasan ini dapat dimanfaatkan secara optimal.
2. Peneliti-Peneliti sebelumnya, yang berkaitan dengan gagasan ini dapat
memberikan pengarahan dan hal-hal lain yang bermanfaat.
3. Perusahaan dan Industri bahan bakar seperti Industri Pertamina dan PLN
Untuk mengaplikasikan dan mensosialisasikan produk dari gagasan ini.
Strategi Penerapan
1. Metode Penelitian
Untuk menghasilkan bahan yang ada dalam gagasan ini maka peralatan
dan bahan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: Bahan dan alat yang
digunakan dalam pembuatan biogas sangat sederhana yaitu bahan organik dan
sebuah alat pembangkit yang biasa disebut reaktor/digester. Reaktor biogas
merupakan alat yang kedap udara dengan bagian – bagian pokok terdiri atas
pencerna (digester).
2. Metode Pembuatan Biogás
Kotoran manusia yang dicampur dengan air kencing/air dicampur dalam
bak pemasukan (inlet) selanjutnya disebut manure, masukan ke digester dan
dikubur dalam tanah, buatlah selang untuk gas dikeluarkan. Kemudian tunggu
hingga diuraikan oleh bakteri. Kandungan metan dalam biogas kurang lebih 60 %
dan gas bio yang terbentuk. Gas metan (CH4) ini yang digunakan sebagai sumber
energi untuk keperluan sehari-hari,. Sisa dari proses tersebut di atas keluarlah
slurry cair yang merupakan pupuk organik yang mengandung unsur makro yang
dibutuhkan tanaman.
8
Pada umumnya penguraian bahan-bahan organik menjadi biogas dibagi menjadi 4
tahap, yaitu:
1. Tahap Hidrolisa
Grup mikroorganisme hidrolytic mengurai senyawa organik kompleks
menjadi molekulmolekul sederhana, dengan rantai pendek termasuk
glukosa, asam amino, asam organik, ethanol, karbondioksida dan
hidrokarbon yang dimanfaatkan sebagai sumber karbon dan energy bagi
bakteri yang melakukan fermentasi. Proses hidrolisis dikatalis oleh enzim
yang dikeluarkan oleh bakteri seperti selullase, protase, dan lipase. Rumus
kimia untuk bahan organik adalah C6H10O4 Reaksi yang terjadi selama
proses hidrolisis dimana bahan organic dipecah menjadi molekul gula
sederhana dapat dilihat pada reaksi 1 berikut:
C6H10O4 + 2H2O C6H12O6 + 2H2
2. Tahap Acidogenesis
Tahap hidrolisis segera dilanjutkan oleh pembentukan asam pada proses
acidogenesis. Pada proses ini, bakteri acidogenesis mengubah hasil dari
tahap hidrolisis menjadi bahan organic sederhana (kebanyakan dari rantai
pendek, keton, dan alkohol).
3. Tahap Acetogenis (Tahap Pembentukan Asam)
Pada tahap ini terjadi pembentukan senyawa asetat, CO2 dan hidrogen dari
molekul-molekul sederhana yang tersedia oleh bakteri aceton penghasil
hidrogen. Tetapi pertumbuhan mikroorganisme ini justru akan terhambat
jika terjadi akumulasi hidrogen.
4. Tahap Methanogenesis (Tahap Pembentukan Methan)
Pada tahap ini terjadi pembentukan gas methan dari senyawa asetat,
ataupun hidrogen dan CO2 oleh bakteri methanogen. Bakteri methanogen
adalah bakteri anaerob yang pertumbuhannya lebih lambat dari pada
bakteri yang ada pada tahap satu dan dua. Bakteri ini sangat tergantung
pada bakteri lainnya pada tahap sebelumya untuk menghasilkan nutrien
dalam bentuk yang sesuai.
Fungsi dari bakteri methanogen antara lain mengurangi akumulasi
hidrogen seminimal mungkin di dalam medium dengan jalan
menggunakan hidrogen untuk mereduksi CO2 menjadi produk yang inert
(gas yang tidak dapat bereaksi secara kimia dengan benda lain) yaitu CH4.
Proses ini dilakukan oleh bakteri methanogen pengguna hidrogen. Reaksi
yang terjadi pada tahap methagenesis (Veenstra, G. dan Polprasert, C.
1985.) adalah pada reaksi 2 berikut ini :
CH3COO- + H2O CH4 + HCO3-
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat disimpulkan sebagai
berikut:
1. Pembuatan biogas sangat bermanfaat karena untuk solusi alternatif
pengganti bahan bakar minyak yang semakin menipis sementara
permintaan akan bahan bakar minyak semakin meningkat.
9
2. Pembuatan biogas sangat sederhana karena hanya menggunakan bahan
kotoran manusia dengan menggunakan alat digester. Dimana dalam
digester kotoran manusia akan diubah menjadi biogas dengan bakteri
pengurai yang diperoleh dari pembusukan dan gas yang dihasilkan bisa
langsung dipergunakan.
3. Penggunaan biogas juga banyak keuntungannya karena selain
menghasilkan gas yang mudah diperbaharui juga produk sampingnya
dapat digunakan sebagai pupuk sehingga pembuatan biogas dari tinja
manusia dapat mengurangi pencemaran lingkungan terhadap udara, air dan
tanah akibat pembusukan kotoran manusia ataupun penggunaan bahan
bakar minyak yang berasal dari alam
4. Tinja manusia dapat menghasilkan 28 L/kg biogas. Dengan 1 m3 biogas
kita dapat menyalakan lampu 60-100 Watt selama 6 jam, 3 kali memasak
untuk 5-6 orang, serta setara dengan listrik sebesar 1,25 kWh
DAFTAR PUSTAKA
Gladstone, N. 2006. Biogas. http://www.paceproject.net tanggal akses 18 Februari
2011
Mardiansyah, Agus. 2009. Re: Cara membuat Biogas? Bagaimana???.
http://www.blogspot.com-admin@blogsspot.com tanggal akses 21 Februari
2011
Nagamani, B., dan Rasamany, K. 1999. Biogas Technology –an Indian
Perspective. Current Science Vol 77 Hal 44-55.
Pambudi, Agung 2010. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif.
http://www.dikti.go.id tanggal akses 21 Februari 2011
Rahman,
Burhani.
2009.
Biogas
Sumber
Energi
Alternatif.
http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1123717100 tanggal
akses 21 Februari 2011
Richard, G. F. Dkk. 1989. Appropriate for Water Supply and Sanitation,
Transportation. Water and Telecomunication Department of The
World Bank.
Veenstra, G. dan Polprasert, C. 1985. Wastewater Treatment. IHE, Delf
10
LAMPIRAN
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
KETUA PELAKSANA
1.
2.
3.
4.
Nama
NIM
Tempat / Tanggal Lahir
Riwayat Pendidikan
: Dewi Susanti
: 408231019
: Tanjung Morawa, 17 Juni 1989
:
No.
Pendidikan
1.
SD
SDN 104233 Bdr Labuhan
2002
2.
SMP
SMP Methodist Tg. Morawa
2005
3.
SMA
SMA Methodist Tg. Morawa
2008
Nama Sekolah dan Tempat
Tahun Lulus
5. Riwayat Publikasi / Kursus / Seminar / PKM :
a) Peserta Seminar Nasional Kimia 2009 di Universitas Negeri
Medan.
b) Peserta Seminar Pembelajaran Kimia di Universitas Negeri Medan
2009
c) Peserta Seminar Pelatihan Pembuatan Proposal Kreativitas
Mahasiswa (PKM) 2010
d) Peserta Seminar IT “e-Everything The Future of Information
Technology” di Restoran Ria 2008
e) Peserta Seminar IT “ The Knowledge Of Power” di YangLim
Plaza 2009
f) Peserta Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
g) Juara Harapan I Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
h) Peserta Olimpiade Sains Nasional PT. Pertamina di Universitas
Sumatera Utara 2010.
i) Pemenang Program Kreativitas Mahasiswa Tingkat Ditjen Dikti
Tahun 2011 dengan Judul “Optimalisasi Jenis Mikroba yang
Berpotensi Membuat Bioetanol dari Ubi Jalar Putih (Ipomea
batatas L).
Medan, 28 Februari 2011
Ketua Pelaksana
(Dewi Susanti)
NIM. 408231019
11
ANGGOTA PELAKSANA
1.
2.
3.
4.
Nama Lengkap
NIM
Tempat dan Tanggal Lahir
Riwayat Pendidikan
: Rahmadani
: 408231039
: Medan, 18 Maret 1989
:
No.
Pendidikan
Nama dan Tempat
Tahun Lulus
1.
SD
SDN 06250 Medan
2001
2.
SMP
SMP NEGERI 42 Medan
2004
3.
SMA
SMA SWASTA YAPIM MABAR 2008
Medan
5. Riwayat Publikasi / kursus / seminar / PKM:
a) Peserta seminar Motivasi Nasional di Universitas Negeri Medan
b) Peserta Seminar Pelatihan Pembuatan Proposal Kreativitas Mahasiswa
(PKM) 2010.
c) Peserta Olimpiade Sains Se-Unimed 2010.
d) Juara Harapan I Olimpiade Sains Se-Unimed 2010.
e) Peserta Olimpiade Sains Nasional PT. Pertamina di Universitas
Sumatera Utara 2010.
f) Pemenang Program Kreativitas Mahasiswa Tingkat Ditjen Dikti Tahun
2011 dengan Judul “Optimalisasi Jenis Mikroba yang Berpotensi
Membuat Bioetanol dari Ubi Jalar Putih ( Ipomea batatas L).
Medan, 28 Februari 2011
Anggota Pelaksana I
(Rahmadani)
NIM. 408231039
12
ANGGOTA PELAKSANA II
1. Nama
2. NIM
3. Tempat / Tanggal Lahir
4.Riwayat Pendidikan
No.
Pendidikan
: Andy Hardi Harefa
: 4103331003
: Lahewa, 20 Agustus 1991
:
Nama Sekolah dan Tempat
Tahun Lulus
1.
SD
SDN 071149 Lahewa
2003
2.
SMP
SMPN 1 Lahewa
2006
3.
SMA
SMAN 1 Lahewa
2009
5. Riwayat Publikasi / kursus / seminar / PKM:
a) Peserta seminar Motivasi Nasional Pendidikan Karakter di Universitas
Negeri Medan 2010
b) Peserta Seminar Pelatihan Pembuatan Proposal Kreativitas Mahasiswa
(PKM) 2010.
c) Organisasi Siswa Intra Sekolah (OSIS)
Medan, 28 Februari 2011
Anggota Pelaksana II
(Andy Hardi Harefa)
NIM. 4103331003
PEMANFAATAN LIMBAH KOTORAN MANUSIA MENJADI BAHAN
YANG BERNILAI EKONOMI TINGGI BERUPA BIOGAS SERTA HASIL
SAMPINGNYA
BIDANG KEGIATAN:
PKM-GT
Diusulkan oleh:
DEWI SUSANTI
(408231019) ANGKATAN 2008
RAHMADANI
(408231039) ANGKATAN 2008
ANDY HARDI HAREFA
(4103331003) ANGKATAN 2010
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2011
HALAMAN PENGESAHAN
USULAN PKM-GT
1. Judul Kegiatan: PEMANFAATAN LIMBAH KOTORAN MANUSIA MENJADI
BAHAN YANG BERNILAI EKONOMI TINGGI BERUPA
BIOGAS SERTA HASIL SAMPINGNYA
2. Bidang Kegiatan: PKM-GT
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
b. NIM
c. Jurusan
d. Universitas
e. Alamat Rumah dan No.Hp
g. Alamat Email
4. Anggota Pelaksana kegiatan/Penulis
5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
b. NIP
c. Alamat Rumah dan No.Hp
: Dewi Susanti
: 408321019
: Kimia
: Universitas Negeri Medan
: Jln. Bandar Labuhan Gg.Inpres
No.66, Dusun III, Kec Tg.Morawa, Kab.
Deli Serdang, Sumatra Utara (0617945965/0852 7500 5533)
: dewiskie@ymail.com
: 2 orang
: Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si
: 196006181987031002
: Jalan Garuda III No. 14 P. Mandala
(08126417912)
Medan, 28 Februari 2011
Menyetujui
Pembantu Dekan III
Ketua Pelaksana Kegiatan
(Drs. Asrin Lubis, M.Pd)
NIP.196010021987031004
(Dewi Susanti)
NIM. 408231019
Pembantu Rektor III
Bidang Kemahasiswaan
Dosen Pendamping
(Dr. Biner Ambarita, M.Pd)
NIP.195701151984031004
(Prof. Dr. Ramlan Silaban, M.Si)
NIP. 196006181987031002
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena
atas rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan karya tulis dengan judul
Pemanfaatan Limbah Kotoran Manusia Menjadi Bahan Yang Bernilai Ekonomi
Tinggi Berupa Biogas Serta Hasil Sampingnya. Karya tulis ilmiah ini disusun
sebagai keikutsertaan penulis dalam Program Kreatifitas Mahasiswa yang
diselenggarakan oleh Dikti.
Penulis mengucapkan terimakasih kepada Prof. Dr. Ramlan Silaban, M. Si
selaku dosen pembimbing, orang tua yang memberikan motivasi dan semua pihak
yang turut mendukung dalam pembuatan karya tulis ini. Besar harapan penulis agar
karya tulis ini dapat bermanfaat bagi masyarakat dan dapat diaplikasikan untuk
membantu menyelesaikan permasalahan krisis energi khususnya bahan bakar minyak.
Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penyusunan karya tulis
ilmiah ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun
agar lebih baik lagi dalam pembuatan karya tulis ilmiah berikutnya.
Medan, 28 Februari 2011
Penulis
iii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ..................................................................................
HALAMAN PENGESAHAN USUL .........................................................
KATA PENGANTAR ..............................................................................
DAFTAR ISI .............................................................................................
RINGKASAN ............................................................................................
PENDAHULUAN
Latar Belakang ......................................................................................
Tujuan Penulisan ...................................................................................
Manfaat Penulisan .................................................................................
GAGASAN
Tinjaun Pustaka .....................................................................................
Solusi Yang Sudah Pernah Dilakukan ....................................................
Kehandalan Gagasan .............................................................................
Pihak-Pihak Yang Terkait ......................................................................
Strategi Penerapan .................................................................................
KESIMPULAN ..........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
LAMPIRAN................................................................................................
Daftar Riwayat Hidup Ketua Pelaksana .................................................
Daftar Riwayat Hidup Anggota I ...........................................................
Daftar Riwayat Hidup Anggota II ..........................................................
i
ii
iii
iv
v
1
1
2
2
6
7
7
7
8
9
10
10
11
12
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Pencerna Tipe Floating Dome India) ..........................................
Gambar 2. Pencerna Tipe Fixed Dome (China) ............................................
Gambar 3. Digaster Tampak Atas dan Potongan Memanjang .....................
4
5
6
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Komposisi Tinja Manusia ..............................................................
Tabel 2. Komposisi dalam Persen Berat Kering ...........................................
3
3
iv
RINGKASAN
Laju pertambahan jumlah penduduk yang tidak sesuai dengan
peningkatan produksi pangan dan perluasan lapangan pekerjaan, serta
keterbatasan sumber daya alam yang tersedia menyebabkan terancamnya
kelangsungan hidup manusia. Bahan bakar minyak (BBM) merupakan
kebutuhan vital bagi manusia. Sebagian besar atau bahkan hampir semua
teknologi yang digunakan menggunakan bahan bakar minyak sebagai sumber
energi. BBM yang kita gunakan saat ini semakin langka. Hal ini disebabkan
karena kuantitas minyak bumi pada lapisan bumi terus menipis akibat dari
eksploitasi terus-menerus. sehingga sangat dibutuhkan sumber energi lain
sebagai sumber energy alternatif yang murah dan dapat dijangkau semua
kalangan.
Tujuan dari penulisan karya tulis ilmiah ini selain untuk memberikan
solusi terkait masalah kelangkaan bahan bakar minyak dengan menggunakan
pemanfaatan biogas. Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari bahan
organik, kotoran ternak dan kotoran manusia. Biogas dengan menggunakan
kotoran manusia menjadi solusi sangat baik karena selain sebagai energy
alternative pengganti BBM juga dapat mengurangi pencemaran lingkungan
air, tanah, dan udara dari kotoran manusia yang pada umumnya masyarakat
kurang memiliki sanitasi yang baik.. Manfaat lain yang dapat diperoleh dari
pembuatan biogas adalah produk samping seperti sludge, dapat digunakan
sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat yang dapat dimanfaatkan
dan sangat baik untuk tanaman.
Tulisan dalam karya tulis ini merupakan kajian ilmiah yang dapat
dikembangkan dan diterapkan lebih lanjut. Adapun objek tulisan ini adalah
potensi dari biomassa berupa kotoran manusia sebagai penghasil biogas dalam
rangka diversifikasi sumber energi alternatif. Sumber energi dari biogas dapat
diterapkan untuk memberi solusi dari kelangkaan bahan bakar minyak dan
limbah biogas sebagai pupuk yang membantu perekonomian masyarakat.
Informasi yang dikumpulkan adalah informasi yang berkaitan dengan sumber
energi alternatif, biogas dan literatur tentang pembuatan dan pemanfaatan
biogas itu sendiri. Informasi ini diperoleh dari berbagai literatur baik berupa
artikel maupun jurnal yang relevan dengan objek yang akan dikaji.
Pembuatan biogas sangat sederhana karena hanya menggunakan bahan
kotoran manusia dengan menggunakan alat digester. Dimana dalam digester
kotoran manusia akan diubah menjadi biogas dengan bakteri pengurai yang
diperoleh dari pembusukan. Gas yang dihasilkan bisa langsung dipergunakan.
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana
(CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan
energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya. Sehingga biogas dapat
menjadi energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar yang sangat murah
dan mudah diperbaharui.
v
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Bahan bakar minyak (BBM) merupakan kebutuhan vital bagi manusia.
Sebagian besar atau bahkan hampir semua teknologi yang digunakan
menggunakan bahan bakar minyak sebagai sumber energi. BBM yang kita
gunakan saat ini semakin langka. Hal ini disebabkan karena kuantitas minyak
bumi pada lapisan bumi terus menipis akibat dari eksploitasi terus-menerus.
Kelangkaan tersebut menyebabkan harganya tidak stabil.
Indonesia adalah sebuah negara besar yang memiliki jumlah penduduk
yang besar pula. Penduduk Indonesia pada tahun 2005 berjumlah 218 juta jiwa
dan pada tahun 2010 berjumlah 232 juta jiwa (BPS, 2009). Dari banyaknya
jumlah penduduk tersebut ternyata tidak didukung fasilitas sanitasi yang
memadai. Berdasarkan Survei Sosial Ekonomi Nasional (SUSENAS) 2006
ternyata hanya 40,67 % dari total jumlah rumah tangga yang rumahnya dilengkapi
dengan tangki septik dan parahnya di desa hanya 24,37 % yang mempunyai tangki
septik. Berarti sebagian besar masyarakat Indonesia membuang kotorannya
langsung ke alam tanpa ada alat untuk mengurangi kandungan toksik yang ada
pada kotoran tersebut. Keluarnya Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 5
Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional untuk mengembangkan
sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak (BBM) untuk
menyelesaikan masalah krisis energi yang terjadi di Indonesia. Salah satu energi
alternatif yang efisien adalah biogas. Energi biogas yang dimaksud merupakan
campuran gas yang lebih kurang terdiri dari : 60% CH4, 38% CO2, dan sekitar 2%
campuran N2, O2, H2 dan H2S. Gas metan termasuk gas rumah kaca (greenhouse
gas), bersama dengan gas karbon dioksida (CO2) memberikan efek rumah kaca
yang menyebabkan terjadinya fenomena pemanasan global. Pengurangan gas
metan secara lokal ini dapat berperan positif dalam upaya penyelesaian
permasalahan global.
Menurut Nagamani dan Ramasamy, 1999, tinja manusia dapat
menghasilkan 28 L/kg biogas. Dengan 1 m3 biogas kita dapat menyalakan lampu
60-100 Watt selama 6 jam, 3 kali memasak untuk 5-6 orang, serta setara dengan
listrik sebesar 1,25 kWh (Gladstone, 2006).
Oleh karena itu, karya tulis ini dibuat sebagai bahan pertimbangan dalam
mengolah kotoran manusia sebagai penghasilan tambahan bagi kelompok
masyarakat selain biogas yang dihasilkan dan hasil samping yang diperoleh
berupa pupuk.
Tujuan Penulisan
Berdasarakan uraian pada latar belakang, maka tujuan yang didapatkan adalah
sebagai berikut:
1. Mengurangi pencemaran lingkungan terhadap air dan tanah, juga
pencemaran udara (bau) yang diakibatkan oleh kotoran manusia yang
dibuang sembarangan akibat sanitasi yang buruk.
2
2. Memanfaatkan limbah kotoran manusia tersebut sebagai bahan bakar
biogas yang dapat digunakan sebagai energi alternatif untuk keperluan
rumah tangga serta gas yang dihasilkan dapat di perjualkan.
3. Menambah pemasukan bagi kelompok masyarakat dari hasil penjualan
pupuk yang di peroleh dari hasil samping (by-product) dari limbah kotoran
manusia.
4. Mengurangi Pemanasan Global akibat gas metana bersamaan dengan
karbon dioksida (CO2) yang memberikan efek rumah kaca.
5. Melaksanakan pengkajian terhadap kemungkinan dimanfaatkannya
kegiatan ini sebagai usulan untuk mekanisme pembangunan bersih (Clean
Development Mechanism)
Manfaat Penulisan
Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka dapat diperoleh manfaat sebagai
berikut:
1. Bagi Penulis
Berdasarkan hasil studi pustaka dan analisis, penulis dapat mengetahui
perkembangan pengolahan kotoran manusia menjadi biogas serta hasil
sampingnya yang berupa pupuk.
2. Bagi Masyarakat
Memberikan wawasan dan peluang bisnis sebagai industri menengah.
Selain itu, dapat mengetahui prospek penggunaan kotoran manusia sebagai
penghasil biogas dan pupuk organik.
3. Bagi Pemerintah
Dapat menyediakan kebutuhan bahan bakar bagi masyarakat dan
membantu mengurangi polusi yang berdampak pada Pemanasan Global
4. Bagi Perusahan
Dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif yang memiliki prospek
yang baik dan murah
5. Bagi Calon Peneliti
Dapat dijadikan referensi untuk melakukan penelitian dan menjadi bahan
pertimbangan untuk membuat biogas serta pupuk yang berupa hasil
samping (by-product) dari kotoran manusia.
GAGASAN
Tinjauan Pustaka
Tinja berasal dari sisa metabolisme tubuh manusia yang harus dikeluarkan
agar tidak meracuni tubuh. Keluaran berupa feses bersama urin biasanya dibuang
ke dalam tangki septik. Lumpur tinja/night soil yang telah memenuhi tangki septik
dapat dibawa ke Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja. Komposisi dan volume
lumpur tangki septik tergantung dari faktor diet, iklim dan kesehatan manusia
Komposisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 dan 2.
3
Tabel 1. Komposisi Tinja Manusia
No
Parameter
1.
Berat basah/orang/hari
2.
Berat kering/orang/hari
Tabel 2. Komposisi dalam persen berat kering
No
Parameter
1.
Bahan organic
2.
Karbon
3.
Nitrogen
4.
Phospor
Berat
100-400 gram
30-60 gram
Persentase
44%-55%
88%-97%
5%-7%
3%-5,4%
Sumber: Richard dkk, 1985
Biogas adalah suatu jenis gas yang bisa dibakar, yang diproduksi melalui
proses fermentasi anaerobik bahan organik seperti kotoran ternak dan manusia,
biomassa limbah pertanian atau campuran keduanya, didalam suatu ruang
pencerna (digester). Komposisi biogas yang dihasilkan dari fermentasi tersebut
terbesar adalah 60% CH4, 38% CO2, dan sekitar 2% campuran N2, O2, H2 dan
H2S. Gas methan (CH4) yang merupakan komponen utama biogas merupakan
bahan bakar yang berguna karena mempunyai nilai kalor yang cukup tinggi,.
Karena nilai kalor yang cukup tinggi itulah biogas dapat dipergunakan untuk
keperluan sumber energi. Sistim produksi biogas juga mempunyai beberapa
keuntungan seperti: (1) mengurangi pengaruh gas rumah kaca, (2) mengurangi
polusi bau yang tidak sedap, (3) sebagai pupuk dan (4) produksi energi.
Sistem Produksi Biogas
Sistem produksi biogas dibedakan menurut cara pengisian bahan
bakunya, yaitu pengisian curah dan pengisian kontinyu
•
Pengisian curah
Yang dimaksud dengan sistem pengisian curah (SPC)
adalah cara pengantian bahan yang dilakukan dengan
mengeluarkan sisa bahan yang sudah dicerna dari tangki pencerna
setelah produksi biogas berhenti, dan selanjutnya dilakukan
pengisian bahan baku yang baru. Sistem ini terdiri dari dua
komponen,yaitu tangki pencerna dan tangki pengumpul gas. Untuk
memperoleh biogas yang banyak, sistem ini perlu dibuat dalam
jumlah yang banyak agar kecukupan dan kontinyuitas hasil biogas
tercapai.
•
Pengisian kontinyu
Yang dimaksud dengan pengisian kontinyu (SPK) adalah
pengisian bahan baku kedalam tangki pencerna dilakukan secara
kontinyu (setiap hari) tiga hingga empat minggu sejak pengisian
awal, tanpa harus mengelurkan bahan yang sudah dicerna. Bahan
baku segar yang diisikan setiap hari akan mendorong bahan isian
4
yang sudah dicerna keluar dari tangki pencerna melalui pipa
pengeluaran. Keluaran biasanya dimanfaatkan sebagai pupuk
kompos bagi tanaman, sedang cairannya sebagai pupuk bagi
pertumbuhan algae pada kolam ikan. Dengan SPK, biogas dapat
diproduksi setiap hari setelah tenggang 3 - 4 minggu sejak
pengisian awal. Penambahan biogas ditunjukkan dengan semakin
terdorongnya tangki penyimpan keatas (untuk tipe floating dome).
Sedangkan untuk digester tipe fixed dome pernambahan biogas
ditunjukkan oleh peningkatan tekanan pada manometer. Sampai
pada tinggi tertentu yang dianggap cukup, biogas dapat dipakai
seperlunya secara efisien.
Teknologi Biogas
Teknologi biogas adalah proses penguraian limbah kotoran ternak
oleh bakteri anaerob (bakteri Aceton dan Metan) dalam suatu tangki
pencerna (digester). Dari proses tersebut dihasilkan biogas dan pupuk
slurry. Bahan bangunan yang dipakai adalah material setempat, yang
sebagian besar terdiri dari pasangan batu kali, pasangan batu bata, serta
beton.
Bangunan yang diperlukan dalam proses bio digester adalah:
1)
2)
3)
4)
5)
Bak pemasukan (inlet)
Digester
Bak pengeluaran
Bak penampung slurry
Bak pengencer slurry
P ena m pun g
g as
P en ge lua ra n
G as
L uba n g
P e ng a du ka n
P ipa
P em asu kan
Lu ba ng
P e nge lu aran
S lurry
D in ding
P em isa h
Gambar 1. Pencerna tipe floating dome (India)
5
Lub ang
P en gis ian
Luba ng g eser
P enutup d ila pisi
tana h lem pung
P enge luaran
G as
G as
P enutup
m uda h d ilep as
10 00 m m
M ax.
S lu rry
L uban g
P enge lua ran
Gambar 2. Pencerna tipe fixed dome (China)
Bak Pemasukan (inlet)
Bak yang berguna sebagai penampung kotoran dan air kencing
manusia sebelum dimasukkan di dalam digester. Bak pemasukan ini
dilengkapi dengan penyaring agar sisa rumput atau benda lain yang tidak
dikehendaki masuk ke dalam digester dapat tersaring dan dibersihkan.
Digester
Digester adalah bangunan ruangan (tandon) sebagai tangki
pencerna untuk memproses limbah organik misalnya kotoran manusia, air
kencing dan air, sebagai tempat bakteri anaerob menguraikan limbah isian
tersebut selama waktu tertentu. Dari proses fermentasi limbah tersebut
akan menghasilkan gas, serta slurry (sisa keluaran setelah di proses
sebagai pupuk organik) yang siap pakai dengan unsur hara yang tinggi.
Dari proses fermentasi limbah tersebut akan mengeluarkan sisa yang
bernama slurry dimana slurry mengandung unsur-unsur : N, P, K, Ca, Mg,
yang sangat dibutuhkan sebagai pupuk bagi tanaman.
Bak Pengeluaran
Bak Pelimpahan adalah bak sebagai tampungan limpahan slurry
dari digester dan bila telah penuh menuju ke bak penampungan slurry.
Bak Penampung Slurry
Bak ini berfungsi sebagai tempat menampung slurry luapan dari
Bak Pengeluaran. Slurry di Bak Penampungan digunakan untuk
menyaring/memisahkan slurry cair untuk dikeringkan sehingga ringan
pengangkutannya, mudah dikemas dalam plastik untuk dijual. Dalam
keadaan basah/ cair kandungan unsur haranya sangat tinggi. Penggunaan
pupuk dalam keadaan basah/cair sangat dianjurkan sehingga tidak perlu
melalui penyaring ini.
6
Bak pengencer Slurry
Bak pengencer Slurry ini digunakan untuk menambah kandungan
oksigen yaitu secara aerasi dan bisa diencerkan dengan tambahan air
sehingga bisa dimanfaatkan untuk ternak lele.
Sal.pemasukan
kotoran
Dibuang ke saluran
Bak pengeluaran
Bak pemasukan
Digester
pengolah kotoran
Bak pengendap
sediment/
lumpur
Kolam pengencer
dan aerasi
DENAH/ TAMPAK ATAS
( tanpa skala)
manometer
Saluran pipa gas
Bak pemasukan
Bak pengeluaran
Ruang gas
Ke saluran pembuang
Bak sedimentasi
Ruang sluri
Kolam aerasi
POTONGAN MEMANJAN
(tanpa skala)
Solusi Yang Sudah Pernah Dilakukan
Pada penelitian-penelitian yang telah dilakukan dilaporkan bahwa biogas
yang berasal dari limbah organik, kotoran ternak dan yang terutama kotoran
manusia dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif pengganti bahan bakar.
Hasil samping dari pembuatan biogas (by-product) juga dapat dimanfaatkan
sebagai pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh
tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin, dan lainlain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Dalam penelitian penggunaan
digester sebagai alat yang digunakan untuk mengolah limbah organik (khususnya
tinja manusia) menjadi biogas dapat dibedakan atas 2 tipe, yaitu fixed dome dan
7
floating drum. Tipe fixed dome lebih baik daripada tipe floating drum
dikarenakan biaya operasional digester fixed dome lebih murah, bangunannya
lebih permanen, tidak berkarat dan dapat bertahan sampai 20 tahun.
Kehandalan Gagasan
Biogas dari tinja manusia dapat diperbaharui dan sangat mudah diperoleh
dibandingkan dengan gas yang dari alam yang apabila terus menerus diambil akan
cepat habis, sehingga dapat berdampak buruk bagi kelangsungan hidup manusia.
Proses pembuatan biogas dari tinja manusia juga sangat mudah karena hanya
perlu menggunakan tinja manusia sebagai bahan baku dan digester sebagai
alatnya. Limbah biogas juga sangat baik sebagai pupuk organik, maka secara
keseluruhan pembuatan biogas sangat menguntungkan dan sangat mengurangi
pencemaran terhadap udara, tanah dan air.
Pihak-Pihak Yang Terkait
Pihak-pihak yang dapat bekerjasama dalam memproduksi dan
mensosialisasi gagasan ini diantaranya adalah:
1. Lembaga penelitian seperti LIPI untuk penelitian lebih lanjut sehingga
produk dari gagasan ini dapat dimanfaatkan secara optimal.
2. Peneliti-Peneliti sebelumnya, yang berkaitan dengan gagasan ini dapat
memberikan pengarahan dan hal-hal lain yang bermanfaat.
3. Perusahaan dan Industri bahan bakar seperti Industri Pertamina dan PLN
Untuk mengaplikasikan dan mensosialisasikan produk dari gagasan ini.
Strategi Penerapan
1. Metode Penelitian
Untuk menghasilkan bahan yang ada dalam gagasan ini maka peralatan
dan bahan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: Bahan dan alat yang
digunakan dalam pembuatan biogas sangat sederhana yaitu bahan organik dan
sebuah alat pembangkit yang biasa disebut reaktor/digester. Reaktor biogas
merupakan alat yang kedap udara dengan bagian – bagian pokok terdiri atas
pencerna (digester).
2. Metode Pembuatan Biogás
Kotoran manusia yang dicampur dengan air kencing/air dicampur dalam
bak pemasukan (inlet) selanjutnya disebut manure, masukan ke digester dan
dikubur dalam tanah, buatlah selang untuk gas dikeluarkan. Kemudian tunggu
hingga diuraikan oleh bakteri. Kandungan metan dalam biogas kurang lebih 60 %
dan gas bio yang terbentuk. Gas metan (CH4) ini yang digunakan sebagai sumber
energi untuk keperluan sehari-hari,. Sisa dari proses tersebut di atas keluarlah
slurry cair yang merupakan pupuk organik yang mengandung unsur makro yang
dibutuhkan tanaman.
8
Pada umumnya penguraian bahan-bahan organik menjadi biogas dibagi menjadi 4
tahap, yaitu:
1. Tahap Hidrolisa
Grup mikroorganisme hidrolytic mengurai senyawa organik kompleks
menjadi molekulmolekul sederhana, dengan rantai pendek termasuk
glukosa, asam amino, asam organik, ethanol, karbondioksida dan
hidrokarbon yang dimanfaatkan sebagai sumber karbon dan energy bagi
bakteri yang melakukan fermentasi. Proses hidrolisis dikatalis oleh enzim
yang dikeluarkan oleh bakteri seperti selullase, protase, dan lipase. Rumus
kimia untuk bahan organik adalah C6H10O4 Reaksi yang terjadi selama
proses hidrolisis dimana bahan organic dipecah menjadi molekul gula
sederhana dapat dilihat pada reaksi 1 berikut:
C6H10O4 + 2H2O C6H12O6 + 2H2
2. Tahap Acidogenesis
Tahap hidrolisis segera dilanjutkan oleh pembentukan asam pada proses
acidogenesis. Pada proses ini, bakteri acidogenesis mengubah hasil dari
tahap hidrolisis menjadi bahan organic sederhana (kebanyakan dari rantai
pendek, keton, dan alkohol).
3. Tahap Acetogenis (Tahap Pembentukan Asam)
Pada tahap ini terjadi pembentukan senyawa asetat, CO2 dan hidrogen dari
molekul-molekul sederhana yang tersedia oleh bakteri aceton penghasil
hidrogen. Tetapi pertumbuhan mikroorganisme ini justru akan terhambat
jika terjadi akumulasi hidrogen.
4. Tahap Methanogenesis (Tahap Pembentukan Methan)
Pada tahap ini terjadi pembentukan gas methan dari senyawa asetat,
ataupun hidrogen dan CO2 oleh bakteri methanogen. Bakteri methanogen
adalah bakteri anaerob yang pertumbuhannya lebih lambat dari pada
bakteri yang ada pada tahap satu dan dua. Bakteri ini sangat tergantung
pada bakteri lainnya pada tahap sebelumya untuk menghasilkan nutrien
dalam bentuk yang sesuai.
Fungsi dari bakteri methanogen antara lain mengurangi akumulasi
hidrogen seminimal mungkin di dalam medium dengan jalan
menggunakan hidrogen untuk mereduksi CO2 menjadi produk yang inert
(gas yang tidak dapat bereaksi secara kimia dengan benda lain) yaitu CH4.
Proses ini dilakukan oleh bakteri methanogen pengguna hidrogen. Reaksi
yang terjadi pada tahap methagenesis (Veenstra, G. dan Polprasert, C.
1985.) adalah pada reaksi 2 berikut ini :
CH3COO- + H2O CH4 + HCO3-
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan yang telah diuraikan, maka dapat disimpulkan sebagai
berikut:
1. Pembuatan biogas sangat bermanfaat karena untuk solusi alternatif
pengganti bahan bakar minyak yang semakin menipis sementara
permintaan akan bahan bakar minyak semakin meningkat.
9
2. Pembuatan biogas sangat sederhana karena hanya menggunakan bahan
kotoran manusia dengan menggunakan alat digester. Dimana dalam
digester kotoran manusia akan diubah menjadi biogas dengan bakteri
pengurai yang diperoleh dari pembusukan dan gas yang dihasilkan bisa
langsung dipergunakan.
3. Penggunaan biogas juga banyak keuntungannya karena selain
menghasilkan gas yang mudah diperbaharui juga produk sampingnya
dapat digunakan sebagai pupuk sehingga pembuatan biogas dari tinja
manusia dapat mengurangi pencemaran lingkungan terhadap udara, air dan
tanah akibat pembusukan kotoran manusia ataupun penggunaan bahan
bakar minyak yang berasal dari alam
4. Tinja manusia dapat menghasilkan 28 L/kg biogas. Dengan 1 m3 biogas
kita dapat menyalakan lampu 60-100 Watt selama 6 jam, 3 kali memasak
untuk 5-6 orang, serta setara dengan listrik sebesar 1,25 kWh
DAFTAR PUSTAKA
Gladstone, N. 2006. Biogas. http://www.paceproject.net tanggal akses 18 Februari
2011
Mardiansyah, Agus. 2009. Re: Cara membuat Biogas? Bagaimana???.
http://www.blogspot.com-admin@blogsspot.com tanggal akses 21 Februari
2011
Nagamani, B., dan Rasamany, K. 1999. Biogas Technology –an Indian
Perspective. Current Science Vol 77 Hal 44-55.
Pambudi, Agung 2010. Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif.
http://www.dikti.go.id tanggal akses 21 Februari 2011
Rahman,
Burhani.
2009.
Biogas
Sumber
Energi
Alternatif.
http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1123717100 tanggal
akses 21 Februari 2011
Richard, G. F. Dkk. 1989. Appropriate for Water Supply and Sanitation,
Transportation. Water and Telecomunication Department of The
World Bank.
Veenstra, G. dan Polprasert, C. 1985. Wastewater Treatment. IHE, Delf
10
LAMPIRAN
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
KETUA PELAKSANA
1.
2.
3.
4.
Nama
NIM
Tempat / Tanggal Lahir
Riwayat Pendidikan
: Dewi Susanti
: 408231019
: Tanjung Morawa, 17 Juni 1989
:
No.
Pendidikan
1.
SD
SDN 104233 Bdr Labuhan
2002
2.
SMP
SMP Methodist Tg. Morawa
2005
3.
SMA
SMA Methodist Tg. Morawa
2008
Nama Sekolah dan Tempat
Tahun Lulus
5. Riwayat Publikasi / Kursus / Seminar / PKM :
a) Peserta Seminar Nasional Kimia 2009 di Universitas Negeri
Medan.
b) Peserta Seminar Pembelajaran Kimia di Universitas Negeri Medan
2009
c) Peserta Seminar Pelatihan Pembuatan Proposal Kreativitas
Mahasiswa (PKM) 2010
d) Peserta Seminar IT “e-Everything The Future of Information
Technology” di Restoran Ria 2008
e) Peserta Seminar IT “ The Knowledge Of Power” di YangLim
Plaza 2009
f) Peserta Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
g) Juara Harapan I Olimpiade Sains Se-Unimed 2010
h) Peserta Olimpiade Sains Nasional PT. Pertamina di Universitas
Sumatera Utara 2010.
i) Pemenang Program Kreativitas Mahasiswa Tingkat Ditjen Dikti
Tahun 2011 dengan Judul “Optimalisasi Jenis Mikroba yang
Berpotensi Membuat Bioetanol dari Ubi Jalar Putih (Ipomea
batatas L).
Medan, 28 Februari 2011
Ketua Pelaksana
(Dewi Susanti)
NIM. 408231019
11
ANGGOTA PELAKSANA
1.
2.
3.
4.
Nama Lengkap
NIM
Tempat dan Tanggal Lahir
Riwayat Pendidikan
: Rahmadani
: 408231039
: Medan, 18 Maret 1989
:
No.
Pendidikan
Nama dan Tempat
Tahun Lulus
1.
SD
SDN 06250 Medan
2001
2.
SMP
SMP NEGERI 42 Medan
2004
3.
SMA
SMA SWASTA YAPIM MABAR 2008
Medan
5. Riwayat Publikasi / kursus / seminar / PKM:
a) Peserta seminar Motivasi Nasional di Universitas Negeri Medan
b) Peserta Seminar Pelatihan Pembuatan Proposal Kreativitas Mahasiswa
(PKM) 2010.
c) Peserta Olimpiade Sains Se-Unimed 2010.
d) Juara Harapan I Olimpiade Sains Se-Unimed 2010.
e) Peserta Olimpiade Sains Nasional PT. Pertamina di Universitas
Sumatera Utara 2010.
f) Pemenang Program Kreativitas Mahasiswa Tingkat Ditjen Dikti Tahun
2011 dengan Judul “Optimalisasi Jenis Mikroba yang Berpotensi
Membuat Bioetanol dari Ubi Jalar Putih ( Ipomea batatas L).
Medan, 28 Februari 2011
Anggota Pelaksana I
(Rahmadani)
NIM. 408231039
12
ANGGOTA PELAKSANA II
1. Nama
2. NIM
3. Tempat / Tanggal Lahir
4.Riwayat Pendidikan
No.
Pendidikan
: Andy Hardi Harefa
: 4103331003
: Lahewa, 20 Agustus 1991
:
Nama Sekolah dan Tempat
Tahun Lulus
1.
SD
SDN 071149 Lahewa
2003
2.
SMP
SMPN 1 Lahewa
2006
3.
SMA
SMAN 1 Lahewa
2009
5. Riwayat Publikasi / kursus / seminar / PKM:
a) Peserta seminar Motivasi Nasional Pendidikan Karakter di Universitas
Negeri Medan 2010
b) Peserta Seminar Pelatihan Pembuatan Proposal Kreativitas Mahasiswa
(PKM) 2010.
c) Organisasi Siswa Intra Sekolah (OSIS)
Medan, 28 Februari 2011
Anggota Pelaksana II
(Andy Hardi Harefa)
NIM. 4103331003