Kompor Berbahan Bakar Gas dari Hasil Ele

LAPORAN
MESIN TEKNOLOGI TERAPAN
“Kompor Berbahan Bakar Gas dari Hasil Elektrolisis Air Dan Fermentasi

Limbah Sayuran”

Disusun Oleh :

Daniel Fifaldi Nardo
1306279
Dosen Pembimbing : Hendri Nurdin, MT

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2015

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikumWr.Wb
Pujisyukurkehadirat Allah SWT atasberkattaufikdanhidayah-Nya yang masih

senantiasa tercurahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini
dengan lancar. Sholawat beriring salam kita ucapkan kepada Rasulullah SAW, yang telah
memperjuangkan umatnya dar ijajahan kezhaliman menuju kemerdekaan yang penuh
dengan ilmu pengetahuansebagaimana yang telah kita rasakan saat ini.
Dengan izin Allah SWT jualah kiranya penulis berhasil menyelesaikan tugas
laporan mata kuliah mesin teknologi terapan dengan judul “Kompor Berbahan Bakar

Gas dari Hasil Elektrolisis Air Dan Fermentasi Limbah Sayuran”
Dalam menyelesaikan laporan ini, peneliti mengucapkan terima kasih kepada :
1.

Bapak Hendri Nurdin, MT selaku dosen mata kuliah Mesin Teknologi Terapan
yang telah banyak membantu dan memberikan bimbingan untuk penyelesaian konsep
rancangan ini.

2.

Kedua orangtua tercinta, yang telah memberikan semangat, motivasi dan nasehat
serta membantu materil sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini.


3.

Teman-teman jurusan pendidikan teknik mesin yang telah banyak memberikan
bantuan sehingga terselesaikannya laporan ini.
Semoga laporan dan konsep rancangan ini bisa bermanfaat bagi kehidupan

masyarakat, menjadi amal ibadah dan diberi balasan yang berlipat ganda oleh Allah SWT.
Wassalamuaalaikum Wr Wb.

Padang , Mei 2015

Penulis

2

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pemanfaatan sumber daya alam untuk mencukupi kebutuhan hidup
manusiasangatlah banyak.Bahan bakar minyak berupa minyak tanah dan gas

merupakan sumber energi yang sering kali digunakan masyarakat untuk
menjalankan seperangkat peralatan yang sangat efektif dan efisien. Di tengah
problematika masyarakat saat ini akan keterbatasan bahan alam sebagai sumber
energi, pemanfaatan bahan alternatif akan dapat

menawarkan solusi praktis

menghadapi tantangan persediaan sumber daya alam yang semakin berkurang.
Apalagi keterbatasan sumber daya yang ada di alam ini karena merupakan bahan
yang tidak dapat diperbarui.Belum lagi harga pokok bahan bakar yang terus menaik
sejalan dengan perkembangan zaman dan krisis yang terjadi di Negara ini.
Kita tahu bahwa Indonesia merupakan negara dengan jumlah penduduk
245,9 juta jiwa. Jumlah penduduk yang begitu besar tersebut memberikan potensi
yang sangat besar sekaligus membawa kebutuhan besar yang harus dipenuhi.Salah
satu kebutuhan yang mutlak harus dipenuhi adalah kebutuhan terhadap bahan
bakar. Namun sayangnya kebanyakan kebutuhan terhadap bakar di Indonesia
dipenuhi oleh bahan bakar yang tak tergantikan, contoh: Batu Bara, BBM, dan Gas
Alam. Yang sebenarnya dapat digantikan oleh beberapa sumber energi altenatif,
salah satubnya adalah biogas.
Saat ini di lingkungan sekitar telah mengalami suatu problematika yang

sangat penting. Sumber energi utama berupa bahan bakar yang banyak didapatkan
dari kekayaan alam kini mulai punah. Hal ini disebabkan karena kebutuhan
masyarakat akan sumber energi semakin meningkat sedangkan alat pemenuh
kebutuhannya yang berupa bahan bakar terbatas jumlahnya. Dan membutuhkan
waktu yang lama untuk proses produksinya kembali, atau bahkan sudah tidak bisa
diperbaharui lagi.
Sampai sejauh ini, sebagian besar masyarakat perkotaan masih banyak
memanfaatkan bahan bakar energi LPG dikarenakan proses penggunaannya yang
3

mudah dan sumber bahan bakar LPG dalam bentuk tabung 3 kg dan 12 kg mudah
didapatkan di toko-toko terdekat. Sumber energi lain yang dimanfaatkan adalah
sumber energi listrik dengan menggunakan peralatan-peralatan masak yang dapat
digunakan denngan menggunakan energi listrik. Memasak dengan menggunakan
energi llistrik ini pun tidak banyak membantu dalam upaya penghematan energi dan
penggunaan energi ramah lingkungan karena energi pemakaian listrik di
masyarakat sangat tinggi dan beberapa tempat pembangkit listrik masih
menggunakan energi fosil untuk tenaga pembangkitnya.
Adanya problematika ini, banyak masyarakat yang mengeluh dan
mengharapkan adanya kebijakan dari pemerintah untuk mengatasi masalah ini.

Oleh karena itu, sebagai mahasiswa terpelajar yang sudah sepantasnya membantu
pemerintah, penulis ingin memberikan suatu pendapat, pemikiran, dan penelitian
yang diharapkan dapat membantu mengatasi masalah tersebut. Dalam karya tulis
ilmiah ini, penulis menuangkan pemikiran tentang bagaimana cara menemukan
sumber energi alternatif pengganti sumber energi yang didapat dari alam.
Tujuan di dalam pembuatan penelitian adalah untuk menguji apakah air dan
limbah sayuran dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan yang
memiliki efisiensi lebih tinggi dibandingkan dengan sumber bahan bakar minyak.
Dan manfaat penelitian adalah untuk memberikan informasi serta solusi bagi
masyarakat luas untuk dapat menggunakan dan mendapatkan sumber energi yang
mudah, murah, dan efisien, sehingga mengurangi ketergantungan terhadap bahan
bakar minyak yang ketersediaannya terbatas di alam ini.
Sumber yang digunakan dalam penelitian dan penyelidikan karya ilmiah
adalah dariberbagai sumber yang telah penulis dapatkan. Berbagai sumber didapat
dari internet, pengarahan, serta informasi dari beberapa buku ilmu pengetahuan
yang kemudian dibandingkan dan diambil kesimpulannya.
Metode pengumpulan data yang digunakan adalah metode kualitatif. Yaitu
dengan bersumber dan berpedoman kepada beberapa sumber informasi yang
akhirnya diambil kesimpulan dari permasalahan tersebut.


4

B. Rumusan Masalah
Air merupakan sumber daya alam yang jumlahnya tidak terbatas, yang
memiliki struktur kimia H2O jika dihidrolisis dapat menghasilkan gas
hidrogen.Sedangkan limbah sayuran yang biasanya dibuang mengandung selulosa
yang berpotensi dijadikan bahan pengganti gas.
C. Tujuan
Penulisan laporan gagasan “Kompor Berbahan Bakar Gas
Elekrolisis Air Dan

dari Hasil

Fermentasi Limbah Sayuran” dalam Mata Kuliah Mesin

Teknologi Terapan ini pada dasarnya bertujuan memberikan solusi untuk
memanfaatkan air dan limbah sayuran sebagai sumber energi alternatif pengganti
bahan bakar atau gas.Analisa data dan informasi yang dituangkan dalam bentuk
gagasan proses atau produksi ini diharapkan dapat menjadi referensi untuk
mengembangkan pemanfaatan sumber energi alternatif.

D. Manfaat
1. Bagi Masyarakat
Hasil penelitian karya ilmiah ini diharapkan bisa dijadikan pertimbangam
dalam menyelesaikan masalah atau sebagai jalan keluar untuk mencari sumber
energi alternatif yang murah dan mudah didapat. Serta digunakan sebagai pengganti
sumber energi dari alam yang selama ini hampir mengalami kepunahan yang
disebabkan karena banyaknya kebutuhan dan minimalnya bahan sumber energi
tersebut. Oleh karena itu, dengan adanya penulisan ini masyarakat dapat
memperoleh sumber energi yang murah, mudah didapat dan efisien.
2. Bagi Mahasiswa
Agar mahasiswa berfikir lebih peka lagi terhadap sekitarnya. Sesuatu yang
tidak manfaat belum tentu tidak dapat dimanfaatkan seperti limbah sayuran.
3. Bagi pemerintah,
Dapat bemanfaat karena ini dapat menghemat sumber daya alam dan juga
ini merupakan terobosan baru dalam pengetahuan.

5

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

A. Teori Pendukung
1. Fuel Cells ( Sel Bahan Bakar )
Di zaman modern seperti sekarang ini, listrik bukanlah hal yang baru lagi
bagi kita.Energi multifungsi ini sangat berperan besar dalam kehidupan.
Terutama untuk manusia. Bahkan mungkin, kita tak akan bisa hidup walau
sehari tanpa listrik. Sebaliknya, hal itu tidak berlaku pada zaman dulu, ketika
listrik belum ditemukan. Penerangan di malam hari saja, saat itu sudah cukup
dengan mengandalkan api. Beruntung, kita hidup di zaman yang canggih seperti
sekarang.Segala alat, sarana, dan prasarana penunjang dan pemanja hidup sudah
lengkap tersedia.Tentu kita masih ingat bagaimana evolusi energi listrik terjadi
hingga seperti sekarang.Salah satu tahapnya adalah penggunaan accumulator
atau yang biasa kita sebut sebagai accu atau aki.Alat penghasil listrik ini dulu
sering kita jumpai sebagai penghidup televisi.
Seorang berkebangsaan Inggris yang bernama Sir William Robert Grove,
manusia pertama pembuat alat sederhana yang belakangan disebut sebagai fuel
cell. Seorang hakim pengadilan, penemu, dan ahli fisika lahir tanggal 11 juli
1811 di Swansea, South Wales dan meninggal di London pada tanggal 1
Agustus 1896. Setelah menyelesaikan pendidikan privatnya, Grove masuk
Brasenose College, Oxford hingga mendapatkan gelar B.A. di tahun
1832.Beliau juga belajar hokum pada Lincoln Inn.Kariernya dalam bidang ilmu

pengetahuan dimulai sejak dia membuat voltaic battery yang dijelaskannya
pada pertemuan The British Association for the Advancement of Science di
tahun 1839.Fuel cell yang dibuatnya terdiri atas elektrolit asam, keeping platina
serta tabung gas oksigen dan hidrogen, dan menggunakan prinsip reaksi balik
terbentuknya air, di mana hidrogen dan oksigen akan bereaksi dalam larutan
asam dan menghasilkan air dan listrik dengan arus sebesar 12 ampere dan
tegangan 1,8 volt. Sel ini kemudian disebut sebagai Grove`s Battery atau baterai
Grove atau sel Grove.

6

Sejak saat itu sel groove banyak digunakan. Akan tetapi, karena listrik
yang dihasilkan sedikit dan tidak mencukupi lagi untuk kebutuhan listrik yang
semakin besar, lambat laun sel Grove mulai tergeser.Namun, sel Grove tetap
menjadi dasar acuan pengembangan fuel cell selanjutnya.Temuan-temuan fuel
cell selanjutnya bermunculan. Di tahun 1889, kata fuel cell pertama kali
diperkenalkan oleh Ludwig Mond dan Charles Langer yang mencoba membuat
fuel cell yang dipakai untuk industri batu bara. Walaupun sumber lain ada juga
yang mengatakan bahwa kata fuel cell pertama kali dipakai oleh William White
Jaques. Jaques juga adalah peneliti pertama yang memakai asam fosfat sebagai

elektrolit.
Di tahun 1920 penelitian fuel cell di Jerman membuka jalan bagi
pembuatan siklus karbonat dan fuel cell oksida padat seperti yang ada sekarang
ini. Di tahun 1932, seorang insinyur Francis T. Bacon memulai penelitian
penting dalam fuel cell.Dulunya fuel cell menggunakan elektroda platina dan
asam sulfat sebagai elektrolit di mana platina sangat mahal dan asam sulfat
sangat korosif (membuat cepat berkarat).Di sini Bacon mengembangkan katalis
platina yang sangat mahal itu dengan sel oksigen dan hidrogen yang memakai
elektrolit

alkali

yang

tidak

korosif

serta


elektroda

yang

tidak

mahal.Penelitiannya berlangsung hingga tahun 1959.dalam pendemonstrasian
model desainnya menghasilkan 5.000 watt yang dapat menghidupkan mesin
pengelas. Fuel cell tersebut akhirnya disebut sebagai Bacon Cell. Seorang
insinyur Allis-Chalmers Manufacturing Company, di bulan Oktober tahun 1959
mendemonstrasikan 20 traktor bertenaga kuda yang merupakan mesin pertama
menggunakan fuel cell.
Sebuah produsen alat elektronik terkenal di Amerika, selama tahun 1960an memproduksi tenaga listrik berbasis fuel cell untuk NASA sebagai tenaga
pesawat ruang angkasanya yaitu Gemini dan Apollo. Sistem fuel cell yang
dipakai dalam alat ini berdasar pada sel Bacon.Sampai sekarang, tenaga yang
dipakai dalam pesawat ruang angkasa tetap memakai fuel cell karena dengan
fuel cell energi yang dipakai tidak terlalu ribet seperti baterai atau tenaga nuklir
yang cukup riskan.Dalam hal penelitian teknologi fuel cell, NASA telah
mendanai lebih dari 200 riset.Bus yang memakai teknologi fuel cell pertama
7

kali diluncurkan pada tahun 1993 dan untuk mobil biasa di Eropa dan Amerika
kini telah banyak dipakai.Sejumlah produsen mobil mewah dan produsen mobil
kelas menengah juga mulai mengembangkan mobil yang memakai fuel cell ini,
sejak tahun 1997.
Sejak saat itu bermunculan temuan-temuan yang lebih mutakhir tentang
mobil yang bertenaga fuel cell ini.Promosi yang dilakukan besar-besaran
dengan mengedepankan ramah dan amannya emisi yang dihasilkan kendaraan
sehingga lingkungan yang bebas polusi dan takkan mengganggu lingkungan,
kemudian juga dapat diperbaruinya bahan bakar yang akhirnya mengurangi
pemakaian BBM.Ditambah lagi bermunculannya tempat-tempat penjualan
bahan bakar ini, seperti adanya pom-pom hidrogen.Tak hanya itu, teknologi
fuel cell yang ditemukan juga menjadi bervariasi, seperti ditemukannya fuel cell
yang lebih efisien dalam menghasilkan gas hidrogen hingga jumlahnya semakin
berlipat. Teknologi ini bahkan melibatkan proses fermentasi oleh mikroba yang
sebelumnya sangat mustahil sekali di dalam produksi bahan bakar.
Teknologi ini berkembang sejak tahun 2.000 yang kita kenal sebagai MFC
atau Microbial Fuel Cell. MFC ini selain menghasilkan hidrogen yang banyak
hingga 4 kali lipat dari fuel cell biasa, substrat yang dipakai mikroba dalam
berfermentasi adalah limbah rumah tangga, industri ataupun limbah pertanian
yang tidak terpakai sehingga selain yang dihasilkan adalah gas hidrogen juga
didapatnya produk akhir berupa air bersih yang tentu saja dapat dipakai untuk
berbagai macam kebutuhan.
2. Hidrogen
Hidrogen (bahasa Latin : hidrogenium, dari bahasa Yunani : hydro : air,
genes : membentuk ) adalah unsur kimia dengan nomor atom terkecil. Pada
suhu dan tekanan standar (1 atm) hidrogen tidak berwarna, tidak berbau dan
bersifat non logam, dan merupakan gas diatomic yang sangat mudah terbakar.
Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.
Hidrogen adalah unsur paling melimpah di dunia, sekitar 75% dari total masa
unsur alam semesta.Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan
plasma.Senyawa hidrogenrelatif langka dan jarang dijumpai secara alami di
8

bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa
hidrokarbon seperti metana.Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui
proses hidrolisis.
Senyawa ionikhidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negative
(anion). Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan
dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organic.Hidrogen sangat
penting dalam reaksi asam basa yang mana banyak reaksi ini melibatkan
pertukaran proton antar molekul terlarut.Entalphi pembakaran hidrogen adalah
-286kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan 2H2(g) + O2(g) → 2H2O (l)
+ 572 kJ.
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen
dapat meledak seketika dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur
560°C. karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung
menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen
lebih ringan dari ledakan hidrokarbon.
Bakteri metanogen merupakan salah satu jenis bakteri yang dapat
menghasilkan sumber energi.Sumber energi yang dapat dihasilkan oleh bakteri
ini adalah hidrogen.Hidrogen merupakan gas yang dilepaskan jika bahan-bahan
organik difermentasi atau mengalami proses metanisasi. Proses fermentasi
(penguraian material organik) tersebut terjadi secara anaerob (tanpa oksigen).
Hidrogen terdiri atas beberapa macam gas, antara lain metana (55-75%), karbon
dioksida (25-45%), nitrogen (0-0.3%), hidrogen (1-5%), hidrogen sulfida (03%), dan oksigen (0.1-0.5%).Persentase terbesar dalam hidrogen ini, metan,
membuat gas ini mudah terbakar dan dapat disamakan kualitasnya dengan gas
alam setelah dilakukan pemurnian terhadap gas metana.
Sumber pembuatan gas metan ini berasal dari bahan-bahan organik yang
tidak memerlukan waktu yang terlalu lama dalam penguraiannya, seperti
kotoran hewan, dedaunan, jerami, sisa makanan, dan sortiran sayur.Dalam
menghasilkan gas metan ini, bakteri metanogen tidak bekerja sendiri. Terdapat
beberapa tahap yang harus dilalui dan memerlukan kerja sama dengan
kelompok bakteri yang lain.
9

3. Proses menghasilkan Hidrogen sebagai pengganti bahan bakar gas
Hidrolisis adalah reaksi kimia yang memecah molekul air H 2O menjadi
kation hidrogen (H+) dan anion (OH-) Memanfaatkan katalis berbahan mangan
(Mn) yang akan mengoksidasi air menjadi oksigen dan hidrogen. Pemberian
tegangan listrik akan mengubah mangan (II) pada birnessite teroksidasi menjadi
mangan (IV). Selanjutnya pemaparan dengan cahaya matahari akan
mengembalikan bentuk mangan (IV) menjadi mangan (II) dan mengubah dua
molekul air menjadi satu molekul oksigen, empat proton hidrogen, dan empat
electron. Selanjutnya proton dan electron tersebut akan berikatan menjadi dua
molekul hidrogen.
Wikipedia (2006) menyatakan laju pertumbuhan penggunaan hidrogen di
dunia saat ini adalah 10% per tahun dan terus meningkat. Untuk tahun 2004,
produksi hydrogen dunia mencapai 50 juta metrik ton (million metric tonsMMT) atau setara dengan 170 juta ton minyak bumi. Diharapkan pada tahun
2010 sampai 2020, laju penggunaan hidrogen bisa menjadi dua kali lipat dari
laju penggunaan saat ini.Industri di USA sendiri telah menghasilkan 11 juta
metrik ton hidrogen per tahun dan nilai ini setara dengan energi termal sebesar
48 GW.Jumlah hidrogen tersebut dihasilkan dengan proses reforming gas alam
(5% dari total kebutuhan gas alam nasional) dan melepaskan 77 juta ton CO 2
per tahun (World Nuclear Association, August 2007).
Diperlukan metode baru untuk menghasilkan hidrogen tanpa melepaskan
CO2 ke atmosfer.Hidrogen bukanlah sumber energi (energy source) melainkan
pembawa energy (energy carrier), artinya hidrogen tidak tersedia bebas di alam
atau dapat ditambang layaknya sumber energi fosil.Hidrogen harus diproduksi.
Produksi hidrogen dari H2O merupakan cara utama untuk mendapatkan
hidrogen dalam skala besar, tingkat kemurnian yang tinggi dan tidak
melepaskan CO2. Kendala utama metode elektrolisis H2O konvensional saat ini
adalah efisiensi total yang rendah (~30%), umur operasional electrolyzer yang
pendek dan jenis material yang ada di pasaran masih sangat mahal.Kendalakendala tersebut membuat hidrogen belum cukup ekonomis untuk dapat
bersaing dengan bahan bakar konvesional saat ini.
10

4. Proses gas metana sebagai pengganti bahan bakar gas
Penghasilan metana dapat mencapai kondisi optimum jika bakteri-bakteri
yang terlibat dalam proses tersebut berada dalam lingkungan yang nyaman.
Berikut ini merupakan beberapa hal yang perlu diperhatikan agar bakteribakteri penghasil hidrogen dapat menghasilkan gas secara optimum, yaitu:
a)

Lingkungan abiotis
Bakteri yang dapat memproduksi gas metan tidak memerlukan oksigen

dalam pertumbuhannya (anaerobik). Oleh karena itu, biodigester harus tetap
dijaga dalam keadaan abiotis (tanpa kontak langsung dengan Oksigen (O2)).
b) Temperatur
Secara umum terdapat 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri,
yaitu:
1)
Psikrofilik (suhu 0 – 25°C), optimum pada suhu 20-25°C
2)
Mesofilik (suhu 20 – 40°C), optimum pada suhu 30-37°C
3)
Termofilik (suhu 45 – 70°C), optimum pada suhu 50-55°C
Temperatur merupakan salah satu hal yang penting bagi pertumbuhan dan
perkembangbiakan bakteri. Menjaga temperatur tetap pada kondisi optimum
yang

mendukung

pertumbuhan

dan

perkembangbiakan

bakteri,

akan

meningkatkan produksi hidrogen.
c)

Derajat keasaman (pH)
Bakteri asidogen dan metanogen memerlukan lingkungan dengan derajat

keasaman optimum yang sedikit berbeda untuk berkembangbiak.pH yang
rendah dapat menghambat pertumbuhan bakteri asidogenesis, sedangkan pH di
bawah 6,4 dapat meracuni bakteri metanogenesis. Rentang pH yang sesuai bagi
perkembangbiakan bakteri metanogenesis 6,6-7 sedangkan rentang pH bagi
bakteri pada umumnya adalah 6,4-7,2. Derajat keasaman harus selalu dijaga
dalam wilayah perkembangbiakan optimum bagi bakteri agar produksi hidrogen
stabil.
d) Rasio C/N bahan isian
Syarat ideal untuk proses digesti adalah C/N = 25 – 30. Nilai rasio C/N
yang terlalu tinggi menandakan konsumsi yang cepat oleh bakteri
metanogenisis, hal itu dapat menurunkan produksi hidrogen. Sedangkan rasio
11

C/N yang terlalu rendah akan menyebabkan akumulasi ammonia sehingga pH
dapat terus naik pada keadaan basa hingga 8,5. Kondisi tersebut dapat meracuni
bakteri metanogen.Kadar C/N yang sesuai dapat dicapai dengan mencampurkan
beberapa macam bahan organik, seperti kotoran dengan sampah organik.
Gas metana terkenal luas sebagai bahan bakar ramah lingkungan, karena
dapat terbakar dengan sempurna sehingga tidak menghasilkan asap yang
berpengaruh buruk terhadap kualitas udara. Karena sifatnya tersebut, gas
metana merupakan gas bernilai ekonomis tinggi. Dari 5 ton bahan baku sampah
pasar tradisional yang diolah melalui teknologi anaerobik akan menghasilkan
0,9 sampai dengan 1,8 meter kubik metana per hari. Dengan jumlah metana
yang sedemikian maka akan cukup digunakan untuk memasak bagi 20 warung
di sekitar pasar.
Apabila jumlah bahan baku yang digunakan lebih banyak lagi, maka
metana tersebut dapat dimanfaatkan untuk keperluan bahan bakar genset
ataupun penggerak turbin pembangkit listrik tenaga uap.

Selain gas metana,

produk bermutu lainnya dari teknologi anaerobik adalah pupuk organik yang
siap pakai dengan kandungan unsur hara yang jauh lebih tinggi dibanding bahan
baku awalnya. Hal ini dikarenakan telah terjadi pemekatan berbagai unsur hara
dalam residu proses anaerobik karena lepasnya senyawa kimia karbon dan
hidrogen dalam proses pembentukan gas metana. Disamping dua produk diatas,
teknologi anaerobik juga mempunyai nilai tambah yaitu : Dari seratus persen
sampah, yang dapat dimanfaatkan menjadi metana hanya 69 persennya, yang
terdiri dari 42 persen sampah organik dan 27 persen sampah sisa makanan.
Sampah organik berasal dari bahan tumbuhan yang diambil dari alam
atau dihasilkan dari limbah kegiatan pertanian, kegiatan rumah tangga,
industri,atau limbah perikanan. Yang termasuk dalam kategori sampah organik
misalnya, dedaun, sampah dapur, sisa sayuran, kulit buah, buah, dan sayuran
yaang busuk, jerami, dan sekam. Sumber lain yang juga digunakan sebagai
bahan baku pembuatan metana adalah kotoran ternak seperti kotoran sapi,
kerbau, kambing, kuda, sapi, dan lainnya.
B. Kelengkapan yang dilakukan
12

Penerapan perancangan elektrolisis air sehingga menjadi hidrogen adalah :
1. Hidrogen (yang ditampungdalam sebuah tabung khusus) dialirkan melewati
anoda,danoksigen/udaradialirkanpadakatoda.
2. Pada anoda dengan bantuan katalis platina Pt hidrogen dipecah menjadi
bermuatanpositif(ion/proton),dannegatif(elektron).
Proses hidrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut :
2H2O(aq) → 2H2(g) + O2(g)
Hidrogen dapat diperoleh dari proses elektrolisis dari air. Namun, karena
energi listrik dibutuhkan selama berlangsungnya proses bersumber dari
accumulator sehingga semakin lama energi nya semakin habis, sangat sedikit
hidrogen yang diproduksi menggunakan metode ini yaitu hanya sekitar 5-20%.

BAB III
METODE KEGIATAN
A. Metode
1. Studi literatur melalui buku dan diktat kuliah.
2. Pencarian data informasi melalui media internet.
3. Observasi.
B. Pelaksanaan
1. Konversi air menjadi hidrogen.

13

Arus listrik yang mengalir melalui kabel dan diteruskan ke elektroda yang
berada didalam air menimbulkan proses elektrolisasi, dari proses ini menghasilkan
gas hydrogen, hidrogen ini ditampung ke tabung gas untuk kemudian disalurkan ke
kompor gas melalui sebuah regulator dan selang. dan kompor gas pun bisa
menyala, kesimpulan nya kompor ini adalah kompor berteknologi hybrid yang
menggunakan energi listrik sebagai pemicu proses elektrolisasi, berbeda dengan
kompor listrik konvensional yang langsung mengubah energi listrik menjadi panas,
kompor ini menggunakan energi listrik untuk memperoleh hidrogen dari air dan
hidrogen inilah yang digunakan untuk proses pembakaran sehingga bisa menjadi
api untuk memasak.
2. Konversi limbah sayuran menjadi Metana.
Masukkan eceng gondok atau sisa sayuran sampai setengah tabung kotak
atau

silinder

yang

telah

didesign

sedemikian

rupa

sehingga

bersifat

thermostat.Isilah wadah tersebut dengan air secukupnya lalu tutup yang rapat
(jangan sampai ada lubang sedikit pun).Simpan selama 7 hari dalam kondisi kedap
udara dan suhu sehingga dapat menjaga kelembapan dan temperatur.Siapkan pipa
logam dengan diameter 10 mm sepanjang 10 cm dan 20 cm (2 buah).Siapkan
selang plastik aquarium dengan diameter 1 cm, sepanjang 1 meter.

C. Pendukung ( Alat dan bahan )
1. Limbah Sayuran
2. Pisau
3. Pipa logam kecil dengan diameter kira-kira 10 mm
4. Selang plastik aquarium dengan diameter 10 mm
5. Air
6. Sisa sayuran mentah dari dapur
7. Accumulator
8. Kabel konduktor listrik
9. Tabung silinder dan kotak
10. Plastisin

D. Gambar Keseluruhan ( 3D )

14

Gambar : Kompor Berbahan Bakar Gas dari Hasil Elekrolisis Air dan Fermentasi
Limbah Sayuran

Gambar Keseluruhan ( 2D )

15

Gambar : Kompor Berbahan Bakar Gas dari Hasil Elekrolisis Air dan Fermentasi
Limbah Sayuran

E. Gambar yang menjadi bagian penulis
Wadah elektolisis air

16

Accumulator

BAB IV
HASIL
A. Konsepsi hasil
Energi terbarukan berupa hydrogen dan metana ini diharapkan memiliki peranan
yang besar dan menjadi alternatif banyak fasilitas dan sistem yang harus dipersiapkan,
seperti fasilitas untuk memproduksi hidrogen, penyimpanan dan pemindahannya.
Konsumen akan membutuhkan bahan bakar yang ekonomis, teknologi dan pengetahuan
17

dalam penggunaan bahan bakar ini secara aman. Perlu diperhatikan bahwa (hydrogen fuel)
ini sendiri sangat ramah lingkungan, namun dalam memproduksi bahan bakar masih harus
banyak yang diperhatikan.Secara keseluruhan sangat mungkin terjadi penghematan
energi.Walaupun sisi ramah lingkungannya masih hanya di sisi pemanfaatan, bukan
pembuatan fuel hydrogen. Dalam dekade mendatang dengan harga minyak yang melangit
serta kesadaran efisiensi energi, maka teknologi hidrogen akan menjadi sangat penting.
Hidrogen adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa
unsur alam semesta. Sebagai unsur yang paling berlimpah, hidrogen memiliki potensi
untuk dibuat sebagai energi terbarukan. Hidrogen akan menjadi pemasok energi utama
untuk pembangkit listrik dengan sel bahan bakar, sebagai bahan bakar mesin kendaraan,
dan penggunaan-pengguanaan lainnya. Hal ini disebabkan karena sifat dari hidrogen yang
ramah lingkungan dan mudah untuk dikonversi menjadi sumber energi. Penggunaan
hidrogen sebagai bahan bakar tidak memberi efek rumah kaca, hujan asam, dan kerusakan
lapisan ozon sehingga tidak merusak lingkungan. Kendaraaan dengan teknologi sel bahan
bakar hidrogen dinilai memiliki efisiensi tiga kali lebih tinggi dibandingkan kendaraan
bermesin yang menggunakan bahan bakar bensin.
Beberapa cara dapat dilakukan untuk membuat gas hydrogen diantaranya dengan
menggunakan metode elektrolisis air yaitu pemanfaatan arus listrik untuk menguraikan air
menjadi unsur-unsur pembentuknya, yaitu H2 dan O2. Gas hidrogen muncul di kutub
negatif atau katoda dan oksigen berkumpul di kutub positif atau anoda. Hidrogen yang
dihasilkan dari proses electrolisa air berpotensi menghasilkan zero emission, apabila listrik
yang digunakan dihasilkan dari generator listrik bebas polusi seperti energi angin atau
panas matahari. Namun demikian dari sisi konsumsi energi, cara ini memerlukan energi
listrik yang cukup besar.
B. Perhitungan
Proses pembuatan metana dilakukan secara fermentasi yaitu proses
terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan bantuan bakteri anaerob di
dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH 4) dan gas karbon
dioksida (CO2) yang volumenya lebih besar dari gas hidrogen (H 2), gas nitrogen
(N2) dan gas hydrogen sulfida (H2S). Proses fermentasi memerlukan waktu 7
18

sampai 10 hari untuk menghasilkan metana dengan suhu optimum 35°C dan pH
optimum pada range 6,4 – 7,9. Bakteri pembentuk metana yang digunakan yaitu
bakteri anaerob seperti Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan
Methanosarcina (Price and Paul, 1981).
Metana yang dibuat mengandung gas CH4 sebesar 55 – 65 %, gas CO2
sebesar 30 – 35 % dan sedikit gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan gas – gas
lain. Panas yang dihasilkan sebesar 600 BTU/cuft.Sedangkan, metana yang dibuat
dari gas alam mengandung gas CH4 sebesar 80 % dengan panas sebesar 1000
BTU/cuft. Kandungan gas CH4 dari metana dapat ditingkatkan dengan memisahkan
gas CO2 dan gas H2S yang bersifat korosif .
Secara percobaan, menghitung volume Hidrogen dapat dilakukan dengan
berbagai cara, yaitu:
1. V = 4/3  r3. Dimana r = K/2
2. Menghitung dengan menggunakan perbandingan mol.

3.

W=

Ar . I . t
n .96500

Keterangan :
W =

berat zat hasil elektrolisis

E =

massa ekivalen zat elektrolisis

Ar =

massa atom relative

N =

jumlah electron yang terlibat

I

arus ( ampere )

=

T =

waktu ( detik)

Untuk Jumlah hydrogen yang dihasilkan dalam 1 hari adalah
W=

Ar . I . t
n .96500

W=

1.202 .24 .60.60
1.96500

W=

174528000
1.96500

W =1.808 gr

19

C. Diskusi Hasil
Penambahan dan saran dari forum diskusi dan juga dosen pembimbing mata
kuliah mesin teknologi terapan :
1. Dalam praktek fermentasi sayuran, seharusnya wadahnya ditanam agar
suhu stabil dan kalau bisa dibuat sebuah rekayasa teknologi yang dapat
menjaga kestabilan suhu.
2. Selain accumulator mobil, sumber arus listrik yang digunakan sebaiknya
menggunakan colokan listrik langsung dari rumah tangga.
3. Pembagian tugas lebih diperjelas, karena pada diskusi sebelumnya
belum terdapat kontruksi pembuatan kompor gas.

BAB V
KESIMPULAN
A. Kesimpulan
Hidrolisis merupakan penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang
menjadi senyawa yang sederhana.Pada tahap ini, bahan-bahan organik seperti
karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi menjadi senyawa dengan rantai pendek,
20

seperti peptida, asam amino, dan gula sederhana.Kelompok bakteri hidrolisa,
seperti Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae yang
melakukan proses ini. Metanogenesis ialah proses pembentukan gas metan dengan
bantuan bakteri pembentuk metan seperti Mathanobacterium, Mathanobacillus,
Methanosacaria, dan Methanococcus. Tahap ini mengubah asam-asam lemak rantai
pendek menjadi H2, CO2, dan asetat. Asetat akan mengalami dekarboksilasi dan
reduksi CO2, kemudian bersama-sama dengan H2 dan CO2 menghasilkan produk
akhir, yaitu metan (CH4) dan karbondioksida (CO2). Hidrogen sangat potensial
sebagai energi bahan bakar yang mendukung penciptaan lingkungan yang bersih
dan juga mengurangi ketergantungan mengimport sumber energi.
B. Rekomendasi
Beberapa hal yang penulis sarankan adalah pengembangan yang lebih luas dari
penelitian ini, mengingat manfaatnya yang begitu luas dan berdampak besar.Selain
itu,

dengan

pemanfaatan

energi

alternatif

baru

diharapkan

dapat

mencukupikebutuhan energi nasional tanpa terfokus pada bahan bakar fosil saja.
Selain itu,perlu adanya sosialisasi dan pemberian wawasan bagi masyarakat luas
sehinggaupaya-upaya untuk pemanfaatan energi alternatif yang ramah lingkungan
dan pengelolaan lingkungan hidup dapat lebih baik serta menumbuhkan
kesadaranmasyarakat akan manfaatnya.

DAFTAR PUSTAKA
Ban, Kazuhiro, K.Nishizuka, M.Kaieda, T.Matsumoto, A.Kondo, H.Noda and H.Fukuda
2002. Repeated use of whole-cell biocatalysts immobilizedwithin biomass support
particles for biosolar fuel production. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic,
17: 157-165.
Chang, Raymond.2004.Kimia Dasar. Erlangga : Jakarta
http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolisis diakses pada April 2015
21

http://www.geocities.com/mydah_99/mweb2.htm diakses pada April 2015
Hidayatullah, Poempida. Rahasia Bahan Bakar Air. PT. Cahaya Insan Suci, 2008, hal.
29.

22