PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER (1)

LEMBAGA PENGABDIAN MASYARAKAT
UNIVERSITAS JEMBER

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK
SEBAGAI SUMBER ENERGI
TERBARUKAN

Oleh :
KKN 108
UNIVERSITAS JEMBER

1

KATA PENGANTAR

Perkembangan sistem keenergian di Indonesia selama ini menunjukkan bahwa
sumber daya energi fosil masih menjadi penopang utama sumber energi dalam memenuhi
kebutuhan energi di dalam negeri. Energi fosil yang menjadi andalan adalah minyak bumi,
gas bumi, dan batubara. Selama puluhan tahun, minyak bumi mendominasi penyediaan dan
pemanfaatan energi final di dalam negeri berupa bahan bakar minyak (BBM) dan listrik.
BBM dan listrik merupakan bentuk energi final yang sangat penting peranannya dalam

aktivitas di sektor industri, sektor transportasi, maupun sektor rumah tangga.
Menipisnya cadangan minyak bumi di dalam negeri dan meningkatnya konsumsi
BBM di dalam negeri telah mengantarkan Indonesia menjadi negara net oil importir sejak
tahun 2004. Kondisi demikian menyebabkan Indonesia tidak dapat lagi menggantungkan
penyediaan energi bersumber dari minyak bumi karena harga minyak mentah dunia sangat
fluktuatif sehingga dapat menguras devisa negara dan mengancam ketahanan energi
nasional. Menipisnya cadangan minyak bumi di dalam negeri, berfluktuasinya harga
minyak mentah dunia, dan tersedianya potensi energi alternatif yang beragam di dalam
negeri menjadi beberapa pertimbangan yang melatarbelakangi perlunya pengembangan
energi alternatif di dalam negeri. Namun saat ini, porsi energi alternatif yang dikembangkan
masih bertumpu pada energi fosil, yaitu meningkatkan penyediaan dan pemanfaatan gas
bumi dan batubara sebagaimana yang diisyaratkan dalam Peraturan Presiden Nomor 5
Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional. Sementara itu, pengembangan energi
alternatif terbarukan dan bersifat ramah lingkungan masih mendapatkan porsi yang relatif
kecil meskipun porsinya telah mengalami peningkatan.
Kelangkaan bahan bakar minyak, yang salah satunya disebabkan oleh kenaikan
harga minyak dunia yang signifikan, telah mendorong pemerintah untuk mengajak
masyarakat mengatasi masalah energi secara bersama-sama (Kompas,2008). Makin
tingginya harga bahan bakar, terutama gas dan bahan bakar minyak untuk kebutuhan rumah
tangga makin meresahkan masyarakat. Selain mahal, bahan bakar tersebut juga makin

langka di pasaran. Usaha untuk mengatasi hal- hal yang demikian ini mendorong pemikiran
akan perlunya pencarian sumber- sumber energi alternatif agar kebutuhan bahan bakar
dapat dipenuhi tanpa merusak lingkungan.
Indonesia sebagai negara agraris yang beriklim tropis memiliki sumber daya
pertanian dan peternakan yang cukup besar. Sumber daya tersebut, selain digunakan untuk

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

1

kebutuhan pangan juga dapat berpotensi sebagai sumber energi dengan cara pemanfaatan
kotoran ternak menjadi biogas.
Pemanfaatan limbah peternakan (kotoran ternak) merupakan salah satu alternatif
yang sangat tepat untuk mengatasi naiknya harga pupuk dan kelangkaan bahan bakar
minyak. Apalagi pemanfaatan kotoran ternak sebagai sumber bahan bakar dalam bentuk
biogas. Teknologi dan produk tersebut merupakan hal baru bagi masyarakat petani dan
peternak kita. Pemanfaatan kotoran ternak sebagai sumber energi, tidak mengurangi jumlah
pupuk organik yang bersumber dari kotoran ternak. Hal ini karena pada pembuatan biogas
kotoran ternak yang sudah diproses dikembalikan ke kondisi semula yang diambil hanya

gas metana (CH4) yang digunakan sebagai bahan bakar. Kotoran ternak yang sudah
diproses pada pembuatan biogas dipindahkan ke tempat lebih kering, dan bila sudah kering
dapat disimpan dalam karung untuk penggunaan selanjutnya.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

2

PENDAHULUAN

Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahanbahan organik termasuk di antaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah tangga),
sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik.
Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida.
Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan listrik.
Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah
biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil mengurai dan sekaligus mengurangi
volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu
bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit.
Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana

merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan
karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh
fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon
di atmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil.
Saat ini, banyak negara maju meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari
limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada
tempat pengolahan limbah.
Komposisi biogas bervariasi tergantung dengan asal proses anaerobik yang terjadi. Gas
landfill memiliki konsentrasi metana sekitar 50%, sedangkan sistem pengolahan limbah maju dapat
menghasilkan biogas dengan 55-75% CH4.
Jenis ternak

Unsur hara (kg/ton)
N
P
K
Sapi perah
22,0
2,6
13,7

Sapi potong
26,2
4,5
13,0
Domba
50,6
6,7
39,7
Unggas
65,8
13,7
12,8
Tabel Kandungan Unsur Hara pada Pupuk Kandang yang Berasal dari Beberapa
Ternak (http://www.disnak.jabarprov.go.id/data/arsip/)

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

3

Komponen
Metana (CH4)

%
55-75

Karbon dioksida (CO2) 25-45
Nitrogen (N2)

0-0.3

Hidrogen (H2)

1-5

Hidrogen sulfida (H2S) 0-3
Oksigen (O2)

0.1-0.5

Tabel Komposisi Biogas

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 semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat
ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu; Menghilangkan hidrogen sulphur,
kandungan air dan karbondioksida (CO2). Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang
menyebabkan korosi bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang
berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen
\ sulphur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu
sulphur dioksida / sulphur trioksida (SO2 / SO3). Senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama
akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua
adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk meningkatkan
kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas
akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbukan korosif.
Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah
liter minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif
yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain
yang berasal dari fosil.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

4

BIOGAS SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF

Sejarah Penemuan Biogas
Gas methan ini sudah lama digunakan oleh warga Mesir, China, dan Roma kuno untuk
dibakar dan digunakan sebagai penghasil panas. Sedangkan, proses fermentasi lebih lanjut untuk
menghasilkan gas methan ini pertama kali ditemukan oleh Alessandro Volta (1776). Hasil
identifikasi gas yang dapat terbakar ini dilakukan oleh Willam Henry pada tahun 1806. Dan Becham
(1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), adalah orang pertama yang memperlihatkan asal
mikrobiologis dari pembentukan methan. Adapun alat penghasil biogas secara anaerobik pertama
dibangun pada tahun 1900. Pada akhir abad ke-19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai biogas
dilakukan oleh Jerman dan Perancis pada masa antara dua Perang Dunia. Selama Perang Dunia II,
banyak petani di Inggris dan Benua Eropa yang membuat alat penghasil biogas kecil yang digunakan
untuk menggerakkan traktor. Akibat kemudahan dalam memperole BBM dan harganya yang murah
pada tahun1950-an, proses pemakaian biogas ini mulai ditinggalkan. Tetapi, di negara-negara
berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Oleh karena

itu, di India kegiatan produksi biogas terus dilakukan semenjak abad ke-19. Saat ini, negara
berkembang lainnya,seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Nugini, telah melakukan
berbagai riset dan pengembagan alat penghasil biogas. Selain di Negara berkembang, teknologi
biogas juga dikembangkan di Negara maju seperti Jerman.
Proses Pembentukan Biogas
Gas metana diperoleh melalui dekomposisi yang berjalan tanpa kehadiran udara (anaerob).
Tingkat keberhasilan pembuatan biogas sangat tergantung pada proses yang terjadi dalam
dekomposisi tersebut.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

5

Gambar Bakteri Pencerna Biogas

Salah satu kunci dalam proses dekomposisi secara anaerob pada pembuatan biogas adalah
kehadiran mikroorganisme. Biogas dapat diperoleh dari bahan organik melalui proses “kerja sama”
dari tiga kelompok mikroorganisme anaerob.
Pertama, kelompok mikroorganisme yang dapat menghidrolisis polimer-polimer organik

dan sejumlah lipid menjadi monosakarida, asam-asam lemak, asam-asam amino, dan senyawa kimia
sejenisnya. Kedua, kelompok mikroorganisme yang mampu memfermentasi produk yang dihasilkan
kelompok mikroorganisme pertama menjadi asam-asam organik sederhana seperti asam asetat,
dikenal sebagai mikroorganisme penghasil asam (acidogen). Ketiga, kelompok mikroorganisme
yang mengubah hidrogen dan asam asetathasil pembentukan acidogen menjadi gas metan dan
karbondioksida dikenal dengan nama metanogen. Metanogen terdapat dalam kotoran sapi. Lambung
(rumen) sapi merupakan tempat yang cocok bagi perkembangan metanogen. Gas metana alami
dihasilkan di dalam lambung sapi tersebut. Proses pembuatan biogas tidak jauh berbeda dengan
proses pembentukan gas metan dalam lambung sapi.
Pada prinsipnya, pembuatan biogas adalah menciptakan gas metan melalui manipulasi yang
mendukung bagi proses perkembangan metanogen seperti yang terjadi dalam lambung sapi.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

6

Metanogen membutuhkan kondisi lingkungan yang optimal untuk dapat memproduksi gas
metana:
1. Proses pembuatan biogas dari kotoran sapi harus dilakukan dalam sebuah reaktor atau

digester yangtertutup rapat untuk menghindari masuknya oksigen (anaerob).
2. Reaktor harus bebas dari kandungan logam berat dan sulfida (sulfides) yang dapat
mengganggu keseimbangan mikroorganisme.
3. Gas metana diperoleh melalui komposisi metanogen yang seimbang. Jika jumlah metanogen
dalam kotoran sapi masih dinilai kurang, maka perludilakukan penambahan metanogen
tambahan berbentuk strater atau substrat ke dalam reaktor. Metanogen dapat berkembang
dengan baik dalam lingkungan cair (aqueous) dengan pH 6,5 sampai 7,5dan temperatur
350C
4. Metanogen cukup sensitif dengan temperatur. Temperatur 350C
Diyakini sebagai temperature optimum untuk perkembangbiakan bakteri methane. Awalnya
bahan-bahan organik ditampung terlebih dahulu dalam suatu kotak beton / bata / besi. Dibutuhkan
waktu lebih kurang dua minggu sampai satu bulan sebelum dihasilkan gasawal. Campuran tersebut
selalu ditambah setiap hari dan sesekali diaduk. Di dalam kotak ini, terjadi proses perombakan
kotoran ternak menjadi bahan organik oleh mikroba dalam kondisi tanpa oksigen (anaerob). Mikroba
yang bekerja memperoleh makanan dari bahan organik berupa karbohidrat, lemak, protein, fosfor
dan unsur-unsur mikro.

Tahap-Tahap Proses Pencernaan Material Organik
a. Hidrolisis.
Pada tahap ini, molekul organik yangkomplek diuraikan menjadi bentuk yang lebih
sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars), asam amino, dan asam lemak
b. Asidogenesis
Pada

tahap

ini

terja

diproses

penguraian

yang

menghasilkan

amonia, karbondioksida, dan hidrogen sulfide.
c. Asetagenesis.
Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk acidogenesis menghasilkan hidrogen,
karbon dioksida, dan asetat.
PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

7

d. Methanogenesis.
Ini

adalah

tahapan

terakhir

dan

sekaligus

dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya

yang

paling

menentukan,

untuk menghasilkan

yakni

gas methana

(CH4). Hasil lain dari proses ini berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.

Bahan Baku Pembentuk Biogas
1. Biogas dari eceng gondok
Eceng gondok adalah tanaman yang mengandung selulosa dalam jumlah banyak dan
selulosa inilah yang bisa digunakan sebagai bahan baker alternatif. Eceng gondok dirajang /
ditumbuk halus kemudian ditambah air bersih. Eceng gondok kemudian dimasukkan ke dalam
tabung fermentasi 20 kg eceng gondok dicampur dengan 20 kilo liter air, lantas diaduk merata dapat
menghasilkan gas yang dapat dipakaiselama 7 hari, dan setiap harinya dapat dipakai selama 30 menit.
Eceng gondok seberat 30 kg yang telah dirajang tanpa ditumbuk dapat menghasilkan gas yang dapat
dipakai selama 7 hari, dan setiap harinya dapat dipakai selama 90 menit.
2. Biogas kotoran organik
Kotoran organik tersebut dicampur dengan air. Biasanya campuran antara kotoran dan air
menggunakan perbandingan 1:1 atau bisa juga menggunakan perbandingan 1:1,5. Suhu selama
proses berlangsung, karena ini menyangkut keoptimalan hidup bakteri pemroses biogas antara 27°C
sampai dengan 28°C.
3. Biogas dari briket sampah
Daun-daunan itu dapat diambil dari sisa sampah pasar atau sayuran seperti bayam, kangkung,
atau sawi yang sudah terbuang. Persentase komposisi bahan pembuatan briket organik adalah 80%
arang sampah organik kering dan campuran daun segar. Jadi, bila di campurkan 800 gram sampah
organik membutuhkan 200 gram daun segar. Setelah tercampur rata, adonan dicetak dengan ukuran
dan bentuk sebagai briket. Briket itu dijemur di bawah sinar matahari sampai kering dengan cara
meletakkan dan menganngkatnya di telapak tangan. Briket kering terasa ringan dan jelaga di
permukaan tidak terlalu mengotori telapak tangan.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

8

PRINSIP PENGGUNAAN TEKNOLOGI BIOGAS

Pada prinsipnya, teknologi biogas adalah teknologi yang memanfaatkan proses fermentasi
(pembusukan) dari sampah organik secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan sehingga
dihasilkan gas methan. Gas methan adalah gas yang mengandung satu atom C dan 4 atom H yang
memiliki sifat mudah terbakar. Gas methan yang dihasilkan kemudian dapat dibakar sehingga
dihasilkan energi panas. Bahan organik yang bisa digunakan sebagai bahan
adalah sampah organik, limbah

yang sebagian besar terdiri

baku industri

ini

dari kotoran, dan potongan-

potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami dan sebagainya, serta air yang cukup banyak Proses
ini sebetulnya terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah
tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA).
Prinsip pembangkit biogas, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian
pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa
hasil pencernaan (slurry), dan pipa penyaluran biogas yang terbentuk. Di dalam digester ini terdapat
bakteri methan yang mengolah limbah bio atau biomassa dan menghasilkan biogas. Dengan pipa
yang didesain sedemikian rupa, gas tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak didapur. Gas
tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain.Alat biogas ini terbagi atas dua tipe,
tipe terapung (floatingtype) yang dikembangkan di India dan tipe kubah tetap (fixeddome type) yang
dikembangkan di China. Tipe terapung terdiri atas sumur pencerna dan di atasnya diletakkan drum
terapung dari besi terbalik yang berfungsi untuk menampung gas yang dihasilkan oleh digester.
Bagian sumur dibangun dengan menggunakan bahan-bahan yang biasa digunakanuntuk membuat
fondasi rumah seperti pasir, batu bata, dan semen. Berbeda halnya dengan tipe terapung, tipe kubah
berupa digester yang dibangun dengan menggali tanah, kemudian dibuat bangunan dengan bata, pasir,
dan semenyang berbentuk seperti rongga yang ketat udara dan berstruktur seperti kubah (bulatan
setengah bola). Untuk permulaan pembangunan pembangkit biogas memang diperlukan biaya yang
relatif besar bagi penduduk pedesaan tetapi alat tersebut dapat dipergunakan untuk
menghasilkan biogas selama bertahun-tahun. Keuntungan pembangkit biogas selain sebagai
sumber energi adalah untuk mengatasai masalah sampah organik terutama di pedesaan seperti feses,
urine, sisa makanan, embrio, kulit telur, lemak,darah, bulu, kuku, tulang, tanduk, isi rumen, dan
sebagainya. Sampah ini akan semakin menjadi masalah ketika adanya pengembangan usaha di
PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

9

pedesaan karena semakin berkembang usaha peternakan, maka semakin meningkat limbah yang
dihasilkan.

Gambar Pembangkit Biogas (model terapung ,floting drum dan kubah tetap)
PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

10

MANFAAT BIOGAS

Manfaat pembuatan biogas dari kotoran ternak adalah:
a. Gas yang dihasilkan dapat mengganti fuel seperti LPG atau natural gas. Pupuk sapi yang
dihasilkan dari seekor sapi dalam satu tahun dapat dikonversi menjadi gas metana yang
setara dengan lebih dari 200 litr gasoline.
b. Gas yang dihasilkan dapat digunakan sebagai sumber energi untuk menyalakan lampu
dimana 1m3 biogas dapat digunakan untuk menyalakan lampu 60 watt selama 7 jam. Hal
ini berarti 1m3 biogas menghasilkan energi = 60 W x 7 jam =420 Wh = 0.42 kWh
c. Limbah digester biogas baik yang padat maupun yang cair dapat dimanfaatkan sebagai
pupuk orgaik

Perhitungan Peluang Pemanfaatan Biogas dalam Mengatasi Masalah Krisis Energi
Hal ini bisa dihitung denganadanya biaya bahan baku biogas yang melimpah dan rasio
antara energi biogas dan energi minyak bumi yang menjanjikan (8900 kkal/m3 gas murni). Hal
yang pertama harus diperhitungkan dalam menghitung jumlah energi yang dihasilkan adalah
berapa banyak jumlah bahan baku yang dihasilkan. Jumlah bahan baku gas ini didapatkan dengan
menjumlahkan jumlah feses dan sampah organik yang dihasilkan setiap hari. Jumlah bahan baku
ini akan menentukan berapa jumlah energi dan volume alat pembentuk biogas. Sebagai
pertimbangan, telah diketahui di China dan India,dalam 1 hari jumlah feses yang dihasilkan 1 ekor
sapi adalah 5 kg dan 80 kilogram kotoran sapi yang dicampur 80 liter air dan potongan limbah
lainnya dapat menghasilkan 1 meter kubik biogas. Jika diasumsikan bahwa jumlah feses manusia
yang dihasilkan sebanyak 0.5 kg/hari/orang, 1 keluarga terdiri dari 5 orang, dan setiap keluarga
memelihara1 ekor sapi, serta 1 desa terdiri dari 40 orang, maka akan didapatkan hasil perhitungan
jumlah feses yang dihasilkan sebanyak 140 kg feses/ hari.
Dengan jumlah ini, maka biogas yang dihasilkan setiap hari sebanyak 1,75 m 3/hari atau
sebesar 15.575 kkal/hari. Hal ini akan semakin mengejutkan dengan adanya perhitungan bahwa
jumlah penduduk indonesia berdasarkan data statistik pada tahun 2014 sebanyak 240 juta jiwa.
Dengan

hanya

mengandalkan

asumsi

perhitungan

jumlah

kotoran manusia

tanpa

memperhitungan sampah organik dan feses hewan ternak, akan didapatkan hasil feses sebanyak
120 juta kg feses/hari atau 1,50 juta, didapatkan hasil total energi yang dihasilkan hanya dari
jumlah penduduk adalah sebesar 52.5 MW. Harga bahan bakar minyak yang makin meningkat
dan ketersediaannya yang makin menipis serta permasalahan emisi gas rumah kaca merupakan
PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

11

masalah yang dihadapi oleh masyarakat global. Upaya pencarian akan bahan bakar yang lebih
ramah terhadap lingkungan dan dapat diperbaharuimerupakan solusi dari permasalahan energi
tersebut.Untuk itu Indonesia yang memiliki potensi luas wilayah yang begitu besar, diharapkan
untuk segera mengaplikasi bahan bakar nabati.
Biogas merupakan gas yang dihasilkan dari proses anaerobik digestion dan memiliki prosepek
sebagai energi pengganti bahan bakar fosil yang keberadaaanya makin sedikit.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

12

TEKNOLOGI PEMBUATAN BIOGAS
Secara teknologis, prinsip pembuatan biogas adalah memanfaatkan gas metana –gas yang
mudah terbakar – yang terdapat di dalam kotoran sapi sebagai bahan bakar, terutama untuk
konsumsi rumah tangga. Untuk itu, selain diperlukan adanya ternak sebagai pemasok kotoran,
juga diperlukan sarana penampungan kotoran itu agar dapat berproses menghasilkan gas metana.
Tangki penampung kotoran hewan yang digunakan sebagai tempat pembentukan biogas
disebut digester. Di dalam digester yang tertutup rapat, kotoran ternak diencerkan dengan air.
Hal ini dilakukan untuk mempercepat proses keluarnya gas dari kotoran ternak. Dengan
memanfaatkan tekanan gas di dalam digester, gas metana yang terbentuk dialirkan ke
penampungan gas. Tempat penampungan gas dapat berupa kantong plastik berukuran besar,
tetapi ada pula berbentuk tabung dari fiberglass. Dari tempat penampungan ini, gas metana dapat
dialirkan langsung melalui pipa menuju kompor yang ada di dapur.
Instalasi biogas dapat dibuat dengan teknologi sederhana yang akan mampu dikuasai oleh
rumah

tangga

peternak

atau

masyarakat

setempat

setelah

sebelumnya

diberikan

sosialisasi dan pelatihan dalam membuat instalasi biogas. Instalasi inti biogas meliputi :
a. digester (reaktor biogas), berfungsi untuk menampung material organik (dalam hal ini
kotoran ternak) dan sebagai tempat terjadinya proses penguraian material organik menjadi
biogas;
b. penampung biogas, berfungsi untuk menampung biogas yang dihasilkan dari digester;
c. pipa saluran gas, berfungsi untuk mengalirkan biogas yang dihasilkan dari digester;
d. katup pengaman tekanan, berfungsi untuk mengamankan digester dari lonjakan tekanan
biogas yang berlebihan dimana bila tekanan biogas dalam tempat penampung gas melebihi
tekanan yang diijinkan maka biogas akan dibuang ke luar.
Digester terdiri dari tiga komponen utama sebagai berikut.
a. Saluran pemasukan (inlet)
Saluran ini digunakan untuk memasukkan campuran kotoran ternak dan air ke dalam ruang
fermentasi.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

13

b. Ruang digestion (ruang fermentasi)
Ruang

fermentasi

berfungsi

sebagai

tempat

terjadinya

proses

fermentasi

yang menghasilkan biogas. Ruang ini dibuat kedap terhadap udara.
c. Saluran pembuangan (outlet)
Saluan ini digunakan untuk mengeluarkan kotoran/residu dari digester yang telah mengalami
proses fermentasi oleh bakteri. Residu sudah tidak mengandung biogas. Residu yang keluar
pertama kali adalah kotoran yang pertama kali dimasukkan melalui saluran pemasukan.

Gambar Instalasi Biogas

Dari segi kontruksi, digester dibedakan menjadi dua sebagai berikut.
a. Fixed dome (kubah tetap)
Digester jenis ini dinamakan kubah tetap karena bentuknya menyerupai kubah dan
mempunyai volume yang tetap. Seiring dengan dihasilkannya biogas, terjadi peningkatan
tekanan gas dalam digester. Oleh karena itu, dalam konstruksi digester jenis kubah tetap,
gas yang terbentuk akan segera dialirkan ke pengumpul gas di luar reaktor. Indikator
produksi gas dapat dilakukan dengan memasang indikator tekanan.
b. Floating dome (kubah terapung)
Pada digester jenis ini terdapat bagian yang dapat bergerak seiring dengan
kenaikan tekanan gas dalam digester. Pergerakan bagian kubah dapat dijadikan indikasi
bahwa produksi biogas sudah dimulai atau sudah terjadi. Bagian yang bergerak tadi
berfungsi sebagai pengumpul gas.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

14

Gambar Digester Kubah Tetap

Gambar Digester Kubah Terapung

Gambar Penampung Biogas yang Terbuat dari Plastik

Digester

dapat

dibuat

dari

berbagai

macam

bahan.

Bahan-bahan

yang

umum digunakan, antara lain batu bata/semen/beton, fiber, plastik, dan drum. Digester yang
terbuat dari fiber dan plastik saat ini telah banyak disediakan oleh produsen sehingga
pemasangan instalasi biogas menjadi lebih praktis tanpa harus dilakukan pembuatan digester lagi.

Gambar Digester Biogas yang Dibuat dari Fiber, Plastik, dan Semen

Proses pengolahan kotoran ternak dalam digester akan menghasilkan biogas, residu padat,
dan residu cair. Biogas ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan bahar memasak di rumah tangga.
Sementara itu, residu padat dapat diolah menjadi pupuk organik padat dan residu cair diolah
menjadi pupuk organik cair. Pupuk organik yang berasal dari residu fermentasi kotoran ternak
menjadi biogas ini kaya akan unsur hara sehingga sangat baik diaplikasikan untuk pemupukan
pada lahan-lahan pertanian.
PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

15

Gambar Residu Pengolahan Biogas

Gambar Pupuk Organik Hasil Pengolahan Residu

Diagram proses produksi biogas dan pemanfaatannya ditunjukkan pada gambar 9
berikut.

Kotoran ternak + air

Bak penampungan
sementara

Digester
Biogas

Residu/ampas

Rumah tangga
untuk memasak

Pengolahan residu
Pupuk organik
cair

Pupuk organik
padat

Pertanian
Gambar 9. Proses Produksi Biogas dan Pemanfaatannya
Keterangan :
: Input
: Proses
: Output
: Pemanfaatan

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

16

BIOGAS DAN KETAHANAN ENERGI
Memasak merupakan aktivitas rutin yang dilaksanakan oleh sebagian besar rumah tangga.
Energi final yang dahulu lazim dimanfaatkan oleh sebagian besar rumah tangga untuk
menjalankan aktivitas memasak adalah minyak tanah. Dengan dicabutnya subsidi terhadap
minyak tanah oleh pemerintah, maka minyak tanah tidak lagi menjadi energi yang harganya
terjangkau bagi masyarakat kecil. Sebagai substitusi terhadap minyak tanah, pemerintah telah
melaksanakan program berupa konversi minyak tanah ke LPG. Bagi masyarakat yang kurang
mampu, pemerintah memberikan subsidi terhadap LPG dengan ukuran tabung 3 kg. LPG 3 kg ini
terbilang murah dibandingkan minyak tanah yang saat ini harganya telah melambung menjadi
Rp 8.000 per liter. Sementara itu, LPG ukuran 3 kg yang harganya sekitar Rp 14.000/tabung
kurang lebih dapat dimanfaatkan untuk memasak selama satu minggu.
Bagi rumah tangga peternak, biogas dapat menjadi energi alternatif yang dapat
dimanfaatkan dalam aktivitas rumah tangga, terutama memasak. Meskipun tersedia LPG
subsidi yang cukup terjangkau, pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas dapat menjadi
pilihan energi yang lebih ekonomis bagi rumah tangga peternak. Investasi pembuatan instalasi
biogas relatif mahal, namun hal tersebut masih lebih ekonomis dibandingkan pemanfaatan
minyak tanah atau LPG sebagai sumber energi di rumah tangga. Pada tabel berikut ini
ditunjukkan komparasi biaya penggunaan bahan bakar minyak tanah, LPG subsidi, dan biogas di
tingkat rumah tangga.

Gambar Kompor Biogas

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

17

Tabel Komparasi Biaya Penggunaan Bahan Bakar Minyak Tanah, LPG Subsidi, dan Biogas di Tingkat
Rumah Tangga
Biaya Bahan
Bakar
per Hari

Biaya Bahan
Bakar
per Tahun

Biaya
Peralatan

Jenis
Peralatan

2 liter/hari
1 tabung/
7 hari

Rp 16.000

Rp 5.840.000

Rp 50.000

Kompor

Rp 2.000

Rp 730.000

Rp 200.000

Kompor gas

-

-

-

-

Rp 3.000.000*

-

-

-

-

Rp 1.500.000*

Jenis
Bahan Bakar

Harga
Bahan Bakar

Periode
Penggunaan

Minyak Tanah
LPG subsidi
3 kg

Rp 8.000/liter
Rp 14.000/
tabung

Biogas opsi 1

Biogas opsi 2

Digester biogas dari
fiber** (asumsi
umur ekonomis =
10 tahun)
Digester biogas dari
plastik*** (asumsi
umur ekonomis =
4 tahun)

Keterangan :
*

: hasil pengamatan penulis ke produsen instalasi biogas Cipta Tani Lestari di Kampung Lapan,
Desa Cikole, Kecamatan Lembang;

**

: digester biogas untuk jumlah pengguna 1 rumah tangga ukuran 2,5 m3;

*** : digester biogas untuk jumlah pengguna 1 rumah tangga ukuran 3 m3.

Melihat tabel di atas, pemanfaatan biogas sebagai sumber energi di tingkat rumah tangga
lebih ekonomis dibandingkan pemanfaatan minyak tanah maupun LPG subsidi. Pengembangan
biogas

hanya

membutuhkan biaya

investasi berupa pemasangan digester biogas yang

terbuat dari fiberglass lengkap dengan segala perlengkapannya dengan biaya sebesar Rp 3.000.000
untuk masa pemakaian sepuluh tahun atau sebesar Rp 300.000 untuk per tahunnya. Dapat pula
dengan melakukan pemasangan digester biogas yang terbuat dari plastik lengkap dengan segala
perlengkapannya dengan biaya sebesar Rp 1.500.000 untuk masa pemakaian empat tahun atau
sebesar Rp 375.000 untuk per tahunnya. Biaya investasi untuk pemasangan instalasi biogas dapat
bervariasi tergantung bahan yang dipilih dan volume digester. Untuk itu dapat dipilih bahan-bahan
yang terjangkau untuk pembuatan digester maupun perlengkapan lainnya, misalnya plastik atau
fiberglass yang harganya relatif terjangkau. Salah satu komponen dari ketahanan energi adalah
affordability, yaitu harga energi dapat terjangkau oleh masyarakat. Dengan demikian, berdasarkan
aspek affordability ini biogas telah memenuhinya.
Ditinjau dari aspek availability, kotoran ternak sebagai komponen utama penghasil biogas
tersedia di rumah tangga peternak dimana kotoran ternak dihasilkan ternak setiap harinya. Di
samping itu, kotoran ternak mudah diakses oleh rumah tangga peternak sehingga memenuhi aspek
accessability. Ditinjau dari aspek acceptability, penerimaan masyarakat
PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

18

terhadap biogas masih perlu dibangun. Aspek acceptability ini sangat penting karena
pengembangan biogas harus diawali dengan penerimaan masyarakat dalam hal ini rumah tangga
peternak terhadap biogas. Ada sebagian masyarakat yang merasa jijik terhadap kotoran ternak
sebagai bahan baku pembuatan biogas maupun risih terhadap masakan yang dimasak dengan
menggunakan biogas. Ada pula sebagian masyarakat yang hanya ingin memanfaatkan energi
secara instan yang langsung tersedia sehingga kurang tertarik terhadap pengembangan biogas
yang memang membutuhkan ketelatenan

dalam

proses

pembentukan biogas, dari

pemasukan kotoran ternak ke dalam digester, pengontrolan tekanan gas, hingga pengolahan
residu yang keluar dari digester. Apabila sikap masyarakat telah dibangun untuk bersedia
memanfaatkan potensi-potensi lokal yang ada di sekitar mereka, maka biogas dapat
dikembangkan sebagai energi alternatif yang dapat dibuat secara mandiri dan dimanfaatkan
secara berkelanjutan.
Pengembangan biogas yang berbasis pada peternakan dapat memberikan nilai tambah
bagi peternak. Selama ini peternak hanya mengandalkan pada daging dan anakan sebagai sumber
pendapatan dari usaha peternakan. Dengan memanfaatkan kotoran ternak untuk pengembangan
biogas, maka hal tersebut dapat mengurangi biaya rumah tangga peternak yaitu biaya energi.
Di samping itu, pengembangan biogas dapat menghasilkan produk lain yang memiliki nilai
ekonomis yaitu pupuk organik yang diolah dari residu biogas. Bagi peternak yang juga memiliki
usaha pertanian, maka pupuk organik yang dihasilkan dapat mengurangi sebagian atau seluruh
penggunaan pupuk kimia pada lahan pertanian. Namun bagi peternak yang tidak memiliki
usaha pertanian, maka pupuk organik dapat diperdagangkan yang saat ini memiliki kisaran harga
sebesar Rp 500/kg. Seiring dengan meningkatnya tren pertanian organik, maka permintaan
pupuk organik ada kecenderungan mengalami peningkatan.
Untuk menjalankan biogas skala rumah tangga, diperlukan kotoran ternak dari 2 – 3 ekor
sapi, atau 6 ekor babi, atau 400 ekor ayam yang akan menghasilkan biogas sekitar 4 m3/hari.
Biogas sebesar 4 m3/hari ini setara dengan 2,5 liter minyak tanah/hari sehingga telah
mencukupi untuk aktivitas memasak sehari-hari. Kesetaraan nilai kalori biogas dibandingkan
dengan bahan bakar lainnya ditunjukkan pada tabel berikut.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

19

Tabel Kesetaraan Nilai Kalori Biogas dengan Bahan Bakar Lain
Biogas

1 m3 biogas =

Bahan Bakar Lain
LPG 0,46 kg
Minyak tanah 0,62 liter
Solar 0,52 liter
Bensin 0,80 liter
Gas kota 1,50 m3
Kayu bakar 3,50 kg

Sumber : Wahyuni (2008)

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

20

PROSPEK PEMANFAATAN BIOGAS DI INDONESIA

Prospek pemanfaatan Biogas di Indonesia adalah sebagai berikut:
a. Indonesia memiliki banyak peternakan menurut data statistic departemen pertanian
Indonesia dimana ada sekitar 13 juta ekor sapi dan 28 juta kambing,domba dan kerbau.
Namun pengolahan kotoran ternak belum dimanfaatkan secara optimal dan bahkan
menimbulkan masalah.
b. Biogas

mampu

mendukung

energi

bagi

industri

rumah

tangga

dan

industri kecil menegah.
c. Meninjau TPA di Indonesia yang masih banyak mengalami masalah sampah organic yang
bercampur dengan sampah anorganik. Sampah organik bisa digunakan sebagai bahan
dasar biogas.
d. Harga minyak yang mahal semakin memungkinkan biogas menjadi sumber energi
alternatif serta kenaikan biaya sumber energi seperti tarif dasar listrik dan harga LPG.
Konversi energi biogas memiliki beberapa keuntungan, karena Biogas merupakan energi
tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas
tidak merusak keseimbangan karbondioksida

yang diakibatkan

penggundulan hutan

(deforestation) dan perusakan tanah.
Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan
menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi gas lainnya. Metana merupakan salah satu gas
rumah kaca yang keberadaanya di atmosfer akan meningkatkan temperature, dengan
menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.
Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yang tidak
bermanfaaat, bahkan bisa menngakibatkan racun yang sangat berbahaya. Aplikasi anaerobik
digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah.
Selain keuntungan energi yang didapat dari proses anaerobik digestion dengan
menghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge. Material ini diperoleh dari sisa proses
anaerobic digestion yang berupa padat dan cair. Masing- masing dapat digunakan sebagai pupuk
berupa pupuk cair dan pupuk padat.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

21

PENUTUP

Pengembangan

biogas

merupakan

terhadap terjadinya krisis energi

fosil

di

salah

satu

bentuk

tingkat daerah

solusi

alternatif

maupun nasional. Apabila

pengembangan biogas di berbagai daerah di Indonesia digalakkan, khususnya daerah-daerah yang
kaya akan sumber daya peternakan, maka biogas ini akan menjadi energi alternatif yang
terjangkau bagi masyarakat di tengah melambungnya harga minyak tanah dan LPG yang semakin
tinggi. Pengembangan biogas juga dapat menjadi solusi pengelolaan kotoran peternakan yang
dapat dimanfaatkan secara produktif dan dapat mengatasi persoalan-persoalan lingkungan.
Biogas memiliki beberapa keunggulan dibandingkan bahan bakar fosil sehingga layak
untuk dipertimbangkan sebagai pilihan energi terbarukan bagi masyarakat. Sifatnya yang dapat
diperbaharui dan ramah lingkungan merupakan keunggulan yang dimiliki biogas dibandingkan
dengan bahan bakar fosil. Pengembangan biogas dapat memberikan sejumlah manfaat ganda,
tidak hanya bagi masyarakat, tetapi juga bagi pemerintah dan lingkungan. Adapun manfaat
pengembangan biogas sebagai berikut.
a. Menyediakan energi alternatif bagi masyarakat yang dapat dibuat secara mandiri oleh
masyarakat.
b. Menghemat pengeluaran masyarakat karena biogas dapat menggantikan peranan minyak
tanah, LPG, dan kayu bakar untuk memasak.
c. Meningkatkan
organik

pendapatan

masyarakat

dengan

dihasilkannya

pupuk

yang berkualitas atau dapat menghemat biaya pembelian pupuk bagi yang

memerlukannya.
d. Mengurangi penggunaan bahan bakar fosil sehingga membantu menurunkan emisi gas
rumah kaca dan memperlambat laju pemanasan global.
e. Mengurangi penggunaan kayu bakar sehingga kelestarian hutan terjaga.
f.

Memperingan

beban

keuangan

negara

karena

subsidi

LPG

dan

pupuk

kimia dapat berkurang.
g. Menciptakan peluang-peluang usaha lain yang dapat bersinergi dengan pengembangan
biogas sehingga dapat membuka lapangan kerja baru bagi masyarakat, seperti usaha
pembuatan peralatan biogas, usaha pembuatan pupuk organik, peternakan cacing untuk
bahan baku obat, dan usaha-usaha lainnya.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

22

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Aneka Manfaat Biogas dari Kotoran Hewan. http://www.menlh.go.id/home/
index. php?option=com_content&view=article&id=4579%3Aaneka-manfaatbiogas-dari- kotoran-hewan&catid=43%3Aberita&Itemid=73&lang=en.
Anonim. 2010. Peternakan merupakan Penghasil Metana Terbesar. http://bataviase.co.id/
node/271382.
Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian, Ditjen Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian,
Departemen Pertanian. 2006. Program Bio Energi Pedesaan : Biogas Skala Rumah
Tangga. Jakarta.
Kurniawan, T. Konsep Ideal Pengembangan Biogas di Kawasan Argo Banten.
http://riekonaicha.co.cc/2010/03/konsep-ideal-pengembangan-biogas-dikawasan- agro-banten/.
Rahayu, S., Dyah Purwaningsih, dan Pujianto. 2009. Pemanfaatan Kotoran Ternak Sapi
sebagai Sumber Energi Alternatif Ramah Lingkungan Beserta Aspek Sosio
Kulturalnya. Inotek Volume 13 Nomor 2. FISE Universitas Negeri Yogyakarta.
Yogyakarta. http://journal.uny.ac.id/index.php/inotek/article/viewFile/38/13.
Susilaningsih, I., Pristiawan Erik, dan Viddy Oktaviyanto. 2007. Pemanfaatan
Limbah Kotoran Sapi sebagai Pengganti Bahan Bakar Rumah
Tangga yang Lebih Memberikan Keuntungan Ekonomis. Universitas
Muhammadiyah Malang. Malang. http://studentresearch.umm.ac.id/index.php/pkmi/article/viewFile/8/9_umm_student_
research.pdf.
Suyitno, M. Nizam, dan Dharmanto. 2010. Teknologi Biogas : Pembuatan, Operasional,
dan
Pemanfaatan. Graha Ilmu. Yogyakarta.
Tan, C. Gas Metana, Penyebab Terbesar Pemanasan Global. http://www.alpensteel.com/
article/108-230-pemanasan-global/1591--gas-metana-penyebab-terbesarpemanasan- global.html.
Wahyuni, Sri. 2008. Biogas. Penebar Swadaya. Jakarta.
http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?tabel=1&daftar=1&id_subyek=24¬ab=12.
http://ditjennak.go.id/bank%5CTabel_10_3.pdf.

PEMANFAATAN LIMBAH TERNAK SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
KKN Tematik POSDAYA Kelompok 108 Universitas Jember

23