Anaerobic Digester sebagai Teknologi Pengolahan Limbah Organik

pada Permukiman Sisi Sungai

Wanda YovitaNIM 25209029

Abstrak. Masalah pencemaran dan kebutuhan energi adalah salah satu rangkaian yang mempengaruhi pemanasan global dunia dan kota Bandung pada khususnya. Permukiman yang memiliki jumlah limbah harian dalam jumlah besar, ikut menyumbang pencemaran khususnya pencemaran air sungai yang kini menyumbang degradasi lingkungan kota Bandung. Keterkaitan energi dan limbah ini ternyata dapat menjadi potensi yang menguntungkan karen dengan pengolahan yang tepat dan berkelanjutan, limbah ternyata dapat menghasilkan energi biologis yang ramah lingkungan dan air residu pengolahan ini layak untuk dialirkan ke sungai dialirkan ke sungai. Makalah ini membahas tentang anaerobic digester sebagai sistem teknologi septic tank tingkat lanjut yang dapat menghasilkan gas metana sebagai bahan untuk menyalakan kompor rumah tangga yang cukup sederhana.

1. Pendahuluan

Kebutuhan energi dan pencemaran air merupakan isu konkret yang terjadi belakangan ini akibat

dampak global warming. Di kota Bandung sendiri, pencemaran terhadap air sungai dan tingginya

harga bahan bakar fosil menjadi salah satu masalah masyarakat. Untuk mengatasi hal itu,

hendaknya dilakukan teknologi tepat guna pada rumah tinggal dalam skala komunitas agar

dampak yang dirasakan lebih kolektif dan efisien.

1. 1 Latar Belakang

Pemanasan global merupakan salah satu isu utama dunia yang berkembang saat ini termasuk di

Indonesia dan kota Bandung pada khususnya. Krisis air bersih menjadi permasalahan salah

satunya akibat tingginya pencemaran yang dilakukan oleh masyarakat yang tinggal di berbagai

tempat. Setiap masyarakat memiliki kontribusi terhadap pencemaran melalui limbah rumah

tangga maupun limbah dari sektor agrikultur.

Daerah Cekungan Bandung khususnya kota Bandung belakangan ini mengalami degradasi

lingkungan yang dapat dilihat dari meningkatnya kejadian erosi, sedimentasi, banjir, longsor,

kerusakan infrastruktur dan lain-lain. Kota Bandung juga dilalui oleh berbagai SubDAS yaitu

Sub DAS Cihaur, Sub DAS Cikapundung, Sub DAS Citarik dan lainnya yang bermuara dengan

posisi tegak lurus di Sungai Citarum. Sungai Cikapundung adalah salah SubDAS yang mengalir

melintasi kota Bandung dan pada beberapa titik sungai ini menjadi muara pembuangan limbah

rumah tangga dari permukiman di sekitarnya. Berdasarkan penelitian tentang Revitalisasi

Permukiman Kota: Pengembangan Pola- pola Baru Penataan Permukiman Kota Berbasis

Penyediaan dan Penggunaan Air secara Berkelanjutan limbah rumah tangga di kota Bandung

khususnya pada daerah yang menjadi studi tidak mengalami pengolahan pada skala hunian

terlebih dahulu akan tetapi langsung bercampur dengan saluran air kotor lain untuk dibuang ke

sungai.

Gambar 1: Permukiman rural di sisi sungai CikapudungSumber: google earth, 2010.

Gambar 2: Permukiman padat di kota Bandung di sisi sungai CikapudungSumber: google earth, 2010.

Sedangkan di Bandung bagian utara yang kebanyakan berbasis agrikultur, limbah yang

dihasilkan dari sektor ini adalah limbah pertanian seperti aliran pupuk maupun kotoran ternak.

Bagi petani yang memiliki peternakan sapi, mereka menggunakan air hujan atau air dari mata air

untuk memandikan sapi maupun membersihkan kandangnya. Limbah ini langsung di buang ke

anak-anak sungai Cikapundung tanpa pengolahan lanjutan. Pencemaran terhadap Sungai

Cikapundung ini sendiri berlanjut hingga ke muaranya di sungai Citarum dari limbah rumah

tangga yang ada di sepanjang sisi sungai Cikapundung.

1.2 Permasalahan

Kesamaan maslah permukiman di sepanjang sisi sungai Cikapundung adalah pengolahan

limbahnya yaitu limbah organic berupa kotoran manusia maupun hewan ternak. Limbah ini

langung di buang ke sungai hingga mencemari Cikapundung dari hulu hingga ke hilir. Untuk

mengurangi pencemaran terhadap sungai ini tentu diperlukan teknologi yang tepat guna, murah

dan efisien. Sedangkan penggunaan bahan bakar LPG atau bahan bakar fosil masih dianggap

mahal dan penggunaannya terbatas. Limbah organic dapat menjadi potensi energi alternatif oleh

masyarakat yang tinggal di sepanjang sisi sungai Cikapundung yang kerap kali bermasalah

dengan pencemaran sungai.

1.3 Batasan dan Lingkup

Makalah ini menawarkan solusi terhadap teknologi tepat guna yang dapat diterapkan pada rumah

masyarakat sepanjang sisi sungai dalam skala komunitas agar pengelolaan lebih efektif dan

keuntungan yang didapat lebih besar. Teknologi Anaerobic Digestion merupakan teknologi tepat

guna yang memanfaatkan limbah kotoran ternak dan manusia dengan pengolahan tanpa oksigen

yang kemudian dapat menghasilkan gas metan yang dapat digunakan masyarakat untuk

keperluan memasak. Dalam makalah ini akan dibahas bagaimana limbah rumah tangga dan

ternak diolah dari unit hunian kemudian dikelola secara komunitas.

2. Teori dan Kajian Pustaka

Biogas merupakan salah satu sumber energi alternatif yang berasal dari berbagai macam limbah

organic seperti sampah biomassa, kotoran manusia maupun hewan dan dapat dimanfaatkan

menjadi energi melalui anaerobic digestion. Anaerobik digestion adalah proses degradasi

material organik tanpa melibatkan oksigen melainkan dengan bantuan bakteri. Lebih dari 50%

gas yang dihasilkan adalah metana. Material organic yang terkumpul pada reactor diuraikan

dalam dua tahap. Pada tahap pertama, material organic akan didegradasi menjadi asam lemah

dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Setelah material organic berubah menjadi asam, maka

selanjutnya pada tahap kedua terjadi pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri

pembentuk metana. Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana,

semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar nilai kandungan energi (N. Agung

Pambudi, 2008).

Beberapa jenis reactor biogas diantaranya reactor jenis kubah tetap, reactor terapung, reactor

jenis balon, jenis horizontal , jenis lubang tanah dan jenis ferrocement.

Gambar 3: reaktor jenis kubah tetapSumber: moechah.wordpress.com

Gambar 4: reaktor jenis terapungSumber: moechah.wordpress.com

Gambar A adalah tangki tempat terjadinya proses anaerobic digestion, B dan C adalah pipa

outlet dan inlet sedangkan D adalah bak pencampur dan E adalah bak penghubung. Pipa inlet

mendekati dasar bak pengolahan sedangkan pipa outlet berada lebih tinggi diatasnya. Bulatan

hijau merepresentasikan penahan plastik bagian bawah agar kerangka yang menahan plastik

penutup tidak turun jika jumlah air menurun. Sedangkan bulatan ungu adalah penahan atas agar

kerangka penahan tidak mengambang ke atas jika air berlebihan.

Gambar 6: Konsep biodigesterSumber: http://www.ruralcostarica.com/biodigester.html

Gambar 5: reaktor jenis balonSumber: www.ruralcostarica.com/biodigester.html

Gambar lengkungan hitam merupakan gambar plastik penutup yang alasnya ditahan oleh

penahan atas yang akan menggembung saat biogas (tanda panah hitam) menggelembung ke atas.

Biogas ini kemudian dialirkan dengan garis biru yang selanjutnya dapat digunakan untuk

keperluan dapur (http://www.ruralcostarica.com/biodigester.html)

Reactor yang dibahas dalam makalah ini adalah reactor balon yang relatif lebih sederhana dan

tidak memerlukan tempat yang luas dan dapat diterapkan di tengah lahan yang terbatas. Sebagai

contoh, untuk buangan limbah kotoran rutin perhari dengan 38 liter volume air dan 19 liter

kotoran, maka dapat digunakan ukuran reaktor degan panjang sekitar 3 meter, lebar 1.5 meter

dan kedalaman 1.9 meter. Tentunya volume limbah yang digunakan berbeda tergantung jenisnya.

Untuk limbah dari ternak, kemungkinan jumlah air yang diperlukan akan lebih banyak karena

kotoran ternak mengandung lebih banyak serat dan lebih sulit untuk diolah.

Gambar 7: Penggalian lubang tangki.

Gambar 8: Dinding tangki dilapisi bata dan ditambahkan pipa ilet dan outlet.

Gambar 9: kerangka penahan plastik Gambar 10: sambungan antara plastik balon dan pipa gas

Langkah pertama dalam membuat reaktor ini adalah dengan menggali lubang sesuai yang

dibutuhkan,contohnya dengan ukuran volume 1.9 x 1.3 x 3 meter. Di kedua sisi pendek, dibuat

lubang yang akan dipasang pipa inlet dan outlet. Pipa inlet dipasang dengan kemiringan terhadap

dasar tangki sekitar 45º dan ketinggian 30 cm dari dasar sedangkan pipa outlet memiliki

kemiringan 30º dari dasar tangki dan berjarak 40 cm dari bagian tangki paling atas. Setelah itu

bagian dinding lubang ini di beri bata blok dan disemen (Gambar 7 dan 8).

Di ketinggian sekitar 1 meter dinding ini, diberikan rangka penahan plastik seperti yang telah

dijelaskan pada konsep sebelumnya dan bagian dasar tangki kemudian diperkeras. Setelah itu

pada bagian atas tangki, ditutup oleh plastik dan diberi pipa penyalur gas yang akan dihasilkan.

Pipa penyalur gas ini dilengkapi dengan keran agar pengeluaran gas dapat dikontrol dan air

dalam botol yang berfungsi sebagai tempat larian gas jika tekanan yang dihasilkan dalam tangki

terlalu besar (Gambar 11). Pipa ini dapat dihubungkan ke rumah-rumah dan menyalurkan gas

secara langsung.

Gambar 12: reaktor sederhana untuk rumah tanggaSumber: Ditjen PHPP

Gambar 11: keran gas Gambar 12: gas sebagai bahan bakar keperluan rumah tangga

Sumber Gambar: www.ruralcostarica.com

3. Kasus dan Pembahasan

Pada permukiman yang memiliki kepadatan penduduk tinggi, sumber limbah organik untuk

biogas ini adalah kotoran manusia. Jumlah limbah organik yang dikeluarkan oleh rumah tangga

perorang sekitar 0.3 liter/hari. Satu kilogram kotoran diperkirakan mampu menghasilkan 0,05 m³

biogas. Apabila sistem biogas dibuat secara kolektif maka dengan volume tangki sebesar 1.9 x

1.5 x 3 meter, 171 orang mampu menghasilkan hingga 8.55 m³ biogas perhari atau setara dengan

3.93 kg elpiji perhari. Berdasarkan perhitungan sederhana ini, maka sejumlah 34 kepala keluarga

mendapatkan masing 0.11 kg elpiji perhari.

Sedangkan untuk permukiman di daerah rural, maka limbah organik yang dapat diandalkan

dalam reaktor biogas ini adalah kotoran ternak sapi atau kerbau. Dengan 2-3 sapi atau kerbau

atau 6 ekor babi, maka biogas yang dapat dihasilkan adalah 4 m³ yang setara dengan 2,5 liter

minyak tanah dan dimensi tangki yang dibutuhkan adalah tangki berkapasitas 5, 28 m³.

Umumnya masyarakat rural yang memiliki kandang sapi dirumahnya, memiliki 2-3 ekor

sapi/rumah. Hal ini tentu merupakan bahan bakar dengan jumlah yang sangat signifikan.

Reactor ini direncanakan dengan jarak yang paling efektif dari semua rumah yang menyalurkan

limbahnya ke pengolahan ini. Titik yang memungkinkan sebagai tempat reaktor adalah

mendekati sungai karena titik ini merupakan titik terendah sehingga untuk menyalurkan limbah

dari setiap rumah maupun kandang ternak dapat hanya dengan menggunakan gaya gravitasi.

Gambar 13: Peletakan reaktor sebaiknya berada di titik paling bawah dari kumpulan permukiman/mendekati sungai.

Pemipaan baik pipa gas maupun pipa penyalur limbah hendaknya berada pada rongga di bawah

jalur sirkulasi karena jalur sirkulasi pada permukiman ini merupakan perkerasan sehingga dapat

dilakukan perawatan yang lebih mudah. Selanjutnya dalam penyaluran limbah sisa, maka dibuat

septic tank sederhana yang bersifat komunal dan mampu memfasilitasi limbah organik tersebut.

Air sebagai residu dapat diminimalisasikan tingkat pencemarannya dengan septik tank sederhana

dan untuk dialirkan ke instalasi umum.

Kesimpulan

Teknologi tepat guna pada rumah tinggal dalam skala komunitas yang mampu mengurangi

pencemaran air sungai dan berpotensi menyuplai energi bahan bakar merupakan hal yang

dibutuhkan oleh masyarakat. Anaerobik digestion sebagai teknologi pengolahan limbah organik

tentu memiliki beberapa kelebihan dan kelemahan. Kelebihannya adalah teknologi konstruksi

yang sederhana dan aplikatif, mampu dikerjakan oleh masyarakat, dan tempat yang dibutuhkan

sedikit. Sedangkan kelemahan sistem ini adalah energi yang dihasilkan tidak terlalu besar.

Dengan tangki bervolume 8.55 m³ apabila dapat diisi penuh perhari, maka gas yang dihasilkan

sekitar 6 jam untuk memasak biasa. Tentu ini jumlah yang sedikit apabila jumlah rumah yang

difasilitasi lebih banyak dari material limbah anorganik yang dihasilkan. Pengelolaan dan

perawatan terhadap peralatan biogas ini membutuhkan perhatian khusus dan rutin agar

pemanfaatannya berkelanjutan. Residu air sisa buangan dapat disalurkan melalui penyaring

sederhana agar air tidak mencemari sungai atau dengan menggunakan teknologi tepat guna lain

yang terintegrasi dengan sistem biogas ini agar peningkatan kualitas lingkungan permukiman di

sisi sungai Cikapundung menjadi lebih baik.

Anaerobic digester

Gambar 14: Pemipaan berada di bawah jalur sirkulasi.

Daftar pustaka

Harun, Ismet Belgawan, et al. 2009. Laporan Akhir Revitalisasi Permukiman Kota:

Pengembangan Pola pola Baru Penataan Permukiman Kota Berbasis Penyediaan dan

Penggunaan Air secara Berkelanjutan. LPPM ITB.

Ismawati, Yuyun. 2007. Instalasi Pengolahan Lumpur Tinja of Banda Aceh City, Septage Sludge

treatment Plant. Presented at Sustainable Household Sanittion for Reconstruction in Aceh and

Nias, Banda Aceh 13-14 February.

Program Bio Energi Perdesaan, Biogas Skala Rumah Tangga. 2006. Direktorat Pengolahan Hasil

Pertanian, Ditjen Pengolahan dan Pemasaran Hasil Pertanian Departemen Pertanian. Jakarta.

www.alpensteel.com

www.dikti.org

www.ruralcostarica.com