PENANGANAN SAMPAH ORGANIK

SKALA RUMAH TANGGA SEBAGAI UPAYA

PENGADAAN SUMBER ENERGI TERBARUKAN

KARYA TULIS ILMIAH

Diajukan untuk mengikuti

Kompetisi Karya Tulis Ilmiah Maba

Oleh :

1. Kurniawan Eko S. Z (0811030116)

2. Andrian Wahyu Jati (0811030006)

3. Irwin Irhamdi

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2009

i

LEMBAR PENGESAHAN

Karya tulis ilmiah ini ditujukan untuk mengikuti Kompetisi Karya Tulis

Ilmiah Mahasiswa (KKTM) tingkat Universitas Brawijaya tahun 2009

Judul : Penanganan Sampah Organik Skala Rumah Tangga sebagai

Upaya Pengadaan Sumber Energi Terbarukan

Oleh : 1. Kurniawan Eko S. Z (0811030116)

2. Andrian Wahyu Jati (0811030006)

3. Irwin Irhamdi (0811033040)

Pembimbing : Ir. Nur Hidayat, MP

Malang,

Menyetujui,

Dosen Pembimbing Mahasiswa

Ir. Nur Hidayat, MP Kurniawan Eko S. Z

NIP. 132243718 NIM 0511010010

Menyetujui,

Dr. Ir. Wignyanto, MS

NIP. 131574856

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………….... i

DAFTAR ISI……………………………………………………………….…. ii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang…………………………………………….… 1

1.2. Rumusan Masalah………………………………………….... 3

1.3. Tujuan Penulisan……………………………………………. 3

1.4. Manfaat Penulisan…………………………………………... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan tentang Energi…………………………………….. 4

2.2. Tinjauan tentang Sampah……………………………….…... 6

2.3. Manajemen Pengelolaan Sampah……………………….…... 8

2.4. Tinjauan tentang Biogas……………………………….……. 10

2.5. Mekanisme Proses Pencernaan Anaerobik………………..… 14

2.6. Tinjauan tentang Bakteri Metanogenik………………….….. 17

2.7. Tinjauan tentang Reaktor Biogas………………………….... 18

BAB III METODOLOGI

3.1. Sifat Penulisan…………………………………………….… 22

3.2. Metode Perumusan masalah………………………………… 22

3.3. Metode Pengumpulan data………………………………….. 22

BAB IV PEMBAHASAN

4.1. Penanganan Sampah……………………………………….… 23

4.2. Teknik Penanganan Sampah Rumah Tangga………………... 24

4.3. Proses Pembuatan Biogas………………………………….… 25

4.3. Manfaat Biogas…………………………………………….… 28

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan…………………………………………………... 30

5.2 Saran…………………………………………………………. 30

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………. 31

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Krisis energi yang mencapai puncak pada dekade 1970 mulai menimbulkan

berbagai masalah di dunia. Sampai saat ini minyak bumi masih menjadi energi

utama yang digunakan oleh penduduk dunia khususnya di Indonesia. Adanya

eksploitasi secara besar-besaran menyebabkan persediaan minyak bumi semakin

menipis, dan menyebabkan harga bahan bakar minyak melonjak dengan cepat.

Lonjakan harga minyak dunia akan memberikan dampak yang besar bagi

pembangunan bangsa Indonesia. Konsumsi bahan bakar minyak yang mencapai

1,3 juta/barel tidak seimbang dengan produksinya yang nilainya sekitar 1

juta/barel sehingga terdapat defisit yang harus dipenuhi melalui impor. Menurut

data ESDM (2006) cadangan minyak Indonesia hanya tersisa sekitar 9 milliar

barel. Apabila terus dikonsumsi tanpa ditemukannya cadangan minyak baru,

diperkirakan cadangan minyak ini akan habis dalam dua dekade mendatang.

Untuk mengatasinya pemerintah telah mengeluarkan beberapa kebijakan

melalui Inpres nomor 1 tahun 2006, Inpres nomor 2 tahun 2006, dan Perpres

nomor 5 tahun 2006. Dalam Inpres dan Perpres tersebut mengamanatkan

pengembangan dan penggunaan bahan bakar alternatif untuk mengurangi

ketergantungan dan dapat menggantikan bahan bakar minyak.

Meskipun saat ini penggunaan energi alternatif belum sepenuhnya dapat

menggantikan bahan bakar minyak yang ada, namun penggunaan energi alternatif

sebagai campuran dapat menghemat penggunaan bahan bakar minyak di

Indonesia. Pengembangan energi alternatif yang dapat diperbaharui (renewable)

bisa dimanfaatkan untuk mengembangkan potensi mekanisme produksi yang

ramah lingkungan dan meningkatkan stabilitas iklim global. Energi yang dapat

diperbaharui salah satunya adalah Biofuel. Menurut Suhut Simamora : 2006,

“Biofuel merupakan bahan bakar yang berasal dari minyak nabati dan ramah

lingkungan. Energi alternatif yang tergolong Biofuel adalah Biogas, Bioethanol

dan Biodiesel”.

2

Biogas merupakan gas mudah terbakar yang dihasilkan melalui proses

fermentasi limbah organik oleh bakteri-bakteri anaerob. Bahan utama biogas

adalah metana (CH4) yang mencakup 60-70 persen, sedangkan sisanya berupa

CO2, H2S dan gas lainnya (Nitrogen, Hidrogen). Proses pembuatan biogas

dilakukan didalam reaktor biogas dan dipengaruhi beberapa faktor diantaranya,

bahan baku isian, derajat keasaman, temperatur pencernaan, pengenceran bahan

baku isian, dan pengadukan. Biogas dapat dihasilkan oleh semua bahan organik.

Biogas merupakan energi alternatif yang berpotensi dikembangkan di

Indonesia, mengingat melimpahnya volume sampah yang belum dimanfaatkan.

Berdasarkan data-data BPS tahun 2000, dari 384 kota di Indonesia sampah yang

dihasilkan sebesar 80.235,87 ton perhari. Dari jumlah tersebut yang di buang ke

tempat pembuangan akhir (TPA) hanya sekitar 4,2 %. Sekitar 37,6 % lainnya

dibakar, 4,9 % dibuang kesungai, dan 53.3 % sampah tidak tertangani. Sedangkan

sekitar 70 % sampah padat kota di Indonesia merupakan sampah organik, 28 %

sampah anorganik dan hanya 2 % dalam kategori sampah berbahaya. Dari 70 %

sampah organik sekitar 54 % (38 % dari total sampah) bersifat mudah didegradasi

dan berpotensi untuk dibuat biogas. Jumlah sampah kota tersebut diperoleh dari

akumulasi sampah rumah tangga yang dihasilkan sekitar 4,45 kg perhari, sampah

industri, dan sampah pertanian (Damanhuri, 2002).

Banyaknya timbunan sampah di tempat pembuangan akhir diakibatkan

buruknya penanganan sampah rumah tangga. Penanganan sampah rumah tangga

dapat dilakukan dengan cara memisahkan sampah organik dan anorganik. Sampah

organik dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biogas skala rumah tangga.

Pembuatan biogas skala rumah tangga menggunakan reaktor plastik dengan

kapasitas 4000 liter. Penggunaan reaktor plastik merupakan salah satu alternatif

yang tepat untuk diterapkan, melihat harga reaktor yang relatif murah, cara kerja

sederhana, dan biogas bisa langsung digunakan untuk keperluan sehari-hari.

Digunakannya sampah organik sebagai bahan baku dalam pembuatan biogas akan

memberi banyak manfaat bagi manusia dan lingkungan.

1.2. Rumusan Masalah

3

Meskipun bahan baku biogas tersedia secara melimpah, namun belum dapat

dimanfaatkan secara optimal. Hal tersebut diakibatkan sebagian besar penduduk

di Indonesia enggan ataupun kurang mengerti tahapan proses pembuatan biogas.

Dari permasalahan tersebut didapat rumusan masalah :

1.2.1 Sampah organik yang jumlahnya sangat melimpah, namun karena adanya

keterbatasan pengolahan sampah organik menjadi sumber energi

terbarukan yang menjadikan pemanfaatannya kurang optimal.

1.2.2 Perlu pengenalan metode pembuatan biogas skala rumah tangga sebagai

upaya pengadaan sumber energi terbarukan.

1.2.3 Produk yang dihasilkan langsung dapat digunakan dan ramah lingkungan.

1.3. Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan karya tulis ini adalah :

2.3.1 Mengetahui proses penanganan sampah organik sehingga dapat diolah

menjadi sumber energi.

2.3.2 Mengetahui proses pembuatan biogas dengan reaktor skala rumah tangga.

1.3. Manfaat Penulisan

Karya tulis ini diharapkan dapat memberikan manfaat, diantaranya :

1.3.1. Mempelajari keunggulan sampah organik untuk dapat diolah menjadi

sumber energi dalam usaha mengatasi krisis energi.

1.3.2. Mengurangi ketergantungan penggunaan bahan bakar minyak bumi

dengan memanfaatkan sampah organik skala rumah tangga.

1.3.3. Mengurangi pencemaran lingkungan yang ditimbulkan oleh sampah.

BAB II

4

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Tentang Energi

Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja, daya (kekuatan) yang

digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan misalnya dapat merupakan

bagian dari suatu bahan atau tidak terikat pada bahan (seperti sinar matahari)

(Kamus Besar Bahasa Indonesia, 2003).

Sebagian besar penduduk dunia khususnya di Indonesia menggunakan

minyak bumi sebagai penghasil energi utama. Adanya eksploitasi minyak bumi

dalam jumlah yang besar membuat persediaan minyak bumi semakin menipis, dan

menyebabkan harga bahan bakar minyak bumi melambung tinggi. Konsumsi

bahan bakar minyak di Indonesia saat ini mencapai 1,3 juta/barel, sedang

produksinya hanya sekitar 1 juta/barel sehingga terdapat defisit yang harus

dipenuhi melalui impor. Menurut data ESDM (2006) cadangan minyak Indonesia

hanya tersisa sekitar 9 milliar barel. Apabila terus dikonsumsi tanpa ditemukannya

cadangan minyak baru, diperkirakan cadangan minyak ini akan habis dalam dua

dekade mendatang (T. R Syamsudin, 2005).

Tabel 1. Produksi minyak bumi, gas, dan batu bara di Indonesia.

Sumber

Energi

Tahun

1990 1991 1992 1993

Minyak bumi

(x 1000 barrel)

Gas Bumi (MCF)

Batu Bara (ton)

533.707

2.518.921

10.461.513

581.233

2.461.834

14.143.036

550.668

2.582.108

21.146.29

551.804

2.823.228

27.860.754

Sumber : Biro Pusat Statistik (1993)

Dalam tabel 1 terlihat bahwa selama tiga tahun terakhir telah terjadi

peningkatan eksploitasi minyak bumi sebesar 1,3 %, gas bumi sebesar 9,4 %, dan

batu bara sebesar 38,8 % pertahun.

Untuk mengatasi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak, pemerintah

telah mengeluarkan beberapa kebijakan melalui Inpres nomor 1 tahun 2006,

Inpres nomor 2 tahun 2006, dan Perpres nomor 5 tahun 2006. Dalam Inpres dan

Perpres tersebut mengamanatkan pengembangan dan penggunaan bahan bakar

5

alternatif untuk mengurangi ketergantungan dan dapat menggantikan bahan bakar

minyak.

Salah satu energi alternatif yang dapat diperbaharui adalah biofuel. Biofuel

adalah bahan bakar berupa padatan, cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan

organik. Biofuel dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak

langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian. Ada tiga cara

untuk membuat biofuel: (1) pembakaran limbah organik kering (seperti buangan

rumah tangga, limbah industri dan pertanian); (2) fermentasi limbah basah (seperti

kotoran hewan) tanpa oksigen untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga

60 persen metana), atau fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol

dan ester; (3) energi dari hutan (menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat

tumbuh sebagai bahan bakar), (T.R Syamsuddin, dan H.H Iskandar ; 2005).

Menurut Suhut Simamora : 2006, “Biofuel merupakan bahan bakar yang

berasal dari minyak nabati dan ramah lingkungan. Energi alternatif yang tergolong

Biofuel adalah Biogas, Bioetanol dan Biodiesel”.

Biogas diproduksi dengan proses digesti anaerobik dari bahan organik

oleh bakteri anaerob. Biogas dapat diproduksi melalui bahan sisa yang dapat

terurai atau menggunakan tanaman energi yang dimasukan ke dalam pencerna

anaerobik untuk menambah gas yang dihasilkan. Hasil sampingan dapat

digunakan sebagai bahan bakar bio atau pupuk. Biogas mengandung metana yang

diperoleh dari digester anaerobik industri dan sistem pengelolaan biologi

mekanik. Gas sampah adalah sejenis biogas yang tidak bersih yang diproduksi

dalam tumpukan sampah melalui digesti anaerobik yang terjadi secara alami. Bila

gas ini lepas ke atmosfer, gas ini merupakan gas rumah kaca (U. Marchaim,

1992).

Biofuel lebih bersifat carbon neutral dan sedikit meningkatkan konsentrasi

gas-gas rumah kaca di atmosfir karena produksinya berasal dari biomassa yang

tidak meningkatkan kadar karbon di atmosfer. Penggunaan biofuel mengurangi

ketergantungan pada minyak bumi serta meningkatkan keamanan energi (R. K

Singh, 2005).

2.2 Tinjauan Tentang Sampah

6

Sampah merupakan bagian dari kehidupan manusia. Semua aktivitas yang

dilakukan oleh manusia menghasilkan sampah baik yang dilakukan secara sadar

maupun tidak sadar. Dengan jumlah sampah yang dihasilkan secara terus menerus

mengharuskan manusia untuk menangani ataupun mengolahnya sehingga tidak

menimbulkan pencemaran lingkungan. Menurut Damanhuri (2002) bahwa 70 %

sampah padat kota di Indonesia merupakan sampah organik, 28 % sampah

anorganik dan hanya 2 % dalam kategori sampah berbahaya. Dari 70 % sampah

organik sekitar 54 % (38 % dari total sampah) bersifat mudah didegradasi dan

berpotensi untuk dibuat biogas. TPS Tlogomas Malang produksi sampahnya

sekitar 960 kg per hari dan sekitar 256 kg sampah organik yang dapat digunakan

untuk pembuatan biogas (Mustikaningrum dan Wahyuni, 2003).

Gambar 1. Tumpukan sampah disalah satu TPA di Indonesia

2.2.1 Komposisi Sampah

Sampah rumah tangga merupakan sumber yang potensial untuk dijadikan

sumber bahan organik dan sampah rumah tangga yang terakumulasi dalam

sampah kota sangat banyak. Sampah kota sangat menggagu pemandangan serta

merupakan salah satu sumber pencemaran udara dan air, sumber penyakit serta

mengganggu nilai estetika, dengan keadaan ini salah satu alternatif untuk

mengurangi sampah kota adalah dengan cara memanfaatkannya sebagai sumber

bahan organik tanah dalam meningkatkan produktivitas pertanian.

Sampah kota merupakan bahan organik dengan komposisi bahan yang

sangat beragam antara lain dengan adanya kontaminasi bahan anorganik (gelas,

plastik, logam) dan dengan nisbah C/N ratio yang cukup tinggi pula serta

mengandung mikroba seperti bakteri, fungi, actinomycetes dan aptogen (Suntoro,

7

2003). Dari tabel 2 dapat dilihat komposisi sampah di Semarang, Bandung dan

Jakarta (BPPT, 1998).

Tabel 2. Komposisi sampah di Semarang, Bandung, dan Jakarta

Komposisi (%) Semarang Bandung Jakarta

Bahan Organik

Kertas

Plastik

Logam

Kulit

Kayu

Tekstil

Gelas

Lain-lain

68.75

5.45

14.15

-

-

-

-

0.16

5.97

73.25

9.70

8.58

0.50

0.40

3.60

0.90

0.43

2.64

73.92

10.18

7.86

2.04

0.55

0.98

1.57

1.75

1.22

Pada tahun 2003 setiap penduduk indonesia menghasilkan sampah rata 0.67

kg/kapita per hari dan pada tahun 2020 nanti dperkirakan akan meningkat 2.1

kg/kapita per hari. Berdasarkan tabel 3 (Damanhuri, 2002), dapat dilihat jumlah

sampah yg dihasilkan beberapa kota di Indonesia pada tahun 1997. Dan pada

tahun 2008, sampah yang dihasilkan oleh aktivitas rumah tangga per orang perhari

adalah 0,7 – 0,8 kg perhari. Dari jumlah sampah tersebut terdapat 0,4 kg sampah

organik yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biogas (Ida Kusnawati

Tjahjani dkk, 2008).

Pemanfaatan sampah kota sebagai sumber bahan organik tanah sangat

tergantung dari jenis sampah yg dihasil yang berhubungan dengan proses

pelapukan sampah sebagai sumber pembuatan kompos. Pelapukan bahan organik

sangat tergantung dari nilai nisbah C/N, semakin tinggi nisbah C/N maka akan

semakin sulit bahan tersebut melapuk. Menurut Tisdale dan Nelson (1975) semua

8

bahan organik dengan nisbah Carbon-Nitrogen (C/N) kurang dari 20 lebih cepat

melepas nitrogen kedalam tanah sehingga lebih cepat terdekomposisi sedangkan

bila nisbah C/N lebih dari 30 lebih susah terdekomposisi karena tertahannya

Nitrogen. Selain itu komposisi sampah yag dilihat dari segi kandungan bahan

seperti glukosa, lignin, lilin dan lain-lain juga berpengaruh dalam proses

pengomposan. Menurut Mujiati, dkk (1989) Glukosa dan sejenisnya lebih mudah

terurai dari pada lignin dan lilin.

Tabel 3. Jumlah sampah dibeberapa kota di Indonesia

Kota Populasi L/kapita/hari Kg/kapita/hari

Jakarta 9.527.800 2.60 0.65

Surabaya 2.837.000 2.40 0.60

Bandung 2.501.500 3.30 0.83

Makasar 1.300.000 2.40 0.60

Menurut Mustikaningrum dan Wahyuni (2003) dari total sampah kota

organik, sekitar 60% merupakan sayur-sayuran dan 40% merupakan daun-daunan,

kulit buah-buahan dan sisa makanan. Dengan tingginya komposisi sayur-sayuran

ini dalam kandungan sampah justru menguntungkan dalam proses pengomposan

karena bahan-bahan yang berupa sayur-sayuran mempunyai nisbah C/N rasio

yang rendah seperti yang terlihat pada tabel 4 (Purwatiningsih, Pujiwati; 2002).

Tabel 4. Nisbah C/N dari beberapa sayuran

Sayuran Kubis Lobak K.

Panjang

Buncis Kentang Terung Apel Turi

C/N 10 9 10 8 8 7 16 9

2.3. Manajemen Pengelolaan Sampah

Salah satu tantangan yang dihadapi oleh pengelola perkotaan adalah

penanganan sampah. Berdasarkan data-data BPS tahun 2000, dari 384 kota yang

menimbulkan sampah sebesar 80.235,87 ton setiap hari, penanganan sampah yang

diangkut dan dibuang ke Tempat Pembuangan Akhir (TPA) adalah sebesar 4,2 %,

yang dibakar sebesar 37,6 % , yang dibuang ke sungai 4,9 % dan tidak tertangani

sebesar 53,3 % (Arianto Wibowo dan Darwin T Djajawinata, 2008).

9

Hal tersebut disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya pertambahan

penduduk dan arus urbanisasi yang pesat telah menyebabkan timbunan sampah

pada perkotaan semakin tinggi, kendaraan pengangkut yang jumlah maupun

kondisinya kurang memadai, sistem pengelolaan TPA yang kurang tepat dan tidak

ramah lingkungan, dan belum diterapkannya pendekatan reduce, reuse dan recycle

yang sering disebut dengan 3 R (Arianto Wibowo dkk, 2008).

Pertambahan penduduk yang disertai dengan tingginya arus urbanisasi ke

perkotaan telah menyebabkan semakin tingginya volume sampah yang harus

dikelola setiap hari. Hal tersebut bertambah sulit karena keterbatasan lahan untuk

Tempat Pembuangan Akhir (TPA) sampah. Pengangkutan sampah ke TPA juga

terkendala karena jumlah kendaraan yang kurang mencukupi dan kondisi

peralatan yang telah tua. Masalah lainnya adalah pengelolaan TPA yang tidak

sesuai dengan kaidah-kaidah yang ramah lingkungan (Arianto Wibowo dan

Darwin T Djajawinata, 2008).

Beberapa kegiatan perlu dilakukan untuk mengatasi permasalahan tersebut

diatas, diantaranya : (1) melakukan pengenalan karekteristik sampah dan metoda

pembuangannya, (2) merencanakan dan menerapkan pengelolaan persampahan

secara terpadu (pengumpulan, pengangkutan, dan pembuangan akhir), (3)

memisahkan peran pengaturan dan pengawasan dari lembaga yang ada dengan

fungsi operator pemberi layanan, agar lebih tegas dalam melaksanakan reward &

punishment dalam pelayanan, (4) menggalakkan program Reduce, Reuse dan

Recycle (3 R) agar dapat tercapai program zero waste pada masa mendatang, (5)

melakukan pembaharuan struktur tarif dengan menerapkan prinsip pemulihan

biaya (full cost recovery) melalui kemungkinan penerapan tarif progresif, dan

mengkaji kemungkinan penerapan struktur tarif yang berbeda bagi setiap tipe

pelanggan (6) mengembangkan teknologi pengelolaan sampah yang lebih

bersahabat dengan lingkungan dan memberikan nilai tambah ekonomi bagi bahan

buangan (Arianto Wibowo dan Darwin T Djajawinata, 2008).

Para ahli telah merekomendasikan tempat pembuangan akhir (TPA)

dengan menggunakan sistem sanitary landfill yang dilengkapi dengan sarana

pengomposan dan pemanfaatan sampah menjadi bahan baku daur ulang. Sisa

sampah yang tidak dapat didaur ulang ataupun dibuat menjadi kompos kemudian

10

dibakar dan disimpan dalam kolam sanitary landfill. Proses ini dapat dinamakan

Instalasi pengolahan sampah terpadu (IPST). Proses daur ulang, produksi kompos

dan pembakaran tersebut bertujuan untuk memperkecil volume sampah yang

dihasilkan, sehingga pembuangan sampah pada kolam sanitary landfill dapat

diperkecil dan akhirnya dapat menghemat penggunaan lahan TPA (Arianto

Wibowo dan Darwin T Djajawinata, 2008).

2.4. Tinjauan Tentang Biogas

Biogas merupakan jenis bahan bakar gas yang mudah terbakar dan

dihasilkan melalui proses fermentasi oleh bakteri-bakteri anaerob yang hidup

dalam kondisi kedap udara. Biogas dapat dihasilkan dari semua bahan organik.

Untuk menentukan bahan organik yang sesuai dengan kebutuhan bahan isian

sistem biogas yaitu dengan mengatur rasio karbon (C) dan nitrogen (N) atau

disebut rasio C/N. beberapa percobaan yang telah dilakukan oleh ISAT

menunjukkan bahwa aktivitas dari bakteri methanogenik akan optimal pada nilai

rasio C/N sekitar 8-20 (Anonymus, 1977).

Dari hasil penelitian Serasi Ginting (1977) dilaporkan bahwa biogas

mempunyai komposisi sebagai berikut :

a. Methan (CH4) 65,7 %

b. Karbon dioksida (CO2) 27,0 %

c. Nitrogen (N2) 2,3 %

d. Karbon monoksida (CO) 0,0 %

e. Oksigen (O) 1,0 %

f. Propana (C3H8) 0,7 %

Nilai kalor total 65123 kcal/m

Dengan menyimak komposisi tersebut, gas metana yang dimanfaatkan

sebagai bahan bakar nilai kalornya sekitar 4800 – 6700 kcal/m.

Nilai kalori dari 1m3 biogas sekitar 6000 watt jam yang setara dengan

setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu biogas sangat cocok digunakan

sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan sebagai pengganti minyak

tanah, LPG, butana, batu bara maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil.

Kesetaraan biogas dapat dilihat dalam tabel 5 (Suhut Simamora dkk, 2006).

11

Tabel 5. Biogas dibanding dengan bahan bakar lain

Keterangan Bahan bakar lain

1 m3 Biogas

Elpiji 0,46 kg

Minyak tanah 0,62 liter

Minyak solar 0,52 liter

Bensin 0,80 liter

Gas kota 1,50 m3

Sumber : Suhut Simamora dkk (2006)

Biogas dapat digunakan dengan cara yang sama seperti gas-gas mudah

terbakar yang lain. Pembakaran biogas dilakukan dengan mencampurnya dengan

sebagian oksigen (O2). Namun, untuk mendapatkan hasil pembakaran yang

optimal perlu dilakukan kondisi sebelum biogas dibakar yaitu melalui proses

pemurnian atau penyaringan karena biogas mengandung beberapa gas lain yang

tidak menguntungkan. Sebagai salah satu contoh kandungan gas hidrogen sulfida

yang tinggi yang terdapat dalam biogas jika dicampur dengan oksigen dengan

perbandingan 1 : 20, akan menghasilkan gas yang sangat mudah meledak. Tetapi

sejauh ini belum pernah ada laporan terjadinya ledakan pada sistem biogas

sederhana (Suhut Simamora dkk, 2006).

Produksi biogas dalam reaktor dipengaruhi oleh beberapa faktor,

diantaranya : bahan baku isian, derajat keasaman, temperatur pencernaan,

pengenceran bahan baku isian, dan pengadukan (Soewarno notodimedjo, 1996).

a. Bahan baku isian

Untuk pembentukan gas methan (CH4) dibutuhkan unsur karbon (C) dan

unsur nitrogen (N) yang diperlukan oleh bakteri anaerobik dalam pembentukan

sel. Nisbah C/N yang paling baik untuk pembentukan biogas adalah sekitar 8 - 20,

agar proses pencernaan dapat menghasilkan biogas secara optimal sekaligus

mempertahankan kelanggengan kehidupan bakteri anaerobik (Soewarno

Notodimedjo, 1996). Dari pengamatan John Fry et al. (1973) nisbah C/N dari

berbagai kotoran hewan dikemukakan pada tabel 6.

Tabel 6. Nisbah C/N beberapa jenis kotoran hewan/ternak

Jenis kotoran Nisbah C/N

12

Kerbau

Kuda

Sapi

Ayam

Babi

Kambing/Domba

Manusia

18

25

18

15

25

30

6 - 10

Hasil pengamatan Purwatiningsih (2002) tentang nisbah dari berbagai

sayuran dikemukakan pada tabel 7.

Tabel 7. Nisbah C/N dari beberapa jenis sayuran

Sayuran Nisbah C/N

Kubis

Lobak

Kacang panjang

Buncis

Kentang

Terung

Apel

Turi

10

9

10

8

8

7

16

9

Dari tabel 6 dan tabel 7 diketahui perbedaan nisbah antara bahan organik

akan mempengaruhi jumlah produksi biogas. Semakin tinggi nisbah C/N-nya,

semakin besar pula biogas yang dihasilkan (Soewarno Notodimedjo, 1996).

b. Derajat keasaman

Derajat keasaman suatu cairan ditentukan dengan mengukur pH-nya. pH

dapat diukur dengan menggunakan pH-meter atau kertas pH. Pada proses

pembentukan biogas pH bahan isian harus sesuai dengan kondisi yang sudah

ditentukan. Pada awal pencernaan, pH bahan yang terisi dalam tangki pencernaan

dapat turun menjadi 6 atu lebih rendah. Hal ini merupakan akibat dari pencernaan

bahan organik oleh bakteri anaerobik. Setelah 2 hingga 3 minggu, pH mulai naik

disertai dengan perkembangbiakan bakteri pembentuk methan. Bakteri anaerobik

13

bekerja dengan optimal pada pH antara 6,8 hingga 8, yang akan menghasilkan laju

produksi biogas mencapai optimum. pH yang terlalu asam dapat ditingkatkan

dengan pengapuran (Soewarno Notodimedjo, 1996).

c. Temperatur pencernaan

Perkembangbiakan bakteri sangat dipengaruhi oleh temperatur. Pencernaan

anaerobik dapat berlangsung pada suhu 20 °C sampai 55 °C. Semakin tinggi

temperatur jumlah biogas yang dihasilkan semakin besar. Namun pada temperatur

yang terlalu tinggi, bakteri anaerob akan mudah mati. Temperatur optimum untuk

menghasilkan biogas adalah 35 °C. Oleh karena itu, agar selalu diperoleh biogas

temperatur tangki pencerna hendaknya dipertahankan pada suhu 35 °C

(Soewarno Notodimedjo, 1996).

d. Pengenceran bahan baku isian

Isian dibentuk dengan mengaduk bahan baku dengan air pada perbandingan

tertentu (1 :1) atau (1 : 2). Isian yang baik sebagai penghasil biogas hendaknya

mengandung 7 – 9 persen bahan kering. Peda keadaan ini proses pencernaan

anaerobik berjalan dengan baik. Untuk beberapa jenis kotoran hewan, Meynell

(1976) memberikan harga rata-rata bahan kering terlihat pada tabel 8 sebagai

berikut.

Tabel 8. Harga rata-rata bahan kering beberapa kotoran ternak

Jenis kotoran Bahan kering

Manusia

Sapi

Babi

Ayam/unggas

11

18

11

25

Dari tabel 7 menunjukkan bahwa pengenceran isian dengan air untuk setiap

jenis kotoran dilakukan berbeda-beda, agar diperoleh isian dengan bahan kering

yang optimum.

b. Derajat keasaman

Derajat keasaman suatu cairan ditentukan dengan mengukur pH-nya. pH

dapat diukur dengan menggunakan pH-meter atau kertas pH. Pada proses

pembentukan biogas pH bahan isian harus sesuai dengan kondisi yang sudah

ditentukan. Pada awal pencernaan, pH bahan yang terisi dalam tangki pencernaan

14

dapat turun menjadi 6 atu lebih rendah. Hal ini merupakan akibat dari pencernaan

bahan organik oleh bakteri anaerobik. Setelah 2 hingga 3 minggu, pH mulai naik

disertai dengan perkembangbiakan bakteri pembentuk methan. Bakteri anaerobik

bekerja dengan optimal pada pH antara 6,8 hingga 8, yang akan menghasilkan laju

produksi biogas mencapai optimum. pH yang terlalu asam dapat ditingkatkan

dengan pengapuran (Soewarno Notodimedjo, 1996).

c. Temperatur pencernaan

Perkembangbiakan bakteri sangat dipengaruhi oleh temperatur. Pencernaan

anaerobik dapat berlangsung pada suhu 20 °C sampai 55 °C. Semakin tinggi

temperatur jumlah biogas yang dihasilkan semakin besar. Namun pada temperatur

yang terlalu tinggi, bakteri anaerob akan mudah mati. Temperatur optimum untuk

menghasilkan biogas adalah 35 °C. Oleh karena itu, agar selalu diperoleh biogas

temperatur tangki pencerna hendaknya dipertahankan pada suhu 35 °C

(Soewarno Notodimedjo, 1996).

d. Pengenceran bahan baku isian

Isian dibentuk dengan mengaduk bahan baku dengan air pada perbandingan

tertentu (1 :1) atau (1 : 2). Isian yang baik sebagai penghasil biogas hendaknya

mengandung 7 – 9 persen bahan kering. Pada keadaan ini proses pencernaan

anaerobik berjalan dengan baik.

2.5. Mekanisme Proses Pencernaan Anaerobik

Proses pencernaan anaerobik yang merupakan dasar dari reaktor biogas

yaitu proses pemecahan bahan organik oleh aktivitas bakteri methanogenik dan

bakteri asidogenik pada kondisi tanpa udara. Bakteri ini secara alami terdapat

dalam limbah yang mengandung bahan organik, seperti kotoran binatang, kotoran

manusia, dan sampah organik rumah tangga.proses anaerobik dapat berlangsung

dibawah kondisi lingkungan yang luas meskipun proses yang optimal hanya

terjadi pada kondisi yang terbatas (Tuti Haryati, 2006).

Tabel 4. Kondisi pengoperasian pada proses pencernaan anaerobik

Parameter Nilai

15

Temperatur

Mesofilik

Termofilik

pH

Alkalinitas

Waktu Retensi

Laju terjenuhkan

Hasil biogas

Kandungn metana

35 °C

54 °C

7 - 8

2500 mg/liter minimum

10 – 30 hari

0,15 – 0,35 kg VS/m3/hari

4,5 – 11 m3/kg VS

60 – 70 %

Sumber : Engler et al. (2000)

Pembentukan biogas meliputi tiga tahap proses yaitu : (a) Hidrolisis, pada

tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan

bahan organik yang kompleks menjadi sederhana, perubahan struktur polimer

menjadi monomer; (b) Pengasaman, pada tahap pengasaman komponen monomer

(gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan

makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula

sederhana ini yaitu asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit

butirat, gas karbondioksida, dan amonia; serta (c) Metanogenik, pada tahap

metanogenik terjadi proses pembentukan metan. Bakteri pereduksi sulfat juga

terdapat dalam proses ini, yaitu mereduksi sulfat dan komponen sulfur lainnya

menjadi hidrogen sulfida (Tuti Haryati, 2006).

Gambar 2 memperlihatkan alur proses perombakan selulosa hingga

terbentuk gas (Nurtjahya et al., 2003). Adapun bakteri yang terlibat dalam proses

anaerobik ini yaitu bakteri hidrolitik yang memecah bahan organik menjadi gula

dan asam amino, bakteri fermentatif yang mengubah gula dan asam amino tadi

menjadi asam organik, bakteri asidogenik mengubah asam organik menjadi

hidrogen, karbondioksida, dan asam asetat kemudian bakteri metanogenik yang

menghasilkan metan dari asam asetat, hidrogen, dan karbodioksida. Optimasi

proses biogas difokuskan pada proses pengontrolan agar mikroorganisme yang

terlibat dalam keadaan seimbang, mempercepat proses dengan peningkatan desain

digester dan pengoperasian fermentasi pada temperatur pada suhu yang lebih

16

1. Hidrolisis (C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6)

selulosa glukosa

(C6H12O6)n + nH2O CH3CHOHCOOH

glukosa asam laktat

2. Pengasaman CH3CH2CH2COOH + CO2 + H2

Asam butirat

CH3CH2OH + CO2

Etanol

4H2 + CO2 2H2O + CH4

3. Metanogenik CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + CH4

CH3COOH + CO2 CO2 + CH4

CH3CH2CH2COOH + 2H2 + CO2

CH3COOH + CH4

Metana

tinggi dan peningkatan biogas yang dihasilkan dari bahan dasar biomassa

lignoselulosa melalui perlakuan awal (Tuti Haryati, 2006).

Gambar 2. Diagram alur proses fermentasi anaerobik

Sumber : Tuti Haryati (2006)

Kegagalan dalam proses pencernaan anaerobik dalam digester biogas bisa

dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri metanogenik terhadap bakteri

asam yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH kurang dari 7)

yang selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri metanogenik. Kondisi

keasaman yang optimal pada pencernaan anaerobik yaitu antara pH 6,8 sampai 8,

laju pencernaan akan menurun pada pH yang lebih tinggi atau lebih rendah (T. R

Syamsudin dan H. H Iskandar, 2005).

Selulosa

Glukosa

Asam lemak dan alkohol

Metana + CO2

17

2.6 Tinjauan Tentang Bakteri Metanogenik

Didalam digester biogas, terdapat dua jenis bakteri yang sangat berperan

yakni bakteri asidogenik dan metanogenik. Kedua jenis bakteri ini perlu eksis

dalam jumlah yang berimbang. Bakteri-bakteri ini memanfaatkan bahan organik

dan memproduksi metan dan gas lainnya dalam siklus hidupnya pada kondisi

snaerob. Mereka memerlukan kondisi tertentu dan sensitif terhadap lingkungan

mikro dalam digester seperti temperatur, keasaman dan jumlah material yang

dicerna. Terdapat berbagai spesies metanogenik dengan berbagai karakteristik.

Bakteri mempunyai beberapa sifat fisiologi yang umum, tetapi mempunyai

morfologi yang beragam seperti Methanomicrobium, Methanosarcina,

Metanococcus, Methanothrix (Yongzi dan Hu, 2001).

Bakteri metanogenik tidak aktif pada temperatur sangat tinggi atau rendah.

Temperatur optimumnya yaitu 35 °C. Jika temperatur turun menjadi 10 °C,

produksi gas akan terhenti. Produksi gas yang memuaskan berada pada daerah

mesofilik yaitu antara 25 °C – 30 °C. Biogas yang dihasilkan pada kondisi diluar

temperatur tersebut mempunyai kandungan karbondioksida yang lebih tinggi.

Pemilihan temperatur yang digunakan juga dipengaruhi oleh pertimbangan iklim.

Untuk kestabilan proses, dipilih kisaran temperatur yang tidak terlalu lebar. Pada

cuaca yang hangat, digester dapat dioperasikan tanpa perlu pemanas. Instalasi

digester dibawah tanah juga berfungsi sebagai proses insulasi sehingga akan

memperkecil biaya pemanasan (Tuti Haryati, 2006).

2.7. Tinjauan Tentang Reaktor biogas

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 di

dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain

(Karim dkk, 2005).

18

Untuk permulaan pembangunan pembangkit biogas memang diperlukan

biaya yang relatif tinggi 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, sampah rumah

tangga dan sebagainya. Sampah ini akan semakin menjadi masalah ketika adanya

pengembangan usaha di pedesaan karena semakin berkembang usaha peternakan,

maka semakin meningkat limbah yang dihasilkan (Eddy Nurtjahya dkk, 2003).

Adanya masalah diatas maka dikembangkanlah reaktor biogas sederhana.

Terdapat beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah

reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung (Floating drum), reaktor

jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Jenis digester

biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis

drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhir ini dikembangkan

jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sederhana dalam skala

rumah tangga (Agung Pambudi, 2008).

Reaktor kubah tetap (Fixed-dome), reaktor ini disebut juga reaktor china.

Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di China sekitar tahun

1930-an, kemudian sejak saat itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model.

Pada reaktor ini memiliki dua bagian yaitu digester sebagai tempat pencerna

material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik bakteri pembentuk asam

ataupun bakteri pembentu gas metana. bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman

tertentu menggunakan batu, batu bata atau beton. Strukturnya harus kuat karena

menahan gas agar tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap

(fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentuknya menyerupai kubah dan

bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang

dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di

bagian kubah. Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah

daripada menggunaka reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang

bergerak menggunakan besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan

perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya

19

terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya (R.K Singh

dan Misra, 2005).

Gambar reaktor kubah tetap dan dapat dilihat dalam gambar 2. Keterangan

gambar : (1) Sekat pemisah, komponen ini berfungsi sebagai pemisah antara dua

drum yang disambung, tujuannya untuk memisahkan bahan baru dengan bahan

yang telah terfermentasi sehingga yang akan keluar pada pipa pembuangan adalah

bahan yang sudah tidak mengandung gas. (2) Campuran bahan organik dengan air

dengan perbandingan 2 : 3 yang selanjutnya terfermentasi secara aerobik dan

dilanjutkan dengan proses anaerobik. (3) Gas yang terbentuk tertampung

sementara sebelum ditransfer ke tabung penampung gas. (4) Pipa pemasukan

dengan diameter 1-2 inch yang dilengkapi dengan corong. (5) Pipa pengeluaran

sisa fermentasi. (6) Pipa pengeluaran gas yang dilengkapi dengan kran untuk

mengontrol keluarnya gas ke tabung penampungan (Aryanto dkk, 2006).

Gambar 2. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)

Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937

sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama

dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas

menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak

naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester.

Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang

dihasilkan. Keuntungan dari reaktor ini adalah volume gas yang tersimpan pada

drum dapat dilihat secara langsung karena pergerakannya. Karena tempat

20

penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan

kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi

pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini

memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

(R.K Singh dan Misra, 2005).

Dari gambar 3 diperoleh keterangan : (1) Tabung penampung yang terdiri

dari drum yang berkapasitas 200 liter dan satu drum dengan kapasitas 120 liter.

Drum kecil ditelungkupkan kedalam drum besar yang terlebih dahulu diisi air. Hal

ini dimaksudkan agar ketika gas sudah terbentuk, maka drum kecil akan terangkat,

dan apabila sudah melebihi kapasitas tampung maka tabung penampung tidak

akan meledak karena kelebihannya akan keluar pada mulut drum kecil yang

terangkat melewati permukaan air. (2) Drum penampung yang baru berisi 1/3

kapasitas. (3) Drum berisi air yang berfungsi sebagai kontrol terbentuknya gas. (4)

Batas air yang diisi, air tersebit sebaiknya dberi bubuk abate agar tidak menjadi

tempat bertelur nyamuk. Dapat juga diberi oli bekas yang akan melapisi

permukaan air. (5) Selang input dari tabung pencerna. (6) Selang output (Aryanto

dkk, 2006).

Gambar 3. Reaktor jenis terapung

Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala

rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam

penanganan dan perubahan tempat biogas. reaktor ini terdiri dari satu bagian yang

berfungsi sebagai digester dan penyimpan gas masing masing bercampur dalam

satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak dibagian bawah karena

21

memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga

atas (Agung Pambudi, 2008).

Gambar 4. Instalasi reaktor balon

Untuk membuat biogas dengan reaktor skala rumah tangga (plastik)

bekapasitas 4000 liter diperlukan volume penampung gas (plastik) dengan

kapasitas 2500 liter. Biogas yang dihasilkan 4m3 perhari setara dengan 2,48 liter

minyak tanah (Suhut Simamora dkk, 2006).

22

BAB III

METODOLOGI

3.1. Sifat penulisan

Dalam penulisan karya tulis ini, penulis mengembangkan dengan sifat

penulisan secara deskriptif dan non experimental. Disusun berdasarkan sifat

ilmiah atau dari ilmu pengetahuan alam. Karya tulis mencoba menganalisis

penanganan sampah rumah tangga sehingga dapat dijadikan bahan baku isian

reaktor biogas, menganalisis keuntungan yang didapat dari penggunaan reaktor

plastik, serta proses pendistribusian biogas dari tabung penampungan ke tempat

pemakaian dengan menjamin keamanan dan mudah di terapkan.

3. 2. Metode Perumusan masalah

Rumusan masalah merupakan kumpulan beberapa masalah yang timbul

dari latar belakang, serta disusun secara sistematika dengan tujuan memudahkan

penulisan karya tulis ilmiah, agar dapat mengendalikan penulisan agar tidak

menyimpang dari permasalahan penting yang dibahas. Dalam menyusun

perumusan masalah, penulis menggunakan metode analisa terhadap suatu kasus

dan mencoba mengaitkan dengan potensi yang ada dan tidak tergali sebelumnya

dari suatu keadaan di alam. Analisa masalah dalam karya tulis ini, bersifat non

experimental. Pertama dengan memahami konsep potensi yang ingin dimasukkan,

dan menganalisisnya dengan permasalahan yang ada.

3. 3. Metode pengumpulan data

Metode pengumpulan data, yang dilakukan oleh penulis adalah

menggunakan metode sistematika, merujuk pada beberapa literatur, tinjauan

pustaka dan mengidentifikasi dari berbagai masukan dan informasi-informasi

terbaru dari situs-situs internet.

23

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1. Penanganan Sampah

Sampah merupakan bagian dari kehidupan manusia. Semua aktivitas yang

dilakukan oleh manusia menghasilkan sampah baik yang dilakukan secara sadar

maupun tidak sadar. Dengan jumlah sampah yang dihasilkan setiap hari manusia

dituntut untuk menangani ataupun mengolahnya sehingga tidak menimbulkan

pencemaran lingkungan. Menurut Damanhuri (2002) bahwa 70 % sampah padat

kota di Indonesia merupakan sampah organik, 28 % sampah anorganik dan hanya

2 % dalam kategori sampah berbahaya. Dari 70 % sampah organik, sekitar 54 %

(38 % dari total sampah) bersifat mudah didegradasi dan berpotensi untuk dibuat

biogas. TPS Tlogomas Malang produksi sampahnya sekitar 960 kg per hari dan

sekitar 256 kg sampah organik yg bisa digunakan untuk pembuatan biogas

(Mustikaningrum dan Wahyuni, 2003).

Kegiatan yang harus dilakukan dalam penanganan sampah tersebut adalah :

(1) melakukan pengenalan karekteristik sampah dan metode pembuangannya, (2)

merencanakan dan menerapkan pengelolaan sampah secara terpadu

(pengumpulan, pengangkutan, dan pembuangan akhir), (3) memisahkan peran

pengaturan dan pengawasan dari lembaga yang ada dengan fungsi operator

pemberi layanan, agar lebih tegas dalam melaksanakan reward & punishment

dalam pelayanan, (4) menggalakkan program Reduce, Reuse dan Recycle (3 R)

agar dapat tercapai program zero waste pada masa mendatang, (5) melakukan

pembaharuan struktur tarif dengan menerapkan prinsip pemulihan biaya (full cost

recovery) melalui kemungkinan penerapan tarif progresif, dan mengkaji

kemungkinan penerapan struktur tarif yang berbeda bagi setiap tipe pelanggan (6)

mengembangkan teknologi pengelolaan sampah yang lebih bersahabat dengan

lingkungan dan memberikan nilai tambah ekonomi bagi bahan buangan (Arianto

Wibowo dan Darwin T Djajawinata, 2008).

Para ahli telah merekomendasikan tempat pembuangan akhir (TPA) dengan

menggunakan sistem sanitary landfill yang dilengkapi dengan sarana

pengomposan dan pemanfaatan sampah menjadi bahan baku daur ulang. Sisa

24

sampah yang tidak dapat didaur ulang ataupun dibuat menjadi kompos kemudian

dibakar dan disimpan dalam kolam sanitary landfill. Proses ini dapat dinamakan

Instalasi pengolahan sampah terpadu (IPST). Proses daur ulang, produksi kompos

dan pembakaran tersebut bertujuan untuk memperkecil volume sampah yang

dihasilkan, sehingga pembuangan sampah pada kolam sanitary landfill dapat

diperkecil dan akhirnya dapat menghemat penggunaan lahan TPA (Arianto

Wibowo dan Darwin T Djajawinata, 2008).

Usaha yang dapaat dilakukan untuk mengurangi volume sampah di tempat

pembuangan akhir dapat dimulai dengan penanganan sampah skala rumah tangga.

Sampah rumah tangga merupakan penyumbang terbesar dari tumpukan sampah di

tempat pembuangan akhir. Tiap rumah tangga dapat menghasilkan sampah sekitar

3,5 kg perhari. Dari jumlah tersebut terdapat 2 kg sampah organik yang dapat

dimanfaatkan untuk pembuatan pupuk organik, biogas, briket, dan lain-lain.

Dengan penanganan sampah skala rumah tangga akan mengurangi beban dari

tempat pembuangan akhir (Ida Kusnawati Tjahjani dkk, 2008).

4.2. Teknik Penanganan Sampah Rumah Tangga

Sampah rumah tangga merupakan limbah dari aktivitas yang dilakukan

dalam suatu rumah tangga. Sampah yang dihasilkan tiap orang sekitar 0,6 kg per

hari setara dengan 2,4 Liter per hari, sehingga untuk tiap rumah tangga dihasilkan

sampah 3 kg per hari setara dengan 12 Liter per hari. Dari jumlah tersebut terdapat

sampah organik sekitar 1,14 kg yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku

biogas (Ida Kusnawati Tjahjani dkk, 2008).

Semua jenis sampah organik dapat digunakan sebagai bahan baku

pembuatan biogas. Namun, sampah organik tersebut juga harus mendapatkan

perlakuan khusus agar sesuai dengan kriteria bahan baku isian pada reaktor

sehingga dapat dihasilkan biogas secara optimal (Angara Hayun, 2008).

Kriteria bahan baku isian biogas yang baik harus memenuhi beberapa

syarat, diantaranya : (1) Mengandung nisbah C/N sekitar 8 – 20, perbedaan nisbah

C/N dapat mempengaruhi produksi biogas yang dihasilkan. Semakin tinggi nisbah

C/N-nya, semakin besar pula biogas yang dihasilkan. Namun, jika C/N terlalu

tinggi, bahan sukar untuk diuraikan. (2) pH antara 6,8 hingga 8, jika pH terlalu

25

asam bakteri anaerobik tidak bisa bekerja secara optimal, untuk meningkatkan pH

dapat dilakukan dengan pengapuran. (3) Pengenceran bahan baku isian, caranya

adalah mencampurkan air dengan perbandingan 1 : 1 atau 1 : 2 tergantung nilai

perbandingan C/N bahan yang digunakan (Soewarno Notodimedjo, 1996).

Penanganan sampah rumah tangga tidak begitu sulit, karena jumlahnya yang

relatif sedikit. Pemisahan antara sampah organik dan anorganik merupakan kunci

keberhasilan penanganan sampah rumah tangga. Setelah dipisahkan, sampah

organik diolah kembali untuk disesuaikan dengan kebutuhan bahan isian biogas.

Adapun langkah dalam pembuatan bahan isian reaktor biogas dapat

dijelaskan sebagai berikut :

1. Pencacahan, memperkecil ukuran sampah sehingga memudahkan dalam

proses selanjutnya.

2. Pencampuran, yang dimaksud adalah pencampuran bahan organik dengan

air. Untuk bahan baku sampah rumah tangga, perbandingan air dan bahan

organik adalah 1 : 1.

3. Pengadukan, proses ini dilakukan sesaat setelah air dicampurkan dengan

bahan organik.

4. Sampah yang sudah diaduk siap dimasukkan kedalam reaktor.

4.3. Proses Pembuatan Biogas

Biogas dibuat didalam reaktor atau digester yang merupakan tempat

terjadinya pencernaan anaerobik oleh bakteri metanogenik. Proses tersebut

menghasilkan metana sebesar 65,7 %, karbondioksida 27 %, nitrogen 2,3 %, dan

1,7 % gas lain. Nilai kalor yang dihasilkan gas metan tersebut sekitar 4800 – 6700

kcal/m (Serasi Ginting, 1977).

Produksi biogas dalam reaktor dipengaruhi oleh beberapa faktor,

diantaranya : bahan baku isian, derajat keasaman, temperatur pencernaan,

pengenceran bahan baku isian, dan pengadukan. Adapun seberapa besar nilai yang

dibutuhkana untuk pembuatan biogas dapat dilihat dalam tabel 4 (Soewarno

notodimedjo, 1996).

26

Tabel 4. Kondisi pengoperasian pada proses pencernaan anaerobik

Parameter Nilai

Temperatur

Mesofilik

Termofilik

pH

Alkalinitas

Waktu Retensi

Laju terjenuhkan

Hasil biogas

Kandungn metana

35 °C

54 °C

7 - 8

2500 mg/liter minimum

10 – 30 hari

0,15 – 0,35 kg VS/m3/hari

4,5 – 11 m3/kg VS

60 – 70 %

Sumber : Engler et al. (2000)

Pada proses pembuatan biogas skala rumah tangga, reaktor yang tepat untuk

digunakan adalah reaktor jenis balon. Hal tersebut dikarenakan harga yang relatif

murah dan pemasangannya hanya butuh waktu tidak lebih dari satu hari. Reaktor

balon terbuat dari plastik polietilena rangkap dua yang dapat digunakan dalam

jangka waktu 6-8 tahun. Biaya yang dibutuhkan untuk pemasangan instalasi

reaktor ini sekitar 2,5 juta dan sudah termasuk satu unit kompor biogas. Reaktor

plastik polietilena dua lapis ini sudah dapat menahan tekanan biogas yang tidak

seberapa besar. Menurut penelitian, laju aliran biogas sekitar 1,5 m3/jam dengan

tekanan 490 mmH2O.

Meskipun reaktor terbuat dari plastik polietilena yang dapat bertahan selama

6 – 8 tahun, tidak menutup kemungkinan reaktor rusak sebelum waktunya. Untuk

mencegah terjadinya kerusakan, reaktor harus dirawat. Berikut ini adalah

beberapa cara yang dapat dilakukan untuk merawat reaktor :

1. Hindarkan reaktor dari gangguan anak-anak, tangan jahil, ataupun dari

ternak yang dapat merusak reaktor dengan cara memagar dan memberi

atap agar air tidak masuk ke dalam galian reaktor.

2. Isilah selalu pengaman gas dengan air sampai penuh, dan jangan biarkan

kosong karena gas yang dihasilkan akan terbuang melalui pengaman gas.

3. Apabila reaktor mengencang karena adanya gas tetapi gas tidak mengisi

penampung gas, maka luruskan selang dari pengaman gas sampai reaktor,

27

karena uap air yang ada di dalam selang dapat menghambat gas mengalir

ke penampung gas. Lakukan hal tersebut sebagai pengecekan rutin.

4. Cegah air masuk ke reaktor dengan menutup tempat pengisian disaat tidak

ada pengisian rektor.

5. Berikan pemberat di atas penampung gas (misalnya dengan karung-karung

bekas) supaya mendapatkan tekanan disaat pemakaian.

6. Bersihkan kompor dari kotoran saat memasak ataupun minyak yang

menempel.

Biogas yang dihasilkan didalam reaktor akan ditampung dalam tangki

penampung. Digunakan plastik polietilena satu lapis untuk membuat tangki

penampung dengan kapasitas 2500 liter. Pada ujung tangki penampung dipasang

pipa PVC dengan diameter ½ inci. Pipa ini digunakan untuk distribusi gas agar

dapat dimanfaatkan. Sebelum gas masuk dalam tangki penampungan dan di

distribusikan, gas tersebut akan melalui alat yang disebut botol penjebak. Alat ini

dapat dibuat dari botol bekas air mineral yang akan berfungsi sebagai water vapor

(penjebak uap air) dan katup keamanan. Botol penjebak ini sebaiknya diletakkan

pada bagian terbawah pada saluran biogas, tepat setelah pembangkit. Hal ini

dimaksudkan untuk memudahkan uap air hasil kondensasi turun dan masuk

kedalam botol. Air yang berlebihan dalam sistem dapat memampetkan biogas,

selain itu kandungan air dalam biogas menurunkan tingkat panas nyala api dan

membuat api berwarna kemerah-merahan.

Pada botol penjebak ini terdapat lubang yang berfungsi sebagai tempat

pengisian air dan sebagai pengatur tinggi muka air. Posisi lubang yang baik jika

menggunakan botol air mineral 1,5 liter adalah berjarak antara 20 cm - 25 cm dari

dasar botol. Tinggi posisi lubang akan mempengaruhi tinggi permukaan air.

Apabila terlau rendah, gas akan mudah keluar dari air sebelum mencapai tekanan

yang diinginkan. Sebaliknya, jika permukaan air terlalu tinggi akan menyebabkan

tekanan yang ada membesar sehingga dapat menghambat proses produksi biogas.

Sebelum mengoperasikan reaktor balon, diperlukan beberapa persiapan

diantaranya :

1. Pembuatan lubang reaktor dengan panjang 4 m, lebar 1,1 m, dan dalam

1,2 m.

28

2. Pembuatan meja tabung plastik penampung gas : panjang 3 m, dan lebar

1,2 m.

3. Drum tempat pencampuran sampah organik dengan air (1 : 1).

4. Karung untuk tempat limbah buangan dari proses produksi biogas.

5. Kayu atau bambu untuk pagar, agar terhindar dari gangguan anak-anak

atau ternak.

6. Terpal atau bahan sejenisnya yang dapat digunakan untuk atap reaktor

supaya terhindar dari hujan atau material yang jatuh dari atas.

Setelah persiapan selesai, pengoperasian reaktor siap dilaksanakan. Hal

pertama yang perlu dilakukan adalah mempersiapkan bahan baku isian. Bahan

baku isian diperoleh dari campuran sampah organik rumah tangga dan air dengan

perbandingan 1 : 1. Pembuatan bahan baku isian dilakukan ditempat yang sudah

dipersiapkan. Setelah bahan baku siap, masukkan ke dalam reaktor melalui

saluran masuk. Kapasitas reaktor sebesar 4000 liter. Dengan waktu retensi selama

30 hari, dibutuhkan bahan baku isian sebesar 1/30 volume reaktor perhari. Untuk

memenuhi kebutuhan bahan baku isian perhari, dibutuhkan sampah organik yang

dihasilkan dari 15 rumah tangga.

4.4. Manfaat Biogas

Dari biogas ini dapat diperoleh gas bio sebagai sumber energi yang dapat

dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk memasak atau untuk kompor gas, untuk

lampu penerangan, bahkan dapat juga untuk bahan bakar pengganti bensin atau

solar (Soewarno notodimedjo, 1996).

Kompor biogas dapat dibuat dari kaleng bekas yang bagian atasnya

dilubangi dengan diameter 2 mm. Pada bagian bawah kaleng juga dilubangi, yang

berfungsi sebagai lubang udara. Biogas dialirkan kedalam kaleng melalui sprayer

dengan diameter lubang 1 mm. Namun, saat ini kompor biogas dapat diperoleh

ketika pemesanan atau pemasangan instalasi reaktor biogas. Penggunaan untuk

memasak diperlukan biogas 0,3 m3 / jam dengan tekanan 75 mmH2O.

Dalam pemanfaatan biogas, dapat dibuat dapur umum yang khusus

menggunakan bahan bakar biogas tersebut. Dapur umum ini digunakan untuk

memasak sewaktu salah satu dari 15 rumah tangga yang mengisi reaktor

29

membutuhkan, atau juga dapat digunakan untuk membuat makanan khas daerah

tersebut atau jajanan yang kemudian dijual. Hasil penjualan dapat disimpan, untuk

pembangunan desa atau RT setempat.

Selain manfaat biogas yang merupakan produk utama, keluaran atau limbah

biogas juga bisa dimanfaatkan. Keluaran dapat berbentuk padat atau cair. Yang

berbentuk padat dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik yang banyak

mengandung nitrogen, atau dapat diproses menjadi bioarang briket. Sedangkan

keluaran yang berbentuk cair atau lumpur luapan untuk memacu pertumbuhan

ganggang dan plankton untuk makanan ikan. Dapat juga langsung digunakan

untuk kolam lele (Soewarno notodimedjo, 1996).

BAB V

PENUTUP

30

5.1. Kesimpulan

a. Dalam mengurangi timbunan sampah di tempat pembuangan akhir, harus

dimulai penanganan dari tiap-tiap rumah tangga.

b. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk memasak dan dapat

juga digunakan untuk penerangan.

c. Produksi biogas tidak menghasilkan limbah yang dapat mencemari

lingkungan. Limbah biogas dapat langsung digunakan sebagai pupuk.

d. Reaktor menggunakan bahan dasar plastik polietilena yang dapat bertahan

selama 6 - 8 tahun.

e. Penggunaan biogas dapat mengurangi ketergantungan terhadap

pemakaian bahan bakar minyak.

5.2. Saran

a. Dalam pembuatan biogas harus memperhatikan kondisi bahan isian, pH,

dan temperatur agar mendapatkan hasil yang optimal.

b. Reaktor harus dirawat dan dijaga untuk menghindari kerusakan.

31

DAFTAR PUSTAKA

Anon. 1997. Biogas Utilization. GTZ.

Anonimus. 1980. Petunjuk Praktis Membuat Gas Bio. BLPP. Departemen

Pertanian, Jakarta.

Anonymus.1977. Methane Generation from Human. Animal, and Agricultural

Wasted. National Academy of Science, Wahington.

Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2004, Potensi energi

terbaharukan di Indonesia, Jakarta

Eddy Nurtjahya dkk, ”Pemanfaatan Limbah Ternak Ruminansia Untuk

Mengurangi Pencemaran Lingkungan”, 2003,

Gatra, edisi 29 April 2006, “Menuai Listrik di Kampung Energi”.

Gunnerson, C.G. and Stuckey, D.C. 1986. Anaerobic Digestion: Principles and

Practices for Biogas System. The World bank Washington, D.C., USA.

Hartman, H., Ahring, B. K. 2002. The Future of Biogas Production.

Haryati, Tuti. 2006. Biogas : Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber Energi

Alternatif.

Hayun, Anggara. 2008. Prioritas Pengembangan Energi Alternatif Biofuel di

Indonesia.

http://tumoutou.net/6_sem2_023/kel4_se m1_023.htm

http://ww5.gtz.de/gate/techinfo/biogas/appldev/operation/utilizat.html.

Marchaim, U. 1992. Biogas Processes for Sustainable Development. Food and

Agriculture Organization of the United Nations, Viale delle Terme di

Caracalla, 00100 Rome, Italy.

Pambudi, Agung.2008. Pemanfaatan Biogas sebagai Sumber Energi Alternatif.

Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada, Yogyakarta.

Presiden Republik Indonesia, 2008, Peraturan Presiden Republik Indonesia

Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional, Jakarta

32

Singh, R.K and Misra, 2005, Biofuels from Biomass, Department of Chemical

Engineering National Institue of Technology, Rourkela

STATISTIK INDONESIA 2000, Biro Pusat Statistik, Jakarta, 2001.

Sudradjat, R. 2004. The Potential of Biomass Energy resources in Indonesia for

the Possible Development of Clean Technology Process (CTP).

. Jakarta, January

13-14, 2004.

Syamsuddin, T.R. dan Iskandar,H.H. 2005. Bahan Bakar Alternatif Asal Ternak.

Sinar Tani, Edisi 21-27 Desember 2005. No. 3129 Tahun XXXVI.

Wibowo, Arianto dan Darwin T Djajawinata. Penanganan Sampah Perkotaan

Terpadu. 2008.

Widodo, T.W, Asari, A., Nurhasanah,A. and Rahmarestia,E. 2006. Biogas

Technology Development for Small Scale Cattle Farm Level in Indonesia.

International Seminar on Development in Biofuel Production and Biomass

Technology. Jakarta, February 21-22, 2006 (Non-Presentation Paper).