Metana Dari Feses Sapi

PRODUKSI GAS METANA
DARI LIMBAH FESES SAPI SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF BAHAN BAKAR MINYAK





Oleh




NAMA : GUFRIN
NO. STAMBUK : F1 D1 07015
PROG. STUDI : BIOLOGI
JURUSAN : BIOLOGI
FAKULTAS : MIPA




UNIVERSITAS HALUOLEO
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
KENDARI
2010
I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang
Beberapa tahun terakhir ini energi merupakan persoalan yang krusial di dunia. Peningkatan permintaan energi yang disebabkan oleh pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadangan minyak dunia serta permasalahan emisi dari bahan bakar fosil memberikan tekanan kepada setiap negara untuk segera memproduksi dan menggunakan energi terbaharukan. Selain itu, peningkatan harga minyak dunia hingga mencapai 100 U$ per barel juga menjadi alasan yang serius yang menimpa banyak negara di dunia terutama Indonesia.
Lonjakan harga minyak dunia akan memberikan dampak yang besar bagi pembangunan bangsa Indonesia. Konsumsi BBM 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 mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak pemerintah telah menerbitkan Peraturan presiden republik Indonesia nomor 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak. Kebijakan tersebut menekankan pada sumber daya yang dapat diperbaharui sebagai altenatif pengganti bahan bakar minyak
Salah satu sumber energi alternatif adalah biogas. Gas ini berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomassa, kotoran manusia, kotoran hewan dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses anaerobik digestion. Proses ini merupakan peluang besar untuk menghasilkan energi alternatif sehingga akanmengurangi dampak penggunaan bahan bakar fosil.
Berdasarkan sifat ketersediaannya, energi yang ada di alam di bagi menjadi dua yaitu energi yang dapat diperbaharui dan energi yang tidak dapat diperbaharui. Konsep energi terbaharui diperkenalkan pada tahun 1970-an Sebagai bagian dari usaha mencoba melewati pengembangan bahan bakar nuklir dan fosil. Definisi paling umum adalah sumber energi yang dapat dengan cepat diisi kembali oleh alam dan prosesnya berkelanjutan sedangkan energi yang tak dapat diperbaharui adalah sumber energi yang bila keberadaanya telah habis akan sukar dikembalikan oleh alam.
Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, kebutuhan akan bahan bakar minyak sebagai sumber energi menjadi tak terkendali. Hampir semua kebutuhan manusia digerakan dari energi minyak bumi. Minyak bumi adalah satu-satunya sumber energi utama yang ada di bumi setelah energi matahari.
Berdasarkan data hasil perhitungan pengolahan bahan bakar minyak, di Indonesia saat ini dapat mengeksploitasi minyak mentah sebanyak 1.125.000 barel per hari. Jumlah ini adalah jumlah yang sangat besar. Yang menjadi persoalan sekarang ini adalah seberapa lama ketersediaan mineral ini akan bertahan untuk memenuhi kebutuhan energi dunia yang terus meningkat.
Dengan peningkatan kesadaran dan pengetahuan dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi, sekarang manusia mulai merancang pengembangan energi alternatif pengganti yang bersifat terbaharui. Bahan energi yang terbaharui adalah suatu bahan yang dapat dikelola dari bahan organik yang sifatnya dapat didaur secara berkelanjutan di alam dengan waktu yang cukup singkat.
Solusi pengembangan energi yang dapat diperbaharui ini adalah bioenergi. Perkembangan penelitian di bidang bioenergi bukanlah barang baru di dunia ini. Penjajakan peluang aplikasi bioenergi untuk di industrialisasi telah lama dikembangkan, dan sekarang telah memasuki tahapan produksi secara massal dan siap di komersialisasikan. Diharapkan dalam beberapa tahun mendatang, bioenergi akan menjadi alternatif dan mampu bersaing dengan minyak dan gas bumi dalam mempertahankan ketahanan energi di dunia.
Indonesia dengan kekayaan alamnya yang melimpah, mempunyai potensi untuk menjadi lumbung bioenergi dunia. Potensi yang benar-benar tidak dapat diabaikan adalah tersedianya lahan yang luas untuk membudidayakan tanaman-tanaman yang potensial sebagai sumber bahan baku bioenergi. Disini yang dimaksud bioenergi sudah termasuk pemanfaatan biomassa, biodiesel, bioetanol, dan biogas sebagai sumber energi alternatif.
Peluang pengembangan bioenergi khususnya biogas, juga dimungkinkan untuk berkembang di Indonesia baik untuk aplikasi industri skala kecil dan menengah. Berbagai sampah organik dan limbah-limbah industri merupakan bahan baku yang potensial untuk diolah menjadi biogas melalui pemanfaatan teknologi anaerobik. Pada prinsipnya, teknologi anaerobik adalah proses dekomposisi biomassa secara mikrobiologis dalam kondisi anaerobik.
Secara garis besar bahan baku yang diperlukan adalah biomassa (residu mahluk hidup), mikroorganisme, dan air. Produk utama dari biogas ini adalah gas metana dan pupuk organik. Gas metana telah dikenal luas sebagai bahan baku ramah lingkungan, karena dapat terbakar sempurna sehingga tidak menghasilkan asap yang berpengaruh buruk terhadap kualitas udara. Gas metana merupakan gas yang bernilai ekonomis tinggi dan dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan mulai dari memasak, hingga penggerak turbin pembangkit listrik tenaga uap.
Melimpahnya lahan yang luas di Indonesia diikuti dengan melimpahnya rumput-rumput hijau yang sangat tidak terbatas. Sebagaian masyarakat Indonesia memanfaatkan peluang itu untuk mengembangkan usaha dibidang peternakan. Usaha peternakan yang berkembang saat ini adalah peternakan sapi. Sapi merupakan ternak ruminansia yang dalam proses penguraian material organik makanannya melibatkan bakteri fermentan yang bersifat anaerobik.
Penelitian tentang pengembangan bioenergi dari feses sapi sudah banyak dilakukan. Penelitian menghasilkan produk yang sangat penting dalam membatu mengurangi penggunaan bahan bakar energi minyak bumi. Salah satu biogas yang utama dari fermentasi feses sapi adalah gas metana. Gas metana dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengganti elpiji. Biogas hasil fermentasi feses sapi sangat melimpah dan dapat dikerjakan dengan teknologi yang sangat sederhana oleh masyarakat. Berdasarkan uraian di atas makalah ini saya angkat untuk diulas lebih jauh, sehingga limbah feses yang bersifat polutan dapat dimanfaatkan sebagai bahan yang berguna untuk meningkatkan taraf hidup masyarakat pedesaan.

B. Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Menumbuh kembangkan kesadaran masyarakat pedesaan tentang potensi limbah organik yang sangat tinggi.
2. Mempromosikan pemanfaatan bioenergi sebagai energi alternatif pengganti yang memiliki nilai ekonomis tinggi.
3. Mengiventarisasi pengembangan bisnis bionergi di Indonesia.
4. Mengevaluasi faktor-faktor kunci yang memungkinkan untuk pengembangan kewiraswastaan bioenergi yang berorientasi kepada lingkungan kesejahteraan masyarakat dan pengembangan kewirausahaan yang inovatif.
C. Permasaalahan
Permasaalahan yang melatar belakangi penyusunan makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Masih Kurangnya pemahaman masyarakat tentang potensi limbah organik yang ada disekitar lingkungan tempat tinggal.
2. Kurangnya pengetahuan tentang pengolahan limbah feses sapi menjadi bioenergi yang bernilai ekonomis tinggi.
3. Masih kurangnya kewirausahaan bioenergi yang diterapkan pada masyarakat ditingkat dasar khususnya di pedesaan.



















II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Definisi dan Komposisi Biogas
Bioenergi adalah bahan bakar alternatif terbaharui yang prospektif untuk dikembangkan, tidak hanya karena harga minyak bumi yang naik sekarang ini, tetapi juga karena terbatasnya produksi minyak bumi Indonesia. Kondisi perenergian Indonesia saat ini sedang memburuk, sehingga semakin mendesak untuk segera dilaksanakan pencarian bahan bakar alternatif pengganti. Ketersediaan bahan bakar energi fosil diperkirakan tidak akan berlansung lama, memerlukan solusi yang tepat, yakni bioenergi. Sekarang ini tersedia beberapa jenis energi pengganti minyak bumi yang ditawarkan antara lain tenaga baterai, batu bara, panas bumi, tenaga laut, nuklir, gas, fusi dan biofuel. Diantara jenis energi alternatif tersebut, bienergi merupakan yang paling baik untuk mengatasi masala energi karena beberapa kelebihan (Hambali, dkk, 2007).
Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil. 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 karbon dioksida (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( Pramudi, 2008).
B. Rektor Biogas
Ada beberapa jenis reactor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reactor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), raktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak digunakan sebagai reactor sedehana dalam skala kecil.
1. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)
Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di chini 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 karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentunknya 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 terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena konstruksi tetapnya.
2. Reaktor floating drum
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 dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan pada drum karena pergerakannya. Karena tempat 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.
3. Reaktor balon
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 memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.










III. PEMBAHASAN

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya; 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 yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan(Prihandana, 2007)
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 diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil.
Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin, dan lain-lain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Pupuk organik dari biogas telah dicobakan pada tanaman jagung, bawang merah dan padi.
Sebagian besar para peternak sapi yang ada di Indonesia menganggap bahwa feses sapi yang mereka pelihara adalah polutan bagi lingkungan. Maka perlu diadakannya pengembangan informasi kepada publik bagaimana memanfaatkan limbah yang tidak berguna menjadi bernilai tinggi dengan mengembangkan teknologi biogas untuk memfermentasikan feses mengotori lingkungan menggunakan mikroba anaerob yang terbawah bersama feses yang dibuang oleh ternak.
Ada tiga macam reaktor sederhana yang banyak dikembangkan dibeberapa Negara di dunia untuk memulai usaha dengan biogas dengan bahan dasar feses sapi untuk memproduksi gas metana (CH¬4) yang sangat baik sebagai bahan energi alternative. Ketiga jenis rektor itu antara lain rektor china, reakor india dan rekator balon.
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 karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua adalah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah tetap karena bentunknya 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.
Rektor terapung 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.
Rektor merupakan reactor yang paling paling banyak dikembangkan dalam skala rumah tangga. Reactor balon hanya terdiri dari satu sekat yang terbuat dari plastic yang tahan dengan tekanan. Prinsip kerja rector balon adalah dengan cara memasukan campuran feses yang telah diberi air dengan perbandingan feses air 1: 1. Feses yang telah diencerkan dapat lansung dimasukan dalam wadah plastic kemudian fermentasi bakteri anaerob akan aktif selama dua minggu untuk memproduksi gas metana, karbon dan hidrogen.
Konversi limbah melalui proses anaerobik digestion dengan menghasilkan biogas memiliki beberapa keuntungan, yaitu :
- biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh 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 lainnya.
- Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya duatmosfer akan meningkatkan temperatur, 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. Meterial ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair. Masing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.
Pada saat ini Indonesia memprorioritaskan delapan hasil bahan organik utama yang menjadi sumber bahan untuk pengembangan bioenergi. Kedelapan bahan bahan organik itu adalah Kotoran ternak, kelapa sawit, kelapa, jagung, tebuh, jarak pagar, ubi kayu dan sagu. Semua bahan organik ini keberadaannya melimpah di daerah pedesaan sehingga sangat potensial jika di kembangkan oleh msyarakat untuk mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi.
Saat ini masyarakat Indonesia belum sacara luas mengenal potensi yang ada dilingkungan mereka. Seperti halnya para peternak sapi yang hanya menganggap kotaran ternak mereka sebagai polutan bagi lingkungan. Tapi sebenarnya apabila diketahui secara pasti bagaimana pengembangan atau pengolohannya, maka limbah yang dianggap sebagai polutan itu akan dianggap sebagai sumber pendapatan yang sekaligus membersikan lingkungan mereka.
Ada beberapa faktor kunci yang menjadi penentu keberhasilan program pengembangan usaha bioenergi yang ada dipedesaan. Salah satu faktor kunci yang utama adalah keterampilan masyarakat yang akan mengembangkan usaha bioenergi. Faktor kunci yang kedua adalah ketersediaan bahan baku yang ada dilingkungan tempat tinggal orang yang melaksanakan usaha bioenergi. Faktor yang ketiga adalah adanya link pemasaran hasil produksi bioenergi yang diproduksi secara berkelanjutan. Ketiga faktor itu merupakan faktor kunci yang menjadi dasar utama pengembangan industri bioenergi yang ada di pedesaan.
V. PENUTUP

A. Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat ditarik dari makalah ini berdasarkan dari tujuan dan rumusan masalah di atas sebagai berikut:
1. Penumbuh kembangan kesadaran masyarakat pedesaan tentang potensi limbah organik dan promosi pemanfaatan bioenergi sebagai energi alternatif pengganti dapat dilakukan dengan memberikan keterampilan pengolahan secara terpadu dan berkelanjutan pengelolaan terknologi biogas untuk memproduksi gas metana yang sangat efektif untuk kebutuhan energi alternatif.
2. Bisnis bionergi yang dikembangkan di Indonesia adalah bioetanol, biodiesel, SVO, minyak bakar, dan biogas.
3. Faktor-faktor kunci yang memungkinkan untuk pengembangan kewiraswastaan bioenergi yang beroriontasi kepada lingkungan kesejateraan masyarakat dan pengembangan kewirausahaan yang inovatif yang paling utama adalah keterampilan, ketersediaan bahan, dan jalur pemasaran produksi.
B. Saran
Saya sangat terbuka untuk menerima saran dan kritikan yang sifatnya membangun isi makalah ini, agar makalah ini menjadi sumber ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi para pembaca.


DAFTAR PUSTAKA
Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2004, Potensi energi terbaharukan di Indonesia, Jakarta
Instruksi Presiden, Instruksi Preiden No 1 tahun 2006 tertanggal 25 januari 2006 tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuels), sebagai energi alternative, Jakarta.
Irahim. 2007. http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_lingkungan/ indonesia_sebagai_ lumbung_bioenergi_dunia/
Presiden Republik Indonesia, 2006, Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional, Jakarta
Prihandana, R, 2007, Meraup Untung dari Jarak Pagar, P.T Agromedia Pustaka. Jakarta.
http://www.opensubscriber.com/message/ekonominasional@yahoogroups.com/2154186.html