Energy Biomass/Biogas

Minggu ke

Materi Pembelajaran Bentuk Pembelajaran

Kemampuan Akhir Yang diharapkan

Kriteria Penilaian Bobot Nilai (%)

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

13-14

ENERGY BIOGAS/BIOMASSA

1.Bahan bakar Biomassa2.Pemanfaatan Biomassa3.Sumber Energy Biogas4.Peralatan Biogass5.Pemanfaatan Biogas

-Ceramah variasi-Problem base learning-Penugasan kelompok-presentasi

Setelah mengikuti perkuliahan, mahasiswa diharapkan dapat : 1.Menjelaskan prinsip konversi energi Biomass/Biogas 2.Menjelaskan peralatan konversi energi sinar dan panas matahari menjadi energi listrik3.Menghitung potensi energi Biomassa/Biogas dan efisiensi konversi4.Memahami aspek ekonomi dan lingkungan pemanfaatan Biomassa dan Biogas5.Mengetahui perbedaan sumber energy biogass dari hewan yang berbeda.

- Penyusunan tugas tentang potensi sumber energy Biomass/Biogas di kota Palu.

- Ketepatan analisis dan perhitungan disesuaikan dengan landasan teori.

- Kemampuan mempresentasikan model peralatan pemanfaatan energy biogas/biomass dan mengemukakan pendapat berdasarkan teori dan literatur

22,5

Biomassa Biomassa sangat beragam jenisnya yang pada

dasarnya merupakan hasil produksi dari makhluk hidup. Biomassa dapat berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau bahkan sampah. Biomassa (bahan organik) dapat digunakan untuk met-lyediakan panas, membuat bahan bakar, dan membangkitkan listrik, hat ini disebut bioenergi

Pemanfaatan energi biomassa dapat dilakukan dengan berbagai cara. 1. Pembakaran langsung (direct combustion) dalam

bentuk pemanfaatan panas. 2. Konversi menjadi bahan bakar cair.3. Pemanfaatan Gas Biomassa

Pembakaran langsung (direct combustion) dalam bentuk pemanfaatan panas.

Pemanfaatan panas biomassa telah dikenal sejak dulu seperti pemanfaatan kayu bakar. Pemanfaatan yang cukup besar umumnya untuk menghasilkan uap pada pembangkitan listrik atau proses manufaktur. Dalam sistem pembangkit, kerja turbin biasanya memanfaatakan ekspansi uap bertekanan dan bertemperatur tinggi untuk menggerakkan generator. Di industri kayu dan kertas, serpihan kayu terkadang langsung dimasukkan ke boiler untuk menghasilkan uap untuk proses manufaktur atau menghangatkan ruangan. Beberapa sistem pembangkit berbahan bakar batubara menggunakan biomassa sebagai sumber energi tambahan dalam boiler efisiensi tinggi untuk mengurangi emisi.

Konversi menjadi bahan bakar cair.

Dua bahan bakar bio yang paling umum adalah ethanol dan biodiesel.

Ethanol merupakan alkohol yang dibuat dengan fermentasi biomassa dengan kandungan hidrokarbon yang tinggi seperti jagung metaldi proses yang sama untuk membuat bir.

Biodiesel merupakan ester yang dibuat menggunakan minyak tanaman, lemak binatang, ganggang, atau bahkan minyak goreng bekas. Biodiesel dapat digunakan sebagai aditif diesel untuk mengurangi emisi kendaraan atau dalam bentuk murninya sebagai bahan bakar kendaraan

Pemanfaatan Gas Biomassa (Biogas)

Pemanfaatan gas biomassa skala kecil yang banyak diaplikasikan oleh masyarakat adalah pemanfaatan gas metana hasil fermentasil yang langsung dibakar untuk dimanfaatkan panasnya. Pada skala yang lebih maju pemanfaatan gas biomassa dilakukan melalui sistem gasifikasi menggunakan temperatur tinggi untuk mengubah biomassa menjadi gas (campuran dari hidrogen, CO dan metana).

Energi Biogas Biogas terdiri dari beberapa gas (CO2 dan CH4)

yang di hasilkan dari mikroorganisme dibawah kondisi tanpa udara. (The absence of oxygen is called "anaerobic conditions.")

Hewan yang mengkonsumsi bermacam tumbuhan, seperti sapi memproduksi biogas dalam jumlah yang cukup besar. Biogas tersebut bukan di hasilkan oleh sapi tersebut sendiri melainkan dengan adanya bantuan dari jutaan mikroorganisme yag hidup dalam kotoran hewan tersebut pada kondisi basah dan anaerobic.

Biogas merupakan salah satu bentuk energy terbarukan, sebab biogas di produksi dengan bantuan makhluk hidup

Foto microskop Bakteri Metan

Komposisi gas yang terdapat di dalam Biogas dapat dilihat pada tabel berikut:

Jenis Gas Volume (%)

Methana (CH4) 40 - 70

Karbondioksida (CO2 30 - 60

Hidrogen (H2) 0 - 1

Hidrogen Sulfida (H2S 0 - 3

Jenis biogas digester

Jenis biogas digester

Potensi Biogas dari Kotoran Sapi Satu unit reaktor biogas yang menggunakan umpan

kotoran dari 2-4 ekor sapi perah mampu untuk memenuhi kebutuhan energi memasak satu rumah tangga pedesaan dengan 6 orang anggota keluarga, biogas yang dihasilkan tersebut setara dengan 1-2 liter minyak tanah/hari

Unit biogas juga memberi peluang untuk menambah pendapat dari hasil penjualan kompos, karena dari satu ekor sapi perah dapat diperoleh kompos sekitar 2.500 kg/tahun

Keuntungan biogas Menghasilkan gas metan untuk bahan

bakar Sisa dari generator biogas dapat

digunakan sebagai pupuk kandang Selama proses pembentukan gas

metan, mikroorganisme tersebut akan membunuh bakteri yang terkandung di kotoran, sehingga memberikan keuntungan bagi lingkunga hidup.

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, batubara, maupun bahan-bahan llain yang berasal dari fosil.

Biogas dapat dipergunakan dengan cara yang sama seperti gas-gas mudah terbakar yang lain. Pembakaran biogas dilakukan dengan mencampurnya dengan sebagian oksigen (O2). Namun demikian, untuk mendapatkan hasil pembakaran yang optimal, perlu dilakukan pra kondisi sebelum Biogas dibakar yaitu melalui proses pemurnian/penyaringan karena Biogas mengandung beberapa gas lain yang tidak menguntungkan. Sebagai salah satu contoh, kandungan gas Hidrogen Sulfida yang tinggiyang terdapat dalam Biogas jika dicampur dengan Oksigen dengan perbandingan 1:20, maka akan menghasilkan gas yang sangat mudah meledak. Tetapi sejauh ini belum pernah dilaporkan terjadinya ledakan pada sistem Biogas sederhana.

Biogas memberikan solusi terhadap masalah penyediaan energi dengan murah dan tidak mencemari lingkungan. Berdasarkan hasil temuan mahasiswa KKN (1995) dan Penelitian Kecamatan Rawan di Magetan (1995) di desa Plangkrongan, rata-rata disetiap rumah terdapat 1-3 ekor lembu karena memelihara lembu merupakan pekerjaan kedua setelah bertani. Setiap harinya rata-rata seekor lembu menghasilkan kotoran sebanyak 30 kg. Jika terdapat 2.000 ekor lembu, maka setiap hari akan terkumpul 60 ton kotoran.Kotoran yang menggunung akan terbawa oleh air masuk ke dalam tanah atau sungai yang kemudian mencemari air tanah dan air sungai. Kotoran lembu mengandung racun dan bakteri Colly yang membahayakan kesehatan manusia dan lingkungannya.

Pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan Karbon dioksida (CO2) yang ikut memberikan kontribusi bagi efek rumah kaca (green house effect) yang bermuara pada pemanasan global (global warming).

- Facts -

Biogas memberikan perlawanan terhadap efek rumah kaca melalui 3 cara.

Pertama, Biogas memberikan substitusi atau pengganti dari bahan bakar fosil untuk penerangan, kelistrikan, memasak dan pemanasan.

Kedua, Methana (CH4) yang dihasilkan secara alami oleh kotoran yang menumpuk merupakan gas penyumbang terbesar pada efek rumah kaca, bahkan lebih besar dibandingkan CO2. Pembakaran Methana pada Biogas mengubahnya menjadi CO2 sehingga mengurangi jumlah Methana di udara.

Ketiga, dengan lestarinya hutan, maka akan CO2 yang ada di udara akan diserap oleh hutan yang menghasilkan Oksigen yang melawan efek rumah kaca.

Pupuk dari limbah biogas 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.

Keuntungan Ekonomis dan Peningkatan Kesejahteraan Masyarakat

Keluarga-keluarga yang menggunakan Biogas sudah tidak membutuhkan pembelian bahan bakar karena sudah bisa terpenuhi kebutuhannya dari kotoran ternak yang dipeliharanya.

Kotoran ternak menjadi sangat berharga, oleh karena itu mereka akan rajin merawat ternaknya sehingga kondisi kandang menjadi bersih dan kesehatan ternak menjadi lebih baik, pada akhirnya membawa keuntungan dengan penjualan ternak yang lebih cepat dan berharga lebih tinggi. Keluarga petani yang biasanya menggunakan pupuk kimia untuk menanam, kini bisa menghemat biaya pro produksi pertaniannya karena sudah tersedia pupuk organik dalam jumlah yang memadai dan kualitas pupuk yang lebih baik.

Aspek Sosio-Kultural penerapan teknologi biogas. Menerapkan teknologi baru kepada masyarakat desa merupakan suatu tantangan tersendiri akibat rendahnya latar belakang pendidikan, pengetahuan dan wawasan yang mereka miliki. Terlebih lagi pada penerapan teknologi biogas. Tidak pernah terbayangkan bahwa kotoran lembu bisa menghasilkan api. Selain itu juga mereka merasa jijik terhadap makanan yang dimasak menggunakan Biogas. Di desa Plangkrongan, perlu waktu 2 tahun hanya untuk membangun sebuah unit Biogas percontohan. Metode yang dipergunakan untuk mensosialisasikan Biogas adalah dengan memilih sebuah keluarga sebagai Khalayak Sasaran Antara (KSA)

= Tugas Praktek Mahasiswa =

Setiap mahasiswa dituntun untuk membuat biogas generator sederhana dengan memanfaatkan peralatn yang tersedia di lingkungan.

Setiap kelompok mahasiswa melakukan percobaan dengan memproduksi biogas dari beberapa jenis kotoran hewan sepert kotoran sapi, kambing, ayam, kerbau, dll disertai dg beberapa pengkondisian.

Peralatan yang dibutuhkan

Langkah-langkah kerja (1)A. Prepare the biogas collection system

Cut a 20cm piece of copper tubing. Round off the sharp edges of the freshly cut tubing using sandpaper or a metal file.

The Mylar balloon has a sleeve-like valve that prevents helium from escaping once it is filled. This sleeve will help form a leak-proof seal around the rigid tubing. Push the tubing into the neck of the balloon, past the end of the sleeve, leaving about 2cm protruding from the neck of the balloon, as shown below.

Test the tube to be sure air can enter and leave the balloon freely, by blowing a little in through the tube. The balloon should inflate with little or no resistance, and the air should be able to escape easily through the tube.

Securely tape the neck of the balloon to the tube as shown in the illustration.

Using a drill or cork borer, make a small (4mm) hole in the center of the stopper. Add a few drops of hot glue around and inside the hole and insert the stem of the ¼-inch T-adapter into the cork.

Screw the two barb fittings into the body of the ball valve. Tighten with the adjustable wrench.

Cut two sections of vinyl tubing, each 25cm long. Use them to connect the balloon to the T-adapter, and to connect the ball valve to the Bunsen burner. Assemble the rest of the gas collection system according to the diagram below.

Langkah-langkah kerja (2)B. Prepare the manure mixture

This is a job best done outside, with rubber gloves!

Cut the bottom off a 4L plastic milk jug to make a wide-mouthed funnel.

Place the funnel into the neck of the plastic water bottle and scoop in small amounts of manure.

Use a stick or piece of dowelling to push the manure through the neck of the bottle if it gets plugged.

Add enough water to bring the level close to the top of the water bottle.

Use the stick to stir up the manure and water mixture, releasing any bubbles of air that might be trapped.

Clean up carefully. Use soap and wash hands thoroughly.

Langkah-langkah kerja (3)

C. Final Set-up

Snap the cap onto the top of the manure-filled 18 litre water bottle.

Be sure the ball valve is closed, but that gas moving from the water bottle can pass freely through the T-adapter to the balloon.

Set the biogas generator in a warm location, such as over a heat register or radiator or in a sunlit window. If the biogas generator is placed in a window, be sure to wrap the outside of the container in black plastic or construction paper, to discourage algae from growing inside the bottle.