Biogas

Biogas adalah suatu gas yang telah memanfaatkan  suatu proses fermentasi (pembusukan) dari bahan-bahan yang bersifat organik dan dibantu oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang bisa hidup di dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya semua jenis bahan yang bersifat organik bisa kita proses untuk dijadikan sebagai penghasil biogas, namun demikian hanya bentuk bahan organik (padat dan cair) homogen seperti kotoran dan urine hewan ternak yang sangat cocok untuk penerapan pada sistem biogas sederhana. Disamping itu akan sangat memungkinkan untuk menyatukan saluran pembuangan yang berasal dari kamar mandi atau WC dan menerapkannya ke dalam sistem biogas. Di suatu daerah yang mempunyai banyak industri pemerosesan dari hasil  makanan seperti tahu, tempe, ikan pindang dan sejenisnya langsung menghubungkan saluran limbahnya pada sistem biogas, sehingga adapun limbah industri tersebut tidak akan dapat mencemari lingkungan yang berada di sekitarnya.

Hal diatas sangat memungkinkan dikarenakan suatu limbah dari industri tersebut berasal dari bahan bersifat organik yang homogen. Jenis bahan organik sewaktu diproses akan lebih mempengaruhi produktifitas pada parameter-parameter lain seperti pH, temperatur digester, tekanan udara dan kelembabanya pada sistem biogas. Salah satu bentuk cara untuk menentukan bahan organik yang tepat untuk dijadikan bahan masukan sistem biogas adalah perbandingan Karbon (C) dan Nitrogen (N) biasa juga disebut sebagai rasio C/N sebelumnya telah diketahui. Beberapa bentuk optimalnya hasil dari  percobaan yang dicoba oleh ISAT menjelaskan bahwa suatu aktifitas metabolisme oleh bakteri methanogenik pada nilai rasio C/N rata-rata sekitar 8-20.

Sejarah Biogas

Terbentuknya gas methan dikarenakan proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) yang dibantu oleh bakteri methan atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga akan terbentuknya gas methan (CH4) yang apabila gas tersebut dibakar akan menghasilkan energi panas. Penting untuk diketahui pada tempat-tempat tertentu proses ini sering terjadi secara alamiah seperti pada peristiwa ledakan tumpukan sampah yang mengandung gas yang terjadi di tempat pembuangan atau penumpukan sampah Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (17 Maret 2005).

Gas methan sama juga dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), yang membedakan adalah gas methan memiliki satu atom C, sedangkan elpiji lebih dari satu. Kebudayaan diluar sana seperti di daerah Negara Mesir, Negara China, dan di Negara Roma kuno telah diketahui banyak yang menjadikan gas alam ini sebagai bahan bakar yang menghasilkan panas. Namun, orang yang pertama kali mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran yaitu Alessandro Volta (1776), sedangkan yang mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai methan adalah Willam Henry pada tahun 1806. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperkenalkan asal mikrobiologis dari hasil pembentukan methan.

Pada akhir abad ke-19 mulailah Negara-negara untuk melakukan riset. Seperti Jerman dan Perancis melakukan riset untuk beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan bahan dari limbah pertanian pada masa Perang Dunia Dua. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa telah membuat digester kecil untuk melakukan proses pembuatan biogas yang akan digunakan sebagai penggerak traktor.

Karena saat itu harga BBM sangat murah dan semakin mudah untuk diperoleh, maka pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa telah hilang ataupun ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang selalu tersedianya bahan kebutuhan akan sumber energi yang murah. Kegiatan produksi biogas di India telah ada pada abad ke-19. Alat pertama yang digunakan untuk pencerna anaerobik dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).

Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, yang telah melakukan berbagai macam riset dan pengembangan pada alat pembangkit gas bio dengan prinsip yang sama, yaitu dengan menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok yang terdiri atas lubang sebagai memasukan bahan baku, digester (pencerna), pipa penyaluran gas bio yang telah terbentuk dan lubang untuk pengeluaran berupa lumpur hasil dari pencernaan  yang biasa disebut dengan slurry. Slurry dapat dijadikan sebagai pupuk organik yang biasa digunakan untuk tanaman.

Gas methan dipergunakan untuk keperluan  tertentu, seperti untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, kulkas, mesin tetas, traktor, bahkan mobil. Secara sederhana, gas methan juga dapat digunakan sebagai keperluan  untuk memasak dan penerangan menggunakan kompor gas seprti halnya elpiji.

Kandungan Energi Biogas

Nilai kalori pada kandungan energi pada biogas dari 1 meter kubik biogas dikirakan sekitar 6.000 watt jam sama dengan setengah liter minyak diesel. Pupuk dari limbah biogas, yaitu kotoran ternak gasnya telah hilang (slurry) suatu pupuk organik banyak mengandung unsur-unsur yang dibutuhkan tanaman. Bahkan, unsur-unsur yang sangat penting seperti protein, selulose, lignin, dan masih banyak lainnya yang tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia.

Siloksan dan gas engines (mesin berbahan bakar gas) banyak mengandung siloksan. Selama waktu proses dari pembakaran, silikon yang terkandung pada siloksan tersebut nantinya akan dilepaskan dan akan bereaksi dengan elemen-elemen lainnya yang terkandung pada gas tersebut. Nantinya hal tersebut akan mengendap dan akan mengandung silikat (SixOy) atau silika (SiO2), tetapi endapan tersebut juga dapat mengandung sulfur belerang,kalsium, sulfur belerang, zinc (seng), atau fosfor.

Endapan-endapan ini (yang berwarna putih) akan menebal hingga beberapa millimeter yang berada di dalam mesin dan sangat sulit untuk dihilangkan baik secara mekanik maupun secara kimiawi. Pada mesin dengan pembakaran internal, endapan di kepala silinder dan piston yang bersifat sangat abrasif, jumlah dan waktu sedikit saja sudah merusak mesin dan perlu perawatan total. Kerusakan tersebut dikarenakan karbon yang timbul selama mesin diesel telah bekerja ringan. Endapan yang terjadi pada turbin dari turbocharger sangat berpengaruh dan akan menurukan efisiensi charger.

Jika pengotor biogas dibersihkan dengan baik, tentu saja akan mempunyai karakteristik sama dengan gas alam. Apabila hal ini tercapai, produsen biogas bisa langsung menjualnya ke jaringan distribusi gas. Akan tetapi, gas yang akan dijual tersebut harus sangat bersih dan tercapainya kualitas sehingga bisa langsung dijual ke distribusi gas.

  

Biogas Salah Satu Contoh Energi Biomassa

Biogas adalah suatu hasil proses aktivitas anaerobik atau fermentasi yang bahannya bersumber dari sampah, limbah domestik, kotoran manusia dan kotoran hewan atau setiap limbah organik dalam keadaan anaerobik. Biogas mengandung metana dan karbon dioksida. Biogas yang terbentuk dari aktifitas anaerobik sangat bagus digunakan sebagai pengolah limbah biodegradable, dikarenakan bahan bakar bisa dihasilkan untuk menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus juga dapat mengurangi jumlah limbah buangan.

Metana yang terdapat dalam biogas, apabila terbakar akan relatif lebih bersih dari pada batu bara, dan akan menghasilkan suatu energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang sedikit. Pemanfaatan biogas mempunyai peran yang sangat berpengaruh dalam manajemen limbah karena metana adalah suatu gas yang sangat berbahaya untuk pemanasan global apabila dibandingkan dari karbon dioksida.

Karbon yang terdapat pada biogas merupakan suatu karbon yang diambil dari atmosfer oleh suatu proses fotosintesis tanaman, sehingga apabila gas tersebut dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan memperbanyak karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan bahan bakar fosil. Pada saat ini, banyak Negara yang sudah maju meningkatkan penggunaan biogas, baik yang dihasilkan dari limbah cair, limbah padat ataupun yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada suatu tempat pengolahan limbah.

Gas landfill adalah suatu gas yang bersumber dari limbah padat yang dibuang di landfill. Sampah yang ditimbun akan ditekan dengan cara mekanik karena kondisinya akan menjadi anaerobik dan bahan organik itu pun akan terurai dan gas landfill tersebut pun akan dihasilkan. Gas landfill ini semakin berkumpul dan kemudian perlahan-lahan akan terlepas ke atmosfer. Hal ini sangat berbahaya karena akan dapat menyebabkan ledakan, pemanasan global dari metana yang merupakan suatu gas rumah kaca, dan material organik yang akan terlepas.

Biogas diproduksi dari pemecahan bahan-bahan organik yaitu seperti misalnya kotoran manusia, material pada tanaman, pupuk kandang/kompos, dan sebagainya. Semua bentuk bahan organik tersebut akan diuraikan melalui proses. Proses tersebut disebut fermentasi yang dilakukan dengan bantuan mikroorganisme anaerobik yang dapat menghasilkan karbon dioksida dan metana.

Apa Itu Energi Biomassa?

Energi biomassa adalah salah satu jenis bahan bakar yang terbuat dari hasil konversi bahan biologis seperti tanaman. Bahan organik juga bersumber dari hewan dan mikroorganisme. Seperti diketahui, bahwa tumbuhan memproduksi bahan makanan dengan sedikit bantuan sinar matahari yaitu melalui proses fotosintesis. Energi biogas ini penggunaannya tanpa adanya material sedikitpun dan hanya menggunakan energi biomassa sehingga hal tersebut pun tidak akan mengakibatkan pengundulan hutan yang akan berdampak pada keseimbangan karbondioksida.

Energi ini akan ditransfer ke hewan dan manusia pada saat mengkonsumsi tumbuhan. Biomassa, yang pertama terdiri dari tumbuh-tumbuhan, yang mampu memberikan sebagian besar energi yang digunakan untuk berbagai hal keperluan.  Ketika hewan tidak mengkonsumsi suatu tumbuhan, tumbuhan akan dimetabolisme maupun dipecah oleh suatu mikroorganisme yang kemudian akan melepaskan karbon dioksida dan metana kembali ke atmosfer. Dengan demikian Hal itu pun merupakan salah satu bentuk kesinambungan yang berkontribusi dengan siklus karbon.

Komposisi Biogas Sebagai Energi Biomassa

Komposisi biogas pada umumnya bervariasi tergantung dari asal suatu proses anaerobik yang telah terjadi. Gas landfill mempunyai konsentrasi metana dikirakan sekitar 50%, sedangkan system dari pengolahan limbah maju akan dapat menghasilkan biogas dengan 55-75%CH4. Kandungan Hidrogen sulfida (H2S) 0-3, Metana (CH4) 55-75, Nitrogen (N2) 0-0.3, Karbon dioksida (CO2) 25-45, hidrogen (H2) 1-5, dan Oksigen (O2) 0.1-0.5.

Contoh Lain Dari Biogas Sebagai Energi Biomassa

Hal ini dikarenakan sumber yang paling utama biomassa (tumbuhan) berlimpah di alam sekitar dan akan dapat terus menerus tumbuh, serta limbahnya (bentuk daun yang kering, cabang yang telah mati, dll) yang tersedia terus-menerus. Hanya saja, pembakaran kayu yang disertai dengan emisi sebagian besar karbon dioksida ke udara yang merupakan gas pada rumah kaca. 

Contoh lain dari biogas sebagai energi biomassa adalah sebagai berikut:

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, biomassa adalah salah satu bentuk energi terbarukan yang bahannya diperoleh dari sumber-sumber yang bisa diproduksi lagi. Kayu juga dapat digunakan sebagai produksi listrik dalam skala besar seperti pada kasus pembangkit listrik tenaga uap. Untuk menyeimbangkan polusi tersebut, lebih banyak lagi pohon-pohon yang harus kita tanam sehingga akan dapat menyerap lebihnya karbon dioksida yang ada di atmosfer.

   a. Limbah pertanian

Banyak limbah pertanian yang terus bisa digunakan sebagai produksi untuk energi biomassa. Banyak macam bentuk limbah tersebut antara lain adalah jerami, ampas tebu, kotoran ternak dan kotoran unggas yang bisa digunakan untuk bahan bakar yang menghasilkan panas dan listrik.

   b. Tanaman energi

Juga terdapat beberapa jumlah tanaman energi yang telah ditanam secara komersial sebagai bentuk sumber energi. Tanaman ini telah dibudidayakan dalam bentuk skala yang besar dan kedepannya akan diproses untuk dijadikan bahan bakar.

Berbagai tanaman sumber energi ini diantaranya yaitu jagung, kedelai, rami dan gandum. Produk bahan bakar yang nantinya akan dihasilkan yaitu butanol, etanol, metanol, propanol dan biodiesel.

   c. Kayu

Kayu dijadikan sebagai bahan bakar di banyak tempat di dunia, salah satunya diindonesia. Kayu adalah salah satu bentuk sederhana dari biomassa. Energi yang dihasilkan dari pembakaran kayu akan digunakan sebagai memasak, yang menghasilkan panas, dll. Kayu juga dapat digunakan sebagai produksi listrik dalam skala besar seperti pada kasus pembangkit listrik tenaga uap.


Hanya saja, pembakaran kayu yang disertai dengan emisi sebagian besar karbon dioksida ke udara yang merupakan gas rumah kaca. Untuk menyeimbangkan polusi tersebut, lebih baiknya untuk lebih banyak lagi pohon-pohon yang harus kita tanam sehingga akan mampu menyerap karbon dioksida berlebih yang ada di atmosfer.