Proses Pembuatan Biogas dan Contoh Penerapannya

tirto.id - Proses pembuatan biogas secara singkat adalah fermentasi biomassa dalam wadah kedap udara (biodigester) yang berlangsung secara anaerobik (tanpa oksigen) dengan bantuan mikroorganisme (bakteri anaerob). Proses fermentasi biomassa (bahan organik) tersebut menghasilkan biogas yang kandungan utamanya metana dan karbon dioksida.

Jadi, biogas adalah gas alami yang dihasilkan dari pemecahan bahan organik (biomassa) oleh bakteri anaerob. Proses pemecahan bahan organik hingga menghasilkan gas ini lebih dikenal sebagai dekomposisi anaerobik atau proses fermentasi.

Adapun biomassa adalah bahan organik berusia muda seperti tanaman, kotoran hewan, tinja manusia, alga, limbah makanan, serta berbagai bagian makhluk hidup lainnya. Saat ini, contoh biomassa yang sering digunakan untuk membuat biogas adalah kotoran hewan ternak, ampas tebu, sekam padi, tongkol jagung, limbah cair pabrik kelapa sawit, sampah organik, hingga rumput laut, dan lain sebagainya.

Bagaimana Cara Membuat Biogas yang Baik dan Ramah Lingkungan?

Biogas dapat digunakan untuk sumber energi berbagai keperluan, termasuk memasak, memanaskan rumah, menghasilkan listrik, dan bahkan bahan bakar mesin kendaraan. Karena bahan pembuatannya melimpah, biogas pun termasuk energi terbarukan yang dapat menjadi alternatif bahan bakar fosil (minyak bumi, gas alam, dan batu bara).

Komponen biogas adalah metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2) dalam kadar dominan, serta sedikit kandungan jenis gas lainnya seperti hidrogen sulfida (H2S), nitrogen (N2), dan uap air.

Penggunaan biogas bisa menjadi alternatif untuk mengurangi efek gas rumah kaca karena metana dan karbon dioksida dari biomassa bisa dipakai jadi sumber energi dulu, sebelum terlepas ke atmosfer. Metana dan karbon dioksida termasuk jenis gas rumah kaca dengan pengaruh besar pada pemanasan global. Membiarkan biomassa menumpuk, apalagi jika dibakar, bisa membuat gas metana dan karbon dioksida langsung terlepas ke atmosfer.

Pembuatan biogas juga tidak serta merta menghasilkan energi ramah lingkungan. Sebab, biogas mengandung metana dan karbon dioksida, dua jenis gas rumah kaca yang punya peran besar dalam memicu pemanasan global.

Menukil publikasi BMKG, emisi metana berpotensi membawa efek pemanasan global 25 kali lebih besar daripada emisi karbon dioksida dalam jumlah yang sama selama 100 tahun. Emisi metana memiliki dampak besar, tetapi umurnya pendek di atmosfer (sekitar 8,4 tahun). Sebaliknya, meskipun dampak emisi karbon dioksida lebih kecil, durasinya bisa sangat lama (lebih dari 100 tahun di atmosfer).

Lantas, bagaimana cara membuat biogas yang baik dan ramah lingkungan? Untuk dapat membuat biogas yang baik dan ramah lingkungan, terdapat beberapa aspek yang perlu diperhatikan. Mengutip dari Home Biogas dan World Wild Life, berikut ini cara membuat biogas yang baik dan ramah lingkungan:

1. Kumpulkan limbah organik

Biogas dihasilkan melalui proses fermentasi anaerobik dari bahan organik, seperti limbah makanan, kotoran ternak, dan sisa pertanian. Kumpulkan bahan-bahan limbah dari lokasi peternakan, fasilitas pengolahan makanan, pabrik pengolah tanaman, atau tempat untuk pembuangan sampah rumah tangga (jenis organik). Pembuatan biogas dari limbah akan membantu mengurangi pencemaran lingkungan.

2. Proses limbah organik dengan penggilingan atau lainnya

Sebelum memasukkan limbah ke dalam biodigester, penting untuk memproses limbah terlebih dahulu guna memastikan proses fermentasi biomassa berjalan lancar. Hal ini mungkin melibatkan penggilingan, pencampuran, atau penambahan bahan kimia untuk memfasilitasi pemecahan materi organik.

3. Bangun biodigester anaerobik

Digester anaerobik adalah wadah kedap udara tempat limbah-limbah organik dipecah oleh mikroorganisme tanpa keberadaan oksigen. Proses ini kemudian akan menghasilkan gas yang disebut sebagai biogas. Digester dapat berupa sistem sederhana skala kecil untuk penggunaan rumah tangga atau fasilitas industri skala besar.

4. Pantau dan jaga digester

Rutin pantau suhu, pH, dan produksi gas digester untuk memastikan kondisi optimal bagi mikroorganisme. Jaga digester dengan membersihkannya, menambahkan air, dan menyesuaikan pH jika diperlukan.

5. Tampung dan gunakan biogas

Biogas yang dihasilkan dalam digester dapat dikumpulkan dan digunakan sebagai sumber energi. Biogas dapat digunakan untuk menghasilkan panas, bahan bakar kendaraan, dan juga sumber tenaga pembangkit listrik. Adapun sisa limbah padat hasil pembuatan biogas dapat digunakan sebagai pupuk atau penyubur tanah.

7. Pertimbangkan penangkapan karbon

Untuk mengurangi dampak lingkungan dari biogas, pertimbangkan untuk menangkap dan menyimpan karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan selama pembakaran. Cara ini dapat membantu mengurangi emisi gas rumah kaca yang terkait dengan penggunaan biogas.

Cara Membuat Biogas secara Sederhana

Cara membuat biogas sederhana di rumah dapat memanfaatkan bahan-bahan yang ada di sekitar. Membuat biogas secara sederhana bisa memanfaatkan limbah organik, seperti kotoran hewan, sampah tanaman, dan sisa-sisa makanan. Berikut ini tata cara membuat biogas sederhana di rumah:

1. Siapkan wadah sebagai tangki digester

Pilih wadah yang sesuai untuk digunakan sebagai tangki digester, seperti tong berukuran 55 galon. Selanjutnya bor lubang pada tong untuk membuat saluran masuk dan keluar gas. Lubang ini diperlukan untuk memasukkan bahan organik dan saluran keluarnya gas biogas yang dihasilkan. Setelah lubang dibuat, pasang pipa saluran masuk dan keluar ke wadah menggunakan perekat tahan air. Pastikan pipa tersebut terpasang dengan rapat agar tidak terjadi kebocoran.

2. Buat tangki penampung gas

Gunakan ember cat atau wadah lainnya untuk membuat tangki penampung gas. Balikkan wadah tersebut dan pasang katup di bagian atasnya. Tangki ini akan menampung gas biogas yang dihasilkan.

3. Siapkan biomassa untuk bahan biogas

Siapkan bahan baku untuk proses pembuatan biogas. Anda bisa menggunakan kotoran hewan ternak (seperti kotoran sapi), tinja manusia, jerami padi, atau bahan organik lain. Campurkan bahan baku dengan air untuk membuat adonan yang disebut slurry.

4. Isi tangki digester

Tuangkan adonan slurry ke dalam tangki digester. Pastikan tangki tersebut terisi penuh. Namun, jangan sampai terlalu penuh agar masih ada ruang untuk pembentukan gas.

5. Tunggu biogas dihasilkan

Setelah tangki digester terisi, biarkan adonan dalam tangki tersebut untuk mengalami proses fermentasi. Biogas akan dihasilkan dalam waktu beberapa hari hingga beberapa minggu tergantung pada suhu dan kondisi lingkungan. Anda dapat mendeteksi produksi biogas dengan melihat naiknya tangki penampung gas yang terpasang di atas digester.

Proses Pembuatan Biogas dari Kotoran Sapi

Mengutip Buku Konstruksi Reaktor Biogas (2013), proses pembuatan biogas dari kotoran sapi tidak berbeda jauh dengan produksinya memakai bahan lain. Pembuatan biogas dari kotoran sapi melalui beberapa tahap, termasuk melibatkan fermentasi bahan organik di dalam digester atau tangki pencerna. Dalam proses ini, berbagai jenis bakteri, seperti bakteri fermentatif dan bakteri metana, berperan penting.

Contoh penerapan perbandingan takaran antara air dan kotoran sapi yang dimasukkan ke wadah digester adalah 2:1. Artinya setiap 1 takaran kotoran sapi menggunakan 2 takaran air.

Selain itu, terdapat syarat-syarat penting yang harus terpenuhi agar pembentukan biogas dapat berjalan dengan baik, seperti konsistensi pelarutan, pH optimal sekitar 7, suhu di tangki sekitar 35°C, serta perbandingan Carbon-Nitrogen yang sesuai.

Perlu juga memperhatikan kadar racun dari kotoran ternak dan menghindari bahan yang dapat membunuh bakteri, seperti air sabun. Setelah kotoran sapi dimasukkan ke dalam tangki pencerna, proses pembentukan gas akan terjadi dalam waktu 2–5 hari tergantung pada kondisi lingkungan.

Proses fermentasi biasanya berlangsung selama sekitar 50 hari, dengan puncak produksi biogas biasanya pada hari ke-35. Di tahap ini, suhu juga memengaruhi produksi biogas. Makin tinggi suhu dalam wadah digester, semakin tinggi produksi biogas sesuai dengan kemampuan bakteri mencerna kotoran hewan.

Cara Membuat Biogas dari Sampah Organik

Untuk membuat biogas dari sampah organik, bahan-bahan yang digunakan terutama bisa dari sampah buah-buahan, sisa makanan, atau limbah pertanian sejenis jerami padi. Tata cara pembuatan biogas dari sampah organik juga tidak berbeda jauh dengan proses yang memakain bahan jenis lainnya.

Ada beberapa langkah sederhana yang bisa dilakukan untuk mengolah sampah organik menjadi biogas. Berikut langkah-langkah cara membuat biogas dari sampah organik:

• Olah sampah organik menjadi potongan kecil-kecil.
• Potongan sampah organik dikeringkan di bawah sinar matahari selama beberapa hari.
• Sampah organik juga dapat dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 105°C.
• Pengeringan itu untuk mengurangi kadar air di sampah organik.
• Potongan sampah yang telah kering kemudian diblender menjadi serbuk sampah kering.
• Hasil penggilingan digunakan sebagai bahan umpan dalam proses produksi biogas.
• Proses produksi biogas dilakukan secara anaerobik di dalam digester.
• Digester dapat berupa wadah sederhana yang terbuat dari bahan seperti stainless steel. Bisa juga memanfaatkan botol plastik bekas air mineral.
• Penggunaan digester botol mineral bekas cocok untuk diterapkan di rumah-rumah.
• Langkah berikutnya adalah memasukkan bahan sampah organik ke dalam wadah digester yang tertutup rapat dan memiliki saluran keluarnya gas.

Proses produksi biogas dari sampah orgabnik ini dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti temperatur, pH, populasi mikroorganisme, kandungan amonia, pengadukan, konsentrasi substrat, dan lain-lain.

Laju produksi biogas juga dipengaruhi oleh sifat alami substrat, toksisitas, ketersediaan nutrien bagi mikroorganisme, ukuran dan konstruksi digester, rasio karbon dan nitrogen, waktu retensi, alkalinitas, dan berbagai parameter lainnya.

Cara Membuat Biogas dari Sampah Sayur

Cara membuat biogas dari sampah sayur pada prinsipnya sama dengan cara membuat biogas dari kotoran sapi dan sampah organik. Dirangkum dari Jurnal Teknologi Kimia dan Industri, Vol. 1, No. 1 (2012), langkah-langkah cara membuat biogas dari sampah sayur adalah sebagai berikut:

1. Persiapan bahan baku

Siapkan sampah sayuran yang sudah dikumpulkan. Pilih berbagai jenis sayuran yang tidak terpakai lagi atau sudah layu. Selanjutnya, potong atau giling sampah sayuran menjadi potongan kecil agar mudah diolah dalam proses selanjutnya.

2. Pengeringan sampah sayuran

Sampah sayuran yang sudah dipotong kecil-kecil kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari untuk mengurangi kadar airnya. Pengeringan ini bertujuan agar fermentasi di dalam digester berlangsung lebih efisien.

3. Bisa ditambahkan kotoran sapi

Sebagai tambahan, kotoran sapi bisa dipakai sebagai starter dalam proses fermentasi di dalam digester. Kotoran sapi tersebut harus dipisahkan terlebih dahulu dari sampah sayur.

4. Persiapan digester

Digester bisa dibuat dari bahan sederhana seperti botol plastik bekas air mineral. Wadah lain seperti tong pun bisa dipakai sebagai digester. Namun, pastikan digester sudah bersih sebelum digunakan.

5. Campurkan bahan baku dan pantau proses fermentasi

Campurkan potongan sampah sayur yang sudah kering ke dalam digester. Jika memakai kotoran sapi sebagai starter, campurkan juga dengan sampah sayur di dalam digester. Selanjutnyapantau proses fermentasi di dalam digester. Pastikan digester tertutup rapat untuk mencegah masuknya udara.

6. Pemanfaatan biogas

Biasanya setelah beberapa hari hingga beberapa minggu, biogas akan terbentuk. Biogas yang dihasilkan bisa digunakan sebagai sumber energi untuk memasak, menghangatkan air, dan menghasilkan panas. Setelah proses fermentasi selesai, limbah dari digester bisa dipakai sebagai pupuk organik untuk tanaman.