Biogas – Pengertian, Sejarah, Manfaat & Cara Pembuatan

Bagi yang selalu mengikuti perkembangan teknologi, mungkin pernah mendengar mengenai biogas sebagai sumber energi alternatif untuk menggantikan energi fosil. Namun pada kenyataan di masyarakat, banyak diantara kita yang belum mengetahui tentang biogas.

Hampir seluruh negara di dunia saat ini tengah gencar mencari sumber energi lain untuk menggantikan energi fosil yang tidak bisa terbarukan.

Energi alternatif adalah istilah yang digunakan untuk segala bahan atau sumber energi yang dapat digunakan untuk menggantikan fungsi dari energi fosil yang selama ini digunakan oleh manusia. Energi alami ini diharapkan mampu mengurangi kerusakan lingkungan dan lebih ramah lingkungan.

Isu pemanasan global semakin tahun semakin mengkhawatirkan. Hal ini menuntut energi alternatif hadir sebagai juru selamat. Beberapa energi alternatif lain selain biogas yang terus dikembangkan, antara lain energi panas bumi, energi matahari, energi angin, energi air, energi nuklir dan lain sebagainya.

Pengertian Biogas

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik. Bahan-bahan organik yang dimaksud termasuk kotoran manusia, hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam sumber energi ini adalah metana dan karbondioksida.

sampah organik menjadi kompos Pixabay

Biogas dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan bagi kendaraan, energi untuk rumah tangga maupun untuk memproduksi listrik serta keperluan industri. Biogas juga dapat diolah kembali menjadi bahan bakar minyak yang lebih spesifik.

Salah satu manfaat biogas adalah sebagai pengganti gas elpiji untuk memasak, sehingga dapat mengurangi ketergantungan terhadap penggunaan bahan bakar minyak bumi yang tidak dapat diperbaharui.

Sejarah Biogas

Biogas yang berasal dari gas methana telah lama digunakan oleh masyarakat zaman dahulu. Pada zaman kerajaan Mesir, China dan Roma prinsip kerja biogas digunakan sebagai penghasil panas atau api. Namun secara ilmiah, proses fermentasi lebih lanjut untuk menghasilkan gas methan pertama kali ditemukan oleh Alessandro Volta (1776).

William Henry melakukan identifikasi gas yang dapat terbakar pada tahun 1806 dan Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882) adalah orang pertama yang memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.

Alat penghasil biogas secara anaerobik ditemukan pertama kali pada tahun 1900. Pada akhir abad ke 19, riset untuk menjadikan gas methan sebagai biogas dilakukan oleh Jerman dan Perancis pada masa antara 2 perang dunia.

Selama perang dunia kedua berlangsung, banyak para petani Inggris dan negara benua Eropa yang membuat alat penghasil biogas dengan ukuran kecil untuk menggerakkan traktor. Akibat kemudahan dalam memperoleh bahan bakar minyak dan harganya yang murah pada tahun 1950, kegiatan pemakaian biogas mulai ditinggalkan oleh petani Inggris dan Eropa.

Tetapi di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah tidak selalu tersedia. Oleh karena itu, di negara India kegiatan produksi biogas terus dilakukan sejak abad ke 19.

Saat ini, negara-negara berkembang seperti Filipina, Taiwan, Papua Nugini, Korea dan China juga telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat untuk mengelola biogas. Selain di negara-negara berkembang, teknologi biogas juga telah dikembangkan di negara maju seperti Jerman.

ternak sapi Pixabay

Biogas dan Aktifitas Anaerobik

Biogas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable. Sebab, bahan bakar dapat dihasilkan sekaligus menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan yang terdapat di lingkungan.

Sifat metana dalam biogas akan menghasilkan pembakaran yang lebih bersih daripada batu bara. Metana menghasilkan energi lebih besar dengan emisi karbondioksida yang relatif lebih sedikit.

Selain itu, pengelolaan teknologi biogas memiliki peranan penting dalam menekan pemanasan global, karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dibandingkan dengan karbondioksida. Karbon dalam biogas akan diambil dari atmosfer dalam proses fotosintesis tanaman, dan proses tersebut akan menghasilkan oksigen.

Saat ini, banyak negara maju berlomba-lomba meningkatkan daya guna biogas yang diproduksi dari bahan limbah cair maupun bahan limbah padat. Selain itu, biogas juga dapat diproduksi dari sistem pengolahan biologi secara mekanis pada tempat pengolahan limbah atau sampah.

Biogas dan Gas Alam

Jika proses pembersihan mampu dilakukan dengan baik, maka biogas akan memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. Jika hal ini dapat tercapai, produsen biogas dapat menjualnya langsung ke jaringan distribusi gas.

Akan tetapi gas yang dihasilkan harus sangat bersih dengan kualitas pipeline. Oleh sebab itu, air (H2O), hidrogen sulfida (H2S) dan partikulat harus dihilangkan dari biogas.

Keberadaan karbondioksida juga harus dihilangkan sekaligus dipisahkan untuk mencapai gas kualitas pipeline. Jika biogas digunakan tanpa pembersih yang ekstensif, maka pemakaiannya akan dicampur dengan gas alam untuk meningkatkan pembakaran. Biogas yang telah di bersihkan dan berkualitas pipeline dinamakan gas alam terbaharui.

Manfaat Biogas

Energi biogas sangat potensial untuk dikembangkan karena biaya produksinya rendah, misalnya dari peternakan sapi yang ada di Indonesia saat ini.

Selain itu, peningkatan tarif listrik, kenaikan harga elpiji, kenaikan harga BBM, dan kenaikan harga minyak tanah secara signifikan juga memberikan dukungan terhadap pengembangan sumber energi alternatif yang murah, berkelanjutan, dan tentunya ramah lingkungan.

Teknologi biogas adalah teknologi memanfaatkan proses fermentasi berkelanjutan dari sampah organik secara anaerobik oleh bakteri sehingga dihasilkan sebuah gas. Untuk proses pengaplikasian dan pemasangan instalasi biogas secara sederhana, bisa dilakukan melalui tahap awal dengan membuat lubang, selanjutnya dilakukan pemasangan pipa sebagai penangkap gas methan dan mengalirkan gas.

Pixabay

Alat yang digunakan dalam pembuatan biogas sebenarnya tidak terlalu rumit. Bisa juga dibuat dengan memanfaatkan barang-barang bekas rumah tangga.

Biogas yang dihasilkan dapat ditampung dalam penampung plastik atau digunakan langsung pada kompor untuk memasak makanan, menggerakkan generator listrik, dan lain sebagainya.

Tetapi perlu digaris bawahi, bahwa untuk memanfaatkan kotoran ternak sapi menjadi biogas, diperlukan beberapa syarat terkait dengan aspek teknis, insfrastruktur, manajemen dan sumber daya manusia. Apabila semua faktor tersebut dapat dipenuhi, maka pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas sebagai penyediaan energi di pedesaan dapat berjalan lebih optimal.

Untuk satu ekor sapi rata-rata menghasilkan 20 kg kotoran per hari atau setara dengan 1 atau 1,2 m³. Pada proses penghitungan gas methan yang dihasilkan dari 20 kg kotor dan sapi per hari, maka akan dihasilkan gas methan campuran sekitar 0,10285 kg dan gas methan murni sebesar 0,061714 kg. Setiap ekor sapi per hari menghasilkan kotoran sebanyak 10-30 kg dan berpotensi menghasilkan 0,36 m³ biogas atau setara dengan 0,75 liter minyak tanah.

Pembuatan Biogas

Biogas adalah salah satu sumber energi alternatif potensial untuk dikembangkan. Untuk membuatnya, proses-proses yang harus dilakukan antara lain:

Langkah pertama yang dilakukan untuk membuat biogas adalah membuat instalasi. Instalasi terdiri dari bangunan utama yaitu digester yang berfungsi untuk menampung gas methan hasil perombakan bahan-bahan organik oleh bakteri.

Jenis digester yang sering digunakan adalah model countinous feeding dengan pengisian bahan bakar organiknya dilakukan secara terus-menerus. Besar kecilnya digester tergantung pada banyak kotoran ternak yang dihasilkan dan banyaknya biogas yang diinginkan. Lahan yang diperlukan untuk tahap ini sekitar 16 m².

Untuk membuat digester dibutuhkan bahan seperti pasir, semen, batu kali, baru koral, batu merah, besok konstruksi, cat, dan pipa pralon. Perlu diperhatikan untuk pemilihan lokasi, sebaiknya bangunan dekat dengan kandang ternak, sehingga kotoran ternak yang sudah dibersihkan agar dapat langsung disalurkan ke dalam digester.

proses biogas Google Image

Namun, tidak hanya digester saja yang menjadi bagian penting, penampung sludge (lumpur) juga harus dibangun. Sludge nantinya dapat dipisahkan dan dijadikan pupuk organik pada dan pupuk organik cair.

Setelah proses pembuatan instalasi biogas selesai, maka langkah selanjutnya yaitu mencampurkan kotoran sapi bersama lumpur dengan perbandingan 1:1 pada penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kotoran ke dalam digester.

Setelah itu, dilanjutkan dengan mengalirkan lumpur ke dalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama, kran gas yang ada digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdorong atau terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah banyak hingga digester penuh.

Melakukan penambahan starter (banyak dijual di pasaran) sebanyak 1 liter dan isi rumen segar dari rumah potong hewan (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 sampai 5,0 m². Setelah digester penuh, tutuplah kran gas agar terjadi proses fermentasi.

Kemudian lakukan pembuangan gas dihasilkan pada hari ke satu sampai ke delapan karena pada masa ini gas yang terbentuk adalah karbondioksida atau CO2. Sedangkan pada hari ke sepuluh sampai ke empat belas barulah terbentuk gas methan (CH4) dan gas CO2 sudah mulai menurun.

Pada komposisi CH4 54% dan 27% biogas telah dapat digunakan. Biasanya dicapai pada hari ke empat belas agar gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Sampai tahap ini, maka kita sudah bisa menghasilkan energi yang terbarukan dan biogas yang dihasilkan sudah tidak berbau seperti bau kotoran sapi.

Tahap selanjutnya adalah digester secara terus menerus diisi dengan lumpur kotoran sapi secara kontinyu agar menghasilkan biogas yang optimal.

Menjaga Alam Tetap Lestari

Biogas adalah solusi permasalahan energi murah dan tidak mencemari lingkungan. Berdasarkan hasil temuan mahasiswa KKN (1995) dan Penelitian Kecamatan Rawan di Magetan (1995) di desa Plangkrongan, bahwa rata-rata setiap rumah penduduk pada daerah tersebut memiliki 1-3 ekor sapi.

Setiap harinya, rata-rata 1 ekor sapi menghasilkan kotoran sebanyak 30 kg. Jika pada daerah tersebut terdapat 2.000 ekor sapi, maka setiap hari akan terkumpul 60 ton kotoran.

jejak kaki Pixabay

Kotoran yang menumpuk tersebut hanya dibiarkan oleh warga sehingga terbawa oleh air dan masuk ke dalam tanah atau sungai yang menjadikan air tanah dan air sungai tercemar. Padahal kotoran sapi mengandung racun dan bakteri coli yang membahayakan kesehatan manusia dan lingkungannya.

Jika limbah kotoran sapi tersebut dapat dimanfaatkan menjadi biogas, tentu desa ini dapat mandiri dalam bidang energi untuk keperluan rumah tangga dan lainnya.

Melawan Efek Rumah Kaca

Biogas memberikan manfaat dalam melawan efek rumah kaca melalui 3 cara, yaitu:

  1. Menjadi pengganti bahan bakar fosil untuk energi listrik dan keperluan memasak.
  2. Methana (CH4) yang dihasilkan oleh kotoran ternak merupakan gas penyebab terbesar efek rumah kaca, bahkan lebih besar dibandingkan CO2. Pembakaran methana pada biogas dapat mengurangi jumlah methana di udara.
  3. CO2 yang dihasilkan dari pembahakaran metana adapat diserap oleh tumbuhan dan menghasilkan oksigen yang melawan efek rumah kaca.
  4. Keuntungan ekonomis dan meningkatnya kesejahteraan masyarakat.

Poin penting yang wajib kita ketahui sekaligus menjadi penutup dalam pembahasan ini adalah pengolahan kotoran menjadi biogas selain menghasilkan gas methan untuk memasak, juga dapat digunakan untuk mengurangi pencemaran lingkungan.

Selain itu, pengolahan biogas juga dapat menghasilkan pupuk organik padat dan pupuk organik cair serta yang lebih penting, yaitu mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak dapat diperbaharui.