Analisis Hasil Kunjungan ke Biogas Rumah dan Pabrik Gula Madukismo, Yogyakarta

1. 

BIOGAS RUMAH

DI KAMPUNG BIOGAS SLEMAN, YOGYAKARTA

  1.  Penegrtian

Biogas adalah gas yang mudah terbakar yang dihasilkan melalui fermentasi anaerob dari bahan-bahan organic dengan bantuan mikroba methanogenik. Metana hampir tidak berbau dan tidak terlihat di siang hari cerah. Itu terbakar dengan api biru yang jelas dan tanpa asap. Ini menghasilkan panas yang lebih dari minyak tanah, kayu, arang, dan setiap bahan bakar tradisional lainnya.

Dengan adanya kelebihan biogas tersebut, terdapat program BIRU (Biogas Rumah) yang mendukung penerapan energi terbarukan (renewable energy), untuk kalangan rumah tangga di wilayah pedesaan, salah satunya adalah Kampung Biogas Sleman, Yogyakarta yang berlokasi kira-kira 4 km dari gunung Kelud.

2.      2. Bahan Oragnik

Berikut macam-macam bahan organik pada pembuatan biogas ;

-          Kotoran bebek

-          Tinja manusia

-          Kotoran ayam

-          Kotoran kambing

-          Kotoran babi

-          Kotoran domba

-          Kotoran sapi/kerbau

-          Enceng gondok

-          Kotoran gajah

-          Jerami (jagung)

-          Jerami (beras)

-          Jerami (gandum)

-          Serbuk sisa gergaji kayu

Bahan –bahan tersebut bisa dicampur kecuali mulai enceng gondok dan seterusnya. Jika menggunakan bahan campuran, hasil yang didapatkan lebih baik.

3.     3.  Manfaat Biogas

Biogas adalah salah satu energi alternative yang baru dan terbarukan. Apinya dapat diperoleh secara gratis tanpa harus repot membeli gas elpiji, minyak tanah atau harus kayu bakar, mengurangi waktu untuk mencari kayu bakar, mengurangi pencemaran udara akibat CO2, turut memelihara kelestarian alam dan tersedianya pupuk organic kualitas kuantitas yang tinggi (± 4 ton/year).

            Berikut perbandingan penggunaan biogas dengan energi lainnya ;

-          Gas untuk memasak : 1 kompor gas per jam = 300 Ltr biogas (0.3 M³/kompor)

-          Gas untuk penerangan 1 lampu per jam = 100 ltr biogas (0.1 M³/kompor)

-          Generator Listrik 1 Kw (kilowatt) = 800 ltr biogas

-          Biogas vs LPG, 1 ekor sapi menghasilkan 20 kg kot/hari setara dengan 0.06 m3 gas.

0.06 m3 x 20 kg = 1.2 m3

1.2 m3 x 4 ekor = 4.8 m3

4.8 m3 x 30 hari = 144 m3

Artinya dalam waktu 30 hari dengan 4 ekor sapi dihasilkan gas 144 m3. 1 m3 biogas setara 0.46 kg gas LPG dan 144 m3 setara 66.24 kg LPG (4.7 tabung LPG).

4.     4.  Proses Produksi Biogas

-          Kotoran dimasukkan ke dalam ruang pencampur (inlet)

-          Kotoran dicampur air sesuai dengan perbandingan 1:1 untuk kotoran sapi kemudian (1:2) untuk kotoran babi dan ayam. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan.

-           Mengalirkan lumpur kedalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh

-          Dilakukan pengadukan sampai kotoran habis masuk tangki reactor dan akan  mengasilakan gas. Gas tersebut ditampung di kubah (tempat penampung gas) yang mana gas inilah yang akan mendorong kotoran secara otomatis keluar dengan sendirinya dengan tekanan  dan proses hidrolisis menuju Manhole atau tempat aliran Bio-Slurry (ampas yang dihasilkan) dan memasuki outlet.

-          Membuang gas yang pertama dihasilkan pada hari ke-1 sampai ke-8 karena yang terbentuk adalah gas CO2. Sedangkan pada hari ke-10 sampai hari ke-14 baru terbentuk gas metan (CH4) dan CO2 mulai menurun. Pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka biogas akan menyala.

-          Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini kita sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran ternak secara kontinu sehingga dihasilkan biogas yang optimal.

-          Gas yang dihasilkan akan melalui saluran pipa yang sudah dihubungkan menuju kompor atau lainnya. Gas ini akan mengalir jika katup gas dibuka.

Gambar 1. Ilustrasi proses produksi biogas

1.    5.   Bio Slurry

Bio slurry merupakan ampas yang dihasilkan dari produksi biogas. Bio blurry ini juga banyak keuntungannya. Antara lain :

-          Peningkatan pendapatan

-          Peningkatan kesuburan lahan pertanian

-          Peningkatan kualitas serta kuantitas panen tanaman budi daya

-          Sebagai pupuk kolam dan campuran pakan ikan, belut, cacing tanah, ternak dan unggas.

Bio slurry cair bisa dimanfaatkan sebagai pupuk organic, pupuk hayatim bioaktifator, pengatur pertumbuhan, biofungisida, bioinsektisida dan pelindung benih.

Bio slurry kering dimanfaatkan sebagai bahan pakan ayam, bebek, ikan, kelinci, cacing tanah dan belut, sebagai media budaya tanpa tanah (hidroponik) dan budidaya jamur.

PRODUKSI GULA DARI TEBU

PT. MADUKISMO YOGYAKARTA

            Pada umumnya pemrosesan tebu di pabrik gula dibagi menjadi beberapa tahap yang dikenal dengan proses pemerahan (gilingan), pemurnian, penguapan, kristalisasi, pemisahan dan penyelesaian (sugar handling). Terdapat beberapa reaksi kimiawi yang terjadi pada proses produksinya. Seperti perubahan fase dari padat (tebu), cair (larutan atau filtrate nira), koloid (nira yang mengental) dan kristalisasi sehingga menjadi gula padat lagi.

            Reaksi kimia yang terjadi pertama yaitu pada proses pemurnian. Dimana nira mentah hasil perah diberi susu kapur untuk membentuk inti endapan sehingga dapat mengadsorp bahan bukan gula yang terdapat dalam nira dan terbentuk endapan yang lebih besar. Berikut reaksi anatara kapur dan phosfat :

CaCO_3(s)           à       CaO_(s)  +  CO_2(g)

CaO_(g)  +  H₂O_(l)  à       Ca(OH)2  +  15.9 Kcal

Ca(OH)₂         à       Ca²⁺  +  2 OH^–

3Ca²⁺  +  2PO4₃^–       à     Ca₃(PO4)₂

            Reaksi ini dapat berjalan pada suhu optimum 70⁰ C dan pH akhir masih berkisar 8.5 – 10. Kesetimbangan terjadi ketika reaktan dan produk sudah seimbang konsentrasinya dan tidak akan berubah baik dari skala mikro maupun makro. Setelah itu nira akan dialirkan kedalam sulfitator, dan direaksikan dengan gas SO₂. Reaksi antara nira dan gas SO₂ akan membentuk endapan CaSO_3. Dan ketika terjadi kesetimbangan akan terbentuk endapan tersebut pada pH 7.

            Kalsium karbonat dalam kesetimbgannya seperti reaksi tersebut ialah sistem 2 komponen karena CaCO₃ tidak menggambarkan komposisi uapnya. (Karena tiga spesies dihubungkan oleh stoikiometri fraksi maka konsentrasi kalsium oksida bukanlah variable bebas). Dalam hal ini C =2, bisa dimulai dari kalsium karbonat murni atau jumlah yang sama dari kalsium oksida dan karbon diokasida atau jumlah yang berubah-ubah dari ketiganya.

            Nira jernih dialirkan ke proses selanjutnya (Penguapan) untuk menaikkan konsentrasi dari nira mendekati konsentrasi jenuhnya. Pada proses penguapan air yang terkandung dalam nira akan diuapkan. Uap baru digunakan pada evaporator badan I sedangkan untuk penguapan pada evaporator badan selanjutnya menggunakan uap yang dihasilkan evaporator badan I. Penguapan dilakukan pada suhu konstan 70⁰ C karena jika > 125⁰ C fase yang terjadi yaitu koloid karamelisasi. Pada sistem nira ini merupakan sistem komponen C = 1 berupan cairan dan terjadi perubahan fase menjadi nira kental dengan komposis uap air a^’ sampai a^” dan seterusnya sehingga air teruapkan semua. Dapat dikatakan F = 3- P, 3 = 2 = 1.

            Selanjutnya proses kristalisasi, yaitu nira kental menjadi gula padat. Nira pekat diuapkan airnya sehingga mendekati kondisi jenuhnya. Dengan pemekatan secara terus menerus koefisien kejenuhannya akan meningkat. Pada keadaan lewat jenuh maka akan terbentuk suatu pola kristal sukrosa. Pemasukan komposisi B (bibit gula) sebagai pembesaran kristal. Komposisi ini harus lebih besar rasionya sehingga produk tidak larut kembali atau menuju reaktan dan didinginkan agar kejenuhan naik dan sukrosa banyak yang menempel pada Kristal. Proses selanjutnya ialah pemisahan, dihasilkan Kristal gula dan tetes sebagai hasil samping.

            Dalam pembuatan bioethanol (alcohol) dari tetes sebagai bahan baku utamanya digunakan bakteri. Keseimbangan reaksi berjalan ke arah produk jika konsentrasi bakteri berada pada kondisi optimum bukan dengan konsentrasi yang tinggi ataupun rendah. Reaksi yang terjadi, yaitu :

C₁₂ H₂₂ O₁₁+ H ₂ O → 2C₂ H ₁₂ O₆ sukrosa dihidrolisis menjadi glukosa

 2C₂ H ₁₂ O₆ → 2C2 H5 OH + 2CO2 glukosa dikonversi menjadi etanol dan CO2.