0

1

BBiiooGGAASS Energi Ramah Lingkungan

Penyusun : Edy Hendras Wahyono dan Nano Sudarno Editor : Fransisca Noni Dokumentasi : YPLK3 dan Yapeka Desain : Nano Sudarno Literatur yang disarankan Wahyono, E. H. & Sudarno,N. 2012. Biogas : Energi Ramah Lingkungan. Yapeka, Bogor.

2

Kata Pengantar

Cagar Biosfer Cibodas ditetapkan pada tahun 1977 oleh UNESCO. Sebagai kawasan inti Cagar Biosfer Cibodas ini adalah kawasan Taman Nasional Gunung Gede Pangrango. Sebagai kawasan peralihan dan kawasan penyangganya adalah kawasan yang ada di sekitarnya yang dibatasi oleh jalan raya yang menghubungkan 3 (tiga) kota yaitu: Ciawi (Bogor) – Cianjur – Sukabumi. Cagar Biosfer mempunyai tujuan untuk mewujudkan pengelolaan lahan, perairan tawar, laut dan sumber daya hayati secara terpadu, melalui program perencanaan bioregional, yang mengintegrasikan konservasi keanekaragaman hayati ke dalam pembangunan berkelanjutan, yang dapat dicapai melalui pengembangan sistem zonasi yang tepat. Cagar Biosfer berakar kuat dalam konteks budaya, gaya hidup tradisional, pelaksanaan rencana tataguna lahan dan pengetahuan serta kearifan lokal; oleh kerana itu Cagar Biosfer memberikan kontribusi dalam memelihara nilai-nilai budaya dan secara bersamaan melestarikan keanekaragaman hayati. Seiring dengan pengelolaan dan pengembangan Cagar Biosfer Cibodas, maka diperlukan suatu kegiatan yang dapat mendukung pelaksanaan program tersebut agar tujuan mempromosikan pembangunan berkelanjutan serta peningkatan kesejahteraan masyarakat dapat tercapai. Salah satu bentuk kegiatan untuk mencapai tujuan tersebut adalah dengan memberikan pelatihan biogas. Kegiatan ini difasilitasi oleh project ITTO TFL-PD 019/10 Rev.2 (M) “Developing Collaborative Management of Cibodas Biosphere Reserve West Java, Indonesia”. Semoga buku kecil ini dapat bermanfaat bagi penerapan pembangunan biogas di masyarakat. Amin...

Bogor, Juli 2012

3

Daftar Isi

Kata Pengantar …………………………………………………………………. 2 Daftar Isi ……………………………………………….………………………….. 3 Pendahuluan ……………...……………….……………..…..………………. 4 1. Biogas 5

a. Terbentuknya Biogas 6 b. Komponen Digester 9 c. Memilih ukuran biogas yang tepat 11 d. Memilih lokasi konstruksi 13

2. Bahan bangunan dan Peralatan 15 3. Tahap Pembangunan Biogas 22

a. Persiapan 22 b. Pelaksanaan pembangunan Digester 23

Penutup ………………………………………..………………………………... 44 Daftar Singkatan …..………………………………………………………… 45 Daftar Pustaka ……………………………………………………….………… 48

4

Pendahuluan

Beberapa waktu ini kita dipusingkan oleh kenaikan harga bahan bakar minyak (terutama minyak tanah) dan gas elpiji untuk rumah tangga maupun industri. Di sisi lain, meningkatnya kebutuhan BBM (Bahan Bakar Minyak) juga membuat beberapa tempat di Indonesia mengalami kelangkaan BBM.

Meskipun Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak dan gas, namun berkurangnya cadangan minyak dan penghapusan subsidi yang diterapkan oleh pemerintah menyebabkan harga minyak labil. Selain itu, penggunaan bahan bakar fosil yang berlebihan menyebabkan kualitas lingkungan menurun.

Program konversi minyak tanah ke gas belum serta merta diimbangi oleh persediaan yang cukup, sehingga masih banyak dijumpai antrian para pembeli minyak tanah maupun gas.

Kayu yang menjadi alternatif bahan bakar terutama di daerah yang berdekatan dengan hutan, menyebabkan tekanan terhadap hutan semakin dalam. Padahal, alam telah menyediakan banyak energi alternatif selain kayu. Oleh karena itu, pemanfaatan sumber-sumber energi alternatif yang terbarukan dan ramah lingkungan harus menjadi pilihan. Salah satu bahan bakar alternatif yang dapat dikembangkan adalah biogas. Jenis bahan bakar biogas ini dihasilkan dari pengolahan limbah kotoran hewan, salah satunya adalah kotoran sapi. Dengan demikian, biogas memiliki peluang yang besar dalam pengembangannya karena bahannya dapat diperoleh dari sekitar tempat tinggal masyarakat yang memiliki peternakan sapi.

5

Biogas

Biogas merupakan gas yang mudah terbakar (flamable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob yang berasal dari limbah kotoran hewan (sapi). Menurut beberapa literatur, sejarah keberadaan biogas sendiri sebenarnya sudah ada sejak kebudayaan Mesir, China, dan Romawi Kuno. Masyarakat pada waktu itu diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai metan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882) memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan metan. Sasaran dari program pengembangan biogas ini adalah:

1. Penerapan teknologi tepat guna yang ramah lingkungan berupa energi biogas dapat tersosialisasi dan diterapkan dengan baik di tingkat masyarakat.

2. Adanya contoh model biogas di tingkat masyarakat. Diharapkan penerapan teknologi tepat guna berupa biogas ini akan memberi manfaat untuk: 1. Penyediaan energi untuk rumah tangga di desa,

1

6

2. Mengurangi ketergantungan masyarakat terhadap bahan energi konvensional, yaitu minyak tanah dan gas elpiji/LPG,

3. Meningkatkan ekonomi dan taraf hidup masyarakat desa, 4. Mengurangi penggunaan sumberdaya alam (kayu) sehingga

kelestarian sumber daya alam dapat terjaga, khususnya di hutan.

Terbentuknya biogas Komponen biogas yang paling penting adalah gas methan, selain itu juga gas-gas lain yang dihasilkan dalam ruangan yang disebut digester. Biogas yang dihasilkan oleh biodigester sebagian besar terdiri dari 54% – 70% metana (CH4), 27%– 35% karbondioksida (CO2), nitrogen (N2), hidrogen (H2), 0,1% karbon monoksida (CO), 0,1% oksigen (O2) dan hidrogen sulfida (H2S). (Hadi dan Kadarwati_1981) Biogas dapat dihasilkan pada hari ke 4–5 sesudah biodigester terisi penuh, dan mencapai puncaknya pada hari ke 20–25. Akan tetapi perlu juga dipertimbangan ketinggian lokasi pembuatannya karena pada suhu dingin biasanya bakteri lambat berproses sehingga biogas yang dihasilkan mungkin lebih lama. Ada tiga kelompok bakteri yang berperan dalam proses pembentukan biogas: 1. Kelompok bakteri fermentatif, yaitu : Steptococci,

Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae, 2. Kelompok bakteri asetogenik, yaitu Desulfovibrio, 3. Kelompok bakteri metana, yaitu Mathanobacterium,

Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus. Sedangkan terkait dengan temperatur, secara umum ada 3 rentang temperatur yang disenangi oleh bakteri, yaitu: 1. Psicrophilic (suhu 4o–20oC), biasanya untuk negara-negara

subtropics atau beriklim dingin, 2. Mesophilic (suhu 20o–40oC),

7

3. Thermophilic (suhu 40o–60oC), hanya untuk men-digesti material, bukan untuk menghasilkan biogas.

Dengan demikian, untuk negara tropis seperti Indonesia digunakan unheated digester (digester tanpa pemanasan) pada kondisi temperatur tanah 20o–30oC. Berikut ini diagram fase-fase dalam pembentukan biogas

(Diagram) Fase pembentukan biogas

Prinsip utama proses pembentukan biogas adalah pengumpulan kotoran ternak (sapi) ke dalam tangki kedap udara yang disebut dengan tangki digester. Di dalam digester kotoran-kotoran tersebut akan dicerna dan difermentasi oleh bakteri. Gas yang dihasilkan akan tertampung pada bagian atas digester. Terjadinya penumpukan produksi gas akan menimbulkan tekanan sehingga dari tekanan tersebut gas dapat disalurkan melalui pipa yang dipergunakan untuk keperluan bahan bakar atau pembangkit listrik.

Material Organik

FASE INPUT

FASE PRODUKSI

FASE OUTPUT

BIOGAS

PEMBUANGAN

8

Gas tersebut sangat baik untuk pembakaran karena menghasilkan panas yang tinggi, tidak berbau, tidak berasap, dan api yang dihasilkan berwarna biru. Selain itu, pupuk kandang yang dihasilkan dari pembuangan bahan biogas ini akan menaikkan kandungan bahan organik sehingga menjadi pupuk kandang yang sangat baik dan siap pakai. Kesetaraan biogas dengan sumber energi lain, yaitu 1 m3 biogas setara dengan : elpiji 0,46 kg, minyak tanah 0,62 liter, minyak solar 0,52 liter, bensin 0,80 liter, gas kota 1,50 m3, dan kayu bakar 3,50 kg. Sedangkan produksi biogas dari berbagai bahan organik dapat dilihat pada tabel 2

Tabel 2. Produksi biogas dari berbagai bahan organik

No. Bahan Organik Jumlah (Kg) Biogas (lt)

1 Kotoran Sapi 1 40

2 Kotoran Kerbau 1 30

3 Kotoran Babi 1 60

4 Kotoran Ayam 1 70

Sumber : Buku saku peternakan, Dit.Bina Program Dirjen Peternakan

9

Komponen Digester (Reaktor Biogas) Komponen pada digester biogas terdiri dari komponen-komponen sebagai berikut:

Sumber : Model instalasi biogas indonesia, panduan konstruksi_Hivos

1. Inlet (tempat pencampur)

Tempat ini digunakan untuk mencampurkan campuran kotoran ternak dan air ke dalam digester.

2. Pipa inlet

Pipa ini berfungsi untuk menyalurkan campuran kotoran ternak dengan air ke dalam digester (reaktor).

3. Digester

Digester atau bisa disebut juga reaktor berfungsi sebagai tempat mengolah kotoran ternak melalui proses difermentasi oleh bakteri-bakteri untuk menghasilkan gas.

4. Penampung Gas

Penampung gas adalah kubah digester yang berfungsi menampung biogas yang dihasilkan dari proses fermentasi kotoran ternak.

10

5. Manhole Manhole adalah lubang untuk keluaran kotoran ternak ke outlet dan berfungsi sebagai lubang keluar masuk manusia ketika mengontrol keadaan didalam bangunan digester.

6. Outlet

Saluran ini digunakan untuk mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri. Saluran ini bekerja berdasarkan prinsip kesetimbangan tekanan hidrostatik.

7. Pipa Gas Utama

Pipa gas utama adalah pipa yang menyalurkan gas dari kubah digester ke rumah.

8. Katup Gas Utama

Katup pengaman ini digunakan sebagai pengatur tekanan gas dalam digester. Katup pengaman ini menggunakan prinsip pipa T. Bila tekanan gas dalam saluran gas lebih tinggi dari kolom air, maka gas akan keluar melalui pipa T, sehingga tekanan dalam digester akan turun.

9. Saluran Pipa

Saluran gas ini disarankan terbuat dari bahan polimer untuk menghindari korosi. Untuk pembakaran gas pada tungku, pada ujung saluran pipa bisa disambung dengan pipa baja anti karat.

10. Waterdrain (Penguras Air)

Waterdrain merupakan keran pembuangan air yang berada di saluran pipa instalasi biogas.

11. Pengukur Tekanan

Pengukur tekanan ini berfungsi untuk mengetahui jumlah tekanan gas yang dihasilkan oleh digester.

12. Keran Gas

Keran gas ini berfungsi untuk menyalurkan dan menghentikan gas dari pipa instalasi ke kompor.

11

13. Kompor Gas Kompor gas merupakan media memasak yang menggunakan bahan bakar dari biogas.

14. Lampu Gas

Lampu gas adalah lampu yang penerangannya dihasilkan dari hasil digester biogas.

15. Lubang Bio-slurry

Lubang bio-slury merupakan penampung akhir dari kotoran ternak yang sudah tidak mengandung gas metan dan dapat dimanfaatkan sebagai pupuk alami.

Memilih Ukuran Reaktor Biogas yang Tepat Tempat pengolahan biogas di Indonesia yang dikembangkan saat ini adalah jenis kubah yang tidak dapat dipindah-pindah dan disemen (fixed dome). Reaktor biogas model fixed dome ini memiliki ukuran 4, 6, 8, 10 dan 12 m3. Tabel berikut ini menunjukan informasi dasar mengenai ukuran reaktor biogas yang dibangun dan kualitas bahan baku yang dibutuhkan :

SN Kapasitas tempat

pengolahan (m3)

Produksi gas per

hari (m3)

Kotoran hewan yang dibutuhkan per hari**

(kg)

Air yang dibutuhka

n setiap hari (liter)

Jumlah ternak yang

dibutuhkan

(ekor)

1 2 3 4 5

4 6 8

10 12

0,8 - 1,6 1,6 – 2,4 2,4 – 3,2 3,2 – 4,2 4,2 – 4,8

20 – 40 40 – 60 60 – 80

80 – 100 100 - 120

20 – 40 40 – 60 60 – 80

80 – 100 100 - 120

3 – 4 5 – 6 7 – 8

9 – 10 11 – 12

Sumber : Model instalasi biogas indonesia, panduan konstruksi_Hivos * Kapasitas tempat pengolahan artinya adalah volume reaktor biogas dan kubah penyimpanan gas ** Rata-rata waktu penyimpanan : 50 hari

12

Ukuran dan dimensi reaktor biogas telah diputuskan berdasarkan jangka waktu penyimpanan 50 hari dari 60% penyimpanan gas. Bahan baku segar yang diisikan kedalam reaktor harus berada di dalam reaktor setidaknya 50 hari sebelum dikeluarkan. Tempat pengolahan harus dapat menampung 60% gas yang diproduksi dalam waktu 24 jam. Ukuran reaktor biogas diputuskan berdasarkan jumlah bahan harian yang akan tersedia. Sebelum memutuskan ukuran reaktor yang akan dipasang, seluruh kotoran hewan (slurry) harus dikumpulkan sehingga diketahui jumlah bahan harian yang tersedia. Tabel berikut ini menunjukkan kapasitas reaktor biogas yang akan ditetapkan berdasarkan ketersediaan bahan baku.

Kuantitas bahan baku yang tersedia setiap harinya (kg)

Ukuran Tempat pengolahan yang disarankan (m3)

Kuantitas bahan bakar kayu yang

dapat dihemat per hari (kg)

1 2 3 4 5

4 6 8

10 12

0,8 - 1,6 1,6 – 2,4 2,4 – 3,2 3,2 – 4,2 4,2 – 4,8

Sumber : Model instalasi biogas indonesia, panduan konstruksi_Hivos

Jika tempat pengolahan tidak sesuai kebutuhan, pruduksi gas akan kurang dari perkiraan secara teori. Kurangnya produksi gas menyebabkan penampung tidak memiliki tekanan yang cukup untuk mendorong bio-slurry yang telah melalui proses pencernaan anaerob ke saluran outlet. Pada kasus seperti ini, tingkat utama harus dibuka sehingga bio-slurry bisa melintasi saluran pipa dan bercampur dengan gas. Oleh karena itu, ukuran reaktor harus disesuaikan dengan banyaknya slurry yang tersedia. Tempat pengolahan yang kurang bahan baku dan terlalu besar hanya akan meningkatkan biaya konstruksi

13

dan akan menimbulkan masalah dalam pengoperasian nantinya. Hal penting yang harus diperhatikan pada saat memutuskan ukuran reaktor biogas adalah dasar pertimbangan pemilihan ukuran yakni ketersediaan kotoran hewan bukan mempertimbangkan jumlah keluarga dan gas yang dibutuhkan. Apabila peternak memiliki jumlah hewan ternak yang lebih banyak maka ukuran yang ditetapkan berdasarkan kebutuhan gas berkisar antara 0,33 – 0,40 gas per orang per hari.

Memilih Lokasi Konstruksi Pemilihan wilayah konstruksi umumnya berdasarkan faktor-faktor sebagai berikut : 1. Lokasi harus mempermudah pekerjaan konstruksi. 2. Lokasi yang dipilih harus sedemikian rupa sehingga biaya

konstruksi dapat diminimalisir. 3. Memiliki lokasi yang mudah dijangkau untuk penggunaan

dan pemeliharaan. Tempat pengolahan, katup gas utama, saluran penggunaan, dan pengecekan gas harus mudah dicapai.

4. Lokasi tempat pengolahan harus aman. Berdasarkan faktor-faktor diatas, pemilihan lokasi harus mempertimbangkan hal berikut : 1. Agar dapat berfungsi efektif, suhu yang benar (20°-35°C)

harus dapat dijaga dibagian dalam reaktor. Karenanya, tempat dingin dan berkabut harus dihindari. Tempat hangat yang disinari matahari lebih baik.

14

2. Lokasi konstruksi harus memiliki permukaan yang datar 3. Lokasi harus lebih tinggi dibandingkan sekitarnya untuk

mencegah genangan air dan memperlancar aliran bio-slurry dari outlet ke lubang pembuatan kompos. Tempat pengolahan harus berlokasi dekat dengan kandang ternak untuk memudahkan penggunaan dan menghindari kehilangan bahan baku, khususnya kotoran ternak.

4. Pertimbangkan jumlah air yang dibutuhkan untuk dicampur dengan kotoran. Sumber air yang jauh akan merepotkan. Untuk menjaga supaya tidak terkena polusi, jarak sumur atau sumber mata air minimal 10 meter dari reaktor biogas, khususnya lubang bio-slurry.

5. Pipa gas yang terlalu panjang akan menambah resiko kebocoran gas dan biaya yang lebih tinggi. Katup gas utama yang terpasang di atas penampung gas harus dibuka dan ditutup sebelum dan sesudah biogas digunakan. Akan lebih baik jika tempat pengolahan dekat dengan tempat pemakaian.

6. Ujung tempat pengolahan minimal 2 meter dari fondasi rumah atau bangunan lain.

7. Lubang kompos harus cukup luas karena bagian ini merupakan satu kesatuan dari reaktor biogas.

8. Lokasi harus cukup jauh dari pepohonan untuk menghindari kerusakan reaktor biogas yang disebabkan oleh akar pohon.

9. Jenis tanah harus dapat menahan muatan untuk mencegah bangunan amblas ke dalam tanah.

10. Apabila luas tempat menjadi masalah, kandang hewan ternak dapat didirikan di atas tempat pengolahan setelah reaktor biogas selesai dicor.

Perlu diingat bahwa mustahil dapat memenuhi seluruh pertimbangan yang disebutkan diatas. Namun harus diupayakan agar sebagian besar poin tersebut dapat

terpenuhi.

15

Bahan Bangunan dan Peralatan Jika bahan konstruksi tidak bermutu, reaktor biogas tidak akan berfungsi baik walupun rancangannya benar dan kinerja tukang sangat baik. Bahan yang berkualitas rendah juga tidak akan menghasilkan reaktor biogas yang bermutu tinggi. Untuk memilih bahan-bahan yang sesuai standar mutu, spesifikasi bahan harus seperti berikut : Semen

Semen harus segar, bebas dari gumpalan dan disimpan di tempat yang kering. Semen yang menggumpal tidak boleh digunakan untuk konstruksi. Untuk menyimpan semen, kantong semen tidak boleh ditumpuk langsung di atas lantai atau disenderkan ke dinding. Kantong semen

ditumpuk dengan jarak sekitar 20 cm dari dinding dan gunakan plang kayu atau papan kayu sebagai alas untuk mencegah semen menjadi lembab. Pasir

Pasir yang digunakan dalam konstruksi harus bersih dan tidak bercampur dengan tanah atau bahan bangunan lain. Penggunaan pasir yang kotor dapat berdampak buruk pada ketahanan bangunan. Apabila pasir tercampur 3% bahan lain, maka pasir tersebut harus dicuci.

Jumlah campuran pasir dengan bahan lain, khususnya lumpur, dapat ditentukan dengan tes botol sederhana.

2

16

Sejumlah pasir dimasukan ke dalam botol transparan kemudian dituangkan air ke dalamnya. Botol dikocok sebentar kemudian letakkan dalam posisi berdiri untuk melihat pasir jatuh ke bagian dasar botol. Pasir yang lebih berat daripada tanah lumpur dan endapannya akan jatuh lebih cepat ke bagian bawah botol. Setelah didiamkan 30 menit, lapisan lumpur dan pasir di dalam botol dapat diukur. Apabila ketinggian endapan lumpur lebih dari 3%, berarti pasir terlalu banyak mengandung lumpur. Apabila ini terjadi, pasir haruslah dicuci sebelum digunakan. Pasir kasar dan berbutir kecil adalah pilihan yang terbaik untuk bangunan beton, dan sebaliknya, pasir halus digunakan dalam proses memplester.

Kerikil

Ukuran kerikil tidak boleh terlalu besar atau terlalu kecil. Ukurannya tidak boleh melebihi 25% ketebalan beton. Ketebalan lapisan beton di bagian fondasi dan bagian penutup outlet tidak boleh melebihi dari 7,5 cm (3

inchi), jadi ukuran maksimal batu kerikil maksimal 2 cm atau ¼ ukuran ketebalan beton. Batu kerikil yang digunakan juga harus bersih, keras dan berbentuk bersiku-siku. Apabila batu tersebut kotor maka harus dicuci terlebih dahulu sebelum digunakan. Air

Air dibutuhkan untuk membuat adukan semen, pengecoran dan memplester. Selain itu, air juga digunakan untuk merendam batu-bata sebelum digunakan dan mencuci atau membersihkan bahan bangunan lain yang kotor. Lebih baik tidak menggunakan air dari kolam atau kanal yang bisa saja kotor. Air yang kotor berdampak buruk pada ketahanan

bangunan. Air dari saluran air, sumur atau sumber lain yang memasok air bersih harus diutamakan.

17

Batu-Bata/Batu Batu-bata berperan penting dalam proses konstruksi. Batu-bata yang digunakan harus berkualitas tinggi. Batu-bata harus melalui proses pembakaran yang sempurna, lurus, ukuran dan bentuknya teratur serta

tidak retak atau ada bagian yang rusak. Batu bata yang seperti ini mampu menahan tekanan hingga 120 kg/cm3. Sebelum digunakan, batu-bata harus direndam dalam air bersih selama beberapa menit. Hal ini dilakukan agar batu-bata yang basah tidak menyerap air dari adukan semen. Sehingga kerekatan batu bata dan semen sempurna.

Di daerah di mana batu-bata mahal dan tidak tersedia, batu dapat digunakan untuk konstruksi

Batu yang digunakan lebih baik batu yang tersedia di kawasan setempat. Batu berkualitas tinggi memiliki bunyi metalik yang jelas dan tidak pecah ketika saling bertubrukan satu sama lain. Pada saat batu digaris dengan

paku, tanda coretannya tidak boleh melebihi 1 mm. Dalam penggunaannya, jika batu kotor maka perlu dicuci terlebih dahulu. Batu

juga harus direndam dalam air selama beberapa menit sebelum digunakan.

Cat Acrylic Emulsion

Cat ini digunakan untuk melapisi penampung gas (kubah) reaktor biogas agar kedap udara. Jenis cat yang digunakan adalah cat Acrylic Emulsion yang banyak dijual di toko bangunan.

Besi Batang

Batang baja ringan digunakan untuk membuat tutup tangki outlet dan ruang saluran air. Baja ini harus memenuhi standar teknik yang biasanya digunakan. Untuk tempat pengolahan yang berukuran 4m3, 6m3

18

dan 8m3, gunakan batang baja ringan berdiameter 8 mm. Untuk tempat pengolahan dengan ukuran 10m3 & 12m3, disarankan untuk menggunakan batang baja berdiameter 10 mm. Batang baja ringan harus bersih dari karat. Pipa Gas Kubah Utama

Gas yang tersimpan dalam penampung gas kemudian disalurkan melalui pipa yang diletakkan di atas kubah. Sambungan siku-siku dengan pipa tersebut harus tepat dan kedap menahan gas. Jika tidak,

kebocoran gas dari siku tersebut akan sangat sulit dihentikan. Disarankan potongan siku tepat di tempatnya untuk menjamin udara kedap di sambungan tersebut. Pipa gas harus terbuat dari besi ringan dengan panjang pipa sekurang-kurangnya 60 cm. Sebelum digunakan pipa gas harus dilapisi seng atau digalvanisasi. Batang baja harus disatukan di salah satu titik dengan menggunakan beton pada saat pemasangan. Katup gas utama

Katup ini mengontrol aliran biogas didalam saluran pipa dari penampung gas. Katup dibuka apabila sedang digunakan dan ditutup setelah selesai digunakan.

Katup yang digunakan harus berkualitas tinggi, karena akan selalu ada resiko kebocoran. Pipa dan perkakas

Pipa yang digunakan untuk menyalurkan gas dari penampung ke alat pengguna harus dipastikan bermutu tinggi. Pipa PVC dengan kualitas tinggi dapat juga digunakan untuk tujuan ini. Diameter pipa yang digunakan

19

setidaknya setengah inci. Untuk panjang lebih dari 60m (30m apabila dua alat pembakaran digunakan pada waktu yang sama) digunakan pipa berdiameter

43 ” inci. Perkakas yang

digunakan di saluran pipa biogas haruslah sendi/socket, siku/elbow, tee (leter “T”) dan drat. Untuk hasil bangunan yang baik, perkakas ini harus memenuhi standar persyaratan (SNI). Waterdrain

Saluran ini mengalirkan air yang mengendap di dalam saluran pipa pada saat biogas menyentuh pipa yang dingin. Ini merupakan komponen penting dari tempat pengolahan reaktor biogas, maka dari itu

kualitasnya harus benar-benar baik dan selalu dilakukan pengontrolan. Keran Gas

Keran gas digunakan untuk mengatur aliran gas yang masuk ke kompor gas. Pemasangan keran harus dilakukan dengan hati-hati sehingga keran gas tidak berpotensi mengalami kebocoran.

Pipa selang karet

Pipa ini digunakan untuk mengalirkan gas dari keran gas ke kompor gas. Selang ini banyak ditemui di toko-toko peralatan kompor gas. Sebaiknya gunakan selang karet yang telah memenuhi standar persyaratan (SNI).

20

Kompor Gas

Kompor gas bisa menggunakan dua atau satu tungku. Kompor gas satu tungku umum digunakan dalam kebutuhan rumah tangga dengan konsumsi gas rata-rata 350 hingga 400 liter per jam. Kompor gas yang efisien sangat

penting untuk reaktor biogas. Kompor harus bermutu tinggi dan cukup kuat untuk langsung diletakkan di atas tanah. Pasokan udara dapat disesuaikan dengan mudah dan lubangnya harus tepat diletakkan. Pemancar dan pipa yang menghidupkan tungku harus lurus dan diatur dengan benar. Lubang di dalam penutup tungku harus merata di seluruh bagian. Meteran Tekan Gas

Meteran tekanan harus dipasang dalam sistem aliran untuk mengontrol tekanan gas. Meteran dapat berbentuk huruf U (manometer) yang terbuat dari tabung plastik atau kaca transparan dan diisi dengan air berwarna, tipe jam digital ataupun analog meter tekanan. Alat ini mudah didapatkan di pasar lokal atu dibuat secara sederhana sendiri, namun harus tetap memenuhi rangkaian standar mutu.

Alat pencampur

Alat ini digunakan untuk mempersiapkan campuran yang baik antara air dan kotoran hewan. Letaknya di dalam tangki saluran masuk. Untuk reaktor biogas ukuran rumah tangga, dipasang alat pencampur vertikal. Pengaduk harus dilapisi seng dan benar-benar telah digalvanisasi. Pengaduk tersebut harus

sesuai untuk pencampuran yang merata.

21

Tahap Pembangunan Biogas

Persiapan

1. Siapkan kotoran sapi yang dicampur air sebanyak ± 1 (satu) ton.

2. Pilih lokasi pembangunan digester biogas

3. Kumpulkan (beli) bahan dan peralatan yang dibutuhkan

3

22

Pelaksanaan Pembangunan Digester Biogas 1. Membuat lay-out reaktor biogas

Pembuatan reaktor biogas dimulai dengan mengambar desain lokasi. Design ini digunakan untuk menentukan lokasi bangunan sebelum memulai proses penggalian. Diawali dengan penancapan patok di tanah, tepat

di tengah titik reaktor. Setelah diperoleh lokasi reaktor, ikuti langkah-langkah berikut: a. Ratakan tanah dan tentukan lokasi reaktor, outlet, serta

inlet. Setelah itu, tarik garis lurus yang menghubungkan inlet, reaktor, dan outlet (garis pertengahan).

b. Tentukan tinggi lokasi. Sebaiknya ketinggian lokasi disesuaikan dengan ketinggian tanah. Bagian atas kubah (bagian luar) harus tepat muncul di tingkatan ini.

c. Masukkan patok kayu ke garis tengah tadi untuk menandai pusat lubang reaktor. Tarik jarak dari lubang reaktor (diameter reaktor ditambah ketebalan dinding, lapisan plaster, dan ruang untuk kaki, diperkirakan sekitar 10 cm). 10 cm ini akan digunakan sebagai ketebalan dinding karena dinding batu tidak dapat dibangun dengan ketebalan kurang dari 10 cm. Dengan bantuan patok dan kawat buatlah lingkaran yang menandakan wilayah yang harus digali.

d. Dari titik tengah dimana garis tengah bertemu dengan diameter reaktor, gambarlah garis singgung dan ukur panjangnya hingga sama dengan setengah ukuran manhole (setengah dari 60cm = 30cm) ditambah ketebalan dinding dan lapisan plester. Tempatkan ukuran luas manhole tersebut di garis tengah untuk menentukan lokasi peletakannya.

23

e. Untuk memutuskan lokasi outlet, gunakan setengah dari luas outlet. Kemudian, tambahkan dengan ketebalan dinding dan ketebalan plester. Setelah itu tandai titik-titik di kedua sisi titik tengah yang merupakan perpanjangan garis gambar manhole. Dari tengah garis itu, ukur panjang outlet ditambah dengan ketebalan dinding dan plester untuk menentukan ukuran bagian luar dari sisi panjang outlet.

f. Periksa ukuran garis tengah untuk memastikan sudut siku 90 derajat.

g. Tandai setiap ukuran yang telah dibuat. h. Tentukan lokasi lubang bio-slurry sambil menyiapkan

tampilan reaktor dan outlet

2. Penggalian lubang Setelah desain tampilan selesai, penggalian lubang dapat dimulai. Peralatan yang diperlukan antara lain linggis, pencongkel, sekop, pendorong, dan keranjang. Setelah peralatan tersedia,

ikuti langkah-langkah penggalian berikut ini: a. Penggalian dilakukan per ukuran bangunan seperti telah

ditetapkan di dalam desain. b. Agar praktis, penggalian tanah dilakukan secara vertikal.

Apabila dijumpai genangan air yang menghambat penggalian, maka buatlah lubang baru yang lebih dalam disamping lubang reaktor. Lubang baru ini akan menampung genangan air dari lubang reaktor melalui pipa di bawah tanah untuk kemudian disedot keluar.

c. Selalu pastikan tanah sisa galian ditempatkan pada jarak setidaknya 2 m dari sisa lubang untuk memudahkan pekerjaan konstruksi selanjutnya dan berhati-hati saat menggali sisi-sisi lubang karena tanah mudah runtuh.

d. Apabila kedalaman galian telah sesuai dengan design, ratakan dan perkeras bagian dasarnya dengan semen. Hal ini

24

bertujuan agar dasar lubang tidak menyentuh tanah secara langsung.

e. Berhati-hati saat menggali sisi-sisi lubang karena tanah mudah runtuh.

f. Gali fondasi manhole (aliran outlet) sepanjang pondasi reaktor seperti ukuran yang tertera dalam desain.

g. Tancapkan tiang-tiang secara horizontal di tanah dan atur hingga bersilangan satu sama lain serta membentuk sudut 90 derajat. Pastikan tiang ditancapkan di tanah yang telah rata. Tiang vertikal akan memandu konstruksi dinding reaktor selanjutnya.

h. Apabila dijumpai batu keras atau air bawah tanah sehingga penggalian kedalaman tidak akurat, maka lubang harus dibuat sedalam mungkin dan ditambahkan lebarnya untuk meletakan selang penyedotan air atau sebaiknya di pindahkan penggalian bila tidak memungkinkan.

3. Konstruksi reaktor

Setelah lubang selesai dikerjakan, mulailah dengan pengerjaan dinding reaktor. Tiang kayu dan kawat dibutuhkan dalam pembuatan kontruksi ini. Langkah-langkah berikut harus diikuti saat membangun reaktor dan

penampung gas : a. Rendam batu bata di dalam air selama 10-15 menit sebelum

digunakan. b. Siapkan bahan adukan dinding batu bata dengan

perbandingan 1 bagian semen dan 3 bagian pasir. c. Ditengah-tengah lubang, letakkan pipa (pipa gas 0,5 inci)

tepat pada posisi tegak. Tiang atau pipa berat harus diletakkan melintang di tanah datar, juga di tengah-tengah lubang, untuk memperkuat pipa vertikal. Setelah itu, cek kembali pipa tegak dan pastikan posisinya sudah benar.

25

Sekarang, ukur jari-jari dinding di lantai dengan menggunakan benang atau kawat yang terikat di tiang atau pipa tegak. Ketebalan plester (1,5 hingga 2 cm) harus ditambahkan ke dalam ukuran panjang ini. Batu bata penyusun reaktor harus benar-benar berjarak (Rd + ketebalan plester) dari pipa vertikal. Setelah mendapatkan jari-jari reaktor, bentuk lingkaran harus digambarkan untuk memastikan dinding berbentuk bundar. Kemudian, dasar dinding berbentuk lingkaran (bagian leher) dibangun. Bagian leher adalah lapisan adukan setebal 2,5 – 3 cm yang diletakkan pada tanah dan tidak bersentuhan dengan lantai lubang yang digali di sepanjang bangunan.

d. Pembangunan reaktor harus dimulai dari manhole terlebih dahulu. Pertama-tama, ruang selebar 60 cm ditambah ketebalan plester harus ditandai. Berikutnya, letakkan batu bata dengan mengikuti panduan benang pandu. Konstruksi dinding dilakukan dari satu sisi, baik searah jarum jam ataupun berlawanan arah jarum jam. Bagian depan dinding harus dirapikan dari dalam. Jika menggunakan batu bata, barisan pertama harus ditempatkan di sisinya sehingga dasar berukuran tinggi 5cm dan lebar 20cm. Barisan pertama harus diletakkan pada tanah yang padat, barisan selanjutnya diletakkan sesuai panjangnya sehingga ketebalan dinding mencapai 4,5 inci. Tidak perlu membangun penyangga dinding, namun pengecoran di antara kedua dinding dan sisi lubang harus dilakukan dengan hati-hati. Pengecoran ini harus dilakukan pagi hari sebelum pekerjaan dimulai. Tanah harus benar-benar dipadatkan dengan menambahkan air dan digali di sepanjang lingkaran reaktor. Kurangnya kepadatan dapat menyebabkan keretakan di dinding dan kubah.

e. Apabila batu digunakan dalam konstruksi dinding, maka dinding harus bertolak belakang dengan sisi lubang. Sebab, sulit melakukan penimbunan kembali dengan benar, dikarenakan bentuk batu tidak teratur. Adukan semen yang digunakan harus menggunakan 1 bagian semen dan 3 bagian pasir atau 1 bagian semen dan 4 bagian pasir, tergantung kualitas pasir.

26

f. Pada saat peletakan batu bata/batu, pastikan sela di antara batu bata atau batu diisi dengan adukan semen dan dipadatkan. Ketebalan adukan untuk bagian itu sekurang-kurangnya 15mm. Pastikan adukan di lapisan itu tidak membentuk garis vertikal (retak).

g. Pada saat ketinggian dinding mencapai 30 cm (untuk tempat pengolahan berukuran 4m3 dan 6m3) dan 35cm (untuk ukuran tempat, 8m3, 10m3 dan 12m3) pasang pipa inlet. Kemiringan tanah untuk pipa sekurang-kurangnya 60° diatas permukaan tanah. Pastikan panjang pipa inlet memadai untuk konstruksi lantai, sekurangnya 15 cm lebih tinggi dari tingkat overflow bio-slurry di dinding outlet. Untuk mengurangi resiko tersumbat, pipa inlet diletakkan dengan arah vertikal.

h. Tinggi dinding diukur dari atas lantai yang sudah dicor setebal 7-10 cm. Cek gambar untuk ketinggian dinding.

i. Tepat berhadapan dengan pipa inlet, rongga berukuran 60 cm harus disisakan di dinding yang berfungsi sebagai manhole. Bio-slurry yang telah diproses secara anaerob mengalir menuju tangki outlet melalui pembukaan ini. Pipa inlet dari kakus harus diletakkan sedekat mungkin dengan pipa inlet kotoran hewan dengan jarak maksimal 30 derajat dari garis tengah manhole. Tahap selanjutnya adalah pembuatan lantai.

j. Pecahan batu-bata harus dicor di tanah yang telah dipadatkan. Setelah proses pemadatan lapisan batu selasai, beri lapisan beton dengan perbandingan 1:2:4 PCC dengan baik. Di daerah yang tanahnya tidak mampu menahan berat atau memiliki genangan air yang relatif tinggi, lantai harus dibangun dengan beton semen tanpa campuran (1:2:4) sebelum membangun dinding.

k. Ketika reaktor mencapai ketinggian yang benar, bagian dalam harus diplester dengan lapisan semen halus dengan campuran 1 bagian semen dan 3 bagian pasir.

27

4. Konstruksi kubah penampung gas

Setelah pembangunan reaktor selesai, buatlah bentuk lengkung (kubah) yang berfungsi sebagai tempat penampungan gas. Pembangunan dilakukan dengan mencampur semen portland: pasir: kerikil dengan

perbandingan 1:2:3 dibantu cetakan tanah yang disiapkan dari timbunan tanah di sekitar reaktor. Sebelum membangun kubah, bagian dalam reaktor harus diisi dengan karung-karung berisi sekam serta timbungan tanah yang dipadatkan diatasnya. Jika hal ini tidak dilakukan, maka tekanan tanah dapat menimbulkan retakan pada reaktor. Sebuah pipa dipasang pada sumbu tengah lantai dengan ujung pipa menyembul 2,5 cm dari cetakan tanah. Setelah penimbunan selesai, pipa tegak tidak dikeluarkan dengan cara ditarik. Pipa itu diganti dengan pipa yang lebih pendek berdiameter 0,5 inchi, dengan panjang kira-kira 1 m. sekarang, cetakan kubah dapat digunakan. Bagian atas cetakan tanah harus bersih ketika proses pencetakan dilakukan. Cetakan itu bisa digunakan untuk memeriksa kepadatan tanah dibagian atas dan di bagian samping. Lebih jauh lagi, bagian cetakan yang mengenai reaktor harus sesuai dengan keliling dinding itu. Hal ini penting ketika cetakan tanah selesai dipadatkan. Cetakan tanah akan tertekan setelah pengecoran kubah dan tidak akan menyebabkan keretakan. Tanah yang dipakai untuk cetakan harus lembab untuk mencegah penyerapan air semen. Ketika bentuk cetakan tanah sudah menyerupai kubah, pasir harus ditebarkan di permukaan cetakan. Sisa pasir dan tanah yang berlebih di atas reaktor harus dibuang. Perlu diperhatikan sebelum memulai mengecor,

28

harus tersedia jumlah pekerja yang cukup dan material seperti pasir, kerikil, dan semen. Pengecoran harus dilakukan dengan cepat dan serapi mungkin tanpa berhenti. Setiap jeda waktu pekerjaan akan memberikan efek buruk untuk kualitas pengecoran. Secara terus-menerus, pasokan beton yang cukup (campuran 1 semen : 2 pasir : 3 kerikil) harus disiapkan oleh tukang. Campuran yang diaduk selama lebih dari 30 menit tidak diijinkan untuk digunakan sebagai bahan pengecoran. Sebelum mengecor, bagian atas dinding juga harus disiram dengan air semen. Pengecoran kubah dimulai dari atas manhole, dengan mengecor balok setebal 25 cm yang berfungsi sebagai fondasi dinding. Perhatian khusus harus diberikan untuk menjaga ketebalan dari kubah selama dicor. Sebagai contoh, ketebalan ujung harus melebihi ketebalan bagian tengah. Untuk reaktor volume 4m3 dan 6m3, ketebalan di ujung harus 15cm dan di tengah 7cm. Begitu juga untuk reaktor ukuran 8, 10, dan 12 m3, ketebalan di ujung harus 20cm dan di tengah 7cm. Pipa kecil di atas cetakan harus tetap dijaga sampai pipa gas utama dipasang, sehingga posisinya akan tepat di tengah-tengah kubah. Setelah pengecoran, beton harus terlindung dari sinar matahari langsung, sehingga harus ditutup dengan karung semen atau tikar jerami. Perlindungan ini harus dibiarkan selama paling tidak 1 minggu. Kubah cor juga harus diperciki air selama 3-4 kali sehari, yang juga disebut curing.

5. Memplester reaktor dan kubah penampung gas serta pembuatan turret Kepekatan gas dari penampung adalah hal terpenting untuk mengetahui keefektifan reaktor biogas. Jika gas yang disimpan dalam penampungan lepas melalui pori-pori kecil, pengguna tidak akan dapat menggunakan gas itu. Keseluruhan investasi akan sia-sia apabila penampung gas tidak dibangun sempurna.

29

Setelah kurang lebih satu minggu (tergantung suhu tanah) maka cetakan tanah dapat dipindahkan dari manhole. Ketika semua tanah sudah dipindahkan, permukaan penampung gas harus dibersihkan dengan cara menggosoknya menggunakan

air dan sikat besi. Seluruh permukaan kubah harus dibersihkan sebelum diplester. Setelah dibersihkan, lapisan plester harus dipasang agar tempat penampung gas mampu menahan gas dengan sempurna. a. Menggosok dan menggaruk (mengikis) b. 6 lapisan pekerjaan perawatan kubah :

i. Lapisan 1: semen dicampur air (1:5) kemudian disapukan di dalam kubah.

ii. Lapisan 2: 10mm plester tipis dengan adukan semen pasir (1:3) diplester dengan menggunakan cetok semen dan raskam.

iii. Lapisan 3: semen dicampur air (1:5) kemudian disapukan di dalam kubah.

iv. Lapisan 4: 3mm sampai 5mm, semen – campuran pasir (1:2) dengan sendok semen dan raskam.

v. Lapisan 5: memplester dengan semen dan cat acrylic emulsion paint mix (10:1) 3mm-5mm diplester tipis memakai raskam dan sendok semen dihaluskan.

vi. Lapisan 6: dicat menggunakan lapisan tebal tersusun dari semen – acrylic emulsion paint (2:1) diratakan dengan kuas (lebar 10 cm). Lapisan cat harus benar-benar kering sebelum lapisan selanjutnya ditambah. Selang waktu 1 hari untuk lapisan 5 dan 6 berdampak baik bagi kepadatan gas. Ketika memasang lapisan plester, pekerjaan harus benar-benar teliti dan tidak boleh terganggu. Setiap lapisan harus halus dan baik. Pengawetan juga harus dilakukan dengan tepat pada tiap-tiap permukaan sebelum menambah lapisan yang lain. Berfungsinya tempat pengolahan sangat tergantung pada kepekatan gas dalam kubah. Oleh

30

karena itu, pekerjaan memplester setiap lapisan kubah harus dilakukan dengan hati-hati seperti yang disyaratkan dalam standar mutu.

Turret dibangun untuk melindungi kubah pipa gas. Sehari setelah kubah dilapisi semen, menara kecil harus dibangun. Jika terlambat, dapat menyebabkan kebocoran antara pipa gas utama dan kubah. Pembangunan menara kecil harus dilakukan pada saat beton di permukaan luar kubah kering. Ukuran menara disesuaikan dengan ukuran batu bata. Menara boleh berbentuk persegi atau lingkaran. Ukuran persegi adalah 36x36 cm, sedangkan lingkaran diameternya 20cm. Tinggi menara sekurang-kurangnya adalah 40cm. Menara dapat dibangun menggunakan beton apabila ada sisa adukan dari lapisan kubah.

6. Pembangunan Manhole & Outlet

Untuk membangun outlet yang juga disebut dengan ruang pemisah, penggalian harus dilakukan di belakang manhole. Ukuran tangki harus akurat karena akan menentukan kapasitas kegunaan penampung gas. Hal-hal

berikut harus dilakukan saat membangun tangki : a. Kedalaman yang tepat menjadi bagian dari outlet ditambah

kedalaman plester dan ketebalan lantai hingga membentuk dasar. Ketika dilapisi pada kedalaman ini, bagian atas lantai akan tersambung pada bagian atas manhole. Tanah di dasar outlet dan di belakang got harus benar-benar padat untuk mencegah keretakan di masa yang akan datang. Bentuk bagian dalam ruang outlet dapat dilihat pada gambar di bagian panjang, luas dan kedalaman. Panjang dan luas galian harus sesuai bentuk bagian dalam ditambah ketebalan dinding dan lapisan plester.

b. Setelah pelapisan selesai, padatkan lantai dengan hamparan serpihan batu atau batu bata. Setelah itu, beri lapisan tebal

31

berupa adukan semen dan pasir (1:4). Permukaan lapisan harus rata dan halus karena pada permukaan ini, saat adukan telah kering, dinding outlet akan dibangun dengan ukuran seperti ditunjukkan dalam gambar.

c. Sembari menyesuaikan ukuran, sisakan sekitar 1,5 – 2 cm untuk proses plester (disetiap sisinya). Bubuhkan adukan lapisan pertama (1:3) dan mulailah membangun dinding. Pertama, letakkan batu bata di 4 sudut dinding tangki dan gunakan seutas tali untuk memandu peletakannya dengan cara mengikat tali tersebut ke batu bata di setiap sudut. Dinding harus vertical dan akhiri dengan lapisan plester semen halus (1:3). Bagian luar dinding harus padat untuk mencegah retak yang diakibatkan oleh tekanan bio-slurry dari dalam, namun tidak perlu di plester.

d. Bagian pembuangan di dinding outlet harus ditinggikan dari ketinggian tanah semula. Hal ini untuk mencegah aliran dari sekitar yang masuk ke dalam outlet, terutama di musim hujan.

e. Lebih baik outlet diatur agar panjangnya paralel dengan garis tengah Apabila ada hambatan yang diakibatkan oleh tanah maka bisa saja dilakukan perubahan. Selalu bangun overflow pada dinding yang lebih rendah.

f. Penutup outlet dibuat pada saat proses pengecoran kubah. Penutup dapat dibuat di tanah yang rata sesuai ukuran yang diberikan untuk beberapa kapasitas tempat pengolahan. Perhatikan dengan seksama proses pemadatan campuran beton pada pelapisan penutup outlet karena lubang kecil yang tertinggal dapat memicu uap yang masuk ke bio-slurry dalam tangki. Uap akan menyebabkan pengaratan yang dalam jangka waktu lama, bisa menghancurkan penutup. Meski hanya ada beberapa lubang, tetapi lubang-lubang tersebut harus ditutup menggunakan lapisan plester. Lempeng harus dibersihkan setidaknya 5 hari sebelum digunakan. Penutup itu dibuat setebal 5,5cm. Ukurannya adalah seukuran benda yang mudah dibawa oleh 3-4 orang. Penutup outlet sangat penting untuk menghindari manusia, khususnya anak-anak dan hewan jatuh ke dalamnya. Selain itu, lempeng akan menghambat air hujan masuk reaktor dan

32

membantu mencegah penguapan bio-slurry pada musim kering.

Dimensi lempeng outlet dijelaskan dalam tabel berikut :

Ukuran reaktor

(m³)

Ukuran penutup dalam cm

Jumlah penutup (buah)

Diameter besi

tulangan (Inchi)

Berat besi baja

yang harus dibeli (kg)

Panjang Lebar

4 6 8

10 12

164 174 184 204 224

62 68 72 78 82

3 3 3 3 3

8 8 8

10 10

12 16 18 20 22

Sumber : Model instalasi biogas indonesia, panduan konstruksi_Hivos

Untuk semua lempeng :

Tebal : 6 hingga 7,5 cm (2,5-3inci).

Selimut beton : 2-2,5 cm (1 inci).

Besi tulang yang diletakkan membujur : 15 cm (6 inci).

Besi tulang pada bagian persimpangan : 30 cm (12 inci).

Perbandingan beton : 1:2:4.

Masa perawatan : sekurang-kurangnya 5 hari. 7. Pembangunan inlet

Biasanya inlet baru dibangun setelah outlet selesai dibangun, Namun bisa saja keduanya dikerjakan bersamaan. Inlet dibangun untuk mencampur kotoran hewan. Di dalam inlet, Kotoran hewan akan dicampur dengan air sehingga

menghasilkan campuran dengan kandungan padat kurang lebih 8%-10%.

33

Berikut ini adalah beberapa faktor yang harus dipertimbangkan saat membangun inlet untuk pengisian kotoran hewan ke dalam reaktor : a. Pipa inlet ditempatkan sejajar dengan posisi tiang pipa gas

utama dan overflow outlet. b. Permukaan berbentuk lingkaran, tapi pondasinya

berbentuk persegi. Ketinggian dasar bangunan dapat ditentukan dengan cara lantai tangki inlet ditempatkan lebih tinggi kira-kira 15 cm dari overflow outlet.

c. Setelah dasar bangunan dibangun, bagian bundar dari tangki inlet juga harus dibangun sebagai tempat pencampuran kotoran dan air. Sebelum memulai pembangunan dinding melingkar inlet, persiapan-persiapan dapat dilakukan pada dasar bangunannya di tempat proses percampuran berlangsung. Pembangunan tempat percampuran ini sebaiknya tidak hanya mempertimbangkan kemudahan operasional, tetapi juga untuk memperbaiki kualitas campuran. Untuk menentukan posisi ketepatan tempat percampuran, poros harus diletakkan di tengah-tengah lantai inlet. Kemudian, lantai inlet dibangun. Pada permukaan yang selesai dikerjakan, buatlah tanda bundar dengan menggunakan benang atau kawat untuk menentukan bagian dalam tangki.

d. Dinding melingkar inlet sekarang sudah dapat dibangun dengan memakai batu bata secara melingkar mengikuti tanda yang telah dibuat. Pada saat ketinggian bundaran lubang telah mencapai 45 cm, batang pengikat mixer harus dipaskan untuk mengencangkan mixer. Mixer harus benar-benar bersatu dengan bangunan itu, sehingga mudah digunakan, efektif dalam proses pencampuran, dan tahan karat. Bagian baja yang mengenai bio-slurry perlu dicat.

e. Tinggi dinding saluran masuk harus mencapai 60 cm. Tinggi keseluruhan termasuk dasar saluran adalah 90 cm. Pada kasus tertentu, ketinggian dari tanah harus di atas 100 cm.

f. Setelah dinding bundar telah dibangun, biarkan hingga adukan kering sempurna. Kedua bagian tangki diplester menggunakan adukan semen (1 bagian semen : 3 bagian pasir).

34

g. Bagian dasar tangki setidaknya harus 15cm di atas overflow dinding outlet.

h. Posisi pipa saluran masuk di lantai harus disesuaikan sehingga tiang dan batangan pipa dapat masuk tanpa menyulitkan penutupan sementara (jika perlu dilakukan). Apabila posisi pipa saluran masuk tidak benar, dinding saluran tersebut harus dijebol sedikit untuk memasukkan batang atau tiang ke dalamnya.

8. Konstruksi lubang kompos

Lubang kompos adalah bagian tak terpisahkan dari suatu reaktor biogas (tempat pengolahan tidak sempurna tanpa lubang ini). Minimal ada dua lubang kompos yang harus digali di dekat katup pembuangan outlet sehingga

bio-slurry dapat dengan mudah mengalir ke lubang tersebut. Namun demikian, luas tempat harus disisakan antara dinding outlet dan lubang kompos sekurang-kurangnya 100cm untuk mencegah keretakan dinding outlet. Kedua lubang ini akan digunakan bergantian sebagai outlet bio-slurry dari reaktor. Volume dari kedua lubang kompos setidaknya sama dengan volume tempat pengolahan. Kedalaman lubang kompos tidak boleh melebihi 100cm dan jarak antara kedua lubang maksimal 50cm. Panjang dan lebar di bagian atas harus melebihi bagian bawah dan 10cm lumpur harus ditambahkan di semua sisi untuk meninggikan tanah guna mencegah air hujan masuk ke lubang kompos. Angka-angka tersebut menggambarkan ukuran rinci lubang yang dibangun sesuai dengan kapasitas tempat pengolahan. Namun begitu, kebanyakan ukuran akan disesuaikan dengan ketersediaan tanah. Dengan volume dan tinggi yang tetap, panjang dan luas lubang dapat disesuaikan berdasarkan kondisi wilayah. Untuk menghasilkan pupuk yang potensial dan mudah digunakan, lubang kompos harus diisi dengan sisa limbah pertanian yang dicampur dengan bio-slurry dari tempat pengolahan. Disarankan untuk membangun atap peneduh di atas lubang kompos guna menghindari sinar

35

matahari langsung. Atap peneduh ini bisa dimanfaatkan untuk penanaman sayuran dari jenis tanaman merambat.

9. Penyesuaian saluran pipa dan peralatan

Biogas diproduksi di reaktor dan disimpan di penampungan gas, baru kemudian dialirkan melalui pipa. Apabila lapisan dan siku pipa tidak dikerjakan dengan benar, gas yang dihasilkan tidak dapat dialirkan dengan sempurna ke lokasi penggunaan. Langkah-langkah berikut harus dilakukan saat memasang pipa dan peralatan lainnya: a. Sebelum memasang pipa, panjang pipa dari reaktor biogas

hingga ke titik aplikasi (dapur) harus diukur. Rute diusahakan sependek mungkin sehingga risiko kerusakan saluran pipa karena faktor luar dapat ditekan.

b. Setelah panjang pipa ditentukan, penggalian parit tempat pipa dapat dimulai. Kemiringan parit tidak terlalu curam dan tepat, sehingga peletakan pipa kedalamnya dapat dilakukan pada kemiringan tertentu.

c. Pertama-tama katup pipa harus disesuaikan posisinya. Pastikan tidak ada perkakas selain saluran pipa antara pipa gas utama yang terpasang di kubah dan katup gas utama. Hal ini untuk menghindari risiko kebocoran gas.

36

d. Sebelum memasang saluran pipa, panjang pipa dan jumlah perkakas yang dibutuhkan harus ditentukan terlebih dahulu. Pipa harus dipotong sesuai kebutuhan dengan menggunakan mata pisau khusus. Urutan pipa harus dibuat seterampil mungkin apabila menggunakan pipa Gl. Untuk membuat urutan dalam pipa, penanda dan pewarna dapat digunakan. Minyak dapat digunakan untuk pelumas sehingga memudahkan proses pemotongan dan membantu menyempurnakan urutan. Setelah urutan selesai dibuat dan peralatan disiapkan, pipa dapat segera dipasang dan digabung. Pipa mutu termasuk PVC dapat digunakan untuk menghemat biaya. Penggabungan dua pipa PVC harus benar-benar rekat dengan bantuan lem. Sementara perlengkapan lain yang harus tersambung dengan saluran pipa harus direkatkan dengan dempul seng, selotip teflon, dan cairan perekat getah karet dengan mutu terbaik untuk pipa PVC. Perekat jenis lain seperti minyak, cat kosong, sabun, tanah lempung, dll, tidak boleh digunakan. Untuk mengurangi resiko kebocoran, penggunaan perlengkapan tambahan harus seminimal mungkin. Ikatan dengan tali juga tidak boleh digunakan.

37

e. Saluran pipa yang menyalurkan biogas dari tempat pengolahan ke alat pengguna rentan rusak karena ulah manusia, binatang peliharaan, dan hewan pengerat. Maka dari itu, beberapa cara perlindungan dapat dilakukan untuk mencegah kerusakan. Sangat disarankan untuk menggunakan pipa besi yang telah digalvanisasikan (Gl) dan ditanam minimal 30 cm di dalam tanah. Namun begitu, pipa PVC kualitas terbaik bisa juga digunakan seperti telah dijelaskan di atas.

f. Biogas yang dialirkan dari penampungnya telah bercampur dengan uap air. Air menguap ketika mengenai dinding pipa. Apabila penguapan air ini tidak teralirkan dengan lancar, maka bisa dipastikan akan menyumbat pipa. Maka outlet untuk mengalirkan air harus dipasang pada pipa. Posisi saluran air harus vertical di bawah titik paling rendah dari saluran pipa sehingga air otomatis akan mengalir karena gaya tarik gravitasi ke outlet. Air harus dialirkan berkala, dan oleh sebab itu, waterdrain harus dipasang dengan baik. Outlet harus dilindungi dengan baik dalam sebuah ruangan (panjang 30cm, lebar 30cm, dan kedalaman 50cm). Tutup ruangan ini harus dilapisi pada saat pelapisan lempeng untuk tangki outlet.

g. Setelah pipa di tanah dipasang dengan benar dari kubah ke dapur, langkah selanjutnya adalah untuk menyesuaikan kompor gas. Atur posisi keran terlebih dulu, baru gunakan pipa selang karet neoprene untuk menghubungkan keran dan kompor gas. Tidak ada yang boleh digunakan selain pipa selang yang telah disetujui. Pipa selang karet yang dipergunakan harus bermutu baik.

h. Pasang meteran gas. Meteran pengukur tekanan dapat berbentuk huruf U (manometer) yang terbuat dari tabung plastik atau kaca transparan dan diisi dengan air berwarna, atau tipe jam digital, atau analog tekanan. Untuk manometer, salah satu ujung dari meteran ukur U dihubungkan ke saluran pipa gas dan ujung satunya lagi ditempelkan ke botol kosong ke udara. Apabila tekanan gas dalam reaktor nol, permukaan air berwarna di dua cabang meteran gas akan berada di tengah. Pada saat biogas memasuki meteran tekanan, level air berwarna di cabang

38

yang tertutup bergerak turun, sedangkan air yang di cabang satunya lagi bergerak naik. Perbedaan ketinggian dua air berwarna ini menunjukkan tekanan gas dalam ukuran cm kolom air. Meteran tekanan juga merupakan katup keamanan untuk mencegah kebanjiran gas. Pada saat tekanan gas di reaktor melampaui nilai yang telah tercatat, air di salah satu cabang meteran ukur tertekan masuk ke botol dan gas keluar. Pada saat tekanan gas di reaktor normal kembali, air yang ada di botol akan kembali mengalir ke tempat semula. Meteran berbentuk jam digital mudah dipasang dan dibaca. Meteran jenis ini dapat langsung dipasang di saluran pipa menggunakan persimpangan T. Meteran ukur tekanan gas harus dipasang dekat dengan titik penggunaan gas.

i. Sesegera mungkin setelah gas dihasilkan, penghubung dan katup (keran) harus dicek apakah ada kebocoran dengan menggunakan cairan kental air yang dicampur dengan sabun. Apabila ada kebocoran, gelembung busa yang ada di penghubung akan bergerak atau pecah. Jika hal ini terjadi, penghubung itu harus benar-benar direkatkan kembali.

Memfungsikan Biogas

Setelah tahap pembangunan dan instalasi pipa serta peralatan pendukung selesai, dan sebelum memasukkan bahan baku

39

kotoran dan air, reaktor biogas harus diperiksa kekedapan air (pada reaktor) dan juga kekedapan gasnya (pada penampungan gas – kubah dan sistem pengaliran – pipa dan peralatan). Apabila tempat reaktor tidak mampu menahan air, maka akan berisiko terjadi kebocoran. Reaktor biogas yang bocor juga menyembabkan kerusakan mutu pupuk alaminya. Sama halnya, jika penampung gas tidak kedap, gas yang diperoduksi akan menguap ke udara yang menyebabkan kurangnya ketersediaan gas (pada skala kecil) dan bahaya untuk lingkungan (pada skala besar). Dengan kata lain, efisiensi dan efektivitas reaktor biogas sangat tergantung pada daya tampung dan kekedapan tangki penyimpanan gas, pipa dan peralatan pendukung lainnya, serta kekedapan air dari reaktor. Unit produksi biogas kecil yang digunakan dapat mengurangi gas CO2. Namun, reaktor biogas itu memproduksi metana (CH4) yang lebih kuat dari gas rumah kaca. Maka dari itu, penyebaran gas (kebocoran metana) dari unit ini sangat penting bukan hanya dari sudut pandang efesiensi produksi dan keamanan, namun juga kelestarian iklim dan lingkungan hidup. Terdapat beberapa metode yang dapat dipraktikkan untuk mencetak kekedapan air dan gas dari reaktor biogas. Namun demikian, metode pengujian ini harus sesederhana mungkin sehingga dapat dilaksanakan ditingkat bawah dengan kebutuhan waktu dan tenaga yang sedikit. Cara paling sederhana untuk uji coba dijelaskan dibawah ini.

1. Pemeriksaan kekedapan gas

a. Pastikan reaktor dan tangki outlet sudah kedap air. b. Dari tempat pengolahan yang telah diisi (untuk

memeriksa kekedapan air), keluarkan air dari reaktor sampai ketinggiannya mencapai 15 cm di bawah overflow.

c. Buka katup utama yang terletak di bagian paling atas kubah.

40

d. Pompa udara melalui sistem pipa (lebih disarankan untuk membuka sambungan kompor dan selang pipa karet) dengan menggunakan pompa ukuran kecil sebesar tangan/kaki yang mirip dengan pompa ban sepeda hingga tingginya air mencapai tingginya overflow buanglah di outlet. Selain itu, tekanan dapat diamati pada meteran ukur tekanan yang terpasang pada saluran pipa gas.

e. Tutup katup gas utama. Periksa bila ada kebocoran pada katup gas utama dan pastikan bahwa tidak ada kebocoran di dalamnya.

f. Tandai tingginya air pada tangki outlet. Juga perhatikan cara baca ukuran tekanan yang terpasang pada saluran pipa gas.

g. Tunggu selama kurang lebih 4 jam. h. Setelah 4 jam, ukur ketinggian air di outlet dan pada

meteran ukur. i. Apabila tingkat susutnya air di tangki outlet kurang dari 2

cm, maka penampung gas kedap gas. Dan jika meteran tidak terjadi perbedaan ketinggian lebih dari 2 cm, maka penampung tersebut kedap udara. Apabila tingkat susutnya melebihi 2 cm, kubah harus diperbaiki.

Catatan : Pada saat memeriksa kekedapan gas di tempat penampungan yang relatif besar seperti tempat pengolah biogas, tempo ukur harus selama mungkin untuk hasil yang lebih baik (24 jam). Penting untuk mengalokasikan waktu sehingga gas yang ada di dalam tempat pengolahan dapat stabil terlebih dahulu. Apalagi, kebocoran kecil saja dapat mengakibatkan perubahan tekanan udara, dan hal ini tidak mampu dideteksi oleh peralatan yang sensitif sekalipun kecuali dalam waktu yang cukup lama. Dapat juga dilakukan, pengecekan kekedapan udara dari penampung, dengan menggunakan tes asap. Untuk tes ini, asap yang memproduksi zat-zat seperti sulfur, debu kering atau sekam padi, dapat ditempatkan dalam wadah yang mengapung di air dalam reaktor guna menghasilkan asap. Atau, asap dapat

41

diinjeksi dari saluran pipa ke tempat pengolahan. Jika ada kebocoran di penampung gas, asap akan keluar dengan mudah. 2. Pemeriksaan kekedapan air Setelah pekerjaan tahap akhir dalam reaktor selesai, harus benar-benar dicetak apabila ada retakan, meski hanya kecil di dinding dan lantai. Apabila retakan terlihat, maka dapat

diperbaiki dengan memplester dan mendempul. Bila tidak ada retak, langkah-langkah berikut harus diikuti untuk mencetak kekedapan air. a. Isi reaktor dengan air hingga mencapai overflow bio-slurry

pada tangki outlet. Biarkan begitu selama 3 – 4 jam hingga dinding menyerap air.

b. Tanda tingginya air atau bio-slurry pada dinding outlet ketika ketinggian air stabil.

c. Biarkan selama 24 jam dan kembali cek tingginya air. d. Amati perubahan ketinggian air setelah 24 jam. Ukur

perbedaanya. Apabila tingkat susutnya air lebih kecil dari 3 cm di tempat pengolahan berukuran kecil (4m3dan 6m3) dan kurang dari 4cm di tempat pengolahan yang besar (8m3 dan 10m3), maka reaktor dikatakan kedap air. Akan tetapi,

42

apabila tingkat susutnya air melebihi dari 4 cm dalam waktu 24 jam, maka reaktor tidak kedap air.

e. Apabila penyusutan air belangsung secara bertahap, tunggu sampai ketinggian permukaan air menjadi statis. Air yang susut kemudian berhenti pada ketinggian tertentu menandakan kebocoran terjadi di atas ketinggian tersebut. Jika ketinggian air terus susut hingga lantai, maka kebocoran mungkin terjadi di dasar dinding atau di lantai.

f. Lapisan tipis plester (5-7mm) (perbandingan 1:3) yang mampu menahan air harus digunakan di dinding reaktor untuk mencegah kebocoran.

3. Menggunakan biogas pertama kali

Apabila pekerjaan konstruksi telah selesai, area di sekitar pembangunan harus dibersihkan. Sisa bahan bangunan harus dibuang. Bagian atas kubah harus diisi dengan tanah yang berfungsi sebagai insulin perlindungan tempat pengolahan. Bagian luar outlet dan dasar inlet harus diisi dengan tanah yang dipadatkan. Sistem drainase yang baik harus dijalankan

untuk menghindari air hujan masuk ke dalam reaktor biogas. Setelah pekerjaan konstruksi benar-benar selesai, fasilitator harus memberikan pengarahan kepada para pengguna mengenai pengoperasian dan pemeliharaan tempat pengolahan. Pentingnya memasukkan bahan baku sesuai

43

ketentuan setiap hari, pengoperasian alat, hal-hal yang harus diperhatikan saat mengoperasikan tempat pengolahan dan lain-lain, harus dijelaskan sebelum fasilitator meninggalkan tempat pembangunan. Informasi yang berkaitan dengan aspek-aspek kegiatan operasional berikut harus disampaikan kepada para pengguna: a. Pengisian bahan baku awal dan harian untuk tempat

pengolahan. b. Penggunaan katup utama. c. Pemeriksaan kebocoran. d. Penggunaan saluran air. e. Pembersihan outlet. f. Proses kompos / pemeliharaan lubang kompos. g. Pelumasan keran gas. h. Pembersihan kompor gas i. Pembersihan lampu gas. j. Masuk ke lapisan scum. k. Membaca meteran ukur tekanan gas dan menyesuaikan

aliran gas seperti tertera pada meteran.

44

Penutup

BBiillaa eennggkkaauu hhaannyyaa mmeeddeennggaarr,,

ssuuaattuu ssaaaatt eennggkkaauu aakkaann lluuppaa

BBiillaa eennggkkaauu hhaannyyaa mmeelliihhaatt,,

ssuuaattuu ssaaaatt eennggkkaauu ppaassttii aakkaann iinnggaatt

NNaammuunn bbiillaa eennggkkaauu iikkuutt mmeellaakkuukkaann,,

mmaakkaa eennggkkaauu aakkaann ppaahhaamm Belajar dari pengalaman, merupakan suatu pembelajaran

dalam menangani berbagai pemasalahan yang timbul dan

tenggelam dalam kehidupan masyarakat. Pembangunan biogas

yang memanfaatkan limbah dari kotoran ternak, tentunya

diharapkan dapat berdampak kepada pelestarian lingkungan

secara global.

Mudah-mudahan dengan pemanfaatan slury sebagai pupuk alami, petani dapat menekan biaya pengeluaran-nya yang selama ini banyak terserap pada pembelian pupuk buatan pabrik, sehingga biaya yang dikeluarkan dapat dimanfaatkan bagi keperluan rumahtangga lainnya. Semoga buku kecil ini dapat bermanfaat bagi para pembacanya dan menjadi inspirasi bagi kegiatan energi ramah lingkungan yang bermanfaat bagi kebutuhan sehari-hari masyarakat. Sehingga selain ekonomi masyarakat terbangun, lingkungan sekitar juga dapat terjaga dengan baik.

45

Daftar Singkatan dan Istilah 1. Anaerob : Organisme yang dapat hidup

secara baik tanpa oksigen 2. Analog : Bersangkutan dengan analogi;

sama; serupa 3. Bacteriodes : Kelompok bakteri pengurai

metabolik senyawa organik oleh mikroorganisme yang menghasilkan energi yang pada umumnya berlangsung dengan kondisi anaerobik dan dengan pembebasan gas

4. Bakteri asetogenik : Bakteri pembentuk asam 5. Bakteri fermentatif : Bakteri yang membentuk peragian 6. Bakteri metana : Bakteri yang berbentuk gas tanpa

warna dan tanpa bau 7. Bio-slurry : Kotoran ternak yang sudah tidak

mengandung gas metan dan dapat dimanfaatkan sebagai pupuk alami

8. CH4 : Metana 9. Co2 : Karbondioksida 10. Cor : Adukan semen dan batu kerikil 11. Demplot : Demonstrasi plot 12. Deselfovibrio : Kelompok bakteri asetogenik 13. Digalvanisasi : Dilindungi oleh lapisan tahan karat 14. Enterobactericene : Kelompok bakteri pengurai

metabolik senyawa organik oleh mikroorganisme yang menghasilkan energi yang pada umumnya berlangsung dengan kondisi anaerobik dan dengan pembebasan gas

15. Fermentasi : Peragian 16. Gas elpiji/LPG : Gas minyak cair, untuk kebutuhan

memasak

46

17. Gas metan : Gas tanpa warna dan tanpa bau 18. Hidrostatik : yang berkenaan dengan air dalam

keadaan diam (statis) dan gaya- gaya yang bekerja padanya

19. Inlet : Tempat untuk mencampurkan campuran kotoran ternak dan air ke dalam digester

20. Korosi : Erosi kimia oleh oksigen (O2) di udara yang menimbulkan batuan yang mengandung besi berkarat

21. Lay out : Rancangan untuk bangunan 22. Limbah : Bahan yang tidak mempunyai nilai

atau tidak berharga untuk maksud biasa atau utama dalam pembuatan atau pemakaian:

23. Manometer : Alat untuk mengukur tekanan udara

24. Mathanobacillus : Kelompok bakteri metana 25. Mathanobacterium : Kelompok bakteri metana 26. Mesophilic : Bakteri yang biasa hidup di

negara-negara bersuhu 20° – 40° C 27. Methanococcus : Kelompok bakteri metana 28. Mixer : Pengaduk kotoran sebelum

dimasukan ke dalam digester 29. Neoprene : Karet sintetis yang fleksibel 30. Outlet : Saluran ini digunakan untuk

mengeluarkan kotoran yang telah difermentasi oleh bakteri

31. Ozon : Lapisan udara yang terdapat di atmosfer berasal dari oksigen yang mengalami perubahan akibat adanya aliran listrik setelah petir dan guruh silih berganti atau karena pengaruh sinar ultraviolet matahari;

32. Parit : Lubang panjang di tanah tempat aliran air; selokan

33. PCC : Portland Composite Cement 34. Pipa inlet : Pipa ini berfungsi untuk

47

menyalurkan campuran kotoran ternak dengan air ke dalam digester (reaktor)

35. Plester : Campuran semen, pasir, kapur, untuk melekatkan batu bata atau menghaluskan dinding batu dengan campuran semen, pasir, kapur, dan air

36. Polimer : Zat yg dihasilkan dengan cara polimerisasi dari molekul yang sangat banyak dengan satuan struktur berantai panjang

37. Portland : Semen biru 38. Psicrophilic : Bakteri yang biasa hidup di

negara-negara subtropics atau beriklim dingin suhu 4° – 20° C

39. PVC : Polyvinyl Chloride, Pipa yang pembuatannya di-stabilisasi dengan Calcium Zinc yang ramah lingkungan

40. Reaktor : Sarana atau alat pembangkit tenaga

41. Sekam : Kulit padi (sesudah padi ditumbuk) 42. Steptococci : Kelompok bakteri pengurai

metabolik senyawa organik oleh mikroorganisme yang menghasilkan energi yang pada umumnya berlangsung dengan kondisi anaerobik dan dengan pembebasan gas

43. Sulfur : Belerang 44. Thermophilic : Bakteri yang biasa hidup disuhu

40° – 60° C 45. Turret : Tempat pipa gas utama yang

menyalurkan gas dari kubah digester ke rumah

46. Waterdrain : Keran pembuangan air yang berada di saluran pipa instalasi biogas

48

Daftar Pustaka 1. Wahyono, E. H. dkk. 2009. Panduan Kegiatan Lapangan

PNPM LMP. WCS-Indonesia Program, Bogor 2. BIRU. Mei 2010. Model Instalasi Biogas Indonesia. Hivos,

SNV, Kementrian Energi, Jakarta 3. www.pusatbahasa.diknas.go.id/kbbi/ 4. Wahyono, E. H. dkk. 2011. Energi Alternatif : Biogas. WCS-

Indonesia Program, Bogor.

49