RANCANG BANGUN DAN ANALISA TEKNO EKONOMI ALAT BIOGAS DARI KOTORAN TERNAK SKALA RUMAH TANGGA

18 PROSIDING
RANCANG BANGUN DAN ANALISA TEKNO EKONOMI ALAT BIOGAS DARI
KOTORAN TERNAK SKALA RUMAH TANGGA
Arinal Hamni
Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung
Abstrak
Reaktor biogas merupakan salah satu solusi teknologi energi untuk mengatasi kesulitan
masyarakat akibat kenaikan harga BBM, teknologi ini bisa segera diaplikasikan, terutama untuk
kalangan peternak sapi. Dalam rangka pemenuhan keperluan energi rumah tangga. Salah satu
upaya terobosan yang dilakukan adalah melaksanakan program Bio Energi Perdesaan (BEP), yaitu
suatu upaya pemenuhan energi secara swadaya (self production) oleh masyarakat khususnya di
perdesaan.
Usaha peternakan di Propinsi Lampung cukup berkembang, tapi pemanfaatan kotoran ternak
selama ini belum optimal, pada hal kotoran ternak dapat dijadikan sebagai bahan baku untuk
menghasilkan energi terbarukan (renewable) dalam bentuk biogas. Permasalahan yang terjadi di
pedesaan adalah belum mampu memanfaatkan limbah kotoran ternak sebagai penghasil energi
alternatif pengganti kayu dan BBM, dimana kegiatan sehari-hari mereka sangat tergantung pada
BBM dan kayu baik untuk memasak maupun penerangan. Hal ini sangat berdampak terhadap
pendapatan dari masyarakat desa (peternak) itu sendiri.
Alat yang didisain sebagai reaktor biogas terbuat dari drum yang berukuran 200 liter, 120 liter
dan 35 liter. Pipa berukuran 2 inci dan berukuran 0.5 inci yang mudah didapat dengan biaya yang
relatif murah. Pembuatan alat ini sangat mudah dengan proses pembuatan seperti pengelasan,
gerinda dan pengecoran.
Untuk satu ekor sapi rata-rata dapat menghasilkan 20 kg kotoran per ha, dan setara dengan 1
s.d. 1,2 m kubik. Pada proses penghitungan gas methan yang dihasilkan dari 20kg kotoran sapi
per hari, maka akan dihasilkan gas methan sebesar campuran 0.10285 kg dan gas methan murni
sebesar 0.061714 Kg. Untuk satu alat biogas dibutuhakan biaya sebesar Rp 1.500.000.
Kebutuhan BBM untuk 1 keluarga per tahun adalah Rp 2.160.000, Sedangkan produksi biogas per
hari setiap 2 ekor sapi adalah 2,4 m kubik, setara dengan 1,49 liter BBM. Bila harga BBM
ditetapkan Rp 3.000 / liter, maka pendapatan per tahun adalah Rp 1.607.040. Sedangkan
keuntungan pada rahun ke 1 adalah sebesar Rp 107.040, dan keuntungan untuk tahun berikutnya
adalah sebesar 1.067.040 – tot.biaya perawatan/thn. Untuk penghematan pada tahun per tama
diperoleh sebesar Rp. 660.000, sedangkan penghematan untuk tahun berikutnya adalah sebesar
Rp 2.160.000 – tot biaya perawatan/th
Kata Kunci: Reaktor biogas, gas methan, energi alternatif.
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Reaktor biogas merupakan salah satu solusi teknologi energi untuk mengatasi kesulitan
masyarakat akibat kenaikan harga BBM, teknologi ini bisa segera diaplikasikan, terutama untuk
kalangan masyarakat pedesaan yang memelihara hewan ternak sapi. Dalam rangka pemenuhan
keperluan energi rumah tangga, khususnya di pedesaan, maka perlu dilakukan upaya yang
sistematis untuk menerapkan berbagai alternatif energi yang layak bagi masyarakat. Sehubungan
dengan hal ini, maka salah satu upaya terobosan yang dilakukan adalah melaksanakan program
Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 19
Bio Energi Perdesaan (BEP), yaitu suatu upaya pemenuhan energi secara swadaya (self
production) oleh masyarakat khususnya di perdesaan.
Usaha peternakan di Propinsi Lampung cukup berkembang, baik secara intensif, semi intensif
maupun tradisional, Tapi pemanfaatan kotoran ternak selama ini belum optimal, bahkan kotoran
tersebut hanya menimbulkan masalah lingkungan. Pada hal kotoran ternak dapat dijadikan
sebagai bahan baku untuk menghasilkan energi terbarukan (renewable) dalam bentuk biogas.
Permasalahan yang terjadi di pedesaan, terutama bagi masyarakat peternakan, belum mampu
memanfaatkan limbah kotoran ternak sebagai penghasil energi alternatif (energi terbarukan)
pengganti kayu dan BBM, dimana kegiatan sehari-hari mereka sangat tergantung pada BBM dan
kayu baik untuk memasak maupun penerangan. Hal ini sangat berdampak terhadap pendapatan
dari masyarakat desa (peternak) itu sendiri.
Ada empat hal yang menyebabkan masyarakat kurang tertarik menggunakan energi alternatif
(termasuk biogas dari kotoran ternak) tersebut, antara lain:1). Masalah kebiasaan, masyarakat
sudah terbiasa menggunakan minyak tanah atau kayu sebagai bahan bakar, sulit bagi mereka
untuk mengubah kebiasaan ini secara drastis dan butuh waktu yang lama. 2). Masalah
kepraktisan, menggunakan minyak tanah lebih praktis dibandingkan dengan menggunakan
biogas, karena mereka belum terbiasa. 3). Ketersediaan energi alternatif (biogas dari kotoran
ternak) di pasar tidak terjamin secara berkesinambungan. 4). Tabung yang beredar di pasaran
terbuat dari plat baja dengan harga yang mahal dan kapasitas lebih sedikit. Berdasarkan masalah
di atas, untuk membantu pemerintah dalam mendiversivikasi energi bahan bakar minyak tanah
ke energi biogas terutama untuk memasak di dapur, maka perlu dirancang alat biogas skala kecil
(rumah tangga) yang efisien, praktis , ramah lingkungan dan aman untuk meningkatkan nilai
tambah (Value Added) dari Limbah (kotoran) ternak tersebut.
Tujuan Penelitian
Pada akhir penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan alat biogas skala kecil (rumah tangga)
yang effisien, praktis, ramah lingkungan dan aman dengan bahan baku kotoran sapi. Rincian
hasil yang ditarget pada penelitian ini yaitu :1). Merancang, membuat dan menguji kelayakan
alat biogas secara ekonomi untuk skala kecil (rumah tangga).
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah untuk meningkatkan nilai tambah dari
kotoran sapi dan memberikan solusi untuk pemanfaatan energi alternatif.
DESKRIPSI PAKET TEKNOLOGI TERAPAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di lab produksi, Objek penelitian berupa alat biogas dari limbah sapi
menjadi gas tipe horizontal dengan menggunakan drum baja bekas dengan kapasitas 300 liter
s.d. 375 liter
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada pembuatan alat biogas adalah seperangkat alat bengkel seperti, mesin
las listrik, mesin gerinda, Gergaji besi, palu, thermometer, meteran, anemometer. Sedangkan
bahan yang digunakan adalah :
1. Drum ukuran 200 liter sebanyak 3 buah
2. Drum ukuran 120 liter sebanyak 1 buah
3. Drum ukuran 35 liter sebanyak 2 buah
4. Pipa ukuran 0.5 in sebanyak 2 batang
5. Pipa ukuran 2 in sebanyak 120 cm
20 PROSIDING
6. Kompor gas sebanyak 1 buah
7. Stop kran 0,5 sebanyak 4 buah
8. Selang karet sebanyak 1 buah
9. Plat besi 3 mm 50x30 sebanyak 1 buah
10. Panci ukuran 6 liter air
Metode Penelitian
Metode penelitian inimeliputi tahap-tahap perancangan, perakitan atau pembatan, pengujian
hasil rancangan, pengamatan dan pengolahan data. Diagram alir pelaksanaan penelitian dapat
dilihat pada gambar 1.
Pendekatan Desain
Teknologi alat biogas sangat bermanfaat bagi kehidupan masyarakat. Teknologi biogas
dimanfaatkan untuk menghasilkan gas methan yang dapat dirubah menjadi energi.
Kriteria disain :
Energi panas yang dihasilkan oleh biogas adalah : nyala biru, panas sama atau mendekati LPG,
nirbau, dan tidak menghasilkan jelaga.
Prosedur Penelitian
Berikut akan diuraikan langkah-langkah penelitian yaitu :1) Siapkan Material, 2) Rancang
komponen-komponen utama biogas yang terdiri dari : a) tabung pencerna, b) tabung penyekat,
c) tabung gas sementara dan d) tabung gas murni. 3)Rangkai komponen alat biogas dengan
proses pengelasan, pengerindaan dan pengecoran, seperti gambar 1. berikut :
Gambar 1 . Rangkaian komponen alat biogas
1
2
3
Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 21
Gambar 2. Flow Chart Penelitian
HASIL DAN ANALISIS
Gas methan yang dihasil kan oleh kotoran sapi dapat diketahui dari :
1. Satu ekor sapi menghasilkan rata-rata 23.59 kg kotoran per hari
2. Tabung gas yang digunakan adalah tabung gas berukuran 25 liter
Mulai
Penentuan Desain alat
biogas
Perancangan
• Kriteria Desain
• Rancangan
Perakitan alat biogas
Pengujian alat
• Mencatat Data
• Analisa Data
Memenuhi
Kriteria Desain
Selesai
ya
Tidak
Persiapan Bahan
• Pengukuran
• Pemotongan
• Pengelasan
• Pembubutan
• Gerinda
• Penyiapan
alat biogas
• Penyiapan
kotoran
ternak
•
• Api menyala dengan
warna biru
• Tidak bau an tidak
ada jelaga
22 PROSIDING
3. Volume tabung gas adalah : O.032153 M kubik
4. Tekanan gas dalam tabung berkisar 0.40 Cm2
Kg .
5. Tekanan gas dalam satuan pascal menjadi :
P = 140500 pascal
6. Hitung nilai
RxT
ρ = P = 0.903769 Kg/m kibik
7. Massa Gas Methan diperoleh dengan menggunakan rumus : 0,03 K
8. Massa gas methane ini diperoleh setelah proses pengumpulan berlangsung selama 7
Jam, sehingga laju aliran masanya dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
0.00428 kg/jam
9. Selama satu hari gas methan campuran didapat sebesar : 0.10285 kg
10. Gas methan murni dapat dikumpulkan setiap hari dengan asumsi 60% dari gas total,
maka diperoleh : 0.061714 Kg.
11. Gas methane yang dihasilkan dari satu ekor sapi per hari 23.5 kilogram kotoran sapi
di atas dapat digunakan untuk memanaskan kompor selama 3 jam.
Pengujian alat :
Setelah alat di rakit, maka dilakukan pengujian dengan memasukan kotoran sapi ke dalam drum
pencerna ( 30 kg ) dan akan menghasilkan 1m³ biogas, yang setara dengan 0,62 liter minyak
tanah dan setara dengan 3,5 kg kayu bakar kering atau setara dengan 0,46 kg Elpiji. Api yang
dihasilkan berwarna biru, tidak bau, dan tidak menghasilkan jelaga
PENERAPAN PAKET TEKNOLOGI TERAPAN
Prospek dan Manfaat Teknologi
Dengan adanya alat biogas dari kotoran ternak ini, maka diharapkan dapat dimanfaatkan oleh
masyarakat di pedesaan sebagai bahan bagan pengganti minyak tanah dan gas yang harganya
semakin mahal. Disamping untuk bahan bakar memasak, alat ini juga dapat dikembangkan
menjadi alat penerangan
Analisa Tekno Ekonomi
Biaya 1 unit alat biogas adalah Rp 1.500.000,-. Untuk 4-6 orang anggota keluarga dibutuhkan
BBM 2 liter. Sedangkan harga minyak tanah sekarang Rp 3000. Jadi kebutuhan BBM satu bulan
adalah : Rp 180.000, ( Rp 2.160.000 per tahun)
Produksi biogas per hari 2,4 m³ setara dengan 1,49 liter BBM @ Rp 3000, maka akan dihasilkan
pendapatan sebesar Rp 4.470. sehingga pendapatan untuk 1 Bulan adalah Rp 133.620 atau
Rp1.607.040 per tahun.
Keuntungan pada tahun 1 adalah : Rp 1.607.040 – Rp1.500.000 adalah Rp 107.040. Penghematan
dalam tahun 1 adalah : Rp 2.160.000 – Rp 1.607.040 = Rp 552.960. Sedangkan untuk tahun
berikutnya keuntungan adalah sebesar Rp 1.037.540 – Tot.biaya perawatan/thn
Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 23
SIMPULAN DAN SARAN
2.1 Hasil penelitian yang diperoleh dari rancangan alat biogas adalah :
1. Terbentuk nya satu unit alat biogas dengan biaya yang dikeluarkan sebesar
Rp 1.500.000
2. Gas methan yang dihasilkan selama satu hari 0.10285 Kg dan dapat digunakan untuk
memanaskan kompor selama 3 jam.
3. Secara ekonomi alat biogas ini layak diterapkan
2.2. Saran
1. Keberhasilan dalam pembuatan alat biogas sangat ditentukan oleh perbandingan antara
kotoran ternak dengan air sebelum dimasukan ke dalam reaktor, dan dalam
pembuatannya jangan sampai mengalami kebocoran.
2. Agar alat biogas dapat dijadikan sebagai pemanfaatan energi alternatif, maka dibutuhkan
sosialisasi dan transfer teknologi kepada masyarakat, karena biaya pembuatannya cukup
mahal.
3. Alat ini disarankan dapat digunakan untuk kelompok ternak
DAFTAR PUSTAKA
Aguilar, FX., (2001), How to install a polyethylene biogas plant, Proceeding of the IBS net
Electronic Seminar, (The Royal Agricultural College, Cirencester, UK. 5-23 March 2001).
http://www. ias. unu. edu/proceeding/icibs/ibs/ibsnet/e-seminar/Francisco
Angular/index.html.
Ditjen PPHP-DEPTAN, 2006, Biogas Skala Rumah Tangga melalui Program Bio Energi Perdesaan
(BEP), Jakarta.
Garcelon, J., Clark, J., Waste Digester Design, Civil Engineering Laboratory Agenda, University
of Florida. http://www. ce. ufl. edu/activities/waste/wddndx.html.
Intergovernmental Authority on Development (IGAD), Biogas Digester, http://igadrhep.
energyprojects. net/Links/Profiles/Biogas/Biogas.
Muhammad, Junus, 1987. “Teknik Membuat dan Memanfaatkan Unit Gas Bio” Universitas Gajah
Mada.
Muhammad, Junus, 1995. “Teknik Membuat dan Memanfaatkan Unit Gas Bio” Universitas
Brawijaya.
Rahman, B, 2005. “Biogas sumber energi alternative”. Kompas 8 Agustus.
http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/AGRCULT/AGA/FRG/Recycle/biodig/manual.ht
m”
Reven, RPJM, gregersen, KH., 2005, Biogas Plant in Denmark: Sucesses and Setbacks, Reneweble
and Sustainable Energy Reviews, Article in Press.
http://www.fao.org/WAICENT/FAOINFO/AGRCULT/AGA/FRG/Recycle/biodig/manual.ht
m”
24 PROSIDING
Setiawan, Ade Iwan, 1996, “Memanfaatkan Kotoran Ternak”. Penebar Swadaya. Jakarta.
Wikipedia, 2005.http://en. Wikipedia, org/wiki/Anaerobic_digester. http://en. wikipedia.
org/wiki/Anaerobic_digester
Yanti, (12/08/2005), “ Peternak Buat Biogas dengan Harga Reaktor Biogas Rp 1,5 juta”
Kompas, Jakarta.
--------( 14/09/2005), ” Biogas Alternatif Pengganti Minyak Tanah”, Kompas, Jakarta.
LAMPIRAN
Drum yang digunakan
Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 25
.
Pengerjaan perakitan
Hasil Rakitan
26 PROSIDING
Alat yang digunakan