zero waste : energi biogas - student blog · 2014-03-22 · bahan bakar padat, cair dan gas makanan...
TRANSCRIPT
ZERO WASTE :
ENERGI BIOGAS
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Masalah saat ini antara lain
adalah:
- Energi
- Lingkungan Hidup
- Pembangunan Pertanian Berkelanjutan
Pengembangan teknologi biogas
menguntungkan karena:
- dapat mengurangi pencemaran udara, tanah, air dan biologis
- untuk pupuk : kompos dan pupuk cair
Hambatan
Pengembangan instalasi biogas
- Kurangnya technical expertise
- Tidak berfungsinya digester (bocor, kesalahan konstruksi, dll)
- Disain tidak user friendly
- Memerlukan penanganan secara manual
(pengumpanan/ pengeluaran material dari digester)
- Biaya pembuatan masih mahal
Tabel Potensi Energi Terbarukan dan Kapasitas
Terpasang di Indonesia
Sumber Energi Terbarukan
Potensi (MWe)
Kapasitas Terpasang
(MWe)
Penggunaan (%)
Gepthermal *) 19650 589 3.00
Micro-hydro*) 458.75 21 4.58
Solar/PV**) 156487 5 0.0032
Angin***) 9286 0.5 0.0054
Biomasa *) 49807 178 0.36
Total 2.36E+05 793.5 7.95
jam operasi : 8 jam/hari
**) total area potensial 2 ·106 km2
***) total luasan kincir angin per unit : 250 m x 250 m
Sumber: RIPEBAT; DGEEU, 1977; ACE (2002)
Prinsip pengolahan limbah cair
1. Secara fisika : pengendapan, penyaringan, adsorbsi, sedimentasi
2. Secara kimiawi : netralisasi, presipitasi, oksidasi, reduksi , pertukaran ion
3. Secara biologis : proses aktivitas metabolis (aerobik, anaerobik, anoksik)
Limbah industri pertanian biodegradable Sistem biologis
• Pengolahan secara aerobik + activated sludge:
biaya cukup murah, namun memerlukan lahan yang cukup luas
• Pengolahan secara anaerobik:
Memerlukan biaya investasi yang cukup mahal,
tetapi menghasilkan energi biogas
Gambar Limbah industri tapioka (onggok)
Umur panen : 8 – 18 bulan
Produktivitas : 16 – 45 ton/ha
Rendemen pati : 2 – 9 ton/ha
Gambar Limbah industri / pabrik gula
Gambar Limbah industri kelapa sawit
1 ton Crude Palm Oil (CPO) 2,5 ton limbah pabrik kelapa sawit
Gambar Limbah peternakan sapi besar
Kororan ternak : 10 20 kg/ekor
Gambar 3. Kontruksi Biodigester
Sahrul dan Milono (1983) : biogas dari onggok limbah industri tapioka
Gumbira Said, dkk (1994) : studi pembuatan biogas dari tandan kosong
kelapa sawit, perikarp dan lumpur limbah pabrik kelapa sawit
Sidharta, dkk (1995) : kajian pemanfaatan limbah kelapa sawit untuk biogas
Khuzaini dan Edy (2003) : pengolahan limbah pabrik etanol untuk biogas
Beberapa Study/ Kajian Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian untuk Biogas
Perumahan
Industri
Kolam ikan
Kolam itik
gangang
kolam
Kolam
pengendapan
Instalasi
BiogasKandang
Hewan
Tanaman pangan
Hutan
Bahan bakar padat,
cair dan gas
Makanan
Makanan
Limbah domestik/
industri
Aplikasi langsung
Proses Photovoltaic Makanan mns
Photosynthesis
Energi matahari
(Bio-degradation)
pupuk
Kotoran hewan
Limbah pertanian
Pakan ternak
Makanan mns
Kayu bakar
Biogas untuk
memasak
penerangan
Refrigasi
Transportasi
Pembangkit listrik
Gambar Komponen Sistem Bio-Energi Terintegrasi
PENGEMBANGAN PETERNAKAN (Ditjend. Peternakan, Deptan)
Fokus tahun 2002 -2005: Kawasan Agribisnis Berbasis Peternakan
1. Kawasan khusus peternakan
Kawasan sapi perah: Jabar dan Jatim
Kawasan Sapi Potong:
Sumatera : NAD, Sumbar, Sumsel
Jawa : Jateng, Jatim dan DI Yogyakarta
Kawasan Timur Indonesia : Sulsel, NTT, NTB, dan Bali
2. Kawasan terintegrasi
Kawasan integrasi kelapa sawit dan sapi: Prov. Bengkulu
3. Agropolitan
Provinsi SUMBAR (Kab. Agam) komoditas unggulan peternakan
Provinsi SULSEL (Kab. Barru) komoditas unggulan peternakan
Ternak Sapi
Kotoran
Ternak
Alat/Mesin:
- Pencacah
- Penghancur tongkol
Biogas
Pupuk cair/padat
Gas
Procesing/ Industri Makanan:- Pengeringan- Industri marning, keripik jagung,
dsb
Tungku Pemanas
Tenaga Hewan:- Angkutan- Pengolahan tanah, penanaman, penyiangan dan pemupukan
Kompos
Pompa airRumah Tangga: Lampu, kompor, pemanas air
Motorpenggerak
Alat/ Mesin:Pengolah tanah penanampenyiangpemupukpemipilpengeringpenyimpan
Pakan TernakLimbah:
- Batang dan daun
- Tongkol jagung
Bahan baku industri
berbasis jagung
Bahan baku industri
berbasis ternak sapi
Budidaya Jagung
Contoh peranan teknologi biogas dalam CLS
-Kompor gas
- Lampu
petromak
Daya:
Digester
Kandang Sapi
Bak Penampung
Kotoran Sapi
Kolam Penampung Air
(pupuk cair/ kompos)
Gambar Instalasi Pemroses Kotoran Ternak menjadi Biogas dan Pemanfaatannya
Diesel
Engine
Pemurnian
Gas metana
Pompa
air
Chopper
Kemasan
gas metana
dalam tabung
Pemanfaatan
pupuk cair/
kompos
DIPA 2005
DIPA 2006
Gas
Slurry
Selulosa
Glukosa
Asam Lemakdan Alkohol
Metan + CO2
(C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6)
selulosa glukosa1. Hidrolisis
2. Pengasaman
3. Metanogenik
(C6H12O6)n + nH2O CH3CHOHCOOH
glukosa asam laktat
CH3CH2CH2COOH + CO2 + H2
asam butirat
CH3CH2OH + CO2
etanol
4H2 + CO2 2H2O + CH4
CH3CH2OH + CO2 CH3COOH + CH4
CH3COOH + CO2 CO2 + CH4
CH3CH2CH2COOH + 2H2 + CO2 CH3COOH + CH4
Gambar Tahap Pembentukan Biogas (FAO, 1978)
Faktor yg berpengaruh:
pH
Temperature
Laju Pengisian
Waktu tinggal dalam
digester
Toxicity
1 m3
biogas
Dapat
membangkitkan
listrik
1,25 kW
Dapat untuk
memasak 3
macam masakan
untuk 4 orang
Dapat untuk
menjalankan 300
liler kulkas
selama 3 jam
Dapat untuk
menjalankan
mesin 2 HP
selama 1 jam
Dapat untuk
menyalakan lampu
60 W selama
7 jam
Aplikasi-aplikasi yang mungkin dari biogas (Sumber: United Nations, 1980)
digester biogas dirancang untuk 10 ekor sapi
kotoran sapi 20 kg/hari/ekor
retention time 45 hari
kapasitas digester 18 m3
Perkiraan produksi biogas yaitu 6 m3/ hari
(untuk rata-rata produksi biogas 30 liter gas/kg kotoran sapi).
Gambar Disain digester (tipe fixed dome)
Pengembangan teknologi biogas di BBP Mekanisasi Pertanian
Lubang
Pengeluaran
Pengeluaran
Gas
Gas
Slurry
Lubang
Pengisian
Lubang geser
Penutup dilapisi
tanah lempung
1000 mmMax.
Penutup
mudah dilepas
Gambar Fixed Dome (Chinese) Digester
Gambar Digester yang dikembangkan
Gambar Pengukuran debit aliran gas, gas meter dan pressure gauge
Gambar Penggunaan biogas untuk lampu penerangan dan kompor gas
Pengujian Genset Dengan Bahan Bakar Biogas
Generator listrik dengan penggerak
mesin diesel (bahan bakar minyak
solar/biogas) (3000W)
Gambar Algen gas generator (1500 W)
Gambar Algen gas generator (700 W)
Uraian Referensi Hasil Pengukuran
1. Kondisi bahan (kotoran sapi)
- Kadar air, %
- C/N rasio
- COD, mg/l
- BOD/ COD
2. Kondisi dalam digester (proses)
- Suhu, oC
- pH
3. Kandungan Kimia Biogas
- CH4, %
- CO2, %
- H2S, g/ m3
- NH3 , g/ m3
4. Kondisi lumpur keluaran dari digester
- COD
- BOD/ COD
- Kandungan unsur hara (utama), %
Nitrogen
Pospor
Kalium
7 – 9
1: 25 1: 30
-
-
35
7,0 – 8,0
50 – 60
30 – 40
< 1%
-
500 – 2500
0,5
1,45
1,1 0
1,10
13,59
1 : 16,69
19 800
0,06
25 – 27
7 – 8,6
77,13
20,88
1544,46
40,12
1 960
0,37
1,82
0,73
0,41
Hasil Uji
Pemanfaatan Biogas Referensi Hasil pengukuran
- Lampu penerangan
(m3/ jam)
- Kompor gas
(m3/ jam)
- Energi listrik
Algen gas generator (700 W)
Algen gas generator (1500
W)
Modifikasi diesel engine 6HP
(3000 W)
0,11 – 0,15
(penerangan setara dengan 60 watt
lampu bohlam 100 candle power
620 lumen).
Tekanan: 70 85 mmH2O
0,2 – 0,45
0,3 m3/ orang/ hari
Tekanan: 75 90 mmH2O
0.5 m3 biogas/kwh
0.35 m3 biogas/kwh
perbandingan solar : biogas = 10 : 9
0,15 – 0,3
Tekanan = 30 – 60 mmH2O
0,2 – 0,4
Tekanan = 60 – 85 mmH2O
0.55 m3 biogas/kwh
0.40 m3 biogas/kwh
100 ml solar,
0.39 m3 biogas/kwh
Tabel Pemanfaatan Biogas
Tabel Parameter dan hasil analisa kelayakan ekonomi
Parameter dan Hasil Analisa Reaktor
Biogas
Generator
Listrik
1. Parameter
Biaya investasi, Rp
Biaya operasional dan perawatan, Rp/tahun
Pendapatan, Rp/tahun
Keuntungan, Rp/tahun
Umur ekonomi, tahun
Produksi gas, m3/hari
Produksi gas, m3/tahun
Suku Bunga , %/tahun
2. Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi
Net Present Worth (NPW), Rp
Net Present Cost (NPC), Rp
Net Present Revenue (NPR), Rp
B/C Ratio
Simple Payback, tahun
Internal Rate Return (IRR), %
18 448 000
2 767 200
7 051 800
4 284 600
20
6
2190
12
13 555 578
39 117 444
52 673 023
1,35
4,3
23,70
7500000
1125000
6504300
5379300
5
-
12
12
11891173
11555373
23446546
2.03
1.4
43.39
Tabel Hasil analisa emisi gas buang dari genset (bahan bakar minyak
solar/biogas)
Deskripsi Hasil Batas
Ambang
Satuan Metode Analisa
Nitrogen dioxide, NO2
Sulfur dioxide, SO2
Ammonia, NH3
Hydrogen Sulfide, H2S
Hydrogen Chloride, HCl
Hydrogen Fluoride,HF
Chlorine, Cl2
Particle
Arsenic, As
Mercury, Hg
Antimony, Sb
Cadmium, Cd
Zinc, Zn
Lead, Pb
Opacity
19,55
0,01
<0,001
0,09
0,03
<0,1
5,87
141,67
<0,003
0,04
<0,02
<0,008
0,03
0,07
0
1000
800
0,5
35
5
10
10
350
8
5
8
8
50
12
35
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
(mg/m3)
%
Spectrometry (Griess Saltzman)
Spectrometry (Pararosanilin)
Spectrometry (Indophenol)
Spectrometry (Methylen Blue)
Spectrometry (Mercury Tiosianat)
Spectrometri (Alizarin)
Spectrometry (Methyl Orange)
Gravimetry
AAS
AAS
AAS
AAS
AAS
AAS
Visual Ringelman
Catatan: Peraturan emisi kualitas udara standard Kep-13/MENLH/3/1995
(berlaku efektif sejak tahun 2000)
PENUTUP
- Pengelolaan limbah agroindustri memegang peranan penting
karena dapat menyebabkan pencemaran lingkungan (tanah, air,
udara dan biologis). Pencemaran tersebut dapat mengganggu
kuali tas l ingkungan hidup yang pada akhirnya dapat
menimbulkan dampak negatif terhadap kesehatan manusia.
- Pemanfaatan limbah agroindustri dengan recycle dan prinsip
zero waste sehingga proses produksi dilakukan dengan
mengacu wawasan lingkungan dan pertanian berkelanjutan.
- Sasaran pengembangan teknologi biogas untuk menangani
limbah agroindustri diharapkan dapat memberikan nilai tambah
ekonomi dan perbaikan lingkungan hidup. .