## PENGATURAN SUHU TERHADAP PRODUKSI GAS METAN PADA REAKTOR BIOGAS
Oleh :

## Aidil Zamri
Pengajar Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang E-mail : zamri_aidil@gmail.com

## ABSTRACT
Biogas is a gas fermentation of organic materials which contain most of the gas methane, carbon  dioxide,  few  of  carbon  monoxide,  hydrogen,  hydrogen  sulfide,  nitrogen  and ammonia.  One  of  technological  development  of  biogas  production  is  anaerobic  reactor. The processing of biogas technology is influenced by several factors, such as temperature and  humidity.  In  this  study,  temperature  is  adjusted  using  a  spiral  system  and  biogas reactor  which  submerged  into  the  water.  The  temperature  of  water  can  be  controlled.  In another  case  there  is  reactor  without  temperature  setting  as  a  comparison.  The observation  shows  that  the  reactor  in  the  water  produces  most  biogas,  reactor  spiral  in second place and reactor without heating in the last one.

## Keywords : gas methane, biogas reactor and temperature

## PENDAHULUAN
Setelah  terjadinya  krisis  energi yang  mencapai  puncak  pada  dekade 1970,  dunia  menghadapi  kenyataan bahwa persediaan minyak bumi, sebagai salah  satu  tulang  punggung  produksi energi terus berkurang. Bahkan beberapa ahli  berpendapat,  bahwa  dengan  pola konsumsi  seperti  sekarang,  maka  dalam waktu  50  tahun  cadangan  minyak  bumi dunia akan habis [1](Pinske, 1993 dalam Salim,  2005).  Pemanfaatan  bio  gas merupakan  salah  satu  usaha  untuk mengurangi  kebergantungan  masyarakat terhadap  bahan  bakar  fosil  yang  tidak dapat  diperbarui [2].(Judoamidjojo  dkk., 1992).
Proses  pembentukan  gas  metan pada  reaktor  biogas  sangat  tergantung pada  perubahan  suhu,  pembentukan  gas metan akan lebih cepat dua kali pada suhu 15 0 C dibandingkan pada suhu  35 0 C dan
menghasilkan hampir 15 kali lebih banyak gas  pada  waktu  proses  yang  sama. Menurut Khasristya  dan Gracelon,  J., Clark,  J.  (tanpa  tahun) , Suhu  optimal yang  baik  untuk  pengembangbiakan bakteri  metanogenesis  berkisar  30 0 C sampai 35 0 C.
Pada  penelitian  ini,  melihat  dari permasalahan suhu yang akan menyebabkan  kenaikan  produksi  gas metan  hampir  15  kali  lebih  banyak.
Kami akan
meneliti dengan mempertahankan suhu 30 0 C sampai 35 0 pada  reaktor  biogas  dengan  melakukan pemanasan  disekeliling  reaktor  reaktor. Sehingga  suhu  yang  berada  didalam reaktor dapat dipertahankan.

## Biogas
Biogas  berasal  dari  proses  penguraian bahan  organik  secara  anaerobic  (tanpa udara)  oleh  bakteri  melalui  tiga  tahapan, yaitu hidrolisis, pengasaman,dan
methanasi.  Gambar  proses  pembentukan
biogas dapat dilihat pada gambar 1. Secara garis  besar  proses  pembentukan  biogas dibagi  menjadi  tiga  tahapan,  yaitu: 1).
Tahap  Hidrolisis  (Hydrolysis),  2) Tahap Asidifikasi (Acidogenesis dan Acetogenesis), dan 3) Tahap Pembentukan Gas Metana (Methanogenesis) Gambar 1. Proses Pembentukan Biogas [5] Bakteri-bakteri  anaerob  yang  berperan dalam proses pembentukan biogas menurut Nurtjahya[6] antara  lain,    1) Bakteri  pembentuk  asam  (Acidogenik bakteria) yang merombak senyawa organik  menjadi  senyawa  yang  lebih sederhana,  2) Bakteri  pembentuk  asetat (acetogenic  bacteria)  yang  merubah  asam organik,  dan  senyawa  netral  yang  lebih besar  dari  methanol  menjadi  asetat  dan hydrogen. 3). Bakteri  penghasil  metan (metanogens), yang berperan dalam merubah  asamasam  lemak  dan  alkohol menjadi metan dan karbondioksida.

## Biodegester
Ada  beberapa  jenis biodegester  (reaktor penampung) biogas yang sering digunakan [7]  antara  lain,  1) Reaktor Kubah  Tetap  (Fixed  Dome) Reaktor  ini dibuat pertama kali di Cina sekitar tahun 1930-an, kemudian sejak saat itu reaktor ini  berkembang  dengan  berbagai  model. Reaktor ini memiliki dua bagian. Bagian pertama  adalah  digester  sebagai  tempat pencerna  material  biogas  dan  sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri
pembentuk asam maupun bakteri pembentuk  gas  metana. Bagian  kedua adalah  kubah  tetap  (fixed  dome). Dinamakan kubah tetap karena bentuknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak  (fixed). 2) Reaktor  Terapung (Floating  Drum  Reactor); Reaktor  jenis terapung  pertama  kali  dikembangkan  di India  pada  tahun  1937.  Reaktor  ini memiliki  bagian  digester  yang  sama dengan reaktor kubah-tetap. Perbedaannya  terletak  pada  bagian penampung  gas  yang  menggunakan drum yang  bergerak.  Drum  ini  dapat bergerak  naik-turun  yang  berfungsi untuk menyimpan gas. Pergerakan drum mengapung  pada  cairan  tergantung  dari jumlah  gas  yang  dihasilkan. 3). Reaktor
Balon  (Balloon  Reactor); Reaktor  balon merupakan  jenis  reaktor  yang  banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan  bahan  plastik  sehingga lebih  efisien  dalam  penanganan  dan perubahan  tempat  biogas.  Reaktor  ini terdiri  dari  bagian  yang  berfungsi sebagai  digester  dan  bagian  penyimpan gas  yang  berhubungan  tanpa  sekat. Material  organik  terletak  di  bagian bawah karena memiliki berat  yang lebih besar  dibandingkan  gas  yang  akan mengisi pada rongga atas.
Komponen yang digunakan untuk  membuat  biodegester  tergantung pada  jenis  biodegester  yang  digunakan dan  tujuan  pembangunan  biodegester. Menurut  Suyitno [8],  secara  umum biodegester  terdiri  empat  komponen utama sebagai berikut :
a. Saluran  masuk  Slurry  (kotoran segar).  Saluran  ini  digunakan  untuk memasukan slurry (campuran kotoran  ternak  dan  air)  ke  dalam biodegester. b. Ruangan digestion (fermentasi).
Runagan ini berfungsi tempat terjadinya proses fermentasi.
c. Saluran keluar residu (sludge).
Berfungsi mengeluarkan kotoran
yang telah mengalami proses fermentasi oleh bakteri. d. Tangki penyimpanan biogas. Berfungsi  untuk  menyimpan  gas yang
dihasilkan dari
proses
fermentasi.
Proses  fermentasi  anaerob  dapat berlangsung  dengan  optimal  apabila populasi  ketiga  kelompok  bakteri  dalam keadaan  seimbang.  Bakteri-bakteri  ini sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan.  Temperatur  adalah  salah satu faktor lingkungan yang utama, telah diketahui  bahwa  temperatur  lingkungan ideal untuk fermentasi anaerobik berkisar  pada  35 o C. Apabila  temperatur berada  jauh  di  bawah  35 o C,  maka aktivitas bakteri akan menurun demikian pula  produksi  bio  gas. Sebaliknya bila temperatur  lingkungan  berada  jauh  di atas  35 o C  maka  beberapa  jenis  bakteri akan  mati  sehingga  produksi  bio  gas juga akan menurun.

## METEDOLOGI
1. Perangkat Keras
Pada  penelitian  ini  dirancang  dua macam  biodigester  yang  dipanaskan, pertama  dengan pemanasan  luar (biodigester  direndam  didalam  air), kedua  dengan  pemanasan  dalam (didalam  biodigester  dialirkan  air panas  menggunakan  pipa  spiral), seperti terlihat pada gambar 2.
Gambar 2. Reaktor Biogas 2. Sistem Sensor
Sensor  yang digunakan  adalah sensor suhu  PT100,  sedangkan  kendalinya menggunakan kendali ON/OFF.
3. Sensor Ketinggian Level air
Sensor level  air terdiri  dari tiga level  yaitu rendah, sedang  dan penuh. Setiap  Level akan ditunjukan oleh nyala LED. Transistor gunakan sebagai saklar otomatis,  jika  permukaan  air  mengenai setiap kawat di tiap level maka arus akan lewat  dan  akan  mengaktifkan  saklar otomatis  dan  LED  indicator  akan menyala, seperti ditunjukkan gambar 3.
Gambar 3. Sensor Level Air Proses Pengujian
Isian reaktor dari kotoran ternak. Kebutuhan  awal  isian  untuk  alat  ini  2/3  x 50  liter,  yaitu  33,3  liter.  Pencampuran bahan  baku  kotoran  sapi  dengan  air dilakukan  dengan  perbandinagn  1  :  1. Selanjutnya,  isian  yang  telah  dibuat dimasukkan  kedalam  biodegester  melalui
corong  masukan.  Cara  penggunaan  secara lengkap adalah sebagai berikut:
1. Membuat bahan  baku isian  dengan mencampurkan  kotoran  sapi  segar dengan  air,  perbandingan  1  :  1. Mengaduk kotoran sapi sampai merata kemudian menyaring campuran  tersebut  sambil  membuang benda-benda  keras  yang  mungkin tercampur.
2. Memasukkan bahan  baku isian  yang telah  siap  ke  dalam ketiga reaktor melalui corong  masukan.  Pemasukan isian  dihentikan  setelah  bahan  isian sudah  2/3  dari  volume  biodegester yaitu,  2/3  ×  50  liter sekitar  33,3  liter yang  terdiri  16,6  liter  kotoran  sapi dan  16,6  liter  air,  lalu  tutup  corong masukan ditutup.
3. Reaktor tanpa  pemanas  bantu  siap dilakukan pengujian, sedangkan reaktor pemanasan dengan menggunakan  wadah  air  dan  dengan pipa spiral, maka dilakukan pengisian air kedalam wadah yang di isikan dari sumber air yang dikontrol oleh sensor ketinggian  level  air  dan  melakukan pengaliran  air  panas  yang  dimasukan melalui input air panas dan dikeluarkan memalui output air panas pada  pipa  spiral.  Setalah  itu reaktor ini  siap dilakukan  pengujian.  Dan reaktor dengan  pemanasan  air,  maka dilakukan dengan memasukan reaktor kedalam wadah air  yang telah dibuat, lalu  heater  disambungkan  kesumber listrik untuk memanaskan air.
Selanjutnya reaktor pemanasan  air siap dilakukan pengujian.
4. Pengambilan data dilakukan pada hari keenam. Data yang diambil dilakukan setiap  jamnya  yang  dimulai  pada pukul 09.00 WIB sampai 17.00 WIB. pengambilan  data  dilakukan  empat kali penelitian.

## Hasil dan Pembahasan
Proses  pengambilan  data dilakukan setelah 6 hari dari pengisian bahan isian,
dikarenakan produksi gas yang dihasilkan  dari  fermentasi  anaerob  oleh biodegester dimulai pada 6 – 10 hari, hal ini  sesuai  dengan  yang  dinyatakan  oleh Hadi  (1990)  yang  menyatakan  bahwa produksi biogas terbentuk sekitar 10 hari. Tabel  1.  Produksi  Gas  Pada  Reaktor Tanpa Kontrol Suhu
Hari Suhu Pukul Tekanan gas
7
28 09.00 WIB 19 28 10.00 WIB 19 32 11.00 WIB 20 32 12.00 WIB 20 35 13.00 WIB 22 36 14.00 WIB 25 36 15.00 WIB 25 33 16.00 WIB 23 31 17.00 WIB 25 8 28 09.00 WIB 20 28 10.00 WIB 26 32 11.00 WIB 30 32 12.00 WIB 30 35 13.00 WIB 31 36 14.00 WIB 33 36 15.00 WIB 33 33 16.00 WIB 31
31 17.00 WIB 30 9 28 09.00 WIB 21
28 10.00 WIB 29 32 11.00 WIB 30 32 12.00 WIB 35 35 13.00 WIB 36 36 14.00 WIB 36 36 15.00 WIB 36 33 16.00 WIB 36
31 17.00 WIB 34 10 28 09.00 WIB 21 28 10.00 WIB 28 32 11.00 WIB 31 32 12.00 WIB 34 35 13.00 WIB 36 36 14.00 WIB 37 36 15.00 WIB 40 33 16.00 WIB 38 31 17.00 WIB 33
Tabel  2.  Produksi  Biogas  Pada  Reaktor Kontrol Suhu
Hari Pukul Suhu ( o C) Tekanan (mmHg) reaktor spiral reaktor Pemanasan Air
7 09.00 WIB 35- 38 46 20
10.00 WIB 80 37 11.00 WIB 111 54 12.00 WIB 116 60 13.00 WIB 126 66 14.00 WIB 145 70 15.00 WIB 143 77 16.00 WIB 143 77 17.00 WIB 138 70 8 09.00 WIB 35- 38 110 18
10.00 WIB 164 60 11.00 WIB 184 66 12.00 WIB 52 68 13.00 WIB 76 121 14.00 WIB 54 121 15.00 WIB 57 135 16.00 WIB 36 130 17.00 WIB 29 120
9 09.00 WIB 35- 38
32 66 10.00 WIB 50 80 11.00 WIB 53 88 12.00 WIB 56 92 13.00 WIB 58 99 14.00 WIB 65 109 15.00 WIB 68 111 16.00 WIB 68 119 17.00 WIB 69 115 10 09.00 WIB 35- 38 79 111
10.00 WIB 94 126 11.00 WIB 102 138 12.00 WIB 108 146 13.00 WIB 109 152 14.00 WIB 113 160 15.00 WIB 114 164 16.00 WIB 114 169
17.00 WIB 113 171
Dari tabel  1,  didapat  hubungan  anatara suhu  reaktor  dengan  hasil  produksi  gas. Seperti ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Hubungan suhu fungsi produksi biogas.
Dari  gambar  grafik  diatas  dapat  dilihat bahwa  produksi  gas  tertinggi  adalah pada  penelitian  keempat  pada  pukul 15.00  WIB,  ini  dikarenakan  pada penelitian  keempat  ini reaktor sudah menhasilkan  biogas  dan  pada  pukul 15.00  WIB  ini  suhu  lingkungan  panas (tinggi)  sehingga  tekanan  gas  dalam biodegester  ini  meningkat.  Tekanan  gas terendah terdapat pada penelitian pertama  yaitu  pada  pukul  09.00  WIB, karena  pada  waktu  ini  suhu  lingkungan masih  rendah  sehingga  pemanasan dalam reaktor sedikit,  pemanasan  yang sedikit membuat biodegester menghasilkan  sedkit  biogas  sehingga tekanan  gas  rendah. Kenaikan  dan penurunan  tekanan gas dipengaruhi oleh suhu,  semakin  tinggi  suhu  lingkungan maka tekanan gasnya semakin tinggi dan sebaliknya  jika  suhu  rendah  maka otomatis tekanan gasnya menurun.
Dari tabel 2, diatas  dapat  dibuat grafik reaktor spiral  dan  grafik reaktor pemanasan  air.  Grafik  tekanan reaktor spiral  dan  pemanasan  air  bisa  dilihat pada gambar 5 dan gambar 6.
Te ka na n G as Waktu Pertama 28°C 09.00 WIB
Te kan an G as
Pukul
Tekanan Biodegeste r spiral
Gambar 5 Hubungan suhu dengan produksi Biogas Pada Reaktor Spiral
Dari gambar 5, tekanan  gas tertinggi yang dicapai reaktor spiral terdapat pada pukul 11.00 WIB pada penelitian kedua, yaitu  sebesar  184  mmHg.  Tekanan  gas yang diperoleh pada grafik ini penurunan dratis terdapat  pada  penelitian  kedua, yaitu  pada  pukul  17.00  WIB  sebesar  29 mmHg. Jadi tekanan gas pada biodegester spiral ini cenderung berubah karena  pemanasan  suhu  dalam  ruangan reaktor juga cenderung berubah.
Tekanan gas yang dihasilkan biodegester spiral mulai terjadi pada hari keenam  (Pertama)  pada  pukul  09.00 WIB  sebesar  46  mmgs.  Hal  ini  berarti biogas  telah  dihasilkan  pada  hari keenam,  yakni  penelitian  pertama  pada pukul  09.00  WIB  dan  mencapai  produk gas  maksimum  pada  hari  ketujuh,  yakni penelitian  kedua pada  pukul  11.00  WIB sebesar  184  mmHg.  Total  tekanan  gas sampai  dengan  hari  kesembilan  pada penelitian  keempat  pukul  17.00  WIB sebesar  3269  mmHg.  Sehingga  rata- ratanya sebesar 90,81 mmHg.
Dilihat  dari  grafik reaktor  tanpa kontrol  suhu, reaktor spiral  lebih baik karena pemanasan yang dilakukan reaktor tidak mengikuti suhu lingkungan. Pemanasan  dilakukan  oleh  spiral  yang dialiri air panas secara terus-menerus.
Gambar 6. Gambar 5 Hubungan suhu dengan produksi Biogas Pada Reaktor Pemanas Air Dari gambar6, tekanan  gas  yang dihasilkan reaktor pemanasan  air  juga cendrung  berubah,  hal  ini  sesuai  dengan pernyataan  Sembiring  (2004)  bahwa sesudah  produk  mencapai  maximum maka  produk  biogas  akan  menurun. Tekanan gas yang tertinggi yang dicapai
reaktor ini  terdapat  pada  penelitian keempat  pada  pukul  17.00  WIB. Tekanan  gas  naik  pada  penelitian keempat,  karena  produksi  gas  pada penelitian keempat ini tepatnya pada hari kedelapan sudah mulai mengisi biodegester,  sesuai  dengan  pernyataan Hadi  (1990)  yang  menyatakan  bahwa produksi biogas terbentuk sekitar sepuluh hari.
Tekanan  gas  yang dihasilkan reaktor pemanasan  air  mulai  terjadi  pada  pukul 09.00 WIB pada hari keenam (penelitian pertama)  sebesar  20  mmHg.  Hal  ini berarti  biodegester  telah  menghasilkan gas  pada  hari  keenam  pukul  09.00  WIB dan  mencapai  produk  gas  maksimum pada  tekanan  gas  sebesar  169  mmHg. Total tekanan gas sampai hari penelitian terakhir  pada  pukul  17.00  WIB  sebesar 3640  mmHg  sehingga  rata-ratanya didapat sebesar 101,11 mmHg..
Dibandingkan dengan tekanan biodegester  spiral,  biodegster  ini  lebih menunjukan  peningkatan  biogas  yang relatip  stabil  dan  mempunyai  rata-rata yang  lebih  tinggi. Jadi  perbandingan rata-rata  tekanan  gas reaktor  tanpa kontrol: Biodegester Spiral : Biodegester Pemanasan  Air  adalah  29,25  :  90,81  : 101,11 = 2,9 : 9,1 : 10,1
Kesimpulan
1. Produksi  biogas  sangat  berpengaruh terhadap perubahan suhu linngkungan maupun  suhu  yang  berada  didalam reaktor.
2. Reaktor yang paling banyak
mengasilkan  biogas  dan  dengan  rata yang  stabeil,  adalah  dengan  kontrol suhu pemanasan air.
3. Kenaikan produksi gas pada pemansan air 5 kali lebih banyak jika tanpa pengontrolan suhu.
Daftar Pustaka
Hadi,N.,1981.Gas  Bio  sebagai  bahan Bakar, Lemigas,Cepu
Te kan an Gas Pukul
Tekanan Biodegester Pemanasan Air
Judoamidjojo,  M.,  Darwis,  A.  A.  dan
Sa’id,  E.  G.  (1992). Teknologi Fermentasi. CV Rajawali. Jakarta. Kaltwasser,  Bernd,  1980,  Biogas  ; Wiesbaden, FRG, pp. 35-36.
Khasristya  Amaru,  2004. Rancangan Bangun dan Uji Kinerja Biodigester Plastik  Polyethilene Skala kecil. Pertanian: UNPAD Nurtjahya, Eddy, Dkk. 2003. Pemanfaatan Limbah Ternak Ruminansia  untuk Mengurangi Pecemaran  Lingkungan.  Institute Pertanian Bogor: Bogor. Said,  Sjahruddin.2008.Membuat  Biogas dari kotoran hewan. Jakarta: Bentara Simamora, S. 1989. Pengelolaan Limbah Peternakan (Animal Waste Management). Teknologi Energi Gasbio. Fakultas Politeknik Pertanian  IPB.  Bekerjasama  dengan Direktora  Pendidikan  Menengah Kejuruan.  Dirjen  Pendidikan  Dasar dan  Menengah,  Departemen  P  dan K. Simamora 2006. Meningkatkan kualitas  Kompos.  Agro  Media pustaka. Jakarta.
Saputro,  R.R., 2004,”Pembuatan  Biogas Dari  L imbah  Peternakan”,Undip Press ,Semarang. Setiawan,  A.Iwan.  1996. Memanfaatkan kotoran  Ternak. Jakarta:  Penebar Swadaya.
Sufyandi, A., 2001, “Informasi Teknologi Tepat Guna untuk Pedesaan Biogas”, Bandung
Suyitno.2010.TeknologiBiogas, Yogyakarta, Graha Ilmu. Tiratsoo,  E.N.,  1979,  Natural  Gas  Fuel
For  Future?  A  World  Survey,  Gulf Publishing Company, Houston Texas, Third Edition. Wahyuni sri, Mp. 2008. Biogas. Jakarta: Penebar Swadaya. Yunus muchammad. 1991. Pengelolahan  Limbah  Peternak. Universitas Brawijaya, Malang.

## HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN