## RANCANG BANGUN REAKTOR BIOGAS DENGAN PENGADUK
Munazzirah, Iswadi, dan Ihsan 1
1 Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Alauddin Makassar Email: iramunazzirah@gmail.com, wadi.phys.uin@gmail.com, ihsanphysics@uin-alauddin.ac.id
Abstract: This  research  aims  to  design and  compare  the  results  to  the biogas  reactor  with  a  stirrer  with  a  biogas  reactor  without  a  stirrer.  The research has successfully designed a biogas reactor with a stirrer with a stirrer  using  a  dynamo  as  a  player  with  a  capacity  of  11  kg.  From  the results of tests performed 3 times a day for 9 days, had the highest pH value data obtained on day 5 is 7.5 to biogas reactor with a stirrer and a biogas  reactor  without  a  stirrer.  For  the  measurement  of  temperature changes  irregularly  due  to  unfavorable  weather  conditions  remain.  For the production of biogas in the biogas reactor with a stirrer, began to be seen on day 5 with a value of 76.3 cmHg whereas the increase in biogas reactors without biogas agitator begins to form on day 7 with a 76.5 rise in value. This tool is used for testing samples of cow dung as a sample of the  most  nice  and  easy  to  obtain.  Based  on  the  results  of  research conducted,  it  can  prove  that  the  biogas  reactor  stirrer  dngan  able  to produce biogas more quickly than the biogas reactor without a stirrer this was  due  to  the  substrate  in  the  fermentation  container  tercempur homogeneously so that the bacteria is able to reproduce a whole.
Keywords : Biogas Reactor, Design, Fermentation, Mixer, Pressure.

## 1. PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Energi merupakan bagian penting dalam kehidupan manusia, karena hampir semua  aktivitas  manusia  selalu  membutuhkan  energi.  Sebagian  besar  energi  yang digunakan  di  indonesia  berasal  dari  energi  fosil  yang  berbentuk  minyak  bumi  dan gas  bumi.  Jika  dilihat  dari  segi  perkembangannya,  sistem  keenergian  di  indonesia selama  ini  menunjukkan  bahwa  sumber daya  energi  fosil  masih menjadi  penopang utama  sumber  energi  dalam  memenuhi  kebutuhan  energi  di  dalam  negeri.  Energi fosil  yang  menjadi  andalan  adalah  minyak  bumi,  gas  bumi,  dan  batubara.  Selama puluhan  tahun,  minyak  bumi  mendominasi  penyediaan  dan  pemanfaatan  energi  di dalam negeri berupa bahan bakar minyak (bbm) dan listrik.
Energi minyak bumi yang paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari- hari adalah bensin dan solar, sedangkan untuk keperluan rumah tangga masyarakat lebih memilih menggunakan minyak tanah. Namun karena adanya program konversi minyak tanah ke gas lpg, harga minyak tanah dipasaran tinggi dan keberadaannya sangat  langka,  sehingga  masyaraat  banyak  yang  beralih  untuk  menggunakan  gas lpg dalam memenuhi kebutuhan energinya. Tetapi dengan adanya program tersebut juga  tidak  menyelesaikan  masalah  bahan  bakar  dimasyarakat.  Hal  ini  dikarenakan kekhawatiran masyarakat akan potensi bahaya kebocoran tabung gas yang memicu ledakan yang cukup kuat, selain itu pendistribusiannya yang belum merata kesemua wilayah  di  indonesia  yang  menimbulkan  kelangkaan  gas  lpg  dibeberapa  daerah. dalam  situasi  seperti  ini  pencarian,  pengembangan,  dan  penyebaran  teknologi energi  non  bbm  yang  ramah  lingkungan  menjadi  amat  penting,  terutama  ditujukan kepada  keluarga  miskin  sebagai  golongan  yang  banyak  terkena  dampak  kenaikan bbm  (lazuardy,  2008).  Seperti  yang  dikemukakan  beberapa  pakar energi  dan  wakil mentri energi sumber daya manusia (esdm) bahwa perlunya terobosan baru berupa energi  alternatif  agar  dapat  membantu  kurangnya  pasokan  energi  (bbm)  di indonesia.  Salah  satu  teknologi  yang  sesuai  dengan  keadaan  tersebut  ialah teknologi biogas (kementrian energi daan sumber daya mineral, 2012: 5) .
Biogas dapat dihasilkan dari pengolahan limbah rumah tangga dan buangan dari  sisa  kotoran  ternak,  dengan  demikian  biogas  memiliki  peluang  yang  besar dalam  pengembangannya  karena  bahannya  dapat  diperoleh  dari  sekitar  tempat tinggal  masyarakat.  Setiap  biogas  yang  di  hasilkan,  diproses  secara  anaerob didalam  reaktor  dibantu  oleh  bakteri-bakteri  anaerob.  Dalam  perkembangan teknologi  biogas  ini,  ada  beberapa  macam  reaktor  yang  telah  digunakan,  dengan metode  dan    kualitas  hasil  biogas  yang  bebeda-beda  baik  itu  dilengkapi  dengan sistem  pengaduk  maupun  tanpa  pengaduk.  Teknologi  biogas  ini,  perlu dikembangkan  dengan  metode  dan  inovasi  baru  sehingga  mampu  memenuhi kebutuhan  masyarakat  akan  bahan  bakar  agar  tidak  selamanya  bergantung  pada energi fosil  yang semakin berkurang.
Beberapa  penelitian  telah  dilakukan  terkait  teknologi  biogas  ,  salah  satu  di antaranya  adalah  penelitian  yang  dilakukan  oleh  candrika  widiartanti  yuwono  dan totok  soehartanto  dengan  judul  perancangan  sistem  pengaduk  pada  bioreaktor model  batch  untuk  meningkatkan  produksi  biogas  .  Diperoleh  hasil  penelitian  yaitu reaktor  yang  di  rancang  dengan  model  batch  di  lengkapi  pengaduk  di  bantu  oleh dinamo (motor dc) mampu menghasilkan biogas lebih baik.
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas,  maka  akan  dilakukan  penelitian  dalam upaya meningkatkan kualitas hasil biogas dan mengembangkan inovasi baru reaktor biogas dengan judul “rancang bangun reaktor biogas dengan pengaduk”.

## Rumusan Masalah
Rumusan  masalah  pada  penelitian  ini  yaitu  bagaimana  merancang  bangun reaktor biogas tanpa pengaduk dan dengan pengaduk dan bagaimana perbandingan hasil kenaikan biogas dari reaktor tanpa pengaduk dan dengan pengaduk?

## Tujuan Penelitian
Mengacu pada rumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah mengetahui rancang bangun reaktor biogas tanpa pengaduk dan dengan pengaduk dan perbandingan hasil kenaikan biogas dari reaktor tanpa pengaduk dan dengan pengaduk.
2. METODE PENELITIAN

## Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  pada  bulan  Oktober-November  2016  di  kampus UIN Alaauddin Makassar Samata- Gowa.

## Alat
Galon  ,Dinamo  (motor  dc),  Besi  pengaduk,  Pipa,  Kran,  Termokopel, Manometer terbuka, Stopwatch, Gelas kimia (1 l),Timbangan (kg).

## Bahan
Kotoran sapi (basah) 4 kg dan air 4 kg.

## Prosedur Kerja

## Merancang Bangun Alat
a.  Menyiapkan 2 buah wadah dengan ukuran 11 liter.
b.  Membuat lubang masukan pada penutup wadah fermentasi
c.  Memasang dinamo pada bagian penutup atas wadah fermentasi, kemudian menyambungkan  besi  pengaduk  pada  poros  dinamo  dibagian  bawah penutup wadah.
d.  Memastikan dinamo dan besi pengaduk terpasang dengan benar dan rapat (tanpa celah) pada penutup wadah fermentasi dengan cara di las.
e.  Memasang  penutup  wadah  dengan  pengelasan  dan  memastikan  wadah tertutup rapat.
f. Memasang pipa pada bagian atas penutup wadah fermentasi (wadah i) dan menghubungkan ke wadah penyimpan biogas (wadah ii) .
g.  Memasang  kran  pada  pipa  untuk  mengatur  biogas  yang  akan  keluar  ke wadah penyimpan.
h.  Memasang  manometer  terbuka  (alat  ukur  volume  biogas),  dan  regulator tekanan  (alat  ukur  tekanan  biogas)  pada  bagian  atas  penutup  wadah penyimpan biogas.
i. Memasang selang gas pada sisi kanan bagian atas wadah penyimpan yang terhubung ke kompor gas.
j. Memastikan semua komponen reaktor terpasang dengan benar.

## Tahap Pengujian Kebocoran Alat
Wadah fermentasi dan wadah penampung biogas diisi air hingga penuh. Jika ada  air  yang  keluar  dari  masing-masing  wadah,  maka  diberi    tanda  agar  dapat dilaakukan penambalan pada kebocoran tersebut.

## Uji Kerja Alat
Memasukkan  bahan  yang  telah  dicampur  rata  kedalam  reaktor  biogas  dan mengukur  jumlah  kenaikan  biogas  per  harinya  dengan  menggunakan  manometer terbuka.  Pengamatan  performansi  (kerja  alat)  reaktor  biogas  tanpa  pengaduk  dan dengan  pengaduk  dilakukan  dengan  cara  melihat  kinerja  alat  mulai  dari memasukkan bahan hingga alat dapat diaplikasikan ke kompor biogas.

## Tekanan Biogas
Pengukuran  perubahan  kenaikan  tekanan  biogas  dilakukan  dengan  melihat angka  atau  nilai  yang  ditunjukkan  pada  manometr  tekanan  tiap  hari  pada  wadah fermentasi.

## Model Rancang Bangun Reaktor Biogas dengan Pengaduk
Gambar 1. Rancang bangun reaktor biogas dengan pengaduk Keterangan : 1)Saluran input
2) Dinamo (motor dc) 3) Wadah fermentasi dilengkapi pengaduk 4) Pipa saluran input biogas 5) Kran input biogas 6) Manometer
7) Kran output biogas
8) Wadah penampung biogas
9) Selang gas
10)Kompor biogas

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Rancang Bangun Reaktor Biogas dengan Pengaduk
Berdasarkan langkah prosedur pembuatan reaktor biogas dengan pengaduk seperti  gambar  2  maka  hasil  rancang  bangun  alat  yang  diperoleh  adalah  sebagai berikut:
Gambar 2. Hasil rancangan alat reaktor biogas dengan pengaduk Sumber: dokementasi pribadi
Keterangan :
1) Manometer terbuka 2) Skala manometer terbuka (mistar) 3) Selang output biogas 4) Wadah pengumpul biogas 5) Kran output biogas 6) Dinamo penggerak pengaduk 7) Selang input biogas 8) Pipa  input substrat
9) Wadah fermentasi
10) Kran 11) Kabel
Perbedaan  alat  ini  dari  alat  reaktor  biogas  sebelumnya  adalah,  reaktor biogas  dengan  pengaduk  mampu  menghomogenkan  substrat  yang  ada  didalam tangki  fermentasi  (pencerna)  agar  tidak  terjadi  endapan  didasar  tangki  fermentasi. Sehingga kebutuhan nutrisi bakteri  dan proses kerjanya terjadi secara menyuluruh
hal ini menyebabkan proses pembentukan biogas tidak memakan waktu yang lebih lama seperti pada proses pembentuan biogas didalam reaktor tanpa pengaduk pada umumnya.
Berdasarkan  penelitian  ini,  dapat  memberikan  informasi  bahwa  alat  ini mampu  menghomogenkan  bahan  campuran  pada  proses  fermentasi  pembentukan biogas  agar  tidak  ada  residu  yang  akan  mempengaruhi  kerja  bakteri  anaerob. Namun,  alat  ini  membutuhkan  ketelitian  dalam  penggunaan  karena  terbuat  dari bahan  plastik  yang  tentunya  akan  mengalami  fabrikasi.  Tetapi  meskipun  begitu reaktor model ini dapat menhasilkan biogas tanpa harus menunggu waktu yg sangat lama.

## Pengukuran pH
Gambar 3. Grafik hubungan antara lama fermentasi terhadap perubahan pH pada reaktor biogas dilengkapi pengaduk
Berdasarkan grafik 3 di atas yang dilakukan sebanyak 3 kali sehari selama 9 hari,  pada  pukul  06.00  pagi,  12.00  siang  dan  18.00  wita  sore  hari,  dapat  dilihat bahwa nilai pH tertinggi adalah pada hari fermentasi ke 5 yaitu dengan nilai 7,5 dan menurun pada hari ke 7 dengan nilai 6,4 sore hari . Sedangkan pada reaktor tanpa pengaduk,  nilai  pH  tertinggi  pada  hari  ke  5  yaitu  7,5  dan  terendah  pada  hari  ke  7 sore  hari.  PH  rendah  menunjukkan  bahwa  kondisi  mikroba  mengalami  penurunan kondisi  dalam  memproduksi  metan,  Nilai  pH  yang  terlalu  rendah  bisa  saja menghentikan  tahap  selanjutnya  yaitu  proses  fermentasi  hal  ini  byasanya  terjadi karena  adanya  endapan  sehingga  bakteri  tidak  bekerja  secara menyeluruh  .  Untuk nilai pH stabil produksi metan berkisar 7,2 – 8,2.

## Pengukuran Suhu
Gambar 4. Grafik hubungan antara lama fermentasi terhadap perubahan suhu luar dan suhu didalam reaktor dengan pengaduk
Gambar 5. Grafik hubungan antara lama fermentasi terhadap perubahan suhu luar dan suhu didalam reaktor biogas  tanpa pengaduk
Berdasarkan gambar 4 dan 5 di atas, yang dilakukan sebanyak 3 kali sehari selama  9  hari,  pada  pukul  06.00  pagi,  12.00  siang dan  18.00  wita  sore  hari,  dapat dilihat  bahwa  diperoleh  nilai  suhu  tertinggi  diluar  reaktor  biogas  dengan  pengaduk dan  tanpa  pengaduk  adalah  pada  hari  pertama  dan  hari  kedua  pada  pagi  hari setelah subtrat dimasukkan kedalam wadah fermentasi dan suhu terendah pada hari ke 3 sore hari dan hari ke 5 pagi hari. Sedangkan pada suhu didalam reaktor,  pada
hari  pertama  sampai  hari  ke  7  cenderung  sama  baik  pada  reaktor  biogas  dengan pengaduk  maupun  tanpa  pengaduk  hanya  saja  pada  reaktor  biogas  dengan pengaduk  terus  mengalami  kenaikan  suhu  sampai  di  hari  ke-  9  pada  waktu  siang hari,  berbeda  dengan  suhu  pada  reaktor  tanpa  pengaduk  yang  tidak  mengalami kenaikan.

## Pengukuran Kenaikan Tekanan Biogas
Gambar 6. Nilai  tekanan biogas pada reaktor biogas dengan pengaduk dan reaktor biogas tanpa pengaduk
Berdasarkan grafik pada gambar 6 di atas, pada pengukuran  yang dilakukan sebanyak 3 kali sehari selama 9 hari, pada pukul 06.00 pagi, 12.00 siang dan 18.00 wita  sore  hari,  dapat  dilihat  bahwa  tekanan  biogas  selama  fermentasi  cenderung mengalami kenaikan dan penurunan. Pada tahap pemasukan substrat, biogas mulai terbentuk  di  hari  ke-5  dipagi  hari  pada    bireaktor  dilengkapi  pengaduk  sedangkan bioreaktor  tanpa  pengaduk,  biogas  baru  terbentuk  pada  hari  ke  7.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  kondisi  mikroba  dalam  keadaan  baik  untuk  mendapatkan nutrisi. Pada hari ke-7 dan tekanan biogas tidak mengalami kenaikan dan pada hari ke-8  mengalami  penurunan,  hal  ini  menunjukkan  asupan  nutrisi  mikroba  didalam reaktor  menurun  dan  butuh  penambahan  substrat  sebagai  asupan  nutrisi.  Dimana pada saat sebelum terjadi pngadukan tekanan biogas yang dihasilkan sangat sedikit dibandingkan  setelah  beberapa  hari  berlangsung  fermentasi  dan  dilakukan pengadukan .
Pada  reaktor  tanpa  pengaduk  biogas  mulai  mengalami  kenaikan  tekanan pada  hari  ke-7.  Proses  pembentukan  biogas  pada  reaktor  ini  lebih  lama dibandingkan  dengan  reaktor  biogas  dengan  pengaduk,  hal  ini  dipengaruhi  oleh
pengadukan  yang  dilakukan  yang  berguna  untuk  menghomogenkan  substrat, karena  asupan  nutrisi  yang  diperoleh  mikroba  tidak  menyeluruh  akibat  terjadi endapan  pada  dasar  wadah  fermentasi/  pencerna  sehingga  mempengaruhi produktivitas  bakteri.  Dimana  hal  ini  ditandai  dengan  fungsi  pengadukan  didalam reaktor  diantaranya  untuk  menjaga  tidak  terjadinya  endapan  didalam  reaktor, dikarenakan  hal  ini  dapat  menybabkan  terhambatnya  aliran  gas  yang  terbentuk didaerah  dasar  sehingga  berpengaruh  pada  jumlah  biogas  yang  akan  dihasilkan. Selain  itu,  dapat  meningkatkan  kontak  antara  mikroba  dengan  substrat  sehingga bakteri  mendapatkan  nutrisi  dengan  baik  sebagai  salah  satu  parameter  kehidupan daripada mikroba.
Uji Nyala Api
Gambar 7. Uji nyala api
Pengujian nyala api ini dilakukan untuk membuktikan biogas yang dihasilkan dapat  terbakar.  Pengujian  ini  dilakukan  dengan  menyalakan  api  dngan menggunakan korek api pada selang keluaran biogas.
Berdasarkan pengujian nyala api yang telah dilakukan pada hari ke 9 setelah substrat dimasukkan kedalam reaktor, seperti yang ditampilkan pada gambar bagian lampiran  bahwa  biogas  yang  dihasilkan  dapat  terbakar  hanya  saja  lama  nyala  api sangat  singkat  hal  ini  dikarenakan  jumlah  biogas  yang  terbilang  sedikit  selain  itu tidak  nampak  warna  pada  nyala  api  hal  ini  sebabkan  oleh  beberapa  faktor. Pengujian nyala api  ini dilakukan untuk membuktikan biogas yang dihasilkan dapat terbakar  .  Pengujian  ini  dilakukan  dengan  menyalakan  api  dengan  menggunakan korek  api  pada selang keluaran  biogas.  Sebagaimana  dijelaskan  pada  teori  bahwa biogas yang diperoleh dapat terbakar jika mengandung gas metan (CH4) sebanyak 45%.

## Volume Biogas
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan,  volume  biogas  tertinggi  yang diperoleh  adalah  sebanyak  78  cm3  pada  reactor  biogas  dengan  pengaduk. Sedangkan  pada  reactor  biogas  tanpa  pengaduk  diperoleh  volume  tertinggi
sebanyak    77,8  cm3  .  Sesuai  dengan  hasil  yang  diperoleh,  dapat  dilihat  bahwa reactor  biogas  dengan  pengaduk  mampu  menghasilkan  biogas  dalam  waktu  yang lebih  cepat    dan  jumlah  yang  lebih  banyak  dibandingkan  dengan  biogas  yang diperoleh dari reactor biogas tanpa pengaduk.

## 4. PENUTUP Kesimpulan
Telah  dirancang  sebuah  reaktor  biogas  dilengkapi  pengaduk  yang  mampu menghomogenkan substat dari bahan organik seperti kotoran ternak sapi agar tidak terjadi  endapan  yang  erbuat  dari  2  buah  galon  air,  galon  pertama  sebagai  wadah fermentasi  (pencerna)  dan  wadah  kedua  sebagai  wadah  penampung  (pengumpul) biogas dengan spesifikasi masing-masing memiliki diameter 20 cm dan tinggi 39 cm untuk  wadah  fermentasi  .  Dan  diameter  18  cm  dan  tinggi  36  cm  untuk  wadah pengumpul  biogas.  Pengadukan  pada  reaktor  ini  dibantu  dengan  menggunakan dinamo.  Adapun  untuk  mengukur  kenaikan  tekanan  biogas  yang  dihasilkan  di gunakan  manometer  terbuka  dan  untuk  menentukan  nilai  pH  dan  tempratur, digunakan  kertas  pH  (lakmus)  dan  termokopel. Produksi  biogas  yang  dihasilkan pada  reaktor  dengan  pengaduk  membutuhkan  waktu  yang  cepat  dan  jumlah kenaikan biogas lebih banyak dibandingkan dengan reaktor tanpa pengaduk.

## DAFTAR PUSTAKA
Ikhsan,  diyono,  dkk.,rancang  bangun  digester  semi  kontinyu  pada  produksibiogas dan  pupuk  organik  dari  sampah  organik, Jurnal, semarang:  fakultas  teknik universitas diponegoro.
Kementrian  energi  dan sumber daya mineral,  2012, media  komunikasi    kementrian energi dan sumber daya mineral, jakarta : esdmmag.
Lazuardy,  indra.  2008.  Rancang    bangun  alat  penghasil  biogaas  model  terapung.
Skirpsi, sumatra  utara:departemen  teknologi  pertanian  fak.pertanian sumatrautara.
Purnomo,  joko.  2009,  rancang  bangun  pembangkit  listrik  tenaga  biogas, Jurnal, surakarta; program diploma i teknik mesin otomotif fakultas teknik universitas sebelas maret.
Wahyuni,  2011,  biogas  energi  terbarukan  ramah  lingkungan  dan  berkelanjutan, Jurnal , jakarta: kongres ilmu pengetahuan nasional (kipnas).
Yuwono,  c.w.  Dkk,  2013,  “perancangan  sistem  pengaduk  pada  bioreaktorbatch untuk meningkatkan produksi biogas”,surabaya: jurusan teknik fisika fakultas teknologi industri institut teknologi sepuluh nopember.