## Analisa Biogas Berbahan Baku Eceng Gondok dan Kotoran Sapi
Jatmiko Edi Siswanto* 1 , Adi Susanto 2
1 ,2 Jurusan Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Nasional, Jambi Jl. Pattimura, Kenali Besar, Kota Baru, Kota Jambi, Jambi 36361 e-mail: *jatmikoedis@gmail.com
Diterima: 29 April 2018 / Disetujui: 31 Mei 2018 / Dipublikasi online: 30 Juni 2018 https://doi.org/10.22437/chp.v3i1.4806

## ABSTRAK
Teknologi  biogas  merupakan  teknologi  yang  memanfaatkan  kandungan  bahan organik  dari  pertumbuhan  mikroorganisme  yang  berpotensi  untuk  menghasilkan biogas.  Permasalahan  teknologi  biogas  saat  ini  berkaitan  dengan  sistem peralatan,  bahan  baku  dan  besarnya  tekanan  biogas  yang  masih  belum diketahui.  Bahan  utama  pembuatan  biogas  dalam  penelitian  ini  menggunakan eceng gondok, kotoran sapi dan penambahan air dengan perbandingan 25%: 75%: 5  liter,  75%:  25%:  5  liter,  dan  50%:  50%:  5  liter.  Metode  pengujian  awal mengunakan  digister  galon  20  liter  dan  pada  pengujian  akhir  menggunakan digester  drum  200  ,  yang  dilengkapi  termometer,  manometer  dan  ban  untuk penampung  gas.  Berdasarkan  hasil  dari  pengujian  awal  dalam  penelitian  ini diketahui  bahwa  selama  15  hari  fermentasi  perbandingan  25%:  75%:  5  liter merupakan  komposisi  dengan  proses  fermentasi  tercepat  dan  tekanan  gas tertinggi terjadi pada hari ke-6 yaitu sebesar 900 Pa. Berdasarkan hasil pengujian akhir diketahui bahwa pembentukan biogas dengan menggunakan digister drum 200  liter  dengan  perbandingan  25%:  75%:  5  liter,  terjadi  pada  hari  ke-1  sampai hari  ke-21  dan  pencapaian  tekanan  gas  optimal  terjadi  pada  hari  ke-7  dengan tekanan sebesar 10.000 Pa.
Kata kunci: Analisa Biogas; Enceng Gondok; Kotoran Sapi

## ABSTRACT
Biogas  technology  is  a  technology  that  utilizes  organic  matter  from  the  growth  of microorganisms  that  have  the  potential  to  produce  biogas.  Currently,  biogas technology  problems  are  related  to  equipment  systems,  raw  materials  and  the amount of biogas pressure that are still unknown. The main ingredients of biogas production in this research were Eceng Gondok, cow dung and water addition with ratio  25%:  75%:  5  liter,  75%:  25%:  5  liter  and  50%:  50%:  5  liter.  The  initial  test method  used  20  liters  of  gallon  digester  and  the  final  test  using  200  liters  drum equipped  with  thermometer,  manometer  and  tire  for  gas  container.  Based  on  the results  of  the  initial  test  from  this  research,  it  was  known  that  for  15  days, comparison fermentation of 25%: 75%: 5 liter was the composition with the fastest fermentation process and the highest gas pressure occurred on the 6th day with a pressure  of  900  Pa.  Based  on  the  final  test  results,  it  was  known  that  the formation  of  biogas  by  using  200  liters  drum  digiter  with  a  ratio  of  25%:  75%:  5 liters,  occurred  on  the  1st  day  until  the  21st  day  and  the  optimal  gas  pressure occurred on the 7th day with a pressure of 10.000 Pa.
Keywords: Biogas analysis; Eceng Gondok; Cow Dung

## PENDAHULUAN
Kebutuhan  akan  penggunaan  energi  semakin  meningkat  seiring  dengan pertambahan  jumlah  penduduk  dan  peningkatan  konsumsi  oleh  masyarakat akibat  penggunaan  berbagai  macam  peralatan  untuk  menunjang  kenyamanan dalam  kehidupan.  Suber  energi  yang  selama  ini  digunakan  sebagaian  besar berasal  dari  bahan  bakar  fosil,  seperti  batubara,  minyak  bumi,  gas  alam  dan lain-lain.  Bahan  bakar  fosil  merupakan  sumber  energi  yang  tidak  terbarukan, yang  semakin  hari  semakin  menipis  ketersediaannya  oleh  karena  itu,  untuk mengganti  penggunaan  energi  tidak  terbarukan  diperlukan  sumber  energi alternatif yang mampu mengurangi laju pemakaian energi fosil.
Indonesia  sebagai  negara  tropis  memiliki  sumber  energi  baru  terbarukan yang melimpah sebagai energi alternatif pengganti energi fosil. Salah satu energi alternatif tersebut adalah pemanfaatan energi biogas. Biogas adalah gas produk akhir  dari  pencernaan  degradasi  anaerobik  .dalam  lingkungan  tanpa  oksigen atau  tanpa  udara  oleh  bakteri-bakteri  menthanogen.  Biogas  merupakan  salah satu  sumber  energi  alternatif  terbarukan  yang  paling  efisien  dan  efektif. Teknologi  biogas  dilakukan  dengan  memanfaatkan  kandungan  bahan  organik untuk  pertumbuhan  mikroorganisme  yang  potensial  menghasilkan  biogas (Nadiriah dan Triwikantoro, 2014).
Karakteristik  bahan  baku  biogas  harus  memiliki  karakteristik  yang  khas agar keberhasilan proses fermentasi substrat berjalan dengan lancar . Idealnya, bahan  baku  biogas  di  pilih  dan  di  campur  dalam  proporsi  tepat  untuk menghasilkan  biogas  yang  berkualitas.  Kandungan  air,  derajat  keasaman  pH dan  kualitas  bahan  baku  biogas  merupakan  hal  yang  sangat  penting  perlu diperhatikan.  Karakteristik  bahan  baku  yang  harus  diperhatikan  C/N  adalah perbandingan jumlah karbon (C) dengan nitrogen (N) dalam suatu bahan. Bahan baku yang biasa di jadikan biogas adalah kotoran ternak gulma air dan limbah- limbah  yang  dihasilkan  dari  produk  samping  pertanian  dan  .pemanfaatan limbah  eceng  gondok  dapat  dijadikan  bahan  sebagai  sumber  Carbon(C)  dan Nitrogen(N) dalam pembentukan gas metana.

## Gambar 1. Gulma enceng gondok
Eceng gondok merupakan tanaman gulma  (Gambar 1) di wilayah perairan yang hidupnya terapung pada air dan dengan mudah menyebar melalui saluran air  ke  badan  air  lainnya.  Perkembang  biakannya  yang  demikian  cepat menyebabkan  tanaman  eceng  gondok  telah  berubah  menjadi  tanaman  gulma perairan.  Kotoran  sapi  sebagai  limbah  peternakan  juga  berpotensi  dapat dijadikan bahan sebagai sumber C dan N dalam pembentukan gas metan. Feses sapi  mengandung  hemisellulosa  sebesar  18,6%,  selulosa  25,2%,  lignin  20,2%, nitrogen  1,67%,  fosfat  1,11%  dan  kalium  sebesar  0,56%.  Di  lain  pihak, pemanfaatan  limbah  peternakan  (kotoran  ternak)  merupakan  salah  satu alternatif yang sangat tepat untuk mengatasi naiknya harga pupuk organik dan ketersediaan bahan bakar minyak yang semakin menipis (Darnegsih, 2016).
Manfaat  dan  keuntungan  dari    biogass  atau  methan  dapat  digunakan untuk  berbagai  keperluan  seperti  halnya  gas  alam.  Tujuan  utama  pembuatan biogas  adalah  untuk  mengisi  kekurangan  atau  mensubtitusi  sumber  energi.  di daerah  pedesaan  maupun  kota  sebagai  bahan  bakar  keperluan  rumah  tangga terutama memasak dan lampu penerangan, disamping itu dari proses produksi biogas akan dihasilkan sisa kotoran (sludge) yang dapat langsung dipergunakan sebagai  pupuk  organik  pada  tanaman  atau  budidaya  pertanian  limbah  biogas yaitu kotoran (sludge) yang telah hilang gasnya merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman bahkan unsur- unsur  tertentu  seperti  protein,  selulose,  lignin  tidak  dapat  digantikan  oleh pupuk kimia.
Biogas  mulai  diperkembangkan  di  Indonesia  sepenulisr  tahun  1970 namun, tingginya penggunaan bahan bakar minyak tanah dan tersedianya kayu bakar menyebabkan penggunaan biogas menjadi kurang  berkembang. Teknologi biogas    mulai    berkembang    kembali    sejak    tahun    2006    ketika  kelangkaan energi menjadi topik utama di Indonesia (Renilaili dan Pasmawati, 2016). Energi yang  dihasilkan  adalah: (1) Energy  yang  bersih dan  dapat diperbaharui, (2) Bahan    bakar  biogas  yang  dihasilkan  berkualitas  tinggi,  (3)  Dari  lingkungan, keuntungan        yang  diperoleh  adalah  mengurangi  pencemaran  lingkungan (polusi).
Penelitian ini bertujuan untuk  mengetahui   seberapa  besar    persentase biogas  yang dihasilkan dari  bahan baku  enceng gondok dan seberapa  besar persentase hasil biogas  yang  terjadi  apabila  enceng  gondok dicampur dengan kotoran  sapi. Penelitian ini juga berfungsi untuk  mengetahui  persentase  dari biogas    yang      dihasilkan    dari    bahan    baku    yang    dipakai,    juga    dengan adanya  penelitian  ini  penulis  bisa   membuat  biogas yang   sesuai  dengan kebutuhan dan  komposisi . yang  tepat   untuk  mendapatkan   biogas  yang optimal. Bagi   masyarakat  awam yang  ingin  meproduksi   biogas   yang  baik dapat    menggunakan  cara-cara  ini,    agar    dalam  pembuatan  diperoleh  biogas yang  optimum sesuai dengan keinginan.

## METODOLOGI PENELITIAN
Pada  tahap  pada  pengujian  pendahuluan  ini  akan  dilaksanakan pengujian  pembuatan  digester  biogas  dengan  sekala  kecil,  yaitu  dengan memanfaatkan  galon  air  sebagai  media  digester  proses  anarob  fermentasi  . Bahan baku utama enceng gondok bercampur dengan kotoran sapi berdasarkan dari  pengujian  biogas  digester  dengan  sekala  kecil,  bertujuan untuk    menekan angka kegagalan dalam proses pengujian biogas sekala drum.
Adapun hasil pengujian biogas ini diharapkan dapat mengetahui sebagai berikut:  (1)  Berapa  perbandingan  bahan  baku  komposisi  biogas  yang  sesuwai untuk menghasilkan kandungan gas metana (CH 4 ) yang optimal, (2) Mengetahui sekala  waktu  dari  proses  fermentasi  biogas,  (3)  Mengetahui  hasil  dari  tekanan kandungan gas metana (CH 4 ) dari proses anarob biogas, (4) Mengetahui volume dari komposisi bahan baku dari biogas. Bahan - bahan perencanaan rancangan digester biogas sekala kecil adalah galon air mineral, katup pengatur gas berupa
keran,  selang  pelastik  1  inci,  termometer,  manometer,  dan  ban  sebagai penampung gas.

## Gambar 2. Skema biogas galon

## Bahan baku yang digunakan
Fases sapi yang digunakan dalam dalam kondisi segar karena lebih mudah di  proses  dibandingkan  dalam  kondisi  kering.  Eceng  gondok  dicacah  dengan ukuran  2-3  cm  pada  bagian  batang  dan  saja.  Setelah  itu,  bahan  ditimbang sesuai dengan kebutuhan. Pelaksanaan pengujian biogas ini dilakukan dengan 2 tahapan pengujian percampuran bahan isian diantaranya: (1) Enceng gondok 25 % : Kotoran sapi 75% : Air 5 liter; (2) Enceng gondok 75 % : Kotoran sapi 25% : Air 5 liter; dan (3) Enceng gondok 50 % : Kotoran sapi 50% : Air 5 liter

## Penanganan biogas
Dalam pembuatan biogas untuk mendapatkan produksi gas yang maksimal ada  beberapa  penanganan  biogas  selama  proses  pemeraman  yang  perlu diperhatikan diantaranya: (1) Peletakan digester sesuaikan dengan  temperature lingkungan  sepenulis  ruangan  suhu  kamar;  (2)  Hindari  dari  paparan  sinar matahari  langsung  selain  berpengaruh  pada  temperatur  juga  mengakibatkan tumbuhnya  lumut  pada  dinding  digester;  (3)  Hindari  dari  kebocoran  pada pralatan biogas karena akan mengakibatkan suatu kegagalan terbentuknya gas pada saat pengujian.

## PEMBAHASAN
Hasil  pengujian  biogas  didata  setiap  jam  10  pagi  dengan  mendata  suhu, tekanan,  berat  biogas.  Hasil  pengujian  biogas  skala  galon  20  liter  dengan  3 perbandingan  komposisi  ditunjukkan  pada  Tabel  1.  Pencapaian  tekanan  gas tertinggi  dari  ketiga  desain  eksperimen  terjadi  pada  desain  eksperimen
25%:75%:5 liter terjadi pada hari ke 6, yaitu sebesar 900 Pa, sedangkan tekanan gas tertinggi pada eksperimen 75:25:5 yaitu pada hari ke 6, Sebesar 600 Pa, dan tekanan gas eksperimen  50:50:5  yaitu pada hari ke 6, Sebesar 700 Pa.

## Tabel 1. Hasil pengujian biogas pada Galon
Massa Isian Hari ke- Waktu Pengujian Suhu (°C) Tekanan (Pa) Berat Gas (gram) Volume (Liter) Enceng Gondok 2,5 kg; kotoran sapi 7,5 kg; air 5 L 1 10,00 37 - 425 15 3 10,00 38 300 440 15 6 10,00 39 900 520 15 9 10,00 39 700 560 15 12 10,00 38 300 575 15 15 10,00 37 200 580 15 Enceng Gondok 7,5 kg; kotoran sapi 2,5 kg; air 5 L 1 10,00 37 - 425 15 3 10,00 37 200 430 15 6 10,00 38 600 455 15 9 10,00 38 400 475 15 12 10,00 37 200 480 15 15 10,00 37 200 485 15 Enceng Gondok 5,0 kg; kotoran sapi 5,0 kg; air 5 L 1 10,00 37 - 400 15 3 10,00 37 200 405 15 6 10,00 39 700 455 15 9 10,00 39 600 460 15 12 10,00 38 300 470 15 15 10,00 38 200 475 15

## Pengujian dengan Menggunakan Digister Drum Plastik Volume tabung pencerna
Kapasitas  adonan  hanya  150  kg  dan  digester  yang  digunakan merencanakan  menggunakan  drum  plastik  200  liter  (Gambar  3).  Adapun spesifikasi  drum  adalah  sebagai  berikut  diameter  tabung  luat  (Dl)  52,2  cm, diameter  dalam  (Dd)    52  cm,  tinggi  tabung    =  92  cm,  dari  speaifikasi  drum tersebut maka dapat di ketahui volume drum dengan rumus berikut:
Dimana :
V = volume biogas ( m 3 ) r = jari-jari drum penampung (m) t = selisih tinggi drum (m)
Adapun Perhitungan volume digester
V = 𝝅𝒓 𝟐 x t = 3,14 x (26) 2 x 92 = 195,282,88 𝑐𝑚 3
= 0,19 5 𝑚 3
V = 𝝅𝒓 𝟐 x t

## = 195,28 liter = 200 L
Gambar 3.  Skema  digester  drum  plastik.  (a)  Kontrol  Manometer;  (b) Penimbangan  Berat  Gas;  (c)  Posisi  Manometer  Penuh;  (d) Penampungan Gas pada Ban.

## Proses Pengujian

## Banyaknya isian digester
Dalam  perhitungan  menentukan  jumlah  kotoran  sapi  dan  enceng  gondok yang  dibutuhkan  untuk  menghasilkan  biogas.  terlebih  dahulu    dihitung  masa jenis kotoran sapi dan enceng gondok dengan mengunakan rumus  masa jenis (Saputri dan Trihadiningrum, 2010).

## Kotoran sapi
Diketahui  masa  kotoran  sapi  di  timbang  seberat  15  kg  dengan mengunakan ember dengan volume ember 0,020 m 3 sehingga masa jenis kotoran sapi adalah :
𝜌 = 15 0,020 =  750 kg/ m 3
(a) (c) (b) (d)
Enceng  gondok,  masa  enceng  gondok  di  timbang  seberat  12  kg  dengan menggunakan  ember  dengan  volume  ember  0,020 m 3 ,  sehingga  masa  jenis enceng gondok adalah :   = 12 0,020 = 600 kg/m 3 .
Masa jenis air adalah 1000 kg/m 3
1. Volume digester = 0,195 m 3 atau 200 liter
2. Volume  (v)  bubur  kotoran  sapi  dan  enceng  gondok  adalah  ¾  dari  volume digester dengan perbandingan 25 kg : 75 kg  dan penambahan air 50 liter .
V  = 3 4 x 0,195 m 3 = 0, 1425 m 3
Jadi 0,1425 adalah volume digester yang di isi bubur kotoran sapi bercampur cacahan  enceng  gondok.  Jadi  diperlukan  0,025 m 3 enceng  gondok  dan  dibu tuhkan 0,075 m 3 kotoran sapi dan air sebagai pengencer 0,050 m 3 .
3. Masa kotoran sapi (Ms) yang dibutuhkan adalah Volume kotoran sapi x masa kotoran sapi
Ms   =  0,075 m 3 x 750 kg/ m 3 = 56,25 kg
4. Masa enceng gondok (Me) yang dibutuhkan adalah Volume  enceng gondok x masa   jenis kotoran sapi Me = 0,025 kg/ m 3 x  600 kg/ m 3 = 15 kg 5. Masa air (Ma) yang dibutuhkan adalah Volume air  x masa jenis air Mair  = 0,050 m 3 x 1000 kg/ m 3 = 50 kg
Hasil pengujian biogas dengan cara yang sama pada Drum 200 liter dengan perbandingan  25%:75%:50  liter,  ditunjukan  pada  Tabel  2.  Tekanan  gas  yang dihasilkan selama 21 hari tekanan gas terliha pada hari  ke 1 dengan tekanan gas  3.600.Pa,  dan  meningkat  5.000.Pa  pada  hari  ke  3-5  tekanan  gas  terbaca dimanaometer  P2  hari  6-9  10.000  pa.  Sunaryo  (2014)  menyebutkan  bahwa biogas  yang  dihasilkan  kotoran  sapi  selama  proses  fermentasi  adalah  27,35 L/Kg.  Sedangkan  dengan  penelitian  Wardani  dan  Warsono  (2013)  yang menyelidiki  potensi  biogas  dari  eceng  gondok  dan  peluang  untuk mengoptimalkan  instalasi  biogas  mikro  hasilnya  adalah  11,3  liter  biogas  dapat dihasilkan dari satu kilogram eceng gondok segar.

## Tabel 2.   Hasil pengujian biogas pada Drum dengan perbandingan isian 25%
enceng gondok : 75% kotoran sapi : 50 L air

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dari  pengujian  pembuatan  dan  pengujian  biogas  yang telah dilaksanakan dengan ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut.
1. Berdasarkan  hasil  dari  pengujian  biogas  skala  Galon    perbandingan  25%  : 75% : Air 5 liter adalah hasil yang paling optimal selain mendapat hasil yang optimal  perbandingan  tersebut  bisa  mengeluarkan  gas  selama  15  hari dengan tekanan maksimal hari ke 6, yaitu sebesar 900 Pa dan 200 Pa pada hari ke 15.
2. Berdasarkan  hasil  pengujian  biogas  pada  drum  200.Ltr  dengan perbandingan  25%  :  75%  :  Air  5  lite  yang  telah  dilakukan  gas  bisa  keluar selama  21  hari  waktu  fermentasi.  pencapaiyan  tekanan  gas  yang  paling optimal  adalah  pada  hari  ke  7  mampu  menghasilkan  tekanan  gas  sebesar 10.000 Pa dan 4400 Pa pada hari ke 21

## DAFTAR PUSTAKA
Hari ke- Waktu pengujian Suhu (°C) P1 Tekanan (Pa) P2 Tekanan (Pa) P3 Tekanan (Pa) 1 10.00 37 3.600 - 1.800 2 10.00 34 4.400 - 2.200 3 10.00 34 5.000 - 3.800 4 10.00 38 5.000 - 2.300 5 10.00 42 5.000 - 3.600 6 10.00 38 - 10.000 2.300 7 10.00 38 - 10.000 3.300 8 10.00 39 - 10.000 - 9 10.00 38 - 10.000 - 10 10.00 36 5.000 - 2.300 11 10.00 40 5.000 - 3.500 12 10.00 38 - 10.000 1.500 13 10.00 38 - 10.000 2.600 14 10.00 40 4.300 - 3.400 15 10.00 40 4.400 - 1.600 16 10.00 38 4.400 - 2.500 17 10.00 39 4.700 - 3.600 18 10.00 40 4.500 - 1.700 19 10.00 36 3.700 - 2.500 20 10.00 38 4.500 - 3.200 21 10.00 37 4.400 - 4.000
Nadiriah,  N.  dan  Triwikantoro.  2014.  Pemurnian  produksi  biogas  dengan metode  absorbsi  menggunakan  Ca  (OH2).  Jurnal  Sains  dan  Senipom  ITS, 3(2): 2337-3520.
Darnegsih.  2016.  Pengaruh  perbandingan  bahan  baku  terhadap  biogas  dari enceng gondok dengan mengunakan kotoran sapi. Jurnal of Chemical Proses Enginering, 1(1): 9-13.
Renilaili,  R.  dan  Pasmawati,  Y.  2016.  Biogas  enceng  dan  feses  sapi  sebagai energi alternatif. Proceeding Simpossium Nasional RAPI XV, pp. 486-492.
Saputri, A.R. dan Trihadiningrum, Y. 2010. Pemanfaatan biogas enceng gondok dari  kolam  pengolahan  grey  Water  sebagai  penghasil  biogas.  Surabaya: Fakultas Teknik Sipil ITS.
Sunaryo,  S.  2014.  Rancang  bangun  reactor  biogas  untuk  pemanfaatan  limbah ternak sapi didesa Limbang Kabupaten Banjar Negara. Jurnal PPKM UNSIQ, 1(1): 1-10.
Wardani,E.K. Warsono, B.D, 2013.  Perencanaan biodigester tinja manusia dan kotoran  ternak  sekala  komunal  rumah    tangga  di  Kecamatan  Ngancar, Kabupaten  Kediri.  Jurusan  Teknik  Lingkungan,  Fakultas  Teknik  Sipil  dan Perencanaan ITS.