## Pembangkit Listrik Tenaga Biogas dengan Digester Tipe Balon di Peternakan Sei Temiang Batam
Qoriatul Fitriyah a,* , Dedi Irawan b and Muhammad Prihadi Eko Wahyudi a
a) Politeknik Negeri Batam Jurusan Teknik Elektro b) PT Epson Indonesia Mukakuning Batam *Email: fitriyah@polibatam.ac.id

## Abstrak
Peternakan sapi di Sei Temiang Batam menghasilkan kotoran sapi sebesar ±50 m 3 per bulan. Selama ini sebagian dari kotoran tersebut diambil oleh warga untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pupuk. Untuk menambah nilai jual limbah, tinja sapi juga bisa diolah menjadi sumber listrik alternatif sebelum dimanfaatkan ampasnya untuk rabuk organik. Penelitian ini menggunakan tipe balon sebagai digester pembangkit listrik biogas dengan alasan instalasinya  sederhana,  mudah  dibongkar  pasang  dan  harganya  relatif  murah.  Prototype  pembangkit  ini menggunakan campuran kotoran sapi dan air dengan perbandingan 1:1. Gas sebesar 624 liter bisa dihasilkan dari satu drum plastik yang mampu untuk menyalakan listrik selama 35 menit dengan kapasitas daya sebesar 700 watt.
Kata kunci: Biogas, Pembangkit Listrik Tenaga Biogas, Digester, Digester Balon

## Abstract
Sei Temiang Livestock in Batam, produce roundabout  ±50 m 3 of cow faeces each month. Usually, some of this waste is taken away by villagers to be used as raw material of fertilizer. To increase its value, the excrement can be utilized as  source of alternative energy before the  remnants are applied as organic manure. This research use balloon  type  as  the  digester  of  biogas  power  plant  due  to  reasons  such  as  simple  installation,  easy  to  be overhauled,  and  the  cost  is  quite  affordable.  This  prototype  use  a  mixture  of  cow  excrement  and  water  with proportion of 1:1. Gas equivalent to 624 litre can be gained from 1  plastic drum which is able to turn on the electricity for 35 minutes with power capacity of 700 watts.
Keywords: Biogas, Biogas Power Plant, Digester, Balloon Digester

## 1  Pendahuluan
Sei Temiang merupakan area peternakan sapi terbesar di  Kota  Batam.  Peternakan  ini  memiliki  kapasitas hingga  sebanyak  300  ekor  sapi  dengan  rata-rata kotoran yang dihasilkan sebesar 50 m 3 perbulan.
Selama  ini  kotoran  tersebut  diambil  oleh  warga sekitar  untuk  dimanfaatkan  sebagai  pupuk  kandang, walaupun sebetulnya, nilai utilitas limbah organik ini bisa  ditingkatkan,  salah  satunya  dengan  instalasi pembangkit listrik tenaga biogas.
Sementara  itu,  naiknya  harga  bahan  baku  fosil menyebabkan  manusia  mencari  alternatif  energi  lain yang efisien dan ekonomis.[1-5] Sumber energi listrik yang  ramah  lingkungan  juga  menjadi  salah  satu  isu penting yang harus diperhatikan.[6]
Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas
anaerobik  atau  fermentasi  dari  bahan-bahan  organik seperti kotoran manusia dan hewan, limbah domestik (rumah  tangga),  sampah  biodegradable  atau  setiap limbah  organik  yang  biodegradable  dalam  kondisi anaerobik.  Kandungan  utama  dalam  biogas  adalah metana dan karbon dioksida. Biogas yang dihasilkan oleh  aktivitas  anaerobik  sangat  popular  digunakan untuk  mengolah  limbah  biodegradable  karena  bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen  dan  sekaligus  mengurangi  volume  limbah buangan.  Metana  dalam  biogas,  bila  terbakar  akan relatif  lebih  bersih  daripada  batu  bara,  dan menghasilkan  energi  yang  lebih  besar  dengan  emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. [7]
Berdasarkan  asumsi  dari  Pusat  Data  dan  Informasi Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral  Kementerian ESDM (2010) bahwa penggunaan sumber energi fosil yang tidak bijak selain akan menghabiskan cadangan
Vol. 10 No. 2, October 2018, 64-67
e -ISSN: 2548-9828
Accepted October 2018
sumber  energi  juga  akan  memberikan  dampak lingkungan  melalui  emisi  gas  CO 2 dan  gas  rumah kaca  lainnya.  Emisi  gas  CO 2 berdasarkan  Skenario Dasar atau Busines as Usual (BAU) akan meningkat menjadi  sekitar  1000  juta  ton  pada  tahun  2020  dan akan  terus  meningkat  menjadi  2129  juta  ton  pada tahun 2030. Berdasarkan scenario mitigasi emisi gas CO 2 yang dapat ditekan menjadi 706 juta ton di tahun 2020  dan  1219  di  tahun  2030.  Menurut  sumbernya emisi  gas  CO 2 berasal  dari  pembakaran  batubara (50,1%), gas bumi (26%) dan minyak bumi (23,9%). Sektor  industri  merupakan  penyumbang  emisi  CO 2 terbesar diikuti oleh sektor rumah tangga, transportasi, komersil dan Pertanian, Konstruksi dan Pertambangan (PKP).[8]

## 2  Landasan Teori
Digester  biogas  adalah  salah  satu  bagian  penting dalam  proses  produksi  biogas.  Fungsi  digester  itu sendiri sebagai tempat penguraian kotoran sapi yang akan  diendapkan.  Adapun  jenis  digester  yang  dapat digunakan dalam proses produksi biogas diantaranya adalah:

## A. Digester Jenis Fixed Dome
Digester  ini  juga  sering  disebut  reaktor  Cina, dinamakan  demikian  karena  reaktor  ini  pertama  kali dibuat di cina pada tahun 1930. Digester ini memiliki dua bagian  yaitu digester sebagai tempat penguraian kotoran dan bagian penampung  gas. Gambar berikut ini  merupakan  contoh  gambar  digester  tipe  fixed dome yang sering digunakan masyarakat Cina dalam pembuatan biogas.[9]
Figure 1. Digester tipe Fixed Dome[10]
B. Digester Jenis floating dome
Digester  floating  dome  atau  sering  disebut  juga digester  tipe  india.  Digester  berjenis  terapung  ini pertama kali dikembangkan pada tahun 1937 di india. Digester  ini  memiliki  bagian  yang  sama  dengan digester  tipe  cina,perbedaannya  terletak  pada  bagian penampung  gas  yang  menggunakan  peralatan bergerak  berupa  drum  sebagai  penampung  gas metan.[9]
Figure 2. Digester Tipe Floating Dome[11]
C. Digester Jenis Balon
Digester balon merupakan jenis digester yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan  bahan  plastik  sehingga  lebih  efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas.Digester ini terdiri satu bagian yang berfungsi sebagai digester penguraian  kotoran dan penampung gas sementara dalam satu ruang tanpa sekat.
Gambar  berikut  ini  merupakan  digester  jenis  balon dimana digester ini mempunyai dua jenis tangki yang berguna  sebagai  tempat  penguraian  kotoran  dan penampung gas metan. Tangki penguraian kotoran ini sendiri  mempunyai  kapasitas  1200  L  dan  tangki penampung  gas  sebesar  100  L.  Kedua  tangki  ini berbahan plastik.[9]
Figure 3. Digester dan tempat penampungan tipe
Balon[9]
Adapun  proses  pembentukan  gas  metan  diawali dengan  penimbunan  kotoran  organik  dalam  tempat penampungan  tanpa  oksigen.  Substrate  dari  kotoran ini  diubah  menjadi  karbohidrat,  lemak,  protein  dan asam  nukleat  dalam  proses  hidrolisis.  Selanjutnya, dilakukan  proses  pengasaman  yang  mengubah struktur karbohidrat menjadi gula, asam lemak, asam amino  dan  basa.  Baik  proses  hidrolisis  dan pengasaman  dilakukan  dalam  kondisi  fakultatif, menggunakan  bakteri  anaerobik  berupa acetobacter .
Proses  ketiga  merupakan  metanogenesis  yaitu
pengubahan asam asetat, hidrogen, asam  formik dan bikarbinat menjadi gas CH 4 dan CO 2 . Proses terakhir ini melibatkan bakteri anaerobik methanobacter. [12]

## 3  Perancangan Alat
Desain  pembangkit  biogas  bisa  dilihat  melalui gambar berikut ini.
Figure 4. Proses Produksi Biogas
Biogas  terbentuk  dalam  proses  penguraian  yang terjadi di ruang kedap udara dengan suhu penguraian antara 30° C – 55° C. Proses produksi biogas dengan menggunakan  digester  tipe  balon  yang  berukuran 1200  liter  sebagai  tempat  penguraian  kotoran  dan tangki penampungan sebesar 100 liter sebagai tempat penampungan gas metan.
Kotoran Sapi
Tangki Pengendapan Filter Gas
Metan
Pengujian Genset dengan LPG Tangki Penampungan Gas Metan
Pengujian dengan Kompor Pengujian
dengan Genset Pengetesan Prototype
Instalasi
Figure 5. Diagram Blok Sistem Kerja
Secara umum,sistem kerja dalam produksi biogas bisa dilihat  dari  pada  gambar  diagram  di  atas.  Bahan utama  yang  digunakan  adalah  kotoran  sapi.  Kotoran yang masih segar ditampung dalam digester selama 1 bulan  untuk  proses  penguraian  kotoran  oleh  bakteri anaerob.  Gas  metan  yang  telah  tertampung  dalam tangki  penguraian  kemudian  dialirkan  ke  filter  gas untuk  proses  pemurnian  gas.  Gas  metan  yang  telah melalui  filter  kemudian  akan  ditampung  di  tangki
penampungan lalu diuji coba dengan kompor gas mini. Pengujian  selanjutnya  menggunakan  genset,  dimana gas metan difungsikan sebagai pengganti bahan bakar LPG.  Adapun  pengujian  terakhir,  output  dari generator  yang  berupa  tegangan  listrik  kemudian dialirkan ke dalam instalasi listrik yang telah dibuat.
Figure 6. Desain dan Prototype Instalasi Listrik

## 4  Hasil dan Analisis
Dalam  pembuatan  pembangkit  listrik  tenaga  biogas ini,  ada  beberapa  pengujian  yang  harus  dilakukan untuk setiap alat.
a. Pengujian Genset CC700 Series
Pengujian  ini  dimaksudkan  untuk  mengetahui  bisa tidaknya  genset  ini  menggunakan  bahan  bakar  gas LPG  maupun  gas  metan,  dengan  cara  memasukan saluran  gas  LPG  ke  katup  input  bahan  bakar  genset sebagai pengganti gas metan untuk sementara waktu. Setelah  saluran  gas  LPG  dipasang,  genset  bisa langsung  dihidupkan  dengan  cara  menarik  atau mengengkol  tali  penarik  yang  berfungsi  sebagai starting manual.
b. Pengujian Gas Metan
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk mengetahui  apakah  kandungan  gas  metan  yang terdapat pada digester sudah dapat digunakan sebagai bahan bakar atau tidak. Langkah ini dilakukan dengan menyalurkan gas metan ke kompor gas, lalu kompor gas  ini  dinyalakan  dengan  pemantik.  Dari  pengujian ini  diketahui  bahwa  kompor  sudah  bisa  menyala dengan bahan bakar gas metan.
c. Pengujian Secara Keseluruhan
Alat ini pertama kali diuji coba dengan menggunakan kompor gas mini untuk mengetahui ada atau tidaknya gas yang dihasilkan oleh digester. Melalui pengetesan dengan  kompor,  diketahui  bahwa  gas  metan  bisa memberikan  nyala  api.  Selanjutnya  dilakukan
pengujian  alat  dengan  menggunakan  generator. Pengujian dilakukan dengan menyalurkan gas LPG ke generator  kemudian  generator  tersebut  dinyalakan (starter). Hal ini dilakukan  karena generator tersebut membutuhkan  tekanan  yang  besar  untuk  nyala pertama  dan  gas  yang  dihasilkan  digester  tidak memiliki  tekanan  yang  cukup  untuk  keperluan tersebut.  Setelah  generator  menyala,  dilakukan perpindahan  dari  gas  LPG  ke  gas  metan  secara bersamaan  agar  aliran  gas  tidak  terputus.  Setelah dilakukan perpindahan sumber gas tersebut, generator bekerja dengan sumber berupa gas metan yang telah dihasilkan oleh digester.
Tabel  berikut  ini  menunjukkan  keluaran  yang didapatkan dalam pengujian.

## Table 1. Keluaran yang didapat saat pengujian
Tegangan 220 V AC Daya 700 Watt Durasi generator bekerja 35 menit
Selanjutnya  keluaran  dari  generator  dihubungkan  ke prototipe instalasi listrik yang terdiri dari 3 lampu TL sebagai  beban  dan  1  stop  kontak  untuk  beban tambahan berupa kipas angin. Dengan jumlah total 4 beban  tersebut,  generator  dapat  bekerja  selama  35 menit.

## 5  Kesimpulan
Dalam  pengujian  digester  tipe  balon,  genset memerlukan  energi  starter  berupa  LPG  sebelum berpindah  ke  gas  metan  hasil  produksi  dari pembangkit  biogas.  Di  samping  itu,  untuk  digester tipe balon dengan volume total 100 liter, hanya cukup untuk  menyalakan  listrik  selama  35  menit  dengan rating daya sebesar 700 watt dengan proses produksi dalam kondisi anaerob selama 1 bulan penuh. Untuk memperoleh  hasil  yang  lebih  baik,  disarankan penggunaan tangki digester yang lebih besar sehingga kontinuitas  suplai  gas  metan  tetap  terjaga,  sesuai dengan penelitian sebelumnya bahwa dengan volume tangki  0,8m 3 mampu  untuk  menghasilkan  gas  enam kali lipat lebih besar dengan waktu retensi yang relatif sama[13].

## References
1. Singh,  K.J.S.,  S.S, Comparative  study  of economics of different models of family size biogas  plants  for  state  of  punjab,  India.
Energy  Convers.  Manag.,  2004. 45 :  p.
1329–1341.
2. Amigun,  B.S.,  R.;  Von  Blottnitz,  H,
Commercialisation  of  biofuel  industry  in
Africa:  A  review. Renew.  Sustain.  Energy
Rev., 2008. 12 : p. 690–711.
3. Pagar  Savita,  D., Design,  Development  and Performance  Evaluation  of  Biogas  Stoves.
Maharana  Pratap  University  of  Agriculture and Technology: Udaipur, India, 2008.
4. Zhou, Z.W., W.; Chen, Q.; Chen, S., Study on sustainable development of rural household energy  in  northern  China. Study  on sustainable  development  of  rural  household energy  in  northern  China,  2008. 12 :  p.
2227–2239.
5. Karthik Rajendran, S.A.a.M.J.T., Household Biogas Digesters—A Review. energies, 2012.
5 : p. 2911-2942.
6. Qoriatul  Fitriyah  ,  D.I., Prediksi  Beban Listrik  Pulau  Bali  Dengan  Menggunakan Metode  Backpropagasi. Semnasif,  2011.
1 (5): p. 1174.
7. Alwathan, M., Ramli Thahir,

## PENGURANGAN  KADAR  H2S  DARI BIOGAS  LIMBAH  CAIR  RUMAH  SAKIT
DENGAN  METODE  ADSORPSI. Konversi,
2013. 2 (1).
8. Fianda  Revina  Widyastuti,  P.,  Hadiyanto,

## POTENSI BIOGAS MELALUI

## PEMANFAATAN  LIMBAH  PADAT  PADA PETERNAKAN  SAPI  PERAH  BANGKA BOTANICAL GARDEN PANGKALPINANG.
EJournal Undip, 2013.
9. Irawan, D., RANCANG BANGUN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS
UNTUK DAERAH SEI TEMIANG. 2012.
10. Lam, J., SNV at NBP Dhaka. 2007.
11. Mueller, NGO Biotech India. 2007.
12. Ulrich Stohr, U.W., Biogas Plants in Animal Husbandry A Practical Guide.
1989(Informatica International, Inc.).
13. KHASAN  S.  KARIMOV,  A.M.A., Solar Biogas  Digester  with  Built-In  Reverse
Absorber Heater. 2011.