Pengembangan  Desa Mandiri  Energi  (DME) Berbasis  Energi  Terbarukan (Biogas) di Desa Gunungsari Kota Batu
Sandra Malin Sutan* 1 , Ruslan Wirosoedarmo 1 , Riyanto 1 , Annisa’u Choirun 1
1 Universitas Brawijaya
* Coresponding author : sandra.msutan@ub.ac.id

## PENGANTAR
Desa Gunungsari merupakan salah satu dari 9 desa di wilayah Kecamatan Bumiaji Kota Batu. Desa  Gunungsari  memiliki  potensi  wisata  alam yang  indah,  udara  yang  segar  dan  sejuk. Disamping  itu,  sektor  peternakan  mempunyai peranan  penting  dalam pembangunan  ekonomi di  Desa  Gunungsari.  Pada  tahun  2017  jumlah populasi sapi perah di Desa Gunungsari tercatat 1.350  ekor  [1].  Rata-rata  tiap  kepala  keluarga (KK)  memiliki  lima  ekor  sapi  perah.  Peternak sapi di wilayah ini sangat diuntungkan dari segi geografis  karena  untuk  memenuhi  kebutuhan pakan  ternak  tidak  menemui kesulitan.  Rumput
bisa  tumbuh  sangat  baik  dan  subur  sehingga sangat cocok untuk memelihara ternak.
Usaha peternakan sapi perah dapat memberikan dampak positif terhadap pembangunan masyarakat, seperti peningkatan pendapatan  peternak,  perluasan  kesempatan kerja, peningkatan ketersediaan pangan terutama  susu,  serta  peningkatan  pendapatan asli  daerah.  Namun,  isu  lingkungan  dan kesehatan terkait dengan peternakan sapi perah terkadang  kurang  diperhatikan.  Peternakan intensif  dapat  mencemari  lingkungan  melalui pembuangan  kotoran  ternak  ke  tanah,  air permukaan, serta emisi gas metana ke atmosfir [6]. Limbah ternak umumnya digunakan sebagai pupuk  kompos  [2,11]  dan  sedikit  yang

## ABSTRAK
Desa  Gunungsari  di  Kota  Batu  menjadikan  sektor  pertanian  dan  peternakan  sebagai  usaha yang  banyak  dikembangkan  oleh  masyarakatnya.  Produksi  ternak  khususnya  sapi  perah  terus mengalami  peningkatan  dan  memberi  manfaat  yang  besar  sebagai  penyedia  protein  hewani. Namun,  hasil  samping  peternakan  berupa  limbah  kotoran  ternak  dalam  skala  besar  akan menimbulkan  masalah  yang  kompleks.  Selain  itu,  kebutuhan  bahan  bakar  minyak  (BBM)  terus mengalami  peningkatan  seiring  dengan  meningkatnya  proses  industrialisasi.  83%  masyarakat  di Desa Gunungsari masih bergantung pada BBM dan Liquid Petroleum Gas (LPG) untuk memasak. Kedua sumber energi tersebut  berasal dari minyak bumi yang diketahui tidak bisa terbaharukan. Oleh karena itu, diperlukan sumber energi alternatif berupa pemanfaatan kotoran ternak, khususnya kotoran  sapi  menjadi  biogas  sehingga  dapat  digunakan  sebagai  pengganti  LPG  dan  penggerak generator.  Sisa  bahan  organik  dapat  digunakan  sebagai  pupuk  organik  cair  dan  pakan  ikan. Sehubungan dengan hal tersebut, kegiatan Doktor Mengabdi ini dapat meningkatkan pendapatan usaha tani melalui pengoptimalan sumber daya yang ada sehingga petani atau peternak mampu menghasilkan energi mandiri untuk memenuhi kebutuhan energi sehari-hari.

## KEYWORDS
Biogas, energi, kotoran ternak, pupuk, fertilizer.
Article Number : 297-1059-1-SM Received :
2020-11-16 Accepted : 2021-07-09 Published : Volume : 07
Issue : 01 Mounth, Year July 2021 pp.1178-1183
memanfaatkan  sebagai  biogas  [4],  padahal limbah  ternak  berpotensi  untuk  dimanfaatkan sebagai  sumber  energi  pada  saat  bahan  bakar energi terbatas.
Kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) untuk keperluan  industri, transportasi, maupun  rumah tangga dari tahun ke tahun semakin meningkat. Hasil survey menunjukkan bahwa 83% masyarakat di Desa Gunungsari masih bergantung  pada Liquid  Petroleum  Gas (LPG) untuk memasak. Selama ini energi yang berupa LPG  berasal  dari  minyak  bumi  yang  notabene tidak  bisa  terbaharukan.  Menurut  Farahdiba  et al.  [4],  persediaan  minyak  dan  gas  alam Indonesia diprediksi masing-masing akan habis dalam jangka waktu 15 dan 60 tahun. Cadangan BBM tersebut diprekdiksi akan habis dalam dua dekade mendatang jika  terus dikonsumsi tanpa ditemukannya cadangan baru.
Biogas  merupakan  salah  satu  jenis  energi yang dapat digunakan apabila ditinjau dari aspek teknis, sosial, maupun ekonomi, terutama untuk memenuhi kebutuhan energi di pedesaan [8,9]. Pemanfaatan energi biogas memberikan beberapa  keuntungan,  yakni  mengurangi  bau kotoran  ternak  yang  tidak  sedap,  mencegah penyebaran  penyakit,  mengurangi  efek  gas rumah  kaca,  menghasilkan  panas  dan  daya mekanis/listrik, serta memberikan hasil samping berupa  pupuk  padat  dan  cair  [5].  Biogas  dapat dimanfaatkan terutama untuk memasak, penerangan, dan bahan bakar untuk kendaraan [7].
Produksi  kotoran  satu  ekor  ternak  rata-rata 15  kg/hari,  jika  populasi  sapi  perah  di  Desa Gunungsari  sebanyak  1.350  ekor  dan  1  kg menghasilkan 0,01 m 3 gas metane, maka jumlah kotoran  itu  bisa  dikelola  menjadi  bahan  baku biogas  sebesar  202,5  m 3 .  Jumlah  yang  luar biasa ini cukup mencukupi kebutuhan memasak 202,5  KK  karena  rata-rata  dalam  1  hari,  1  KK hanya  membutuhkan  1  m 3 biogas.  Peternak yang  mempunyai  2  ekor  ternak  sudah mempunyai jaminan untuk mendapatkan energi untuk  memasak  setiap  harinya.  Desa  Mandiri Energi  ini  diharapkan  dapat  mengoptimalkan penggunaan  input  sumberdaya  seperti  limbah
ternak sebagai sumber energi sehingga menghasilkan  output  dengan  biaya  yang  lebih rendah.
Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi pada  pedesaan  dapat  memberikan  multiple effect  dan  dapat  menjadi  penggerak  dinamika pembangunan pedesaan. Selain itu, merupakan komponen  sentral  sistem  usaha  tani  yang mengkombinasikan pengolahan limbah, penghasil energi panas dan listrik, serta produksi pupuk.  Pemanfaatan  limbah  menjadi  biogas secara  ekonomi  akan  sangat  kompetitif  untuk mengatasi  peningkatan  harga  BBM  dan  pupuk anorganik. Dengan demikian, limbah peternakan yang  dihasilkan  tidak  lagi  menjadi  beban  biaya usaha, tetapi menjadi hasil ikutan yang memiliki nilai  ekonomi  tinggi  dan  bila  mungkin  setara dengan nilai ekonomi produk utama.
Pengembangan  Desa  Mandiri  Energi  di Desa  Gunungsari  diwadahi  dalam  program Doktor  Mengabdi  LPPM  Universitas  Brawijaya yang melibatkan peran serta semua masyarakat, dari  awal  sampai  akhir.  Pengabdian  kepada masyarakat  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan pendapatan  petani  desa  melalui  pemanfaatan limbah ternak menjadi biogas serta meningkatkan  nilai  tambah  limbah  biogas  baik padat  maupun  cair.  Harapannya  masyarakat desa  mampu  mengolah  limbah  ternak  menjadi sumber  energi  sehingga  mampu  meningkatkan kebermanfaatan dari limbah dan mendatangkan keuntungan bagi masyarakat.

## BAHAN DAN METODE
Kegiatan  pengabdian  ini  dilakukan  di  Desa Gunungsari Kecamatan Bumiaji Kota Batu pada bulan  Juni  sampai  November  2020.  Kelompok pemberdayaan  yang  menjadi  sasaran  kegiatan ini adalah Kelompok Tani Mandiri Energi Jantur. Metode  pemberdayaan  yang  dilaksanakan antara  lain:  (1)  pelatihan  pengolahan  limbah ternak  menjadi  biogas;  (2)  introduksi  Teknologi Tepat  Guna  (TTG);  dan  (3)  pendampingan dengan  pendekatan  individu  dan  kelompok. Pelatihan dilakukan untuk meningkatkan pengetahuan  dan  pengalaman  kepada  mitra. Pelatihan  meliputi  pengolahan  limbah  ternak
menjadi  biogas,  pengolahan  limbah  cair  biogas menjadi  pupuk  organik,  pengolahan  limbah padat biogas menjadi media ternak cacing tanah dan  pellet  ikan.  Introduksi  TTG  dimaksudkan sebagai  insentif  kepada  mitra  agar  ada keberlanjutan  program.  Pendampingan  intensif baik  individu  maupun  kelompok  dilakukan melalui  komunikasi  langsung  atau  tatap  muka dan  komunikasi  tidak  langsung  atau  melalui handphone.

## HASIL DAN DISKUSI
Berdasar hasil kegiatan pengabdian yang telah dilakukan oleh Tim Doktor Mengabdi LPPM UB diperoleh beberapa kegiatan pemberdayaan untuk  meningkatkan  kesejahteraan  Kelompok Tani Mandiri Energi Jantur.

## Sistem Pertanian Terpadu
Sistem  pertanian  terpadu  ini  berangkat  dari pengembangan peternakan sapi yang menghasilkan  kotoran  melimpah,  lalu  diolah dengan biodigester untuk menopang kebutuhan pertanian. Artinya, biodigester mampu menghasilkan  energi  bagi  kebutuhan  rumah tangga  petani  (pengganti  LPG)  dan  olahannya (sumber  listrik).  Selain  itu,  efluen  (sampah) biogas dapat digunakan sebagai sumber pupuk organik  yang  dapat  dipakai  untuk  bercocok tanam dan nutrisi untuk hidroponik serta sebagai media  ternak  cacing  dan  pellet  ikan.  Alur pemanfaatan  limbah  ternak  secara  terpadu dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Alur Pemanfaatan Limbah Ternak Terpadu

## Pengelolaan Limbah Ternak Menjadi Biogas
Biogas  dari  limbah  kotoran  hewan  sangat potensial  sebagai  sumber  energi  pada  DME. Kelompok  Tani  Mandiri  Energi  Jantur  memiliki sembilan ekor sapi perah, yang akan menghasilkan  kotoran  kering  45  kg/hari  dan biogas 1,88 m 3 /hari ( Tabel 1 ). Setiap kg kotoran sapi  kering  menghasilkan  biogas  rata-rata 0,0315  m 3 .  Jika  produksi  kotoran  sapi  per  hari adalah  50  kg  maka  setiap  ekor  sapi  perah dewasa dapat menghasilkan 0,0315 m 3 x 50 kg atau  1,5  m 3 biogas  [9].  Setiap  1  m 3 biogas sebanding dengan 0,46 kg elpiji. Dengan asumsi tersebut,  tabung  gas  3  kg  dapat  diisi  6,5  m 3 biogas  dari  4,3  ekor  sapi,  sedangkam  tabung gas 12 kg dapat diisi 26 m 3 biogas dari 17,4 ekor sapi [12]. Dengan demikian, kotoran ternak perlu dimanfaatkan sebagai biogas untuk bahan bakar rumah tangga.
Tabel 1. Potensi kotoran ternak sebagai sumber energi
Uraian Jumlah Jumlah sapi (ekor) 9 Jumlah kotoran sapi (kg/ekor) 25 Total kotoran per hari (kg/hari) 225 Total bahan kering (kg.BK) 45 Volume hasil biogas (m 3 ) 1,8 Volume metana (m 3 ) 1,26 Massa metana (kg) 0,82656

## Sumber: Data Primer (2020)

## Pemanfaatan Biogas sebagai Pengganti LPG dan Penggerak Mesin Generator
Biogas  merupakan  sumber  energi  alternatif potensial  dari  limbah  pertanian  dan  peternakan untuk  menggantikan  energi  tidak  terbarukan. Energi  dari  1  m 3 biogas  sebanding  dengan lampu  60 –  100  watt  selama  6  jam,  memasak tiga jenis makanan untuk 5-6 orang, sebanding dengan 0,7 kg bensin, menjalankan motor 1 PK selama 2 jam, atau sebanding dengan 1,25 kwh listrik  [13].  Selain  itu,  energi  yang  terkandung dalam  1  m 3 sebersar  2.000 –  4.000  kkal  atau dapat memenuhi kebutuhan memasak bagi satu keluarga  (4-5  orang)  selama  3  jam.  Sebelum biogas  dimanfaatkan  sebagai  pengganti  LPG dan penggerak generator, tim Doktor Mengabdi
melalukan  pemurnian  biogas  dari gas  pengotor seperti  karbondioksida,  hydrogen  sulfida,  dan uap  air.  Proses  pemurnian  biogas  dilakukan melalui  proses  adsorpsi  dan  absorpsi.  Pada kegiatan ini, mahasiswa beserta mitra melakukan  perakitan  dan  percobaan  alat pemurnian  biogas,  yang  nantinya  biogas  yang telah  dimurnikan  digunakan  sebagai  energi pengganti LPG dan penggerak mesin generator. Desain dan alat pemurnian biogas dapat dilihat pada Gambar 2 .

## Gambar 2. Gambar dan Spesifikasi Alat Pemurnian Biogas
Pembuatan  mesin  generator  ini  bertujuan untuk  mengkonversi  energi  panas  menjadi energi mekanik, lalu dari energi mekanik menjadi energi listrik. Bahan bakar motor yang digunakan adalah  biogas  dari  kotoran  sapi.  Untuk pemanfaatan  biogas  sebagai  generator  listrik, yaitu dengan cara menyambungkan selang gas dari  sistem  pemurnian  berisi  biogas  dengan selang  gas  yang  menuju  kompor  dengan  stop kran.  Kemudian  mempersiapkan  motor  diesel
bensin dan dilakukan pemodifikasian karburator. Pengoperasiannya  cukup  mudah  yaitu  dengan hanya  membuka  stop  kran  biogas,  kemudian tekan  on  pada  motor  diesel,  selanjutnya  atur choke  motor  bakar  dalam  kondisi  tertutup,  lalu tarik  tuas  engkol  motor  bakar  hingga  menyala. Setelah itu, buka choke perlahan hingga terjadi pencampuran dengan udara. Adapun listrik yang dihasilkan  yaitu  melalui  putaran  poros  motor diesel  yang  disambungkan  dengan  poros generator, sehingga listrik akan menyala. Mesin generator  dan  penggunaan  listrik  dapat  dilihat pada Gambar 3 .
Gambar 3. Mesin Generator dan Penggunaan Listrik
Pengelolaan  Limbah  Padat  Biogas  menjadi Pellet Ikan melalui Proses Kascing
Kegiatan  pengolahan  limbah  padat  biogas menjadi  media  ternak  cacing  dan  pellet  ikan dilakukan  tanggal  7  Juli  2020.  Limbah  biogas mengandung  vitamin  B12  sehingga  berpotensi digunakan  sebagai  pakan.  Kandungan  vitamin B12  pada  limbah  biogas  mencapai  3.000 mikrogram per kg limbah biogas kering. Sebagai perbandingan, tepung ikan dalam ransum pakan ternak  hanya  mengandung  200  mikrogram  per kg,  sedangkan  tepung  tulung  sekitar  100 mikrogram per  kg [3]. Dalam  kegiatan pengabdian  ini,  proses  pembuatan  pellet  ikan, kascing  bertujuan  untuk  mendegradasi  zat organik dengan ekonomis dan tanpa menimbulkan  limbah  sehingga  sangat  cocok untuk diterapkan. Adapun alat yang dibutuhkan dalam  pembuatan  pellet  ikan  ini  sangat sederhana,  yaitu  mesin  gilingan,  timbangan, baskom  plastik,  sprayer,  dan  oven.  Sedangkan bahan yang dibutuhkan meliputi cacing sebagai decomposer  limbah  biogas,  limbah  biogas sebagai media budidaya cacing, tepung tapioka sebagai perekat adonan, dan air sebagai media
pencampur.  Produk  pellet  ikan  yang  dihasilkan dapat dilihat pada Gambar 4 .
Gambar 4. Pellet Ikan dari Limbah Padat Biogas

## Pemanfaatan  Limbah  Cair  Biogas  Sebagai Pupuk Organik Cair
Kegiatan  ini  dilakukan  pada  tanggal  16 Agustus  2020  yang  bertujuan  untuk  mengolah limbah  cair  biogas  menjadi  pupuk  organik  cair. Kegiatan ini didampingi oleh mahasiswa dan di monitor  oleh  tim  dosen UB.  Pupuk  cair  organik ini  nantinya  akan  digunakan  sebagai  nutrisi dalam pengembangan hidroponik selada. Proses  pengolahan  limbah  cair  biogas  menjadi pupuk cair merupakan proses yang simple yaitu dengan  langkah-langkah  sebagai  berikut:  (1) ambil  limbah  digester  biogas  kemudian  saring menggunakan  kain  saring,  (2)  aerasi  air  dari hasil proses penyaringan menggunakan aerator selama  2  minggu  dan,  (2)  pupuk  organik  cair siap di aplikasikan. Kandungan unsur hara yang dimiliki  limbah  cair  organik  terdiri  dari  1,45  % nitrogen,  1,1%  pospor,  dan  1,1%  kalium  [10]. Pengaplikasian  pupuk  cair  sebagai  nutrisi budidaya  selada  organik  dapat  dilihat  pada Gambar 5 .
Gambar 5. Pengaplikasian Pupuk Cair sebagai Nutrisi pada Budidaya Selada Organik
Biogas  memiliki  manfaat  sebagai  sumber energi  alternatif,  pupuk  organik  padat  maupun cair, pellet ikan, dan untuk memperbaiki sanitasi lingkungan.  Oleh  karena  itu,  biogas  perlu dimasyarakatkan  terutama  di  daerah  sentra peternakan  dengan  memanfaatkan  secara langsung  limbah  ternak  menjadi  bahan  biogas. Biogas  dapat  menjadi  alternatif  energi  yang murah dibandingkan dengan sumber energi lain yang  semakin  terbatas.  Perbaikan  teknologi biogas, integrasi sistem biogas dengan produksi pupuk  organik,  serta  sosialisasi  dan  bimbingan teknis  dapat  memperluas  pengebangan  biogas di  masyarakat.  Oleh  karena  itu,  perlu  adanya dukungan  beberapa  pihak  seperti  pemerintah, universitas dan masyarakat.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih disampaikan kepada Universitas Brawijaya atas bantuan dana melalui kegiatan Doktor Mengabdi tahun 2020. Ucapan terimakasih juga penulis berikan kepada semua kolega, tim pelaksana teknis dan tim mahasiswa TA  dan  PKL  Mandiri  Energi  yang  membantu dalam  pengumpulan  data  serta  pendampingan kegiatan.

## REFERENCES
[1] BPS.  2018.  Kota  Batu  Dalam  Angka  2018. https://batukota.bps.go.id/publica tion/2018/08/16/0359f1ad025252 a858315ad1/kota-batu-dalam- angka-2018.html
[2] Budiyanto, K. 2011. Tipologi pendayagunaan
kotoran sapi dalam upaya mendukung  pertanian  organik  di Desa  Sumbersari,  Kecamatan Poncokusumo, Kabupaten Malang. J. GAMMA 7(1): 42-49.
[3] Elizabeth,  R.  dan  S.  Rosdiana.  2011.
Efektivitas  pemanfaatan  biogas sebagai  sumber  bahan  bakar dalam  mengatasi  biaya  ekonomi rumah  tangga  di  pedesaan. Prosiding  Seminar  Nasional  Era
Baru  Pembangunan  Pertanian: Strategi Mengatasi Masalah Pangan, Bioenergi dan Perubahan Iklim. hlm. 220-234.
[4] Farahdiba,  A.A.,  A.  Ramdhaniati,  dan  E.S. Soedjono.  2014.  Teknologi  dan manajemen program biogas
sebagai salah satu energi alternatif  yang  berkelanjutan  di
Kabupaten  Malang.  J.  Inovasi dan  Kewirausahaan  3(2):  145- 159.
[5] Insam,  H.,  M.  Gomez-Brandon,  and  J. Ascher. 2015. Manure-based biogas  fermentation  residues: Friend  or  foe  of  soil fertility?  Soil Biol. Biochem. 84: 1-14.
[6] Kasworo, A., M. Izzati, dan Kismartini. 2013. Daur ulang kotoran ternak sebagai upaya mendukung peternakan  sapi  potong  yang berkelanjutan di Desa Jogonayan Kecamatan  Ngablak  Kabupaten Magelang.  Prosiding  Seminar Nasional Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan. 306-311.
[7] Minde,  G.P.,  S.S.  Magdum,  and  V. Kalyanraman. 2013. Biogas as a sustainable alternative for current energy need of India. J. Sust.Energy Environ. 4: 121-132.
[8] Rajendran,  K.,  S.  Aslanzadeh,  and  M.J. Taherzadeh.  2012.  Household biogas digesters-A review.
Energies 5: 2911-2942.
[9] Rustijarno,  S.  2009.  Pemanfaatan  biogas sebagai  sumber  energi  alternatif terbarukan  di  lokasi  Prima  Tani Kabupaten Kulon Progo. Seminar
Nasional  Teknologi  Peternakan dan  Veteriner.  Pusat  Penelitian
dan Pengembangan Peternakan, Bogor. hlm. 831-835.
[10] Sudiarto,  B.  2008.  Pengelolaan  limbah peternakan terpadu dan agribisnis yang berwawasan lingkungan.  Prosiding  Seminar Nasional  Teknologi  Peternakan dan Veteriner. Universitas
Padjajaran, Bandung
[11] Syamsuddin,  A.R.  Mappangaja,  dan  A.
Natsir.  2012.  Analisis  manfaat program  biogas  asal  ternak bersama masyarakat (BATAMAS)  Kota  Palopo  (Studi Kasus Kelompok Tani Kampulang  Kecamatan  Wara Selatan Kota Palopo): 18 hlm.
[12] Wahyuni,  S.  2008.  Analisa  kelayakan pengembangan  biogas  sebagai energi alternatif berbasis individu dan  kelompok.  Tesis  Sekolah Pascasarjana,  Institut  Pertanian Bogor
[13] Widodo, T.W., A. Nurhasanah, A. Asari, dan R.  Elita.  2009.  Pemanfaatan limbah  industri  pertanian  untuk energi biogas. Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian,  Serpong,  Tangerang.
12 hlm.