## Pengaruh Volume Biogas Reaktor Anaerob Limbah Padi Terhadap Intensitas Cahaya Lampu Petromak

## Influence of Biogas Volume of Anaerob Reactor of Rice Straw Waste to Light Intensity Petromak Lamp
Roswaldi Sk, Nazris Nazaruddin & Kartika
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang Kampus Limau Manis Padang 25163 Telp. 0751-72590 Fax. 0751-72576 Email: roswaldi.sk7@gmail.com, nazrisnazaruddin@yahoo.com, kartika_munir@yahoo.com

## Abstract
The creation of an intelligent biogas reactor made from rice straw is a long-term goal of this research. Biogas reactor  is  a  breeding  ground  for  methanogenesis  bacteria  in  the  process  of  methane  gas  formation  (biogas) which  can  be  used  as  fuel.  The  proliferation  of  these  methanogenesis  bacteria  depends  on  the  temperature, degree of acidity, humidity and volume of raw materials contained in the biogas reactor, if these parameters are out of threshold then the result of methane gas will be reduced or even the methanogenesis bacteria will die will lead to cessation of methane gas production. Increase the biogas gas pressure to be used as fuel of the test object in this case the petromak lamp.
Keyword: R eactor, Biogas, Intelligent, Rice Straw, and Bacteria

## PENDAHULUAN
Berdasarkan  data  Badan  Pusat Statistik  Sumbar  (2012),  produksi  padi  di Sumbar  mencapai  2,2  juta  ton.  Produksi sampingan padi tersebut diperoleh produksi sampingan berupa jerami,   sesuai dengan  yang  dilaporkan  oleh  Haryanto et al. (2005)  bahwa  produksi  jerami  padi segar  dapat  mencapai  5  –  8  ton/Ha/panen, sehingga dalam satu tahun produksi jerami sekitar 100 ton. Menurut Wahyuni (2008), setiap  1  kg  jerami  menghasilkan  biogas sebesar  0,  28  m 3 ,  jika  dimanfaatkan produksi  jerami,  maka  Sumbar  bisa menghasilkan  28  juta  m 3 biogas.  Satu meter  kubik  biogas  menghasilkan  1,25 kWh,  sehingga  dari  produksi  jerami diperoleh  energi  listrik  35  MWh,  suatu jumlah energi yang banyak jika di olah.
Jerami  padi  merupakan  limbah pertanian yang tersedia dalam jumlah yang relatif  lebih  banyak  dibandingkan  limbah pertanian  lainnya  dan  terdapat  hampir  di
setiap  propinsi  di  Indonesia.  Tetapi  tidak dimanfaatkan secara maksimal, saat sekarang hanya sedikit dimanfaatkan untuk campuran pakan ternak dan pupuk organik dan belum ada untuk memanfaatkan secara maksimal  untuk  kebutuhan  akan  energi. Petani  saat  memulai  masa  tanam,  jerami yang  ada  diareal  pertanian  (sawah) melakukan  pembakaran  jerami,  menurut petani  akan  membakar  hama  dan  sebagai pupuk  organik,  tetapi  tidak  terpikirkan bahwa  dengan  membakar  jerami  tersebut akan menyebabkan polusi udara.
Proses  pembentukan  gas  metan pada reaktor biogas tipe kubah tetap 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 (2004) dan Gracelon,  J.,  Clark,  J.  (tanpa  tahun),  Suhu optimal yang
baik untuk
pengembangbiakan  bakteri  metanogenesis berkisar 30 0 C sampai 35 0 C.
Selain  suhu  (Widodo,  2006  dan Tillman, 1976), faktor yang perlu diperhatikan adalah derajat keasaman (pH) dari bak fermentasi yang baik berada pada kisaran  7  –  8,5.  Sementara,  derajat keasaman  pada  kebanyakan  bahan  bio adalah pada kisaran 5 – 9.
Ruang (volume) yang harus
disediakan  pada  bak  fermentasi  untuk  gas metan  harus  1/3  dari  volume  dari  bak fermentasi  menurut  Gracelon  dan  Clark (tanpa  tahun)  .  Ketersediaan  ruang  gas metan  ini  berpengaruh  pada  tekanan  gas metan  yang  dihasilkan,  bila  ruang  gas metan  terlalu  sempit  akan  menyebabkan reaktor akan mengalami kerusakan (pecah) dan  akan  mengeluarkan slury pada  bak limpahan fermentasi lebih banyak.
Perubahan  suhu,  derajat  keasaman, kelembaban dan volume dari bak fermentasi  harus  dijaga  sesuai  dengan parameter yang diperlukan untuk pengembangbiakan  bakteri  metanogenesis. Perubahan  parameter-paramter  tersebut akan
mempengaruhi
proses pengembangbiakan  bakteri  metanogenesis selanjutnya mempengaruhi hasil gas metan yang diperoleh.
Rancangan  dalam  penelitian  ini bersifat operasional ( action research ), riset operasional  dipilih  karena  praktis  dan dapat  dilaksanakan  dengan  cepat.  Selain itu ketersediaan komponen-komponen pembuatan  alat  yang  akan  digunakan  juga sudah dapat diperhitungkan, serta memperhatikan  ketersediaan  komponen- komponen pendukungnya di pasaran.

## METODOLOGI
Pada tahun keempat ini , dirancang  alat  untuk  menaikkan  tekanan gas  biogas  yang  akan    digunakan  sebagai bahan bakar objek uji dalam hal  ini lampu petromak.
Rancangan penelitian  ini  direncanakan  selama  empat tahun, bagan alir dapat dilihat pada gambar 1.  Penelitian  ini  dilakukan  enam  bagian, tahun  pertama :  1)  pengembangan  sistem mixer  jerami,  2)  pengembangan  mesin perajang  jerami tahun  kedua :    3) pengambangan sistem sensor, 4)
pengembangan  reaktor  biogas, tahun ketiga: 5)  pengembangan  sistem  kontrol fuzzi  pada  reaktor  biogas  dan tahun keempat: 6) pengambangan sistem pemampatan  gas  dan  7)  pengembangan pemurnian gas biogas. Pengembangan sistem sensor (pH, RH dan suhu) & Reaktor Biogas Pengembangan mesin pemampatan gas biogas
Pengembangan sistem kontrol fuzzi pada proses pembentukan bakteri metanogenesis Pengembangan mesin perajang & Mixer
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Tujuan  nya    merancangbangun  mesin penaikkan tegangan gas, hasil gas digunakan  untuk  objek  uji  dalam  hal  ini lampu petromak.
1. Lokasi.
Lokasi      penelitian      di  Labaratorium
Teknik Listrik dan upt. PP
2. Metodologi
Mesin penaik tekanan gas.
Gas  bio  yang  sudah  dihasilkan perlu  dinaikkan  tekanannya,  karena
enjin (semua  merk) berbahan  bakar gas bio  memerlukan  tekanan  4  psig.  Pada penelitian  ini  gasi  bio  yang  dihasilkan ditampung  kedalam  tabung  gas,  agar pada saat melakukan menyedotan dengan  kompresor  tabung  panampung tidak  pengempes  (gambar  2  A).  Urutan pembuatan  mesin  penaikkan  tekanan gas dapat dilihat pada gambar 2 B.
1 2 3 4 5 6 7 Mulai Identifikasi Gambar Kerja Persiapan alat yang digunakan Proses persiapan bahan dan penggambaran
Proses pemotongan pipa dan pengeboran
Pengecekan
pemotongan & bor
Proses perakitan pipa dan tabung Uji fungsional tabung Uji kinerja penaik tekanan gas Selesai Perbaikan Tidak sesuai Sesuai Sesuai Perbaikan Tidak sesuai Keterangan : 1. Tabung bertekanan. 2. Katup A
3. Kompresor 4. Katup B 5. Tabung penyimpan biogas. 6. Katup C.
7. Input gas dari reaktor biogas
(A) (B)
Gambar 2.
A. Diagram alir proses pembuatan mesin penaik tekanan gas.
B. Rancangan mesin penaik tegangan biogas

## Capaian tahunan dan indicator
Capaian  tahunan  adalah  sesuai  dengan tujuan
penelitian tahun keempat. Sedangkan  luaran  adalah  :  mesin  penaik tekanan  gas  serta  mesin  pemurnian  gas
biogas,  dan  seminar  nasional  dan  jurnal nasional.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan Anaerobic Rector dengan volume  yaitu 39  liter  dengan  bentuk tanki air    sedangkan  tandon  gas  menggunakan balon  plastik.  Bahan  dasar  pembuatan Anaerobic  Rector  adalah  fiber  yang bertujuan agar tidak mudah rusak.
Keterangan :
1. Digester,  2.
Flowmeter,  3. Blower,   4. Penampung gas
5. Objek uji coba (Lampu petromak)
Pengambilan data volume gas terpakai dan kondisi  gas  bio  dilakukan  selama  empat minggu.  Data    yang    diperoleh    disajikan dalam bentuk tabel dan grafik.
Data Hasil Pengujian dan Analisa
1.  Gas bio
volume  gas  yang  dihasilkan  oleh digester  tidak  terbaca  oleh  alat  ukur flowmeter  dikarenakan  tekanan yang dihasilkan  dalam  digester  sangat  kecil, sehingga  bisa  terbaca  tiga  minggu  setelah pengisian.  Berikut  ini  pengambilan  data biogas yang dapat dilihat  pada tabel 1.
Tabel 1. Pengambilan Data Gas Bio No Tgl/bln/thn Suhu T1 Suhu T2 Volume Keterangan (ºC) (ºC) (m 3 ) 1 25/06/2017 31 31 0 slurry pertama kali dimasukkan 2 28/06/2017 30 31 0 3 30/06/2017 30 30 0 4 02/07/2017 29 29 0 5 04/07/2017 28 29 0 6 06/07/2017 27 29 0 1 5 4 2 3
7 08/07/2017 27 30 0.051 katup tempat penampung gas dibuka, untuk membuang gas metan yang masih bercampur 8 14/07/2017 26 30 0,067 volume mulai terukur flowmeter 9 17/07/2017 26 31 0,111 10 18/07/2017 26 30 0,175 11 19/07/2017 26 29 0,202 12 20/07/2017 26 30 0,278 13 21/07/2017 27 30 0,381 14 22/07/2017 26 31 0,495 15 23/07/2017 28 30 0,595 16 24/07/2017 26 30 0,691 17 25/07/2017 27 31 0,769 18 26/07/2017 28 31 0,858
Ket: T1 = suhu didalam digester posisi bawah /didalam slury.
T2 = Suhu didalam digester posisi diatas slury tempat gas terbentuk
2.  Analisa Data Volume Gas Bio. Berikut  ini  merupakan    grafik volume  gas  bio  terhadap  umur  slurry
pada  sebelas        hari    setelah  pengisian selama tiga minggu di bulan Juli.
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 19-Jun 24-Jun 29-Jun 4-Jul 9-Jul 14-Jul 19-Jul 24-Jul 29-Jul
V o lu m e ( m 3 ) Tanggal Catat Volume gas bio (M3)
Gambar 1. Volume Gas bio Terhadap Umur Slurry
Pengambilan  data  dilakukan  selama selama  sebelas hari  setelah tiga  minggu pengisian  slurry. Volume  mulai  terukur
pada tanggal 14/07/2017 dengan volume  tertampung    0.067    m 3 . Pengambilan   data   terakhir   dilakukan
pada    tanggal 26/07/2017    dan  volume gas  terus  naik    dengan    volume tertampung  0.858  m 3 .
Berdasarkan  grafik  1  diketahui  bahwa volume  gas  bio  yang  dihasilkan setiap  hari semakin  bertambah.  Hal  ini terjadi  karena  bakteri  anaerob  yang berada  dalam  digester  bekerja  secara optimal.  Bakteri  anerob  dapat  bekerja optimal  karena  factor-faktor  yang
mempengaruhi  proses  pembentukan gas  bio  sesuai  dengan  standar  yang tertuang  pada  teori-teori  dari  buku- buku referensi.
3. Lampu Gas bio Data   kondisi   lampu   dan   Lux   yang dihasilkan   lampu   gas   bio   dengan menggunakan gas dari digester dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini.
Tabel 2. Lux rata-rata dan Intensitas Cahaya
r (cm) E [Lux] Lux rata2 I (cd) 5 92 91 92 91,67 0,23 10 80 82 81 81,00 0,81 15 65 67 68 66,67 1,5 20 59 58 60 59,00 2,36 25 59 58 56 57,67 3,6 30 47 48 49 48,00 4,32
Keterangan : 1 cd = 1/683 watt/steradian
1. Analisa Data Lampu Gas bio Grafik 2. Hubungan Lux (E) terhadap jarak (r) 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 35 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
Ja ra k (cm ) Kuat Penerangan  (lux) Jarak = f(E) lux
5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 Ja ra k (cm ) Intensitas Cahaya (Cd) Jarak = f ( I ) Cd
Gambar 3. Hubungan intensitas cahaya (I) terhadap jarak (r)
2.  Proses  pengukuran  cahaya fotometri yang diperlukan, yaitu:
1. Fluks cahaya atau pancaran dari sumber 2. Intensitas cahaya
Flux  cahaya  adalah  banyaknya radiasi  cahaya  tiap  detik  yang  dapat merangsang penglihatan mata, dinyatakan dalam  satuan lumen atau lm.    Intensitas  cahaya  adalah banyaknya  pancaran  cahaya  per sudut  ruang  dan  dinyatakan  dalam satuan candela atau cd.
Untuk  cahaya  yang  datang  dari sebuah  titik  cahaya  atau  sumber cahaya  pada sebuah permukaan, kuat penerangan  (lux)  dinyatakan  dengan persamaan:
Satu  Lux  adalah  kuat  penerangan bidang seluas 1 [m 3 ] apabila menerima  flux cahaya 1 lumen.
Pengambilan  data  pada  tabel  2. dilakukan  dalam    kondisi  sudut pengukuran  0° dan  variasi  jarak pengukuran (r) ; 5, 10, 15, 20, 25, 30 [cm].  Dari  data  yang  diperoleh, disimpulkan  bahwa kuat  penerangan akan  menjadi  lebih  kecil  apabila jarak  antara  sumber  cahaya  dengan titik  yang  diterangi  semakin  jauh. Begitu  pula  dengan  Intensitas,  akan mengalami perubahan karena intensitas merupakan banyaknya pancaran  per  satuan  sudut  ruang. Maka  bila  jarak  semakin  jauh pancaran akan semakin menyebar.
Faktor kaus lampu cukup berpengaruh  terhadap  cahaya  yang dihasilkan.  Apabila    kaus    lampu yang  terbakar    tidak    berbentuk bulat,    maka    cahaya    yang dihasilkan  tidak  normal,  nyala  api tidak  berwarna  kekuning-kuningan. Volume  gas  bio  terpakai  dapat diketahui dengan membaca flowmeter. Hasil pengukuran flowmeter  dapat  dilihat  pada  tabel  3 di bawah ini.

## Tabel 3. Hasil pengukuran flowmeter
Waktu (menit) volume awal terbaca ( m3 ) volume akhir terbaca ( m3 ) Volume real time terpakai ( m3 ) 1 0.801 0.812 0.011 2 0.841 0.852 0.011 3 0.877 0.888 0.011 4 0.901 0.911 0.01 5 0.933 0.945 0.012 6 0.966 0.977 0.011 7 0.978 0.989 0.011 8 0.990 1 0.01 9 1.013 1.023 0.01 10 1.025 1.036 0.011 Rata-rata volume per menit 0.0108
Keterangan:
Volume real time terpakai = volume akhir – volume awal Jadi volume gas bio terpakai adalah
0.0108 [m 3 /menit] atau 10.8 [liter/menit]
sama dengan 0,18 [liter/dt].
Volume  gas  yang  dibutuhkan  untuk menyalakan petromak selama 1 jam:
V 1jam    =  60 menit x 10.8 liter/menit =  648 liter Kemudian untuk memperoleh nilai intensitas  cahaya,  jika  diperoleh  nilai berasarkan tabel 2, maka diperoleh: E  =  59 [Lux],    r = 20 [cm] = 0.2 [m], maka:
I = =

## SIMPULAN
1 .    Dari pengambilan  data diperoleh bahwa digester dengan volume 1.14
m 3 mampu   menghasilkan  volume   gas bio  sebesar  0.858  m 3 dalam  jangka waktu  satu  bulan  dihitung  dari  saat memasukan  slurry  tanggal  25/06/2017
sampai pengukuran tanggal 26/07/2017.
2.   Untuk   menyalakan  lampu   petromak selama  1  jam  menghabiskan  0.636  m 3
(636 liter) volume gas bio.
3.    Kuat  penerangan  akan  menjadi  lebih kecil  apabila  jarak  antara  sumber cahaya  dengan  titik    yang  diterangi semakin  jauh.  Begitu  pula  dengan Intensitas,  akan  mengalami  perubahan karena intensitas merupakan banyaknya  pancaran  per  satuan  sudut ruang.  Maka  bila  jarak  semakin  jauh pancaran akan semakin menyebar.

## SARAN
1.    Pengadukan  sebaiknya  dilakukan  setiap hari  untuk  mencegah  terbentuknya kerak  dipermukaan    digester    yang menyebabkan    terhambatnya  produksi gas metana.
2.   Perawatan  secara  berkala  agar  alat  ini tidak  cepat  rusak,  sebaiknya  ada penambahan    praktikum  gas  bio untuk aplikasi teori yang telah didapat  pada  mata  kuliah  energi alternatif.
3.   Untuk    mempercepat     produksi      gas, gunakan enzim starter.
4.    Untuk      dapat      mengetahui      efisiensi nyala      lampu      petromak      gas      bio, sebaiknya  tingkat  pencahayaan  lampu petromak gas bio dibandingkan dengan tingkat pencahayaan dari lampu petromak biasa.

## DAFTAR PUSTAKA
Arati  JM.  2009.  Evaluating  the  Economic Feasibility  of  Anaerobic  Digestion  of Kawangware  Market  Waste  [tesis]. Manhattan: Kansas State University.
BPS (Badan Pusat Statistik) Padang. 2012
Batstone  DJ,  J  Keller,  I  Angelidaki,  SV Kalyuzhnyi,  SG  Pavlostathis,  A Rozzi, WTM Sanders, H Siegrist dan VA Vavilin. 2002. The IWA Anaerobic  Digestion  Model  No  1 (ADM1). Water  Sci  Technol 45:65- 73.
Esposito  G,  L  Frunzo,  A  Panico,  dan  F Pirozzi. 2011. Modelling the Effect of the  OLR  and  OFMSW  Particle  Size on the Performances of an  Anaerobic Co-digestion  Reactor. J  Process Biochem 46:557-565.64 Febriana D dan M Liana. 2008. Pemanfaatan Limbah Pertanian sebagai  Pakan  Ruminansia  pada Peternakan  Rakyat  di  Kecamatan
Rengat  Batat  Kabupaten  Indragiri Hulu. J Peternakan 5:28 – 37.
Gracelon, J., Clark, J. (tanpa tahun). Waste
Digester Design . University of Florida Civil Engineering (www.ce.ufl.edu). Florida. Haryati  T.  2006.  Biogas  :  Limbah
Peternakan  yang  Menjadi  Sumber Energi  Alternatif. J  Wartazoa 16:160
– 169.
Haryanto, B., Supriyati, A. Thalib Dan S.N. Jarmani.  2005.  Peningkatan  nilai hayati  jerami  padi  melalui  bio-proses
fermentative  dan  penambahan  zinc organik.  Pros.  Seminar  Nasional Teknologi  Peternakan  dan  Veteriner. Bogor,  12  –  13  September  2005. Puslitbang  Peternakan.  Bogor.  473  - 478
Judoamidjojo, M., Darwis, A. A. dan Sa’id,
E.  G.  (1992). Teknologi  Fermentasi . CV Rajawali. Jakarta.
Khasristya  Amaru,  2004, Rancang  Bangun dan  Uji  Kinerja  Biodigester  Plastik Polyethilene Skala Kecil (Studi Kasus Ds.  Cidatar  Kec.  Cisurupan,  Kab. garut), Tugas Akhir, Fakultas Pertanian,UNPAD, Indonesia.
Komar  A.  1984.  Teknologi  Pengolahan Jerami  sebagai  Makanan  Ternak. Bandung : Yayasan Dian Grahita.
Kim S dan BE Dale. 2004. Global Potential Bioethanol  Production  from  Wasted Crops  and  Crop  Residues. J  Biomass Bioenerg 26:361-375.
Lei  Z,  J  Chen,  Z  Zhang  dan  N  Sugiura. 2010.  Methane  Production  from  Rice Straw  with  Acclimated  Anaerobic Sludge : Effect of Phosphate
Supplementation. J Bioresource
Technol 101: 4343 – 4348.
Meynell  PJ.  1976.  Methane  :  Planning  a Digester. Great Britain : Prism Press.
Makarim  AK,  Sumarno  dan  Suyamto.
2007.  Jerami  Padi  :  Pengelolaan  dan Pemanfaatan. Bogor:  Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan.
Nguyen  PHL.  2004.  Dry  Anaerobic Digestion  of  Municipal  Solid  Waste as  Pretreatment  Prior  to  Landfill [tesis].  Thailand:  Asian  Institute  of Technology,  School  of  Environment,
Resource Development.
Salim,  N.  (2005). Indonesia  Menyongsong
Protokol Kyoto . Koran Tempo.
Jakarta.
Simamora  Suhut,  dkk. Membuat  Biogas Pengganti  Bahan  Bakar  Minyak  dan Gas . Jakarta : Agro Media, 2008
Wahyuni.  2008, Biogas ,      Jakarta    : Penebar Swadaya.
Widodo, T.W., Asari, A., Ana, N., Elita, R., 2006, Rekayasa dan Pengujian Reaktor Biogas Skala Kelompok Tani Ternak ,  Jurnal  Enjiniring  Pertanian, Vol. IV, No. 1, April 2006.
Winarno  FG,  AFS  Boediman,  T  Silitongan dan B Soewardi. 1985.  Limbah Hasil
Pertanian.  Jakarta  :  Kantor  Menteri
Muda  Urusan  Peningkatan  Produksi Pangan.
Wahyuni S. 2010. Biogas. Jakarta : Penebar Swadaya.
Yadvika  S,  TR  Sreekrishnan,  K  Sangeta, dan R Vineet. 2004. Enchancement of Biogas Production From Solid Substrat  Using  Different  Techniques- A  Review. J  Bioresource  Technol
95:1-10.
ZREU (Zentrum fur Rationell Energieanwedung und Umwelt
GmbH). 2000. Biomassa in Indonesia Business Guide.