Journal Renewable Energy & Mechanics (REM)                                  E-ISSN: 2614-8315 Vol.02 No.02 2019: 92-98                                                                      P-ISSN: XXXX-XXXX DOI: 10.25299/rem.2019.vol2(02).3650         Received 2019-08-16; Accepted 2019-09-26

## BIOGAS SYSTEM AS A HOUSEHOLD SCALE RENEWABLE ENERGY BY UTILIZING QUAIL MANURE
(SISTEM BIOGAS SEBAGAI EERGI TERBARUKAN SKALA RUMAH TANGGA DENGAN MEMANFAATKAN LIMBAH KOTORAN BURUNG
PUYUH)
Eddy Elfiano 1 , Muhammad Cendekia Fadhilah 1 *, Mohd Shahbudin Masdar 2
1 Program Studi Teknik Mesin Universitas Islam Riau
2 Department of Chemical Engineering, Universiti Kebangsaan Malaysia Jalan Kaharuddin Nasution No. 113 Pekanbaru (28284) Corresponding author: Cendekia610756@gmail.com

## ABSTRACT
Bioenergy development is very important as a source of energy supply in the future. One of the bioenergy that can be developed to be used in the household is biogas energy.  Biogas  production  process  through  anaerobic  degradation  of  organic materials  such  as  livestock  is  one  of  the  technological  solutions  to  produce alternative energy. The objective of this study is to obtain a simple household biogas system design with quail manure waste material. The method used in this study is an  experimental  method  by  measuring  differences  in  manometer  height,  biogas pressure, gas volume development, gas volume, biogas production, and flame test. This study used quail and water manure with a ratio of 1: 1 at a digester capacity of  0.121  m 3 .  Data  collection  was  carried  out  for  50  days.  In  this  research,  the household  scale  biogas  system  constructed    of  a  fiber  glass  drum  with  44  cm diameter and 80 cm height. The results show that pressure generated for 50 days is 104,895 N / m 2 , with the development of the volume of gas per day an average of 0.047 m 3 , the volume of biogas produced for 50 days is 1.82 m 3 , and produces a flame on the stove for 1 hour 36 minutes.
Keywords: Biogas system, biogas, renewable energy, quail droppings

## ABSTRAK
Pengembangan  bioenergi  sangat  penting  sebagai  sumber  penyediaan  kebutuhan energi  di  masa  mendatang.  Salah  satu  bioenergi  yang  bisa  dikembangkan  untuk dimanfaatkan dalam rumah tangga adalah energi biogas. Proses produksi biogas melalui  degradasi  bahan  organik  seperti  kotoran  ternak  secara  anaerobik merupakan salah satu solusi teknologi untuk memproduksi energi alternatif. Tujuan dari  penelitian  ini  adalah  mendapatkan  desain  sistem  biogas  sederhana  skala rumah  tangga  dengan  bahan  baku  limbah  kotoran  burung  puyuh.  Metode  yang digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  metode  eksperimental  dengan  mengukur perbedaan  ketinggian  manometer,  tekanan  biogas,  perkembangan  volume  gas, jumlah volume gas, produksi biogas, dan uji nyala api. Penelitian ini menggunakan bahan  kotoran  burung  puyuh  dan  air  dengan  perbandingan  1:1  pada  kapasitas digester  0,121  m 3 .  Pengambilan  data  dilakukan  selama  50  hari.  Hasil  dari penelitian ini adalah menghasilkan sistem biogas skala rumah tangga yang terbuat dari drum yang terbuat dari fiber glass dengan diameter 44 cm dan tinggi 80 cm.
Tekanan  yang  dihasilkan  selama  50  hari  adalah  104.895  N/m 2 ,  dengan perkembangan volume gas perhari rata-rata sebesar 0,047 m 3 , volume biogas yang dihasilkan  selama  50  hari  sebanyak  1,82  m 3 ,  dan  menghasilkan  nyala  api  pada kompor selama 1 jam 36 menit
Kata kunci: S istem biogas, biogas, energi terbarukan, kotoran burung puyuh

## PENDAHULUAN
Pengembangan Bioenergi sangat penting  sebagai  sumber  penyediaan kebutuhan  energi  di  masa  mendatang, mengingat keterbatasan cadangan energi  konvesional  (minyak  dan  gas bumi  serta  batu  bara)  dan  harganya yang fluktuatif (Ditjen EBTKE, 2013). Salah  satu  Bioenergi  yang  bisa dikembangkan  untuk  dimanfaatkan dalam  rumah  tangga  adalah  energi Biogas,  Biogas  merupakan  energi berbentuk  gas  yang  bisa  digunakan untuk pengganti listrik dan untuk bahan bakar  minyak.  Kelebihan  Biogas  ini ketersediaan  bahan  baku  banyak  dan gratis.  Bahan  baku  yang  digunakan dalam  pembuatan  Biogas adalah limbah-limbah organik Pada  penelitian  yang  dilakukan Putra, dkk (2017) telah dibuat rancangan desain reaktor floating drum
dengan  tinggi  92  cm  dan  diameter  52 cm, menggunakan bahan baku kotoran sapi.  Keuntungan  digester  ini  yaitu volume  gas  yang  dihasilkan  dapat diketahui  dengan  adanya  pergerakan drum  penampung  gas,  kerugiannya yaitu  biaya  yang  digunakan  lebih mahal  dibandingkan  dengan  digester jenis kubah tetap.
Pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan Biogas sederhana  skala  rumah  tangga  dengan jenis digester kubah tetap, bahan baku menggunakan  kotoran  burung  puyuh. Populasi  burung  puyuh  di  Provinsi Riau menurut Statistik Peternakan dan kesehatan  hewan  pada  tahun  2014
sebanyak 123.996 ekor dan meningkat pada tahun 2018 menjadi 130.398 ekor. Provinsi Riau memiliki potensi limbah kotoran  burung  puyuh  yang  dapat dimanfaatkan menjadi energi biogas Sehubungan dengan latar belakang diatas maka dilakukan penelitian  mengenai  “Sistem  Biogas Sebagai  Energi  Terbarukan  Skala Rumah Tangga Dengan Memanfaatkan Limbah Kotoran Burung Puyuh”.

## TINJAUAN PUSTAKA Biogas
Proses  produksi  biogas  melalui degradasi bahan organik seperti kotoran ternak secara anaerobik merupakan  salah  satu  solusi  teknologi untuk  memproduksi  energi  alternatif, teknologi ini tepat di aplikasikan untuk masyarakat pedesaan untuk pemenuhan kebutuhan energi
(Atmodjo,  dkk.  2014).  bahan  baku pembuatan biogas adalah bahan-bahan organik  seperti  limbah  peternakan, limbah  pertanian,  limbah  industri, limbah sampah organik, limbah kotoran  manusia.  Proses  pembuatan biogas  dari  limbah  peternakan  dapat berasal dari kotoran sapi, kerbau, babi, kuda,  kelinci,  ayam,  itik,  burung puyuh,  dan  ternak  lainnya  (Wahyuni, 2017).  Proses  biogas  terbentuk  akibat proses  fermentasi  dan  menghasilkan bakteri-bakteri fermentasi yang
membantu proses pembentukan biogas. Proses Pembentukan Biogas Pembentukan bahan organik menjadi  biogas  membutuhkan  ruang
kedap  udara,  tanpa  ada  oksigen (anaerob). Karena proses pembentukan biogas di ruang kedap udara (anaerob), sehingga  sistem  biogas  tidak  ada  bau atau  aroma  dari  proses  pengolahan bahan  organik  menjadi  biogas.  Dalam pembentukan  biogas  ada  tiga  proses utama, yaitu proses hidrolisis, pengasaman (asidifikasi), dan metanogenesis.
Perhitungan Sistem Biogas Untuk  melakukan  penelitian  sistem biogas  menggunakan  rumus-rumus dibawah ini :
1. Kapasitas Digester
V= πr 2 x h
2. Kapasitas Isi Digester
V 1 = V × 60%
2. Jumlah Kotoran Burung Puyuh
Vo = n 1 × V 1
3. Jumlah Air Va = n 2 × V 1
4. Massa  Jenis  Kotoran  Burung Puyuh ρ k = 𝑚 𝑣 5. Massa Kotoran Burung Puyuh M k = ρ k × Vo 6. Massa Air M a = ρ air × Vo 7. Volume Ruang Biogas
V rg = V × 40%
8. Tekanan Biogas P  =  ρ  h 2 0  .  g  .  Δh  +  tekanan atmosfer
9. Perkembangan Volume Biogas
V g = 𝑃1 𝑃2 × V rg 10. Jumlah Volume Biogas V gd = V g1 + V g2 11. Produksi Biogas
Pg  = Vgd Mk

## METODOLOGI PENELITIAN
Alat dan bahan
Bahan yang digunakan untuk
menghasilkan  biogas  dalam  penelitian ini  adalah  dari  limbah  kotoran  burung puyuh yang masih baru 2-3 hari
Adapun  alat  yang  digunakan  pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Digester biogas
2. Manometer
3. Katup/keran Inlet
4. Katup/keran Outlet
5. Katup/keran digester
6. Katup/keran kompor
7. Selang
8. Kompor
9. Water Trap
10. Pipa PVC
11. Alat  pendukung  ( Stopwatch , timbangan, gelas ukur).

## Gambar 1. Desain Sistem Biogas
Metode Pengujian Adapun  tahapan  metode  pengujian pertama adalah sebagai berikut:
1. Mempersiapkan  bahan  kotoran burung  puyuh  dan  air,  lalu mencampur denghan perbandingan 1:1.
2. Buka katup gas digester dan katup gas kompor.
3. Pasttikan  katup outlet sudah tertutup, lalu buka katup inlet .
4. Masukan  bahan  baku  (campuran kotoran  burung  puyuh  dan  air) yang  digunakan  untuk  membuat biogas kedalam digester.
5. Tutup  katup inlet ,  katup  gas digester, dan katup gas kompor.
6. Pindahkan  alat  biogas  ke  tempat yang  tidak  terkena  sinar  matahari langsung.
7. Setelah beberapa hari amati perbedaan ketinggian air manometer. 8. Kemudian catat perbedaan ketinggian air manometer. 9. Manometer diamati setiap hari saat proses fermentasi masih berlangsung 10. Pada  hari  ke  14,  gas  yang terbentuk  masih  terdapat  udara  di dalamnya,  keluarkan  gas  dari digester sampai tidak mengeluarkan bau. 11. Amati  perbedaan  ketinggian  air manometer  sampai  biogas  tidak diproduksi  lagi,  dengan  tanda setelah beberapa  hari tidak terjadi perubahan ketinggian air manometer. 12. Setelah  itu  lakukan  pengecekan gas,  cek  ketinggian  air  di water trap jika dibawah normal tambahkan  sampai  batas  yang ditentukan.
13. Buka katup gas digester dan amati water  trap ,  jika  ada  gelembung udara tandanya gas sudah mengalir.
14. Kemudian buka katup gas kompor, lalu hidupkan kompor.
15. Jika  kompor  sudah  bisa  menyala, hitung waktu dimulai dari kompor hidup
16. Kemudian  biarkan  kompor  hidup sampai biogas tersebut habis.
17. Lalu catat berapa lama waktu dari awal kompor hidup sampai dengan
biogas habis
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa Sistem Biogas
Digester  biogas  pada  penelitian  ini drum fiber  glass dengan  diameter  44 cm  dan  tinggi  80  cm,  memiliki kapasitas sebanyak 0,121 m 3 . Digester tersebut bisa menampung campuran air dan  kotoran  burung  puyuh  sebanyak 0,072  m 3 ,  dan  masih  tersedia  ruang untuk menampung gas sebanyak 0.048 m 3 .
Dengan  kapasitas  digester  yang akan  diisi  sebanyak  0,072  m 3 dibutuhkan  kotoran  burung  puyuh sebanyak 32,94 kg, dan dibutuhkan air sebanyak 36 liter.
Analisa Manometer
Gambar 2. Grafik Air Manometer Dari  gambar  2,  terlihat  perubahan ketinggian  air  manometer  sangat fluktuatif, disebabkan karena pada hari ke  14  biogas  yang  dihasilkan  masih tercampur  dengan  udara  dikeluarkan dari digester, sehingga terjadi penurunan.  Selama  50  hari  perubahan ketinggian air manometer sebesar 36,4 cm.
Analisa Tekanan Biogas
Gambar 3 Grafik Tekanan Gas Dari  gambar  3,  menunjukkan perubahan  tekanan  biogas  di  dalam
0 20 40 1 8 15 22 29 36 43 50 K e tingg ian A ir
M an o m e te r (c m ) Hari Ke- 100.000 102.000 104.000 106.000 1 11 21 31 41 Tek an an G as (N /m 2) Hari
digester, penurunan tekanan disebabkan  karena  pada  hari  ke  14 biogas yang dihasilkan masih tercampur  dengan  udara  dikeluarkan dari digester, sehingga terjadi penurunan.  Selama  50  hari  perubahan tekanan biogas menjadi sebesar 104.895 N/m 2 . Analisa Perkembangan Volume Biogas Gambar 4. Grafik Perkembangan Volume Biogas
Gambar  4  diatas,  menunjukkan perkembangan  volume  biogas  perhari sangat  fluktuatif,  hal  ini  disebabkan oleh  bakteri  penghasil  biogas  tidak bekerja  secara  optimal,  dan  pada  hari terjadi  penurunan  akibat  gas  didalam digester  yang  masih  tercampur  udara dikeluarkan ke udara bebas.
Analisa Jumlah Volume Biogas
Gambar 5. Grafik Jumlah Volume Biogas
Gambar  5,  menunjukkan  jumlah volume biogas yang semakin meningkat, dan pada hari ke 44 sampai hari  ke  50  volume  biogas  tidak  lagi bertambah  akibat  bakteri  penghasil biogas tidak lagi bekerja menghasilkan biogas. Volume biogas yang dihasilkan
selama  50  hari  adalah  sebanyak  1,82 m 3 .

## Uji Nyala Api
Pada penelitian ini lama waktu retensi kotoran  burung  puyuh  selama  50  hari menghasilkan  volume  gas  sebanyak 1,82  m 3 ,  dan  setelah  uji  nyala  api dilakukan dengan volume gas 1,82 m 3 kompor bisa menyala selama 96 menit (1  jam  36  menit).  Hasil  uji  nyala  api kompor menggunakan gas hasil fermentasi  kotoran  burung  puyuh menghasilkan api  yang berwarna biru, dan ada sedikit api yang menimbulkan warna  oranye,  hal  ini  menunjukkan pada gas masih terdapat kandungan air dengan persentase yang kecil. Hasil uji nyala  api  kompor  dapat  dilihat  pada gambar 4.5.
Gambar 6. Uji Nyala Api

## KESIMPULAN
1. Sistem  biogas  sederhana  skala rumah  tangga  dengan  digester berkapasitas 0,121 m 3
2. lama waktu retensi pada penelitian ini  adalah  50  hari.  Perubahan ketinggian air manometer ter tinggi pada hari ke 2, 5, dan 7, perubahan ketinggian  air  manometer  yang terjadi  sebesar  4  cm  dari  hari sebelumnya
3. Tekanan  gas  yang  dihasilkan selama  50  hari  sebesar  104.895 N/m 2 ,  perkembangan  volume  gas tertinggi  pada  hari  ke  24  dan  41 yaitu sebesar 0,047955 m 3
4. Jumlah volume gas yang dihasilkan selama  50  hari  sebesar  1,82  m 3 .
0,047 0,0475 0,048 0,0485 1 11 21 31 41 P er kem ban ga … Hari Ke- 0 1 2 1 9 17 25 33 41 49 Juml ah … Hari Ke-
Volume gas tersebut dapat menyalakan api kompor selama 96 menit Ss 5. warna nyala api biru sedikit oranye yang  menandakan  masih  terdapat kandungan  air  pada  gas  dengan persentase yang kecil.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonim (2007) Undang-Undang Nomor  30  Tahun  2007  Tentang Energi.  Lembaran  Negara  RI Tahun 2007, Nomor 96. Sekretariat Negara. Jakarta Atmodjo,  M.C.  Tri.  Dkk.  (2014). Perancangan Tangki Biogas Portabel Sebagai Sarana Produksi  Energi  Lternatif  Di Pedesaan.  Widyariset,  Volume 17,  Nomor  3,  Desember  2014,
Halaman 409-416 Cengel  .A.  Yunus  dan  Michael  .A.
Boles  (1989).  Thermodynamics An  Engineering  Approach.  New York : Mc Graw Hill Book Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan Dan Konservasi Energi. 2013. Kebijakan Bioenergi Di Indonesia. Pekanbaru. Hasiholan.  U,  Haryanto.  A,  dan Prabawa.S. (2016).Produksi Biogas  Dari  Umbi  Singkong Dengan  Kotoran  Sapi  Sebagai Starter.  Jurnal  Teknik  Pertanian Lampung,  Volume  5  Nomor  2, Juli 2017, Halaman 109-116 Putra.  G.M.  Dwi,  Abdullah.  S.H, Priyati.A, Setiawati.D.A, Muttalib.S.A. (2017).Rancang Bangun  Reaktor  Biogas  Tipe Portable  Dari  Limbah  Kotoran Ternak Sapi.Jurnal ilmiah Rekayasa Pertanian dan Biosistem,  volume  5,  nomor  1, Maret 2017, halaman 369-374. Putro.S.  (2007).Penerapan  Instalasi Sederhana  Pengolahan  Kotoran Sapi  Menjadi  Energi  Biogas  Di Desa Sugihan Kecamatan Bendosari Kabupaten Sukoharjo. Warta,  volume  10,  nomor  2, September  2007,  halaman  178- 188
Rahmadi.H  dan  Sudirman  (2014). Pengaruh Pemberian Water Trap Pada  Biogas  Terhadap  Warna
Nyala Api. Jurnal Logic, volume 14,  nomor  1,  Maret  2014, halaman 50-53 Suyitno, Sujono. A dan Dharmanto.(2010). Teknologi Biogas  Pembuatan  Operasional Dan  Pemanfaatan.Yogyakarta  : Graha Ilmu
Sriyanti,  Widya.  S,  Pulungan.  L,  dan Usman.D.N,  (2016).  Menggali Kekuatan  Internal  Masyarakat
Melalui  Energi  Baru  Terbarukan Khususnya  Limbah  Ternak  Sapi Di  Desa  Wanajaya  Kecamatan Wanaraja Kabupaten Garut Provinsi Jawa Barat.Jurnal Penelitian dan Pengabdian Masyarakat,  volume  4,  nomor  1 Januari 2016, halaman 13-20. Sya’roni. A, I , (2016). Analisa Warna Api  Dan  Suhu  Pembakaran Biogas  Limbah  Pasar  Yang Sudah Dipurifikasi Dengan Kalium Hidroksida. Skripsi. Jember  :  Strata  Satu  Teknik Mesin Universitas Jember The  Biogas  Techonology  in  China. (1989). Chengdu Biogas Research  Institute,  Chengdu, China Wahyuni.S. (2008).Biogas Hemat Energi  Pengganti  Listrik  BBM Dan Gas Rumah Tangga.Jakarta : Agromedia Pustaka
Yahya.  Y,  Tamrin,  dan  Triyono.  S.
(2017).  Produksi  Biogas  Dari Campuran Kotoran Ayam Kotoran Sapi Dan Rumput Gajah Mini  ( Pennisetum  purpureum cv.Mott )  Dengan  Sistem Batch . Jurnal Teknik Pertanian Lampung,  Volume  6,  Nomor  3, Halaman 151-160