Archive for September 2015
MAKALAH MANAJEMEN PROYEK DESAIN REAKTOR BIOGAS
1
TUGAS
MANAJEMEN PROYEK
DESAIN
REAKTOR
KELOMPOK
3
KELAS
C
ANGGOTA :
1.
Habib Maulana Yasminto (1407112616)
2.
M.Ilham Armedi (1407113157)
3.
Karfika Ainil Hawa (1407112960)
4.
Maggie Darlene Lautama (1407113363)
5.
Ricky Puji Rahayu (1407112485)
6.
Vandhe
Melsa Sembiring (1407113201)
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATARBELAKANG.................................................................................. 1
1.2 TUJUAN....................................................................................................... 1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 REAKTOR
BIOGAS................................................................................... 2
2.2 BAHAN DAN
METODE............................................................................ 2
2.3 PARAMETER DESAIN DAN KAPASITAR
REAKTOR BIOGAS.. 3
2.4 IDENTIFIKASI MASALAH...................................................................... 4
2.5 PENGUJIAN REAKTOR BIOGAS.......................................................... 4
BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 HASIL IDENTIFIKASI MASALAH........................................................ 5
BAB IV KESIMPULAN
4.1 KESIMPULAN.......................................................................................... 11
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................ 12
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Pertumbuhan penduduk yang sangat cepat, dengan ekspansi bidang industri
menyebabkan peningkatan permintaan energi dan penurunan kualitas lingkungan.
Meskipun Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak dan gas, namun
berkurangnya cadangan minyak, pencabutan subsidi menyebabkan harga minyak naik
dan turunnya kualitas lingkungan akibat penggunaan bahan bakar fosil yang
berlebihan. Olah karena itu, pemanfaatan sumber-sumber energi alternatif yang
terbarukan dan ramah lingkungan menjadi pilihan. Salah satu dari energi terbarukan
adalah biogas, biogas memiliki peluang yang besar dalam pengembangannya. Energi biogas dapat
diperoleh dari air buangan rumah tangga, kotoran ternak contohnya sapi. Oleh
karena itu dibutuhkan alat yang bias mengolah seperti reaktor.
1.2
TUJUAN
1. Untuk mengolah kotoran
ternak menjadi biogas.
2. Untuk membantu masyarakat
dalam kebutuhan rumah tangga.
3.
untuk
melakukan merekayasa dan menguji reaktor biogas skala kelompok tani ternak
serta analisa teknis dan ekonomisnya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 REAKTOR
BIOGAS
Penggunaan
sistem reaktor biogas memiliki keuntungan, antara lain yaitu mengurangi efek
gas rumah kaca, mengurangi bau yang tidak sedap, mencegah penyebaran penyakit,
panas, daya (mekanis/listrik) dan hasil samping berupa pupuk padat dan cair.
Pemanfaatan limbah dengan cara seperti ini secara ekonomi akan sangat
kompetitif seiring naiknya harga bahan bakar minyak dan pupuk anorganik.
Disamping itu, cara-cara ini merupakan praktek pertanian yang ramah lingkungan
dan berkelanjutan.
Teknologi biogas
bukanlah merupakan teknologi baru di Indonesia, sekitar tahun 1980-an sudah
mulai diperkenalkan. Namun sampai saat ini belum mengalami perkembangan yang
menggembirakan, beberapa kendala antara lain yaitu kekurangan technical
expertise, reaktor biogas tidak berfungsi akibat bocor/kesalahan konstruksi,
desain tidak user friendly, manual membutuhkan penanganan secara
(pengumpulan/mengeluarkan lumpur dari reaktor) dan biaya konstruksi yang mahal.
Oleh karena itu, diperlukan pengkajian
yang lebih mendalam secara teknis dan ekonomis serta cara-cara pendekatan baru
dalam pengembangannya (Widodo dan Nurhasanah, 2004; Widodo, et al., 2006).
2.2
BAHAN DAN METODE
a.
Bahan
Konstruksi reaktor terdiri dari semen,
batu sungai, bata merah, pasir dan bahan pelapis kedap air. Kekuatan konstruksi
sangat dipengaruhi oleh kualitas bahan, teknik dan kecermatan pengerjaan
masing-masing tahapan pekerjaan. Tahapan pekerjaan konstruksi meliputi
pembuatan fondasi, pemasangan dinding dan pelapisan. Pelapisan dilakukan secara
berulang-ulang dengan adukan semen yang dicampur dengan bahan kedap air.
Sedangkan manometer dibuat dari pipa plastik transparan dengan diameter 1 cm
dan diisi dengan air berwarna. Pada salah satu ujung pipa dihubungkan dengan
botol yang berfungsi sebagai pengaman. Perbedaan tinggi permukaan air dari
posisi semula (sejajar) menunjukkan besarnya tekanan.
b. Metode
Reaktor
biogas dapat diklasifikasikan berdasarkan susunan konstruksi penampung gas,
yaitu:
·
kombinasi
reaktor/penampung gas: fixed dome dan flexible bag
·
penampung
gas terapung: tanpa sekat air dan dengan sekat air
·
penampung
gas terpisah (Anonim1,1980). Dalam rekayasa dan pengembangan reaktor biogas
ini, tipe reaktor yang dikembangkan berdasarkan hasil identifikasi dengan
mempertimbangkan berbagai faktor teknis, ekonomis, kemudahan operasional dan
keamanan kerja.
2.3 PARAMETER
DESAIN DAN KAPASITAR REAKTOR BIOGAS
Dalam
perancangan desain unit instalasi pemroses biomasa faktor penting yang harus
diacu adalah :
a) Jumlah sapi akan berpengaruh pada
kuantitas kotoran ternak, urin dan jumlah air pembersih.
b) Pengisian reaktor dipengaruhi oleh volume reaktor dan
jumlah kotoran sapi yang akan digunakan.
c) Lamanya bahan berada di dalam reaktor (Hidraulic
Retention Time).
d) Perkiraan tekanan gas metana yang
dihasilkan.
e) Perkiraan produksi volume gas metana.
Sedangkan
perencanaan pembuatan unit instalasi pemroses energi biomasa dari kotoran sapi
harus memperhatikan empat faktor, yaitu :
a) Ketersediaan dan kemudahan jenis bahan
konstruksi yang dapat dipakai untuk membuat unit penghasil biogas.
b) Ketersediaan jenis bahan organik buangan sebagai
bahan isian.
c) Jumlah kebutuhan dasar akan energi dari
suatu keluarga atau kelompok masyarakat dan jenis keperluannya.
d) Pemanfaatan bahan keluaran yang berupa
lumpur untuk pupuk tanaman ataupun algae pada kolam ikan.
Parameter desain yang diperlukan dalam
perancangan reaktor biogas diperoleh dari penelusuran data dan informasi (studi
pustaka), konsultasi ke beberapa perguruan tinggi, lembaga penelitian, instansi
terkait guna mendapatkan data dan informasi yang berkaitan dengan masalah
teknis pemanfaatan energi biogas dari kotoran sapi. Parameter tersebut meliputi perhitungan desain reaktor biogas.
2.5 PENGUJIAN REAKTOR BIOGAS
a.
Uji Kerja
Prosedur
pengisian reaktor. Hasil pengujian karakteristik fisik dan kimia bahan
digunakan untuk mengetahui kebutuhan air yang digunakan dalam mencampur bahan,
serta apabila diperlukan, dilakukan pencampuran kotoran ternak dengan bahan
lain agar kadar C/N sesuai dengan kondisi yang diperlukan untuk proses
pencernaan (kadar C/N = 25:1).
Pengisian reaktor. Reaktor diisi dengan
campuran kotoran ternak dengan air dengan perbandingan padatan/air 1:1.
Pengisian dilakukan sampai reaktor penuh dan dibiarkan sampai sampai gas yang
dihasilkan stabil, setelah itu pengisian dilakukan setiap hari. Dalam uji unjuk
kerja dipergunakan beberapa alat ukur antara lain yaitu: manometer air untuk
mengukur tekanan gas, gas flowmeter, pH meter dan thermometer air raksa.
b.
Analisa laboratorium meliputi
·
Kondisi
bahan (kotoran sapi): total solids, volatile solids dan kadar C/N ratio, COD
(Chemical Oxygen Demand) dan BOD (Biological Oxygen Demand
·
Kandungan
kimia biogas (CH4, CO2, H2S dan NH3)
·
Kondisi
lumpur keluaran dari reaktor (effluent): COD, BOD dan kandungan unsur hara
utama (Nitrogen, Pospor dan Kalium).
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Hasil
Identifikasi Masalah
a.
Penentuan Tipe Reaktor Biogas
Pengembangan
teknologi biogas selama ini memiliki banyak kendala, antara lain yaitu:
kekurangan technical expertise, reaktor biogas tidak berfungsi akibat bocor/
kesalahan konstruksi, desain tidak user friendly, membutuhkan penanganan secara
manual (pengumpanan/ mengeluarkan lumpur dari reaktor) dan biaya konstruksi
yang mahal. Untuk itu, diperlukan pertimbangan-pertimbangan teknis dan ekonomis
dalam menentukan tipe reaktor yang akan dikembangkan. Hasil identifikasi
masalah dengan cara studi literatur, konsultasi teknis dan kunjungan lapang
diperoleh kesimpulan bahwa reaktor biogas tipe fixed dome (China Type) dipilih
untuk dapat dikembangkan. Beberapa alasannya adalah:
·
umur
ekonomis dapat mencapai 20-25 tahun
·
terbuat
dari bahan-bahan lokal
·
konstruksi
berupa dome sehingga mampu menahan beban baik di dalam maupun di atas permukaan
tanah
·
konstruksi
terdapat dibawah permukaan tanah sehingga kestabilan suhu bahan didalam reaktor
biogas dapat terjamin
·
penghematan
penggunaan lahan
·
operasional
alat mudah dilakukan
·
perawatan
relatif mudah dan murah
b. Parameter Desain dan
Kapasitas Reaktor Biogas
Peternak sapi skala kecil di Indonesia
rata-rata memiliki 2-5 ekor yang tersebar dalam wilayah yang luas. Secara
ekonomis, jumlah pemilikan sapi baru menguntungkan peternak bila mencapai 10-12
ekor. Selain hal tersebut, program sentralisasi kandang juga sedang digalakkan
pemerintah di beberapa daerah untuk mencegah terjadinya pencemaran lingkungan.
Dengan pertimbangan-pertimbangan tersebut, maka kapasitas reaktor yang
dikembangkan adalah mampu menampung kotoran sapi 10-12 ekor dan dapat
menghasilkan biogas untuk memenuhi kebutuhan energi 5 keluarga (memasak dan
penerangan).
Ukuran
reaktor dirancang dengan cara memaksimalkan produksi gas per unit volume
reaktor agar biaya konstruksi dapat diminimalisir. Hal ini berkaitan dengan
pencernaan secara anaerob yang tergantung pada aktivitas biologis dari bakteri
methanogen yang berkembang lambat, maka ukuran reaktor harus memenuhi kinerja
yang diharapkan dan cukup besar ukurannya untuk menghindari tercucinya bakteri
tersebut keluar dari reaktor (washed out). Pada daerah tropis yang pada umumnya
suhu didalam reaktor sekitar 25-30oC, retentention time berkisar
antara 40 – 50 hari.
Dari
hasil identifikasi masalah didapatkan parameter - parameter sebagai berikut :
·
Produksi
kotoran segar per ekor sapi/hari : 15 - 25 kg.
·
1
kg total solid (TS) menghasilkan biogas : 250 liter.
·
Berat
toal solid (TS) : 0.18 berat kotoran basah.
·
Nilai
kalor gas bio : 5.6 - 7.2 kwh/m3
·
pH
optimal untuk produksi gas methan : 7.0 - 7.2
·
Suhu
pencernaan optimal : 35oC
c.
Penentuan Lokasi
Berdasarkan
hasil identifikasi masalah, telah ditetapkan Pondok Pesantren Darul Fallah
sebagai lokasi pembangunan unit instalasi pemroses biomasa (kotoran sapi)
menjasi biogas. Peternakan sapi perah dengan jumlah sapi 23-40 ekor tersebut
merupakan unit usaha koperasi yang bernaung di bawah Pondok Pesantren Pertanian
Darul Fallah. Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi diantaranya adalah
memiliki kelembagaan yang mantap, SDM yang memadai, lahan cukup luas, melakukan
usaha peternakan secara terintegrasi, seperti memproses kompos untuk pupuk,
memiliki lahan untuk ditanami rumput dan hijauan pakan ternak, kegiatan
pertanian lain seperti pembibitan dan sebagai tempat praktik belajar bagi
mahasiswa Pondok Pesantren Pertanian Darul Fallah, IPB, maupun perguruan tinggi
lainnya di Bogor dan sekitarnya. Sehingga diharapkan pembangunan instalasi
pemroses biomasa (kotoran sapi) menjadi biogas tersebut dapat menjadi show
window pengembangan teknologi biogas di Indonesia.
Faktor-faktor lain yang dipertimbangkan
adalah kesediaan untuk mengelola secara kontinyu, memiliki sapi dalam jumlah
yang cukup, dan lokasinya tidak terlalu jauh dari Balai Besar sehingga bisa
dilakukan supervisi dan pengendalian operasional secara mudah. Penandatanganan
naskah kerjasama (MOU) antara Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian
dengan Pondok Pesantren Pertanian Darul Fallah, Ciampea, Bogor dilaksanakan
pada tanggal 4 Oktober 2005.
d.
Desain dan Konstruksi
Konstruksi
instalasi reaktor biogas tipe fixed dome (chinese type) terdiri dari 3 bagian,
yaitu :
·
Unit pencampur
·
Bagian utama reaktor
·
Bagian pengeluaran
lumpur
Fungsi
masing-masing bagian adalah sebagai berikut :
·
Unit
pencampur berfungsi untuk menampung kotoran sapi yang terkumpul dari kandang
dan mencampur dengan air dengan perbandingan padatan/air 1:1 . Campuran yang
menyerupai bubur ini kemudian dimasukkan kedalam digester utama.
·
Bagian
utama reaktor merupakan tempat dimana kotoran mengalami proses fermentasi
secara anaerob sehingga dapat menghasilkan biogas. Bagian atas reaktor
berbentuk kubah (dome) dengan garis tengah 4,2 meter, sedangkan pada bagian
dasarnya berbentuk kerucut dengan panjang garis miring sebesar 2,1 meter, dan
tinggi kerucut 0.75 meter. volume reaktor 18 m3. Reaktor ini
dirancang untuk dapat menampung kotoran dari10 ekor sapi (dengan kotoran sapi
20 kg/hari/ekor dengan retention time 45 hari). Perkiraan produksi biogas yaitu
6 m3/ hari (untuk rata-rata produksi biogas 30 liter gas/kg kotoran
sapi). Bagian utama reaktor dilengkapi dengan lubang pemeliharaan (manhole)
yang ditutup dengan lempengan beton bertulang.
·
Pengamatan
dengan interval 3 hari selama 2 bulan diperoleh data pH bahan pada kisaran 7 –
7,8 dan suhu sekitar 25oC kondisi ini baik bagi bakteri methanogen
untuk tumbuh dan menghasilkan gas metana.
e.
Aspek Ekonomis Kinerja Reaktor Biogas
Reaktor biogas dibuat dengan investasi
Rp 18.448.000 yang terdiri
atas biaya untuk bahan dan pembuatan konstruksi. Pendapatan yang diperoleh dari
instalasi biogas adalah sekitar Rp 600.000/bulan bila dikonversikan dengan
harga dan nilai kalori LPG. Dengan menggunakan parameter dan analisa kelayakan
ekonomi seperti pada Tabel 2 diperoleh B/C Rasio 1,35 yang berarti secara
ekonomi investasi tersebut layak. Demikian pula dari hasil analisa simple
payback diketahui bahwa modal investasi pembangunan konstruksi reaktor akan
kembali pada tahun ke-4 digester: 20 tahun). Hasil pendapatan ini belum
termasuk hasil samping berupa pupuk cair/padat. Penggunaan lain dari lumpur
keluaran dari reaktor adalah diumpankan ke kolam ikan. Penggunaan lumpur
keluaran dari reaktor ke kolam dapat merangsang pertumbuhan phytoplankton
(algae) dan zooplankton (daphia and crustaceans) yang merupakan sumber makanan
bagi ikan.
Tabel 1. Parameter dan Hasil Analisa
Kelayakan Ekonomi
|
-
|
Biaya investasi, Rp
|
18.448.000
|
|
-
|
Biaya operasional dan perawatan,
Rp/tahun
|
2.767.200
|
|
-
|
Pendapatan, Rp/tahun
|
7.051.800
|
|
-
|
Keuntungan, Rp/tahun
|
4.284.600
|
|
-
|
Umur ekonomi, tahun
|
20
|
|
-
|
Produksi gas, m3/hari
|
6
|
|
-
|
Produksi gas, m3/tahun
|
2190
|
|
-
|
Suku Bunga , %/tahun
|
12
|
Gambar 1. Desain reaktor biogas tipe fixed dome
 |
Gambar 2. Tahap - tahap pekerjaan pembuatan reaktor biogas
 |
Gambar 3. Kombinasi manometer dan klep pengaman
 |
Gambar 4. Penggunaan biogas untuk penerangan dan
kompor gas
KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan
Kegiatan
rekayasa dan pengembangan reaktor biogas untuk memproses biomasa (kotoran sapi)
menjadi energi biogas di Pesantren Darul Fallah Bogor dapat diperoleh beberapa
kesimpulan sebagai berikut, Pembangunan unit instalasi pemroses biomasa berupa
reaktor biogas tipe fixed dome dengan kapasitas 18 m3 dengan
produksi biogas 6 m3/hari dan fasilitas pendukung seperti unit
instalasi penyedia air.
DAFTAR
PUSTAKA
Anonim1.
1980. Guidebook on Biogas Development. Energy Resources Development
Series No.21. United Nations: Economic and Social Commission for
Asia and The Pacific. Bangkok. Thailand.
Anonim2.
1984. Updated Guidebook on Biogas Development - Energy Resources Development
Series 1984, No. 27, United Nations, New York, USA.
Anonim3.
1989. The Biogas Technology in China. Chengdu Biogas Research Institute,
Chengdu, China.
Anonim4.
1997. Biogas Utilization. GTZ. http://ww5.gtz.de/gate/techinfo/biogas/appldev/
operation/utilizat .html.
Anonim5.
2003. Laporan Tahunan Dinas Peternakan Provinsi Jawa Barat. Dinas Peternakan
Provinsi Jawa Barat.
Anonim6.
2003. Perlu 500 ha, Terkendala
Harga. Siswono Tertarik Buka Peternakan di Kaltim.
KaltimPos:Jumat, 26 September 2003.
http://www.kaltimpost.web.id/berita/
Gunnerson, C.G. and
Stuckey, D.C. 1986. Anaerobic Digestion: Principles and Practices for
Biogas System. The World bank Washington, D.C., USA.
Jan Lam. 2005. Evaluation
Study for Biogas Plant Designs. Final Report of SNV(Netherlands Development
Organization) Cambodia.
Marchaim, U. 1992. Biogas
Processes for Sustainable Development. Food and Agriculture Organization of
the United Nations, Viale delle Terme di Caracalla, 00100 Rome, Italy.
Schmidt, A. 2005. Treatment
of Sludge from Domestic on Site Sanitation Systems Septic Tanks and Latrines. Conference
Proceeding: International Seminar on Biogas Technology for poverty Reduction and
Sustainable Development. Beijing, October 17-20,2005. pp. 199-207.
Syamsuddin, T.R. dan
Iskandar,H.H. 2005. Bahan Bakar Alternatif Asal
Ternak. Sinar Tani, Edisi 21-27 Desember 2005. No.
3129 Tahun XXXVI.
Widodo, T.W. and
Nurhasanah, A. 2004. Kajian Teknis
Teknologi Biogas dan Potensi Pengembangannya di
Indonesia. Prosiding Seminar Nasional Mekanisasi
Pertanian. Bogor, 5 Agustus 2004.
Widodo, T.W. and
TOKUMOTO, O. 2005. Suggestion on Utilization of Feces at Large Scale Cattle
Farm and Improvement of Environment. Joint Workshop ICAERD-IPB-Japan on
Biomass Energy Resource for Sustainable Agricultural Development and
Environment Improvement. Jakarta March 1st, 2005.
Widodo, T. W. and
Hendriadi, A. 2005. Development of Biogas Processing for Small Scale Cattle
Farm in Indonesia. Conference Proceeding: International Seminar on Biogas
Technology for poverty Reduction and Sustainable Development. Beijing, October
17- 20,2005. pp. 255-261.
Widodo,T.W., Asari, A., Nurhasanah, A. and Rahmarestia, E.
2006. Biogas Technology Development for Small Scale Cattle Farm Level in
Indonesia. International Seminar on Development in Biofuel Production and
Biomass Technology. Jakarta, February 21-22, 2006 (Non-Presentation Paper).
