TEKNIK PEMBUATAN BIOGAS

1.    Pengertian Biogas
Biogas adalah campuran beberapa gas, tergolong bahan baker gas yang merupakan hasil fermentasi dari bahan organik dalam kondisi anaerob, dan gas yang dominan adalah gas metana (CHu) dan gas karbondiokasida (CO2) (Simanora, 1989). Biogas memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu kisaran 4800 – 6700 Kkal / m3, untuk gas metana murni (100%) mempunyai nilai kalor 8900 Kkal / m3.
Menurut Maramba (1978), produksi  biogas sebanyak 1275 – 4318 dapat digunakan untuk memasak, penerangan, menyetrika dan menjalankan lemari es untuk keluarga yang berjumlah lima orang perhari.
Bahan biogas dapat diperoleh dari limbah pertanian yang basah, kotoran hewan (manure),kotoran manusia dan campurannya. Kotoran hewan seperti kerbau, sapi, babi, dan ayam telah diteliti untuk diproses dalam alat penghasil biogas dan hasil yang diperoleh memuaskan (Harahap, et.al., 1980)

2.    Komposisi Biogas
Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CHu) dan karbondioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil, diantaranya hydrogen sulfide (H2S), amonia (NH3) dan hydrogen (H2¬), serta Nitrogen yang kandungannya sangat kecil.
Energi yang terkandung dalam biogas tergantung pada konsentrasi metana (CHu).semakin tinggi kandungan metana maka semakin tinggi kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil nilai metana maka semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter, yaitu menghilangkan hydrogen sulfur, kandungan air dan karbondioksida (CO2). Hidrogen sulfur mengandung racun dan azt yang menyebabkan kohesi. Bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang diijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulfur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama sama oksigen yaitu sulfur oksida / sulfur trioksida (CO2¬/SO3), senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk sulfur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korasif
Parameter yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbondioksida yang memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbulkan korosif.
Tabel komposisi gas dalam biogas (%) antara kotoran sapi dan campuran (lampiran).

3.    Keuntungan Biogas
a.    Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforastion) dan perusakan tanah
b.    Energi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca dan atmosfer dan emisi lainnya.
c.    Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya di atmosfer akan meningkatkan temperatur, dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.
d.    Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material yang tidak bermanfaat, bahklan bisa mengakibatkan racun yang sangat berbahaya. Aplikasi anaerobic digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah.

4.    Cara Pembuatan Biogas
Pembentukan gas bio dilakukan oleh mikroba pada situasi anaerob yang meliputi tiga tahap yaitu tahap hidrolis, tahap pengasaman dan tahap metanogenik.

a.    Tahap Hidrolisis
Tahap hidrolisis adalah penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohiodrat, menjadi senyawa yang sederhana .
Terjadi pelarutan bahan – bahan organic mudah larut dan pencernaan bahan organic yang komplek menjadi sederhana perubahan struktur bentuk primer menjadi bentuk monomer.
b.    Tahap Pengasaman
Komponen monomer (gula sederhana) yang berbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam.
Produk akhir dari gula – gula sederhana pada tahap ini akan dihasilkan asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondiokasida hidrogen amoniak.
c.    Tahap Metanogenik
Tahap metanogenik adalah proses pembentukan gas metana

5.    Macam – macam bakteri anaerob yang berperan
a.    Bakteri Pembentuk Asam (Acidogenic Bacteria)
Yang merombak senyawa organic menjadi senyawa yang lebih sederhana yaitu berupa asam organik CO2, H2, H2S.
b.    Bakteri Pembentuk Asetat (Acetogenic Bacteri)
Yang merubah asam organik dan senyawa netral yang lebih besar dari methanol menjadi asetat dan hidrogen.
Bakteri penghasil metan (metanogens) yang berperan dalam merubah asam – asam lemak dan alkohol menjadi metan dan karbondioksida. Bakteri pembentuk metan antara lain Methanococcus, Methanobacterium dan methanosarcina

6.    Reaktor Biogas
Ada beberapa jenis reaktor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reaktor terapung (Floating Drum), reaktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement.
Dari enam jenis digester biogas, yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed Dome) dan jenis drum mengambang (Floating Drum). Beberapa tahun terakhir ini dikembangkan jenis reaktor balon yang banyak digunakan sebagai reaktor sederhana dalam skala kecil.
a.    Reaktor Kubah Tetap (Fixed Dome)
Reaktor ini disebut juga reaktor Cina. Dinamakan demikian karena reaktor ini dibuat pertama kali di China sekitar tahun 1930-an, dan kemudian sejak itu reaktor ini berkembang dengan berbagai model. Pada reaktor ini memiliki dua bagian, yaitu digester sebagai tempat pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri, baik bakteri pembentuk asam ataupun bakteri pembentuk gas metana. Bagian ini dapat dibuat dengan kedalaman tertentu menggunakan batu bata atau beton.
Strukturnya harus kuat karena menahan  gas agar tidak terjadi kebocoran.bagian yang kedua adalah kubah tetap (Fixed Dome). Dinamakan kubah tetap karena bentuknya menyerupai kubah dan bagian ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di bagian bawah.
Keuntungan dari reaktor ini adalah biaya konstruksi lebih murah daripada menggunakan reaktor terapung, karena tidak memiliki bagian yang bergerak menggunakan besi yang tentu harganya relative lebih mahal dan perawatannya lebih mudah, sedangkan kerugian dari reaktor ini adalah seringnya terjadi kehilangan gas pada bagian kubah karena kontruksi tetapnya.

b.    Reaktor Terapung (Floating Drum)
Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di India pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki bagian digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada bagian penampung gas menggunakan peralatan bergerak menggunakan drum. Drum ini dapat bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.
Keuntungan dari reaktor ini adalah dapat melihat secara langsung volume gas yang tersimpan  pada drum karena pergerakannya. Karena tempat penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan.sedangkan kerugiannya adalah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. Faktor  korasi pada drum juga menjadi masalah sehingga bagian pengumpul gas pada reaktor ini memiliki umur yang lebih pendek dibandingkan menggunakan tipe kubah tetap.

c.    Reaktor Balon
Reaktor balon merupakan jenis reaktor yang banyak digunakan pada skala rumah tangga yang menggunakan bahan plastik sehingga lebih efisien dalam penanganan dan perubahan tempat biogas. Reaktor ini terdiri atas satu bagian yang berfungsi sebagai digester dan penyimpanan gas masing – masing bercampur dalam satu ruangan tanpa sekat. Material organik terletak di bagian bawah karena memiliki berat yang lebih besar dibandingkan gas yang akan mengisi pada rongga atas.
Biogas adalah energi terbarukan bewujud gas dengan komposisi sebagian besar metana (50-70% CH4) dan karbondioksida (30-40 % CO2) sebagai hasil fermentasi bahan-bahan organik dalam keadaan tanpa oksigen. Ada tiga tahapan proses penguraian bahan-bahan organik menjadi biogas. Tahap pertama disebut hidrolisis. Bahan-bahan organik yang terdiri dari berbagai senyawa komplek seperti karbohidrat, lemak, protein, dan selulosa mengalami proses hidrolisis sehingga terurai menjadi senyawa yang lebih sederhana berupa monomer-monomer senyawa komplek. Tahap kedua disebut asidogenesis. Monomer-monomer akan diubah oleh bakteri asidogen menjadi asam asetat dan hidrogen. Tahap ketiga disebut metanogenesis. Pada tahap akhir ini bakteri metanogen akan memfermentasi asam asetat dan hidrogen menjadi gas metana dan karbondioksida. Selain gas dihasilkan pula bahan-bahan organik yang sudah terurai untuk digunakan sebagai pupuk organik bagi tanaman pertanian atau perkebunan setempat.