Membuat Penampung Biogas
6
04
2010
Bismillah.
Pada tulisan kali ini saya ingin berbagi ilmu tentang perancangan
sebuah penampung biogas. Tulisan di sini merupakan hasil pengalaman saya
searching di google dari berbagai sumber. Saya mengangkat
topik perancangan penampung biogas karena saya pernah mendapat tugas
merancang sebuah penampung unit biogas pada mata kuliah Proyek Terpadu 1
di Teknik Mesin. Maka, pada pembahasan kali ini hanya dibatasi pada
unit penampung biogas saja, mungkin bagian-bagian lain hanya disinggung
sedikit. Simak pembahasannya di sini, semoga bermanfaat.
- Pendahuluan
Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik atau
fermentasi dari bahan–bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia
dan hewan, dan limbah domestik yang berasal dari rumah tangga. Biogas
memiliki kompsisi sebagai berikut:
CH
4 (metana) ± 60 %
CO
2 (karbon dioksida) ± 38 %
(N
2, O
2, H
2, & H
2S) ± 2 %
Bahan baku biogas biasanya adalah kotoran hewan (sapi, kuda, dan
lainnya), kotoran manusia, atau lainnya. Secara garis besar, unit untuk
memproduksi biogas terdiri dari digester, pengaduk, dan penampung.
(sumber gambar: kamase.org)
Prinsip kerja unit produksi biogas intinya seperti ini:
Bahan baku biogas dimasukkan ke dalam digester, lalu dicampur air
dengan perbandingan (biasanya) 1:2. Lalu campuran tersebut diaduk oleh
suatu pengaduk agar campuran bahan baku dengan air merata. Setelah itu
didiamkan sehingga terbentuk gas metana. Semakin besar kandungan metana,
semakin besar pula kandungan energy (nilai kalor) pada biogas tersebut.
Setelah itu, gas metana dialirkan menuju suatu penampung untuk disimpan
sementara atau bisa langsung digunakan. Tapi biasanya ditampung dahulu
di penampung biogas karena banyak manfaatnya. Saat kita membutuhkan
biogas untuk keperluan kita, kita tinggal mengalirkan biogas dari
penampung ke kompor/unit instalasi biogas untuk dikonsumsi. Untuk
mendesain sebuah unit produksi biogas, pertimbangan-pertimbangan yang
harus dipikirkan adalah:
Ketersediaan dana sangat mempengaruhi desain yang akan dibuat.
Semakin minim dana semakin sederhana desain, dan semakin besar dana,
semakin bagus desainnya. Instalasi yang ideal harus dengan biaya yang
seminimal mungkin dengan kualitas yang setinggi mungkin. Jadi pilihlah
bahan yang murah namun memiliki tingkat keawetan tinggi.
Desain harus sederhana tidak hanya dalam hal konstruksi tetapi juga
untuk operasional dan perawatannya (O&M). Hal ini adalah merupakan
pertimbangan penting khususnya untuk daerah pedesaan dimana kemampuan
SDM dalam baca- tulis masih rendah dan tenaga kerja trampil masih
jarang.
Konstruksi instalasi biogas memerlukan ketrampilan khusus dalam
pembuatan agar lebih tahan lama meskipun hal ini memerlukan investasi
awal yang lebih mahal.
Frekuensi penggunaan juga mempengaruhi desain. Seperti mesin yang
semakin sering dipakai semakin sering di servis, unit produksi biogas
juga perlu mempertimbangkan frekuensi penggunaannya untuk memproduksi
biogas. Jika ingin menggunakan dalam jangka waktu yang tidak terlalu
lama dan rata-rata penggunaan per hari tidak tinggi, maka kualitas
material dan ukuran komponen bisa diturunkan guna menekan pengeluaran.
Tetapi apabila ingin digunakan dalam jangka waktu yang lama dan
rata-rata penggunaan per harinya tinggi, maka butuh material yang lebih
biak dan ukuran komponen yang berbeda yang tentunya memakan lebih banyak
biaya.
(sumber pertimbangan: Teori dan Konstruksi Instalasi Biogas,
Teguh Wikan Widodo dan A. Asari, Balai Besar Pengembangan Mekanisasi
Pertanian Badan Litbang Pertanian, Departemen Pertanian, Serpong, 28
April 2009 dengan sedikit perubahan)
2. Penampung biogas
Penampung biogas adalah sebuah komponen dari berbagai komponen
penyusun unit produksi biogas yang berfungsi untuk menampung biogas yang
dihasilkan dari digester untuk sementara waktu. Umumnya, unit penampung
biogas terdiri dari saluran input,
water trap, penampung biogas, dan saluran output. Ada juga yang menambahkan sebuah
nozzle
(seperti pada kompor gas) pada saluran output untuk mengatur penyaluran
biogas dari penampung ke kompor (unit instalasi). Pada saluran input,
bisa juga ditambahkan sebuah kran pipa untuk menutup aliran ketika
penampung sudah terisi penuh untuk menutup saluran sehingga biogas tidak
kembali ke digester lagi. Kran pipa tersebut juga dipasang di saluran
output untuk mencegah gas yang sedang ditampung mengalir menuju kompor.
Mari kita bahas satu persatu komponen-komponen penyusun penampung
biogas.
Saluran ini berfungsi untuk mengalirkan biogas dari digester ke
penampung. Material yang digunakan biasanya adalah pipa PVC. Sebenarnya
memakai bahan lain seperti selang, pipa besi, atau lainnya juga bisa
akan tetapi berdasarkan pertimbangan desain di atas, pipa PVC lebih
murah dan awet daripada bahan pipa dari besi karena pipa PVC tidak
mengalami korosi. Ukuran saluran input bisa disesuaikan dengan jumlah
biogas yang mampu diproduksi oleh digester. Jika digester mampu
memproduksi biogas dalam jumlah besar, maka kita bisa memperbesar
diameter saluran input. Pada saluran input ini dipasang kran pipa untuk
mencegah gas mengalir balik ke digester ketika penampung sudah penuh.
Water trap adalah sebuah komponen penyusun unit penampung untuk
menampung uap air hasil kondensasi dari digester agar uap air tidak
masuk ke penampung dan memperlancar aliran biogas. Botol yang digunakan
bisa botol air mineral bekas 1,5 liter. Berikut saya kutipkan penjelasan
yang lebih rinci tentang water trap ini:
(gambar: http://manglayang.blogsome.com/)
Botol penjebak ini sebaiknya diletakkan
pada bagian terbawah dari saluran biogas, tepat setelah pembangkit. Hal
ini dimaksudkan untuk memudahkan uap air hasil kondensasi turun dan
masuk ke dalam botol. Air yang berlebihan dalam sistem dapat memampetkan
saluran biogas, selain itu adanya kandungan air dalam biogas menurunkan
tingkat panas api dan membuat api berwarna kemerah merahan. Perhatikan
muka air yang dibutuhkan. Kami menyarankan tinggi permukaan air dari
batas bawah pipa antara 20 sampai 25 cm. Apabila terlalu rendah, gas
akan mudah keluar dari air sebelum mencapai tekanan yang diinginkan.
Apabila muka air terlalu tinggi, tekanan yang ada membesar dan hal ini
dapat menghambat proses produksi biogas itu sendiri. (
http://manglayang.blogsome.com/)
Untuk inovasi, bisa kita tambahkan sebuah penutup botol lagi (seperti
tutup botol atas) di bagian bawah water trap sehingga mempunyai tutup
atas dan tutup bawah dengan tujuan untuk mempermudah penggantian air
sehingga mencegah berkembangnya jentik nyamuk di dalam water trap
tersebut karena water trap tersebut memiliki lubang sebagaimana dalam
gambar sehingga memungkinkan nyamuk untuk bersarang di dalamnya. Apabila
tidak kita tambahkan sebuah tutup lagi di bagian bawah water trap, maka
kita akan kesulitan jika harus mengganti air di dalam water trap karena
harus melepaskan water trap dari pipa saluran input.
Inilah inti dari unit penampung biogas. Penampung ini berfungsi untuk
menyimpan biogas yang dihasilkan dari digester. Ketika saya mengikuti
suatu forum yang diadakan salah satu organisasi di Fakultas Teknik,
dengan pembicara dosen Teknik Kimia tentang biogas, beliau menyebutkan
bahwa biogas yang dihasilkan oleh digester dapat ditampung dalam jangka
waktu yang lama karena unsur penyusun biogas terbesar adalah metana
(CH4) sementara sifat metana adalah
non-reacting gas yang artinya tidak beraksi dengan gas lain sehingga biogas bisa kita tampung dalam jangka waktu lama. Wallahu a’lam.
Material penampung bisa dari apa saja yang mungkin digunakan, seperti
galon bekas, drum bekas, plastik polyethylene (PE), atau ada juga yang
mengatakan plastik polyurethane (PU) atau lainnya. Untuk masalah
ekonomis, galon bekas dan drum bekas jelas lebih unggul dari plastik PE
atau PU, akan tetapi yang perlu diingat adalah galon dan drum biasanya
volumenya kecil sehingga hanya mampu menampung sedikit biogas sehingga
kita lebih memilih bahan penampung dari plastik karena beberapa alasan:
-ukuran/volume bisa disesuaikan
-tidak mahal
-bisa mengetahui kapan penampung sudah terisi penuh
-bisa membuat sistem “meningkatkan tekanan penampung otomatis” sederhana
-tekanan dari biogas yang tidak begitu tinggi, hanya sedikit lebih
tinggi dibandingkan tekanan atmosfer sehingga tidak dibutuhkan material
yang tahan tekanan tinggi.
Penampung biasanya diposisikan diantara dua keadaan : berdiri
(vertikal) atau tidur (horizontal). Kita mempertimbangkan posisi
penampung berdasarkan ketersediaan ruang untuk meletakkan penampung.
Selain itu, kita juga bisa menambahkan sebuah sistem “peningkatan
tekanan penampung otomatis” yang sederhana jika material yang kita
gunakan adalah plastik. Jika gas tersisa sedikit di penampung, maka
tekanan di penampung rendah sehingga gas sulit mengalir ke kompor. Oleh
karena itu, dibuatlah suatu sistem untuk meningkatkan tekanan penampung
secara otomatis sehingga mempermudah gas yang tersisa untuk mengalir
menuju kompor.
Sistem ini berkaitan dengan posisi penampung. Jika posisi penampung
berdiri, maka biasanya yang digunakan adalah papan dengan berat tertentu
(tidak terlalu ringan dan tidak terlalu berat, pertimbangkan volume
penampung untuk menentukan berat papan). Jika posisinya tidur, maka kita
bisa meletakkan beberapa selang atau pemberat lain di atas penampung.
Maka papan atau selang ini menekan penampung akibat gaya berat kedua
benda tersebut sehingga memperkecil volume penampung dan membantu
mengalirkan gas ke kompor.
Posisi penampung tidur dan pemberatnya
(sumber gambar: Modul Pelatihan Pengembangan Biogas Limbah Peternakan, Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran)
Lalu, usahakan juga penampung tidak terkena sinar matahari secara
langsung karena ditakutkan penampung akan mengembang sehingga berpotensi
bocor atau meledak. Caranya bisa dengan menambahkan atap atau
meletakkan penampung di tempat yang teduh.
Lebih kurang sama dengan saluran input penjelasannya. Saluran output
juga dipasang kran pipa untuk mencegah gas mengalir ke kompor ketika
sedang mengalirkan gas ke penampung untuk disimpan sementara.
3. Penutup
Mungkin hanya itu yang bisa saya sampaikan. Kurang lebihnya mohon
maaf. Artikel di atas adalah tentang rancangan dari penampung biogas.
Sementara proses pembuatannya baru saya jalani di semester ini. Semoga
bisa saya
share lagi tentang proses pembuatannya, tapi tunggu semester depan ya ^^. Semoga bermanfaat. Walhamdulillahi Rabbil ‘Alamin.