Biogas2

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.

1. 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:
CH₄ (metana) ± 60 %
CO₂ (karbon dioksida) ± 38 %
(N₂, O₂, H₂, & H₂S) ± 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:

• Ekonomis

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.

• Sederhana

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.

• Keawetan (durability)

Konstruksi instalasi biogas memerlukan ketrampilan khusus dalam pembuatan agar  lebih tahan lama meskipun hal ini memerlukan investasi awal yang lebih mahal.

• Frekuensi Penggunaan

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 Input

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

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.

• Penampung

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.

• Saluran Output

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.