Papaer Mikro Energi Alternatif

8/18/2019 Papaer Mikro Energi Alternatif

1/16

PENDAHULUAN

Permintaan kebutuhan Bahan Bakar Minyak (BBM) dunia dari tahun ketahun

semakinÿ meningkat, menyebabkan harga minyak melambung. Pemerintah berencana

menaikkan lagi harga minyak untuk mengurangi sudsidi yang harus ditanggung oleh APBN.

Kelangkaan bahan bakar minyak, yang disebabkan oleh kenaikan harga minyak dunia yangsignifikan ini, telah mendorong emerintah untuk menga!ak masyarakat mengatasi masalah

energi bersama"sama (Komas, #$ %uni #&&').

Kenaikan harga yang mencaai ' dollar Amerika erikat ini termasuk luar biasa

sebab biasanya ter!adi saat musim dingin di negara"negara yang memunyai emat musim di

*roa dan Amerika erikat. Masalah ini memang elik sebagaimana dikatakan Presiden

usilo Bambang +udhoyono dalam ertemuan dengan ara gubernur di Pontianak,

Kalimantan Barat, tanggal ## %uni #&&', dan menga!ak masyarakat melakukan enghematan

energi di seluruh anah Air.

Penghematan ini sebetulnya harus telah kita gerakkan se!ak dahulu karena asokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi adalah sumber energi fosil yang tidak daat

dierbarui (unrene-able), sedangkan ermintaan naik terus, demikian ula harganya

sehingga tidak ada stabilitas keseimbangan ermintaan dan ena-aran. alah satu !alan untuk

menghemat bahan bakar minyak (BBM) adalah mencari sumber energi alternatif yang daat

dierbarui (renewable). Kebutuhan bahan bakar bagi enduduk berendaatan rendah

mauun miskin, terutama di edesaan, sebagian besar dienuhi oleh minyak tanah yang

memang dirasakan ter!angkau karena disubsidi oleh emerintah. Namun karena digunakan

untuk industri atau usaha lainnya, kadang"kadang ter!adi kelangkaan ersediaan minyak

tanah di asar. elain itu mereka yang tinggal di dekat ka-asan hutan berusaha mencari kayu

bakar, baik dari ranting"ranting kering dan tidak !arang ula menebangi ohon"ohon di

hutan yang terlarang untuk ditebangi, sehingga lambat laun mengancam kelestarian alam di

sekitar ka-asan hutan. ebetulnya sumber energi alternatif cuku tersedia. Misalnya, energi

matahari di musim kemarau atau musim kering, energi angin dan air. enaga air memang

aling banyak dimanfaatkan dalam bentuk embangkit listrik tenaga air (PA), namun bagi

sumber energi lain belum kelihatan secara signifikan.

Pemanfaatan ilmu mikrobiologi, emanfaatan mikroorganisme itu sendiri dalam

menghasilkan energi alternatif sangatlah luas. Namun yang akan dibahas ada kesematan ini

adalah/

•Alternatif Bahan Bakar Biogas

• Microbial 0uel 1ell

• Alternatif Bahan Bakar Biofuel

ALTERNATIF BAHAN BAKAR BIOGAS

Alternatif bahan bakar masa dean untuk menggantikan minyak selain gasohol

adalah biogas. Biogas dibuat melalui fase anaerob dalam fermentasi limbah kotoran

organisme. Pada fase anaerob akan dihasilkan gas metana (biogas) yang mudah terbakar dan

digunakan untuk bahan bakar. Biogas meruakan salah satu sumber energi alternatif yang

berkembang esat dalam dasa-arsa terakhir. eknologi embuatan biogas memanfaatkan


2/16

kotoran organik, baik itu kotoran he-an mauun samah sayuran dan tumbuhan dengan

memanfaatkan bakteri anaerobik yang terdaat dalam kotoran tersebut untuk roses

fermentasi yang menghasilkan semacam gas yang mengandung.

eknologi biogas sebenarnya bukan sesuatu hal yang baru. Berbagai negara telah

mengalikasikan teknologi ini se!ak uluhan tahun yang lalu seerti etani di 2nggris, 3usiadan Amerika serikat. ementara itu di Benua Asia, 2ndia meruakan negara eloor dan

engguna biogas se!akÿ tahun 45&& semasa masih di!a!ahÿ 2nggris, negara tersebut

memunyai lembaga khusus yang meneliti emanfaatan limbah kotoran ternak yang disebut

Agricultural Research instututeÿ dan Gobar Gas Research Station, embaga tersebut ada

tahun 45& sudah mamu membangun instalasi biogas sebanyak $6.&&& unit. elain negara

negara tersebut diatas, ai-an, 1ina, Korea !uga telah memanfaatkan kotoran ternak sebagai

bahan baku embuatan biogas.

amai tahun 4557 negara yang aling, ma!u dalam alikasi teknologi ini adalah

india, keuntungan teknologi ini dibanding sumber energi alternatif yang lain adalah/

Menghasilkan gas yang daat digunakan untuk kebutuhan sehari hari , kotoran yang telahdigunakan untuk menghasilkan gas daat digunakan sebagal uuk organik yang sangat baik.

8aat mengurangi kadar bakteri atogen yang terdaat dalam kotoran yang daat

menyebabkan enyakit bila kotoran he-an atau samah tersebut ditimbun begitu sa!a, yang

aling utama yaitu bisa mengurangi ermasalahan enanggulangan samah atau kotoran

he-an men!adi sesuatu yang bermanfaat dan sudah saatnya ula kita berfikir dan berusaha

mengembangkan kreatifitas untuk mengembangkan energi alternati dari kotoran ternak ini

sebagai biogas, karena sudah banyak hasil enelitian ilmiah yang berhasil. Kegiatan yang

harus kita lakukan sekarang adalah mengalikasikan hasil enelitian tersebut untuk

keentingan masyarakat.

Biogas dihasilkan aabila bahan bahan organik terdegradasi senya-a"senya-a

embentuknya dalam keadaan tana oksigen atau biasa disebut kondisi anaerobik.

8ekomosisi anaerobik ini biasa ter!adi secara alami di tanah yang basah, seerti dasar

danau, dan di dalam tanah ada kedalaman tertentu. Proses dekomosisi lini dilakukan oleh

bakteri bakteri dan mikroorganisme yang hidu di dalam tanah. 8ekomosisi anaerobik daat

menghasilkan gas yang mengandung sedikitnya 6&9 metan. :as inilah yang biasa disebut

dengan biogas dengan nilai heating ;alue sebesar $5 M%) dan gas karbon dioksida (1?#) yang ;olumenya

lebih besar dari gas hidrogen (=#), gas nitrogen (N#) dan gas hydrogen sulfida (=#). Proses

fermentasi memerlukan -aktu 7 samai 4& hari untuk menghasilkan biogas dengan suhu

otimum $' o1 dan = otimum ada range 6,> @ 7,5. Bakteri embentuk biogas yang

digunakan yaitu bakteri anaerob seerti Methanobacterium, Methanobacillus,

Methanococcus dan Methanosarcina

Biogas yang dibuat dari kotoran ternak sai mengandung gas 1=> sebesar '' @ 6' 9,

gas 1?# sebesar $& @ $' 9 dan sedikit gas hidrogen (= #), gas nitrogen (N#) dan gas @ gaslain. Panas yang dihasilkan sebesar 6&& B


3/16

alam mengandung gas 1=> sebesar & 9 dengan anas sebesar 4&&& B dari biogas daat ditingkatkan dengan memisahkan gas 1?# dan gas =# yang

bersifat korosif .

3eaksi embentukan metana (Price and Paul, 454) dari bahan @ bahan organik yang daat

terdegradasi dengan bantuan enim mauun bakteri daat dilihat sebagai berikut

=asil enguraian senya-a organik yang di!adikan sumber energi adalah gas 1=> (metana)C

disaming itu dihasilkan gas 1?#. enguraian senya-a organik ini memanfaatkan $

kelomok mikroba sehingga menghasilkan gas metana/

BAK*32 8AAM M*N:=A2KAN B2?:A

4. Kelomok bakteri fermentatif, yaitu Streptococci, Bacteriodes, dan beberaa !enis

*nterobacteriaceae.

#. Kelomok bakteri asetogenik, yaitu Kethanobacillus dan Desulfovibrio.

$. c. Kelomok bakteri metana, yaitu Methanobacterium, Methanobacillus, dan

Methanococcus

Ketiga kelomok bakteri tersebut beker!a sama dalam embentukan biogas, -alauun yang

mendominasi fermentasi metana adalah !enis Methanobacterium.

Tahapan-tahapan yang dilalui pada Pe!uatan Bi"ga# "leh Ba$te%i&

erdaat beberaa taha yang harus dilalui dan memerlukan ker!a sama dengan kelomok

bakteri yang lain. Berikut ini meruakan tahaan dalam roses embentukan biogas /

4. =idrolisis

=idrolisis meruakan enguraian senya-a komleks atau senya-a rantai an!ang men!adi

senya-a yang sederhana. Pada taha ini, bahan"bahan organik seerti karbohidrat, liid, dan

rotein didegradasi men!adi senya-a dengan rantai endek, seerti etida, asam amino, dangula sederhana. Kelomok bakteri hidrolisa, seerti Steptococci, Bacteriodes, dan beberaa


4/16

!enis nterobactericeae yang melakukan roses ini. Pada taha ini bahan yang tidak larut

seerti selulosa, olisakarida dan lemak diubah men!adi bahan yang larut dalam air seerti

karbohidrat dan asam lemak. aha elarutan berlangsung ada suhu #'o 1 di digester

Streptococci

#. Asidogenesis

Asidogenesis adalah embentukan asam dari senya-a sederhana. Bakteri asidogen,

Desulfovibrio, ada taha ini memroses senya-a terlarut ada hidrolisis men!adi asam"asam

lemak rantai endek yang umumnya asam asetat dan asam format. Pada taha ini, bakteri

asam menghasilkan asam asetat dalam suasana anaerob. aha ini berlangsung ada suhu #'o

1 di digester. Adau n reaksi yang ter!adi adalah/

Desulfovibrio

$. Metanogenesis

Metanogenesis ialah roses embentukan gas metan dengan bantuan bakteri embentuk

metan seerti Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.

aha ini mengubah asam"asam lemak rantai endek men!adi =#, 1?#, dan asetat. Asetatakan mengalami dekarboksilasi dan reduksi 1?#, kemudian bersama"sama dengan =# dan


5/16

1?# menghasilkan roduk akhir, yaitu metan (1=>) dan karbondioksida (1?#). Pada taha

ini, bakteri metana membentuk gas metana secara erlahan secara anaerob. Proses ini

berlangsung selama 4> hari dengan suhu #'o 1 di dalam digester. Pada roses ini akan

dihasilkan 7&9 1=>, $& 9 1?#, sedikit =# dan =# .

3eaksi/

methanobacterium

dan bakteri biogas yang mengurangi samah"samah yang banyak mengandung bahan

organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (1=>) yang aabila dibakar daat

menghasilkan energi anas.

:as methan terbentuk karena roses fermentasi secara anaerobik (tana udara) oleh bakteri

methan atau disebut !uga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi samah"

samah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan

(1=>) yang aabila dibakar daat menghasilkan energi anas. ebetulnya di temat"temat

tertentu roses ini ter!adi secara alamiah sebagaimana eristi-a ledakan gas yang terbentuk

di ba-ah tumukan samah di emat Pembuangan amah Akhir (PA) eu-iga!ah,


6/16

Kabuaten Bandung, %a-a Barat, (Komas, 47 Maret #&&'). :as methan sama dengan gas

eli!i (liDuidified etroleum gas


7/16

nit engolahan kotoran sai men!adi biogas

okasi yang akan dibangun sebaiknya dekat dengan kandang sehingga kotoran ternak daat

langsung disalurkan kedalam digester. 8isaming digester harus dibangun !uga enamung

sludge (lumur) dimana slugde tersebut nantinya daat diisahkan dan di!adikan uuk

organik adat dan uuk organik cair.

etelah enger!aan digester selesai maka mulai dilakukan roses embuatan biogas dengan

langkah langkah sebagai berikut/

4. Mencamur kotoran sai dengan air samai terbentuk lumur dengan erbandingan

4/4 ada bak enamung sementara. Bentuk lumur akan memermudah emasukan

kedalam digester

#. Mengalirkan lumur kedalam digester melalui lubang emasukan. Pada engisian

ertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar emasukan lebih mudah dan

udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada engisian ertama ini

dibutuhkan lumur kotoran sai dalam !umlah yang banyak samai digester enuh.

$. Melakukan enambahan starter (banyak di!ual diasaran) sebanyak 4 liter dan isi

rumen segar dari rumah otong he-an (3P=) sebanyak ' karung untuk kaasitas

digester $,' @ ',& m#. etelah digester enuh, kran gas ditutu suaya ter!adi roses

fermentasi.

>. Membuang gas yang ertama dihasilkan ada hari ke"4 samai ke" karena yang

terbentuk adalah gas 1?#. edangkan ada hari ke"4& samai hari ke"4> baru

terbentuk gas metan (1=>) dan 1?# mulai menurun. Pada komosisi 1=> '>9 dan1?# #79 maka biogas akan menyala


8/16

'. Pada hari ke"4> gas yang terbentuk daat digunakan untuk menyalakan ai ada

komor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke"4> ini kita sudah bisa

menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seerti

bau kotoran sai. elan!utnya, digester terus diisi lumur kotoran sai secara kontinu

sehingga dihasilkan biogas yang otimal

Pengolahan kotoran ternak men!adi biogas selain menghasilkan gas metan untuk memasak

!uga mengurangi encemaran lingkungan, menghasilkan uuk organik adat dan uuk

organik cair dan yang lebih enting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhada

emakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa dierbaharui.

8engan teknologi tertentu, gas methan daat diergunakan untuk menggerakkan turbin yang

menghasilkan energi listrik, men!alankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil. ecara

sederhana, gas methan daat digunakan untuk keerluan memasak dan enerangan

menggunakan komor gas sebagaimana halnya eli!i.

Proses embentukan biogas diengaruhi oleh beberaa faktor, antara lain/

a( Tepe%atu%)Suhu(

suhu udara mauun suhu di dalam tangki encerna memunyai andil besar di dalam

memroduksi biogas. uhu udara secara tidak langsung memengaruhi suhu di dalam tangki

encerna, artinya enurunan suhu udara akan menurunkan suhu di dalam tangki encerna.

Peranan suhu udara berhubungan dengan roses dekomosisi anaerobik (+unus, 4554).

!( Kete%#ediaan Un#u% Ha%a(

bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen,

fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt (ace and Mc1arthy didalam

:unerson and tuckey, 456). e;el nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi

otimum yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena aabila ter!adi kekurangan

nutrisi akan men!adi enghambat bagi ertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan

bahan yang sederhana seerti glukosa, buangan industri, dan sisa sisa tanaman terkadang

diberikan dengan tu!uan menambah ertumbuhan di dalam digester (:unerson and tuckey,

456).

*( De%a+at Kea#aan ,pH(

eranan = berhubungan dengan media untuk akti;itas mikroorganisme. Bakteri"bakteri

anaerob membutuhkan = otimal antara 6,# @ 7,6, tetai yang baik adalah 6,6 @ 7,'. Pada

a-alnya media memunyai = G 6 selan!utnya naik samai 7,'. angki encerna daat

dikatakan stabil aabila larutannya memunyai = 7,' @ ,'. Batas ba-ah = adalah 6,#,

diba-ah = tersebut larutan sudah toHic, maksudnya bakteri embentuk biogas tidak aktif.

Pengontrolan = secara alamiah dilakukan oleh ion N=>I dan =1?$". 2on"ion ini akan

menentukan besarnya =.

d( Ra#i" .a%!"n Nit%"gen ,.)N(

roses anaerobik akan otimal bila diberikan bahan makanan yang mengandung karbon dannitrogen secara bersamaan. 1N ratio menun!ukkan erbandingan !umlah dari kedua elemen


9/16

tersebut. Pada bahan yang memiliki !umlah karbon 4' kali dari !umlah nitrogen akan

memiliki 1


10/16

(M01). emua !enrs fuel cell ni ditentukan berdasarkan material elektrolit yang digunakan

sebagai enghantar rotonnya. 8alam kesematan ini, kita menin!au Pembuatan dari

Microbial !uel "ell dengan bantuan bakteri schirichia coli.

Agar daat mengbasilkan beda otensial antara katoda dan anoda makfl ada kamar

anoda dimasukkan bakteri *" 1oli beserta methylene blue dan eton -ater sebagai cadanganmakanannya" edangkan ada kamar katoda diisi dengan camuran aDuades, ferrycianida

dan Na1l. Metabolisme *. 1oli akan menghasilkan elektron bebas dan hidrogen.

Penumukan elekton ada anoda akan menghasilkan beda otensial dengan katodanya.

Ketika kedua elekhoda tersebut dihubungkan sebuah engbantar maka elektron ada anoda

akan mengalir ke katoda. Proses inilah yang dimanfaatkan untuk menggali otensi

kelistikannya. Berikut ini contoh ilustrasi M10/

Berbagai macam cara telah diuayakan sebagai solusi mengatasi ketergantungan

manusia atas energi yang berasal dari fosil. *nergi baru terbarukan diandang sebagai salah

satu cara untuk mengatasi krisis energi global. Metode engembangan energi listrik dari

sumber yang daat terbarukan tana menghasilkan emisi karbondioksida (1?#) dan ramah

lingkungan telah ditemukan dan dikembangkan oleh ara eneliti

(8u, Lhu-ei, i dan :u,#&&7).

istem M01s ini akan memanfaatkan hasil dari roses metabolisme bakteri. Bakteri

akan melakukan metabolisme dengan mengurai glukosa men!adi hidrogen (=#) dan oksigen

(?#).=idrogen meruakan bahan baku yang digunakan untuk reaksi reduksi dengan oksigen,

sehingga meleaskan elektron ada anoda sebagai sumber arus listrik. Aabila

dibandingkandengan baterai yang hanya mamu mengandung material bahan bakar yang


11/16


12/16

O2

O2

:ambar 2. 2lustrasi alat

:ambar 22. Perbandingan bakteri terhada listrik yang dihasilkan

Ke#ipulan

4. Bakteri yang di isolasi daat digunakan untuk menghasilkan listrik dengan menggunakan

sistem microbial fuel cell.

Sa%an

4. Perlu enelitian lan!utan untuk analisa sekuensing macam"macam bakteri tersebut di atas

untuk mengetahui identitas sesiesnya.

#. Perlu dilakukan enelitian lebih lan!ut sehingga didaatkan metode enyimanan energi

listrik yang dihasilkan.

$. ntuk enelitian selan!utnya, erlu emakaian larutan buffer, ;itamin 1 dan olefin untuk

menun!ang kehiduan bakteri .coli.

O r g a n i c M e d i u m

O r g a n i c M e d i u m

OrganicMediumOrganic

Medium


13/16

Alte%nati0 Bahan Ba$a% Biofuel da%i Bi"etan"l

Alkohol meruakan bahan kimia yang diroduksi dari bahan baku tanaman yang

mengandung ati seerti ubi kayu, ubi !alar, !agung, dan sagu biasanya disebut dengan

bioethanol. bi kayu, ubi !alar, dan !agung meruakan tanaman angan yang biasa

ditanamrakyat hamir di seluruh -ilayah 2ndonesia, sehingga !enis tanaman tersebut

meruakan tanaman yang otensial untuk diertimbangkan sebagai sumber bahan baku

embuatan bioethanol atau gasohol. Namun dari semua !enis tanaman tersebut, ubi kayu

meruakan tanaman yang setia hektarnya aling tinggi daat memroduksi ethanol. elain

itu ertimbangan emakaian ubi kayu sebagai bahan baku roses roduksi bio"ethanol !ugadidasarkan ada ertimbangan ekonomi. Pertimbangan keekonomian engadaan bahan baku

tersebut bukan sa!a meliuti harga roduksi tanaman sebagai bahan baku, tetai !uga meliuti

biaya engelolaan tanaman, biaya roduksi engadaan bahan baku, dan biaya bahan baku

untuk memroduksi setia liter ethanol


14/16

:lukosa daat dibuat dari ati"atian, roses embuatannya daat dibedakan

berdasarkan at embantu yang diergunakan, yaitu =ydrolisa asam dan =ydrolisa enyme.

Berdasarkan kedua !enis hydrolisa tersebut, saat ini hydrolisa enyme lebih banyak

dikembangkan, sedangkan hydrolisa asam (misalnya dengan asam sulfat) kurang daat

berkembang, sehingga roses embuatan glukosa dari ati"atian sekarang ini diergunakan

dengan hydrolisa enyme. 8alam roses kon;ersi karbohidrat men!adi gula (glukosa) larut air

dilakukan dengan enambahan air dan enymeC kemudian dilakukan roses eragian atau

fermentasi gula men!adi ethanol dengan menambahkan &east atau ragi. 3eaksi yang ter!adi

ada roses roduksi ethanol


15/16

:elatinasi cara ertama, yaitu cara emanasan bertaha memunyai keuntungan,

yaitu ada suhu 5'o1 aktifitas termamyl meruakan yang aling tinggi, sehingga

mengakibatkan &east atau ragi ceat aktif. Pemanasan dengan suhu tinggi (4$&o1) ada cara

ertama ini dimaksudkan untuk memecah granula ati, sehingga lebih mudah ter!adi kontak

dengan air enyme. Perlakuan ada suhu tinggi tersebut !uga daat berfungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan tersebut tidak mudah terkontaminasi. :elatinasi cara kedua, yaitu cara

emanasan langsung (gelatinasi dengan enyme termamyl) ada temerature 4$&o1

menghasilkan hasil yang kurang baik, karena mengurangi aktifitas &east . =al tersebut

disebabkan gelatinasi dengan enyme ada suhu 4$&o1 akan terbentuk tri"henyl"furane

yang memunyai sifat racun terhada &east . :elatinasi ada suhu tinggi tersebut !uga akan

berengaruh terhada enurunan aktifitas termamyl, karena aktifitas termamyl akan semakin

menurun setelah mele-ati suhu 5'o1. elain itu, tingginya temerature tersebut !uga akan

mengakibatkan half life dari termamyl semakin endek, sebagai contoh ada temerature

5$o1, half life dari termamyl adalah 4'&& menit, sedangkan ada temerature 4&7o1, half

life termamyl tersebut adalah >& menit (Fasito, 454).

=asil gelatinasi dari ke dua cara tersebut didinginkan samai mencaai ''o 1,

kemudian ditambah AN untuk roses sakharifikasi dan selan!utnya difermentasikan dengan

menggunakan &east (ragi) Saccharom&'es ceravisae

Fermentasi

Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa men!adi ethanol


16/16

Papaer Mikro Energi Alternatif

Documents

Transcript of Papaer Mikro Energi Alternatif