Optimasi Energi Terbarukan (Biofuel/bioenergi) Oleh: ASROFUL ANAM, ST., MT. IR. MOCHTAR ASRONI, MSME Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

BIOFUEL/BIOENERGI Setiap bahan bakar baik padat, cair, dan gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik, langsung (tanaman) maupun tidak langsung (limbah industri, komersial, domestik atau pertanian). 3 Cara pembuatan biofuel: Pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah industri dan pertanian). Pengolahan limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60 persen metana), atau fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester. Dari hutan (menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat tumbuh sebagai bahan bakar).

2 Cara umum mendapatkan bahan dalam memproduksi biofuel Menanam tanaman yang mengandung gula (misal: tebu, sorgum manis) atau tanaman yang mengandung pati/polisakarida (misal:jagung). Menanam berbagai tanaman yang kadar minyak sayur/nabatinya tinggi seperti kelapa sawit, kedelai, alga, dan lain-lain. Saat dipanaskan, maka keviskositasan minyak nabati akan berkurang dan bisa langsung dibakar di dalam mesin diesel, atau minyak nabati bisa diproses secara kimia untuk menghasilkan bahan bakar seperti biodiesel. Kayu dan produk-produk sampingannya bisa dikonversi menjadi biofuel seperti gas kayu, metanol atau bahan bakar etanol.

Macam-macam biofuel Biodiesel, biodiesel diproduksi dari minyak tumbuhan atau lemak hewan dan merupakan cairan yang komposisinya mirip dengan diesel mineral. Nama kimianya adalah methyl asam lemak (atau ethyl) ester (FAME). Biodiesel digunakan sebagai alternatif atau dicampur dengan minyak solar pada mobil dan armada industri yang menggunakan mesin diesel. Bioalkohol/bioethanol, alkohol yang diproduksi secarai biologi, yang umum adalah ethanol, dan yang kurang umum adalah propanol dan butanol. Biobutanol seringkali dianggap sebagai pengganti langsung bensin, karena dapat digunakan langsung dalam mesin bensin. Bioalkohol/bioethanol dihasilkan dari jagung, sorgum, kentang, gandum, tebu.

Macam-macam biofuel Biogas, biogas diproduksi dengna proses digesti anaerobik dari bahan organik. Biogas mengandung metana dan karbon dioksida, dapat diperoleh dari digester anaerobik industri dan sistem pengelolaan biologi mekanik. Biogas biasanya digunakan untuk bahan bakar alat transportasi, gas untuk memasak, gas untuk pembangkit listrik. Biomassa, biomassa bahan organik yang menyimpan energi matahari dalam bentuk energi kimia, yaitu berupa kayu, limbah industri kayu, jerami, dan hasil pertanian seperti tebu yang dapat diolah menjadi bahan bakar. Biomassa dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bioenergi. Konversi biomassa menjadi bioenergi melalui beberapa cara, yaitu pembakaran langsung, konversi termokimiawi (menghasilkan bahan bakar cair), dan konversi biokimiawi (menghasilkan bahan bakar gas), berupa gas metan (proses anaerobic digestion) dan etanol (proses fermentasi hidrolis)

BIOGAS Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri tanpa melibatkan oksigen (anaerobic digestion). atau Gas bio yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik, di antaranya: kotoran manusia dan hewan, limbah rumah tangga, dan sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kompor yang menggunakan biogas

Prinsip pembuatan biogas Manfaat biogas Pengganti bahan bakar minyak Masyarakat dapat dengan mudah memenuhi kebutuhan gas sehari-hari tanpa tergantung BBM dari alam yang persediaannya akan habis. Mengurangi pencemaran lingkungan Menghasilkan pupuk organik padat atau cair Prinsip pembuatan biogas Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yang sebagian besar adalah berupa gas metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas. Proses dekomposisi anaerobik dibantu oleh sejumlah mikroorganisme, terutama bakteri metan. Suhu yang baik untuk proses fermentasi adalah 30-55oC, dimana pada suhu tersebut mikroorganisme mampu merombak bahan bahan organik secara optimal yang hasilnya berupa gas metan.

Komposisi dan kandungan energi biogas Komponen % Metana (CH4) 55-75 Karbon dioksida (CO2) 25-45 Nitrogen (N2) 0-0.3 Hidrogen (H2) 1-5 Hidrogen sulfida (H2S) 0-3 Oksigen (O2) 0.1-0.5 Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, batubara, dan bahan-bahan lain yang berasal dari fosil.

Membangun instalasi biogas sederhana Bangunan utama dari instalasi biogas adalah Digester yang berfungsi untuk menampung gas metan hasil perombakan bahan bahan organik oleh bakteri. Jenis digester yang paling banyak digunakan adalah model continuous feeding dimana pengisian bahan organiknya dilakukan secara kontinu setiap hari. Besar kecilnya digester tergantung pada kotoran ternak yamg dihasilkan dan banyaknyaÿ biogas yang diinginkan. Lahanÿ yang diperlukan sekitar 16 m2. Untuk membuat digester diperlukan bahan bangunan seperti pasir, semen, batu kali, batu koral, bata merah, besi konstruksi, cat dan pipa prolon.

Cara pembuatan biogas Mencampur kotoran sapi dengan air sampai terbentuk lumpur dengan perbandingan 1:1 pada bak penampung sementara. Bentuk lumpur akan mempermudah pemasukan kedalam digester. Mengalirkan lumpur ke dalam digester melalui lubang pemasukan. Pada pengisian pertama kran gas yang ada diatas digester dibuka agar pemasukan lebih mudah dan udara yang ada didalam digester terdesak keluar. Pada pengisian pertama ini dibutuhkan lumpur kotoran sapi dalam jumlah yang banyak sampai digester penuh.. Melakukan penambahan starter (banyak dijual dipasaran) sebanyak 1 liter dan isi rumen segar dari rumah potong hewan (RPH) sebanyak 5 karung untuk kapasitas digester 3,5 - 5,0 m2. Setelah digester penuh, kran gas ditutup supaya terjadi proses fermentasi. Membuang gas yang pertama dihasilkan pada karena yang terbentuk adalah gas CO2, setelah itu baru terbentuk biogas. Pada komposisi CH4 54% dan CO2 27% maka biogas akan menyala. Pada hari ke-14 gas yang terbentuk dapat digunakan untuk menyalakan api pada kompor gas atau kebutuhan lainnya. Mulai hari ke-14 ini sudah bisa menghasilkan energi biogas yang selalu terbarukan. Biogas ini tidak berbau seperti bau kotoran sapi. Selanjutnya, digester terus diisi lumpur kotoran sapi secara kontinyu sehingga dihasilkan biogas yang optimal Pengolahan kotoran ternak menjadi biogas selain menghasilkan gas metan untuk memasak juga mengurangi pencemaran lingkungan, menghasilkan pupuk organik padat dan pupuk organik cair dan yang lebih penting lagi adalah mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian bahan bakar minyak bumi yang tidak bisa diperbaharui (Jaya, 2011).