Biomassa Padat dan Biogas
Pengertian Biomassa
Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Selain digunakan untuk bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan dan lain-lain, biomassa juga dapat digunakan sebagai sumber energi (Nahar, 2012: 57). Menurut Soerawidjaja (2010) biomassa adalah bahan-bahan organik berumur relatif muda dan berasal dari tumbuhan/hewan yaitu produk dan limbah industri budidaya (pertanian, perkebunan, kehutanan, peternakan, perikanan).
Biomassa Padat
Biomassa padat termasuk kayu bakar yang telah dikumpulkan, arang, residu pertanian dan hutan, dan kotoran hewan, yang biasanya diproduksi tapi tidak berkelanjutan dan biasanya digunakan di daerah pedesaan di negara-negara berkembang dengan pembakaran yang menimbulkan polusi dan tidak eisien tungku, tungku, atau pembakaran terbuka sebagai penyedia panas untuk memasak, kenyamanan, dan skala kecil pertanian dan industri pengolahan.
Biogas
Biogas merupakan sumber renewal energy yang mampu menyumbangkan andil dalam usaha memenuhi kebutuhan bahan bakar. Bahan baku sumber energi ini merupakan bahan nonfossil, umumnya adalah limbah atau kotoran ternak yang produksinya tergantung atas ketersediaan rumput dan rumput akan selalu tersedia, karena dapat tumbuh kembali setiap saat selama dipelihara dengan baik. Sebagai pembanding yaitu gas alam yang tidak diperhitungkan sebagai renewal energy, gas, alam berasal dari fosil yang pembentukannya memerlukan waktu jutaan tahun (Hayati, 2006: 160).
Sumber dan Komponen Biomassa
Biomassa yang diperoleh dari praktek kehutanan seperti eksplorasi dan pemangkasan dari pengelolaan taman hutan, kebun dan kulit kayu, kayu balok, serbuk gergaji, palet kayu dan briket. Tanaman-tanaman penghasil energi adalah tanaman yang ditanam khusus sebagai bahan bakar. Terdapat beberapa jenis utama tanaman penghasil energi.
• Tanaman penghasil energi berotasi pendek.
• Rumput dan tanaman. Tanaman tahunan yang dapat menawarkan hasil yang tinggi seperti Miskantus, Switchgrass, Alang-alang Kenari, Alang-alang raksasa, rami, dan lain-lain.
• Tanaman-tanaman pertanian penghasil energi.
• Limbah pertanian.
• Limbah makanan: adalah residu dan limbah dari proses awal produksi, pengolahan, penanganan dan distribusi sampai pasca-konsumsi dari hotel, restoran dan rumah tangga.
• Endapan kotoran dapat dikeringkan dan digunakan pada proses pembakaran, gasifikasi atau pirolisis (dekomposisi melalui pemanasan).
• Biogas dihasilkan dari fermentasi anaerob oleh bakteri metanogenesispada bahan-bahan organik seperti kayu/tumbuhan, buah-buahan, kotoran hewan dan manusia merupakan gas campuran gas Metana (60-70%), CO2 dan gas lainnya. Komposisi biogas bervariasi tergantung pada limbah organik dan proses fermentasi anaerob, dengan komposisi lengkap sebagai berikut.
Tabel 1. Komposisi gas pada Biogas
Prinsip Kerja
Biomassa
Tanaman menyerap energi dari matahari. Melalui proses fotosintesis dengan memanfaatkan air dan unsur hara dari dalam tanah serta CO2 dari atmosfer akan menghasilkan bahan organik untuk memperkuat jaringan dan membentuk daun, bunga atau buah. Sementara itu karena tidak mampu berfotosintesa sendiri, hewan memanfaatkan energi yang telah berubah bentuk menjadi daun, rumput atau yang lain dari bagian tumbuhan secara langsung untuk hidupnya. Sedangkan secara tidak langsung, misalnya hewan carnifora, prinsipnya tetap memanfaatkan energi yang telah berubah bentuk menjadi daging pada hewan lain. Inilah yang menjadi bahan dasar biomasa.
Saat biomasa diubah menjadi energi, CO2 yang akan dilepaskan ke atmosfer. Siklus CO2 akan menjadi lebih pendek dibandingkan dengan yang dihasilkan dari pembakaran minyak bumi atau gas alam. Ini berarti CO2 yang dihasilkan tersebut tidak memiliki efek terhadap kesetimbangan CO2 di atmosfer. Kelebihan ini yang dapat dimanfaatkan untuk mendukung terciptanya energi yang berkelanjutan.
Biomasa dapat diambil dari bahan tanaman yang berupa limbah pertanian, limbah industri pengolahan kayu atau dari tanaman yang memang ditanam secara khusus untuk menghasilkan energi bagi mesin bakar. Di samping itu dapat juga dimanfaatkan limbah peternakan dan limbah rumah tangga. Dari kedua jenis bahan penyusun biomassa tersebut dapat dua bagian besar yaitu, biomasa kering (limbah kayu, jerami atau sekam) dan biomassa basah ( kotoran ternak dan sampah rumah tangga).
Biogas
Biogas dihasilkan dari sampah organik yang dicampur dengan air (kadang diberi perlakuan tertentu terlebih dahulu) kemudian dimasukkan ke dalam digester. Di dalam digester tersebut terjadi proses hidrolisis dan fermentasi oleh bakteri-bakteri tertentu, yang salah satunya adalah methanogen bacterium.
Kandungan dari biogas yang dihasilkan antara lain adalah: methan CH4 (60%-70%), karbon dioksida CO2 (20%-30%), oksigen O2 (1%-4%), Nitrogen N2 (0,5%-3%, karbon monooksida CO (1%) dan asam sulfat H2S (kurang dari 1%). Jika mempunyai kandungan methan lebih dari 50%, maka biogas ini akan mudah terbakar.
Biogas yang terdiri dari gas methan dan gas karbon dioksida ini mempunyai nilai kalor 600 – 700 kkal/m3 atau sekitar 6 kwh/m3. Seekor sapi dewasa rata-rata menghasilkan kurang lebih 10 kg kotoran sapi setiap hari. Untuk menghasilkan 1 m3 biogas, diperlukan kira-kira 20 kg kotoran sapi. Jadi dalam sehari 1 ekor sapi menghasilkan 0,45 m3 biogas atau 1 kg kotoran sapi menghasilkan kurang lebih 0,05 m3 biogas.
Dalam pembentukan biogas, yang berasal dari bahan-bahan organik berupa limbah pertanian, buah dan sayur busuk serta limbah rumah tangga akan mengalami fermentasi alamiah jika terkena air dan mengalami kondisi anaerob (tidak mendapat oksigen). Oleh karena itu, sampah sebagai bahan biogas dimasukkan ke dalam tabung digester dan dibantu oleh bakteri pengurai untuk menguraikan bahan organik menghasilkan gas metana.
Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBm)
Energi biomassa (BE) adalah energi yang berasal dari "biomassa," yang terdiri dari bahan tanaman maupun dari kotoran hewan. Listrik biomassa merupakan salah satu sumber tentang energi alternatif. Ini benar-benar terbarukan karena matahari membantu energi untuk listrik biomassa. Hal ini membantu memudahkan tumbuhan untuk menghasilkan lebih banyak biomassa.
Cara Kerja:
Cara kerja PLTBm adalah fermentasi dalam digester atas segala jenis biomassa (limbah pertanian, perkebunan, peternakan, perikanan, gulma air eceng gondok dan ganggang maupun sampah organik) akan dihasilkan biogas. Setelah dilewatkan pemurnian, akan menjadi biometan (biogas murni dari kandungan pengotor H2S, Amoniak, sedikit H2O). Biometan adalah bahan bakar yang menggantikan secara sempurna BBM dalam menjalankan generator listrik.
Daya listrik yang dihasilkan generator, kemudian, dapat disimpan (charging) dalam power bank - yang terdiri dari rangkaian accu/ battery. Kemudian, arus DC dari accu/ battery dihubungkan ke jaringan listrik (arus AC) menggunakan power inverter-charger.
Pada kategori PLTBM ini, kapasitas listrik/ instalasi dihasilkan dapat dipilih mulai 6 KWH, 9 KWH, 12 KWH serta kelipatannya dalam bentuk Instalasi Shelter kapasitas 18 KWH, 36 KWH, dan 108 KWH. Sedangkan secara by order dapat dibangun multi skala kapasitas. Pada dasarnya, tiap 1 ton biomassa akan hasilkan 40 m3 biometan, dengan kapasitas membangkitkan besaran daya listrik setara dengan 40 KWH. Ketersediaan bahan baku (biomassa, sampah, kotoran ternak) menentukan besaran ukuran digester dan generator.
Skema Alat:
Instalasi Mini Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBM) terdiri dari reaktor digester biogas, pemurnian biogas (methane purifier), gas holder, generator (genset biogas), bakteri aktivator metanogen GP-7, perlengkapan instalasi ( kompresor mini, slang, valve, kompor) serta power bank ( accu, power charger-inverter).
Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTBg)
Menurut Waskito (2011), komponen utama PLTBiogas secara lengkap terdiri dari digester anaerob, feedstock, biogas conditioning (microturbines), heat recovery use, exhaust heat recovery dan engine heat recovery.
Sumber Referensi:
- Hayati, Tuti. 2006. Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Energi Alternatif. (Online). (http://kalteng.litbang.pertanian.go.id/eng/pdf/all-pdf/.../wazo163-5.pdf ) Vol.16 No.3 Tahun 2006. diakses 14 Maret 2015.
- Nahar, dkk. 2012. Pembuatan Biobriket dari Limbah Biomassa. (Online). jurnal.pnl.ac.id/wp-content/plugins/Flutter/.../13726533886nahar.pdf. Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 10 No.21, Juni 2012 ISSN 1693-248X, diakses 14 Maret 2015.
- Soerawidjaja, Tatang H. 2010. Peran Bioenergi dan Arah-arah Utama Penelitian, Pengembangan, dan Penerapannya di Indonesia. (Online). (http://www.lppm.itb.ac.id/.../THS-Peran Bioenergi dan Arah UtamaLitbangrap.p. Lokakarya Gasifikasi Biomassa). Diakses pada 14 Maret 2015.
Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan. Selain digunakan untuk bahan pangan, pakan ternak, minyak nabati, bahan bangunan dan lain-lain, biomassa juga dapat digunakan sebagai sumber energi (Nahar, 2012: 57). Menurut Soerawidjaja (2010) biomassa adalah bahan-bahan organik berumur relatif muda dan berasal dari tumbuhan/hewan yaitu produk dan limbah industri budidaya (pertanian, perkebunan, kehutanan, peternakan, perikanan).
Biomassa Padat
Biomassa padat termasuk kayu bakar yang telah dikumpulkan, arang, residu pertanian dan hutan, dan kotoran hewan, yang biasanya diproduksi tapi tidak berkelanjutan dan biasanya digunakan di daerah pedesaan di negara-negara berkembang dengan pembakaran yang menimbulkan polusi dan tidak eisien tungku, tungku, atau pembakaran terbuka sebagai penyedia panas untuk memasak, kenyamanan, dan skala kecil pertanian dan industri pengolahan.
Biogas
Biogas merupakan sumber renewal energy yang mampu menyumbangkan andil dalam usaha memenuhi kebutuhan bahan bakar. Bahan baku sumber energi ini merupakan bahan nonfossil, umumnya adalah limbah atau kotoran ternak yang produksinya tergantung atas ketersediaan rumput dan rumput akan selalu tersedia, karena dapat tumbuh kembali setiap saat selama dipelihara dengan baik. Sebagai pembanding yaitu gas alam yang tidak diperhitungkan sebagai renewal energy, gas, alam berasal dari fosil yang pembentukannya memerlukan waktu jutaan tahun (Hayati, 2006: 160).
Sumber dan Komponen Biomassa
Biomassa yang diperoleh dari praktek kehutanan seperti eksplorasi dan pemangkasan dari pengelolaan taman hutan, kebun dan kulit kayu, kayu balok, serbuk gergaji, palet kayu dan briket. Tanaman-tanaman penghasil energi adalah tanaman yang ditanam khusus sebagai bahan bakar. Terdapat beberapa jenis utama tanaman penghasil energi.
• Tanaman penghasil energi berotasi pendek.
• Rumput dan tanaman. Tanaman tahunan yang dapat menawarkan hasil yang tinggi seperti Miskantus, Switchgrass, Alang-alang Kenari, Alang-alang raksasa, rami, dan lain-lain.
• Tanaman-tanaman pertanian penghasil energi.
• Limbah pertanian.
• Limbah makanan: adalah residu dan limbah dari proses awal produksi, pengolahan, penanganan dan distribusi sampai pasca-konsumsi dari hotel, restoran dan rumah tangga.
• Endapan kotoran dapat dikeringkan dan digunakan pada proses pembakaran, gasifikasi atau pirolisis (dekomposisi melalui pemanasan).
• Biogas dihasilkan dari fermentasi anaerob oleh bakteri metanogenesispada bahan-bahan organik seperti kayu/tumbuhan, buah-buahan, kotoran hewan dan manusia merupakan gas campuran gas Metana (60-70%), CO2 dan gas lainnya. Komposisi biogas bervariasi tergantung pada limbah organik dan proses fermentasi anaerob, dengan komposisi lengkap sebagai berikut.
Tabel 1. Komposisi gas pada 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
|
Prinsip Kerja
Biomassa
Tanaman menyerap energi dari matahari. Melalui proses fotosintesis dengan memanfaatkan air dan unsur hara dari dalam tanah serta CO2 dari atmosfer akan menghasilkan bahan organik untuk memperkuat jaringan dan membentuk daun, bunga atau buah. Sementara itu karena tidak mampu berfotosintesa sendiri, hewan memanfaatkan energi yang telah berubah bentuk menjadi daun, rumput atau yang lain dari bagian tumbuhan secara langsung untuk hidupnya. Sedangkan secara tidak langsung, misalnya hewan carnifora, prinsipnya tetap memanfaatkan energi yang telah berubah bentuk menjadi daging pada hewan lain. Inilah yang menjadi bahan dasar biomasa.
Saat biomasa diubah menjadi energi, CO2 yang akan dilepaskan ke atmosfer. Siklus CO2 akan menjadi lebih pendek dibandingkan dengan yang dihasilkan dari pembakaran minyak bumi atau gas alam. Ini berarti CO2 yang dihasilkan tersebut tidak memiliki efek terhadap kesetimbangan CO2 di atmosfer. Kelebihan ini yang dapat dimanfaatkan untuk mendukung terciptanya energi yang berkelanjutan.
Biomasa dapat diambil dari bahan tanaman yang berupa limbah pertanian, limbah industri pengolahan kayu atau dari tanaman yang memang ditanam secara khusus untuk menghasilkan energi bagi mesin bakar. Di samping itu dapat juga dimanfaatkan limbah peternakan dan limbah rumah tangga. Dari kedua jenis bahan penyusun biomassa tersebut dapat dua bagian besar yaitu, biomasa kering (limbah kayu, jerami atau sekam) dan biomassa basah ( kotoran ternak dan sampah rumah tangga).
Biogas
Biogas dihasilkan dari sampah organik yang dicampur dengan air (kadang diberi perlakuan tertentu terlebih dahulu) kemudian dimasukkan ke dalam digester. Di dalam digester tersebut terjadi proses hidrolisis dan fermentasi oleh bakteri-bakteri tertentu, yang salah satunya adalah methanogen bacterium.
Kandungan dari biogas yang dihasilkan antara lain adalah: methan CH4 (60%-70%), karbon dioksida CO2 (20%-30%), oksigen O2 (1%-4%), Nitrogen N2 (0,5%-3%, karbon monooksida CO (1%) dan asam sulfat H2S (kurang dari 1%). Jika mempunyai kandungan methan lebih dari 50%, maka biogas ini akan mudah terbakar.
Biogas yang terdiri dari gas methan dan gas karbon dioksida ini mempunyai nilai kalor 600 – 700 kkal/m3 atau sekitar 6 kwh/m3. Seekor sapi dewasa rata-rata menghasilkan kurang lebih 10 kg kotoran sapi setiap hari. Untuk menghasilkan 1 m3 biogas, diperlukan kira-kira 20 kg kotoran sapi. Jadi dalam sehari 1 ekor sapi menghasilkan 0,45 m3 biogas atau 1 kg kotoran sapi menghasilkan kurang lebih 0,05 m3 biogas.
Dalam pembentukan biogas, yang berasal dari bahan-bahan organik berupa limbah pertanian, buah dan sayur busuk serta limbah rumah tangga akan mengalami fermentasi alamiah jika terkena air dan mengalami kondisi anaerob (tidak mendapat oksigen). Oleh karena itu, sampah sebagai bahan biogas dimasukkan ke dalam tabung digester dan dibantu oleh bakteri pengurai untuk menguraikan bahan organik menghasilkan gas metana.
Adapun reaksi kimia dari pembentukan biogas adalah
sebagai berikut:
(C6H10O5)n
+ nH2O (C6H12O6)n tahap pertama
(C6H12O6)n
+ nH2O 3
nCO2 + 3nCH4 tahap
kedua
Gambar 1. Prinsip Kerja Biogas
Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBm)
Energi biomassa (BE) adalah energi yang berasal dari "biomassa," yang terdiri dari bahan tanaman maupun dari kotoran hewan. Listrik biomassa merupakan salah satu sumber tentang energi alternatif. Ini benar-benar terbarukan karena matahari membantu energi untuk listrik biomassa. Hal ini membantu memudahkan tumbuhan untuk menghasilkan lebih banyak biomassa.
Gambar 2. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa
Cara Kerja:
Cara kerja PLTBm adalah fermentasi dalam digester atas segala jenis biomassa (limbah pertanian, perkebunan, peternakan, perikanan, gulma air eceng gondok dan ganggang maupun sampah organik) akan dihasilkan biogas. Setelah dilewatkan pemurnian, akan menjadi biometan (biogas murni dari kandungan pengotor H2S, Amoniak, sedikit H2O). Biometan adalah bahan bakar yang menggantikan secara sempurna BBM dalam menjalankan generator listrik.
Daya listrik yang dihasilkan generator, kemudian, dapat disimpan (charging) dalam power bank - yang terdiri dari rangkaian accu/ battery. Kemudian, arus DC dari accu/ battery dihubungkan ke jaringan listrik (arus AC) menggunakan power inverter-charger.
Pada kategori PLTBM ini, kapasitas listrik/ instalasi dihasilkan dapat dipilih mulai 6 KWH, 9 KWH, 12 KWH serta kelipatannya dalam bentuk Instalasi Shelter kapasitas 18 KWH, 36 KWH, dan 108 KWH. Sedangkan secara by order dapat dibangun multi skala kapasitas. Pada dasarnya, tiap 1 ton biomassa akan hasilkan 40 m3 biometan, dengan kapasitas membangkitkan besaran daya listrik setara dengan 40 KWH. Ketersediaan bahan baku (biomassa, sampah, kotoran ternak) menentukan besaran ukuran digester dan generator.
Skema Alat:
Instalasi Mini Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBM) terdiri dari reaktor digester biogas, pemurnian biogas (methane purifier), gas holder, generator (genset biogas), bakteri aktivator metanogen GP-7, perlengkapan instalasi ( kompresor mini, slang, valve, kompor) serta power bank ( accu, power charger-inverter).
Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTBg)
Menurut Waskito (2011), komponen utama PLTBiogas secara lengkap terdiri dari digester anaerob, feedstock, biogas conditioning (microturbines), heat recovery use, exhaust heat recovery dan engine heat recovery.
Gambar 3. Prinsip Kerja Pembangkit
Listrik Tenaga Biogas
- Hayati, Tuti. 2006. Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Energi Alternatif. (Online). (http://kalteng.litbang.pertanian.go.id/eng/pdf/all-pdf/.../wazo163-5.pdf ) Vol.16 No.3 Tahun 2006. diakses 14 Maret 2015.
- Nahar, dkk. 2012. Pembuatan Biobriket dari Limbah Biomassa. (Online). jurnal.pnl.ac.id/wp-content/plugins/Flutter/.../13726533886nahar.pdf. Jurnal Reaksi (Journal of Science and Technology) Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Lhokseumawe Vol. 10 No.21, Juni 2012 ISSN 1693-248X, diakses 14 Maret 2015.
- Soerawidjaja, Tatang H. 2010. Peran Bioenergi dan Arah-arah Utama Penelitian, Pengembangan, dan Penerapannya di Indonesia. (Online). (http://www.lppm.itb.ac.id/.../THS-Peran Bioenergi dan Arah UtamaLitbangrap.p. Lokakarya Gasifikasi Biomassa). Diakses pada 14 Maret 2015.
Comments
Post a Comment