COFFE BATAM

REAKSI PEMBENTUKAN BIOGAS Biogas adalah campuran gas hasil degradasi bahan organik secara mikrobiologis dalam ruangan [reaktor] minim oksigen. Biomassa baik berbentuk padat maupun cair bisa digunakan sebagai bahan baku biogas. Syaratnya kedua bahan baku tersebut harus mengandung karbohidrat, lemak dan protein yang bisa dimanfaatkan oleh berbagai jenis mikroba sebagai media hidup.Biogas terbentuk melalui beberapa tahapan dekomposisi biokemis yang komplek, seperti disajikan pada Gambar 1 berikut. Secara umum, mikroba yang terlibat dalam produksi biogas terdiri dari mikroba mikroba bukan penghasil gas metan [non methane producing microorganisms] dan penghasil gas metan [methane producing microorganisms].Reaksi biokemis berlangsung secara berurutan dalam empat tahapan. Masing-masing tahapan membutuhkan jenis mikroba yang spesifik sesuai dengan jenis reaksi dan kompleksitas senyawa kimia penyusun bahan bakunya.Berbagai spesies mikroba berperan dalam pembentukan biogas secara bersama dalam satu tim yang saling mendukung. Diawali dengan reaksi hidrolisis, asidogenesis dan asetogenesis. Ketiga jenis reaksi ini merubah karbohidrat, lemak dan protein menjadi 2 fase. Fase cair terdiri atas senyawa alkohol dan asam, sedangkan fase gas tersusun atas CO2, NH3 danH2. Pada tahap akhir, gas metan terbentuk melalui reaksi metanogenesis antar senyawa-senyawa yang terbentuk pada tahap sebelumnya. POTENSI BIOMASSA SEBAGAI SUMBER ENERGI Tanaman dan Ternak Contoh simbiose kebun kopi pola tanam-campuran, kopi dan ternak domba.Domba mendapatkan pasokan pakan dari daun pohon pelindung lamtoro, sebaliknya pohon kopi memperoleh imbal jasa dalam bentuk kotoran domba [Gambar 1]. Pada populasi tanaman kopi/hektar sebanyak 1,500, jumlah limbah padat hasil pangkasan pohon kopi berkisar antara 7 – 9 ton/tahun. Sedangkan, potensi biomassa dari tanaman penaung yang secara reguler diperkirakan mendekati 6 – 7 ton/tahun,dengan catatan populasi adalah 660 – 800 pohon lamtoro/ha. Daun hasil pangkasan dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Kekurangan sumber pangan bisa juga ditambah dari rerumputan dan pangkasan tanaman pagar kebun, yaitu pohon glirisidia. Potensi biomassa ternak berasal dari peliharaan kambing dan sapi. Jumlah kotoran keduanya diperkirakan masing-masing sebanyak 1,5 kg dan 12 kg/ekor/hari. Kotoran hewan mengandung senyawa nitrogen [N] dan mikroba yang sangat dibutuhkan pada proses produksi kompos dan biogas [Tabel 1]. Table 1. Jumlah dan sifat limbah padat kebun kopi sistem integrasi ternak. Metoda pengolahan buah kopi secara basah menghasilkan 2 jenis limbah dalam jumlah yang cukup banyak, yaitu bentuk padat dan cair[Gambar1]. Limbah padat adalah kulit buah hasil proses pengupasan. Sedangkan, limbah cair berupa air bilasan proses pengupasan buah dan air pencuci biji berkulit tanduk pasca fermentasi. Kedua jenis limbah tersebut mengandung senyawa organik yang bisa digunakan sebagai substrat [sumber makanan] mikroba pembentuk biogas.Limbah Pengolahan Buah. Pengolahan buah kopi secara basah sebanyak 1000 kg/hari menghasilkan jumlah total limbah kulit buah dan limbah cair dari proses pengolahan buah kopi ditunjukkan pada Tabel 2. Limbah padat diperoleh dari proses pengupasan buah kopi [pulping]. Limbah padattersusun atas kulit buah dan lapisan daging buah yang menempel di bagian dalam kulitnya. Lendir tergolong limbah padat yangmasih menempel di permukaan kulit tanduk. Saat fermentasi di dalam bak, lendir akan terurai dan kemudian dicuci sampai permukaan kulit tanduk menjadi bersih. Konsumsi air untuk pengolahan lebih kurang 5.000 liter/ton buah. Sebagian besar di antaranya [3.500 liter] adalah untuk proses pencucian. REAKTOR BIOGAS [BIO-DIGESTER] Kontruksi Kontruksi reaktor mirip sumur diameter 4,5 m dengan bagian dinding bak terpendam 2 m di kedalaman tanah dengan konstruksi bata-semen permanen. Sedangkan, dinding [bibir] sumur di atas permukaan tanah mempunyai tinggi 1 m. Total volume larutan penghasil biogas [substrat] adalah 30 m3 [Gambar 3]. Tutup reaktor berbentuk kerucut [cungkup] sekaligus sebagai penampung biogas terbuat dari pelat besi dan dapat bergerak naik turun [floating] mengikuti volume dan tekanan gas di dalam reaktor. Penutup bisa menampung total volume biogas sebanyak 28 m3. Penyekat air berfungsi sebagai penghalang gas [water seal] dan sekaligus sebagai landasan gerakan tutup naik-turun. Penutup juga dilengkapi dengan pengaduk tercelup dalam substrat. Saat tutup digerakkan arah kanan-kiri, substrat dalam sumur akan bergerak. Pengoperasian Reaktor Biogas merupakan produk sampingan aktivitas mikro-organisme dalam larutan senyawa organik. Mikroba menggunakan senyawa organik sebagai media hidup untuk berkembang baik. Secara teknis, semua jenis biomassa bisa digunakan sebagai bahan baku biogas. Yang membedakan adalah laju pembentukan biogas dan kemurnian kadar gas metana [CH4] tergantung pada jenis biomassanya. Biomassa dengan kandungan nutrisi lengkap akan menghasilkan biogas lebih cepat dengan kadar gas metan yang tinggi. Selain itu, biomassa juga harus dilarutkan dalam air dalam jumlah yang cukup membentuk substrat untuk memudahkan mikroba perkembang-biak dengan cepat. Karena limbah cair pengolahan kopi tersedia cukup banyak, reaktor biogas yang dipilih adalah jenis basah. Karena limbah cair pengolahan kopi tersedia cukup banyak, reaktor biogas di kebun kopi dipilih jenis tipe basah: kandungan air dalam substrat berkisar antara 85 – 90 %. Pemilihan substrat biogas sangat tergantung pada ketersediaan limbah biomassa di kebun kopi. Sehingga, prosedur pengisian substrat ke dalam reaktor biogas dibagi menjadi 2 langkah, yaitu, Langkah-1pengisian reaktor: dilakukan sebelum musim panen buah. Reaktor kosong diisi substrat campuran kotoran sapi yang telah diencerkan dengan air dengan perbandingan berat masing-masing 50 % : 50 %. Pada proporsi ini, substrat mempunyai kadar air 12-13 %. dan C/N = 20 – 25. Jumlah substrat untuk pengisian awal lebih kurang 30 m3. Biogas akan mulai terbentuk pada 25 hari setelah pengisian pertama. Setelah itu, reaktor diberi umpan substrat dengan komposisi yang sama saat pengisian sebanyak 1 m3/hari. Langkah-2saat panen buah: masukan reaktor adalah campuran limbah kulit kopi dan air limbah pencucian dengan proporsi 45 % : 55 %. Pada proporsi ini, substrat mempunyai kadar air 12-13 %. dan C/N = 20 – 25.Namun, kedua jenis limbah ini sangat asam dengan nilai pH antara 3,8 – 4. Sebelum dimasukkan ke dalam reaktor, campuran keduanya dinetralkan terlebih dahulu dengan larutan kapur. Jumlah umpan bahan campuran ini adalah 1 m3 ton/hari.