JUDUL Pelatihan Pemanfaatan Biogas dari Kotoran Sapi Skala Rumah Tangga Sebagai Sumber Energi Alternatif di Desa Rejosari, Kecamatan Lirik, Kabupaten Indragiri Hulu ANALISIS SITUASI Rejosari merupakan salah satu desa yang ada di kecamatan Lirik, Kabupaten Indragiri Hulu, provinsi Riau merupakan daerah dengan jumlah penduduknya kurang lebih 250 kepala rumah tangga yang mayoritas pencaharianya adalah peternak sapi. Daerah ini sangat mendukung untuk pemanfaatan limbah kotoran sapi, karena pengelola peternakan sapi di Rejosari tak perlu lagi kebingungan membuang kotoran sapinya. Sebab, kotoran sapi bisa diubah menjadi bahan bakar untuk kompor dan pupuk. Selain itu, area yang cukup luas dan banyaknya kotoran sapi merupakan kesempatan penduduk untuk mengolahnya agar tidak terjadi pencemaran lingkungan. Pada umumnya peternak menangani limbah secara sederhana, yaitu membuat kotoran ternak menjadi kompos maupun menyebarkan secara langsung di lahan pertanian. Pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas diharapkan dapat memberikan nilai tambah pada usaha peternakan. Penggunaan biogas memiliki keuntungan ganda, yaitu gas metana yang dihasilkan dapat berfungsi sebagai sumber energi, sedangkan limbah cair dan limbah padat yang dihasilkan dapat digunakan sebagai pupuk organik. Program pengembangan energi biogas skala kecil – menengah di Indonesia mulai digalakkan pada tahun 1970-an. Pengembangan tersebut bertujuan untuk memanfaatkan limbah dari biomassa dalam rangka mencari sumber energi alternatif di luar kayu bakar dan minyak tanah. Program tersebut tidak berkembang meluas di masyarakat, karena masyarakat pada waktu itu masih mampu membeli minyak tanah dan gas yang masih disubsidi oleh Pemerintah. Disamping itu, sumber energi lain seperti kayu bakar masih banyak tersedia, terutama di desa-desa dan daerah pinggir kota. Pengembangan biogas rumah tangga mulai mendapat perhatian, baik dari Pemerintah maupun masyarakat setelah dikeluarkannya kebijakan Pemerintah dalam mengurangi subsidi Bahan Bakar Minyak (BBM) sejak Oktober 2005 hingga saat ini. IDENTIFIKASI DAN PERUMUSAN MASALAH Kesulitan masyarakat kecil dalam mendapatkan minyak tanah ataupun gas LPG membuat masalah baru bagi mereka. Harga minyak tanah dan gas LPG yang tidak menentu di pasaran akan menambah masalah perekonomian masyarakat kecil. Instalasi produksi biogas akan sangat membantu mereka dalam kebutuhan sehari-hari dan diharapkan dapat meenggantikan minyak tanah ataupun gas LPG di masa sekarang atau masa yang akan datang. Analisis kelayakan untuk pendirian instalasi biogas ini perlu dilakukan agar tujuan dapat tercapai dengan optimal. Banyaknya ternak sapi di desa Rejosari menjadi peluang besar untuk pembuatan biogas, sehingga dapat mengurangi konsumsi bahan bakar di wilayah Indragiri Hulu. Teknologi pengolahan biogas di Desa Rejosari sangat sederhana sekali karena dengan peralatan yang sangat sederhana, murah dan mudah diperoleh masyarakat sekitar mampu menghasilkan biogas dengan memanfaatkan kotoran ternak sapi yang dapat digunakan dalam memenuhi kebutuhan hidup masyarakat untuk memasak dan penerangan. Teknologi pengolahan biogas dengan digester yang terbuat dari bahan polyethylene cocok diterapkan untuk masyarakat kecil mengingat murahnya biaya instalasi serta kemudahan dalam pengoperasian serta perawatan (Tim Krenova, 2007). TINJAUAN PUSTAKA D.1 Kotoran Sapi Kotoran sapi adalah limbah peternakan berupa sisa hasil pencernaan sapi. Kotoran sapi mengandung banyak selulosa dan lignin. Hal tersebut menyebabkan kotoran sapi sangat baik digunakan sebagai bahan dasar pembuatan biogas. Sapi menghasilkan kotoran dengan kandungan selulosa yang cukup tinggi karena sapi termasuk hewan memamah biak. Selulosa yang terkandung pada kotoran sapi akan dimanfaatkan untuk memproduksi biogas. Limbah ternak masih mengandung nutrisi atau zat padat yang potensial untuk dimanfaatkan seperti protein, lemak, bahan ekstrak tanpa nitrogen, vitamin, mineral mikroba atau biota, dan zat-zat yang lain (Unidentified subtances). Kandungan nutrisi ini yang mengakibatkan limbah ternak dapat dimanfaatkan untuk bahan makanan ternak, pupuk organik, energi dan media berbagai tujuan (Nurtjahya, 2003). Menurut Rika (2011), kotoran sapi tersusun atas 22,59% selulosa, 18,32% hemiselulosa, 10,20% lignin, 34,72% total karbon organik, dan 1,26% total nitrogen. Selain itu, kotoran sapi juga mengandung 0,37% fosfor dan 0,68% kalium. Dengan kandungan selulosa yang tinggi, kotoran sapi dapat menghasilkan biogas dalam jumlah yang banyak. Susunan kotoran sapi juga bisa dinyatakan dengan jumlah kotoran padat dan jumlah kotoran cair. Selain itu, rasio C/N juga bisa digunakan untuk menyatakan susunan kotoran sapi secara praktis. Sri (2008) mengatakan bahwa rasio C/N pada kotoran sapi adalah 24. Semakin tinggi rasio C/N, nitrogen akan dikonsumsi secara cepat oleh bakteri metanogen. Hal tersebut mengakibatkan kesetimbangan reaksi bergeser ke arah kiri dan laju produksi biogas menurun. Sebaliknya jika rasio C/N rendah, kesetimbangan reaksi bergerser ke arah kanan dan laju produksi biogas meningkat. Rasio C/N pada kotoran sapi memenuhi persyaratan bahan baku produksi biogas. Kotoran sapi berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai energi alternatif berupa biogas. Hal tersebut disebabkan jumlah produksi biogas per kg kotoran sapi relatif lebih besar dibandingkan kotoran ternak lainnya. Menurut Sri (2008), kotoran sapi sebanyak 1 kg dapat menghasilkan 0,023-0,040 m3 biogas. Dengan jumlah produksi tersebut, kotoran sapi sangat potensial untuk memproduksi biogas dalam jumlah besar. Kotoran hewan dianggap substrat paling cocok untuk pemanfaatan biogas substrat dalam kotoran sapi telah mengandung bakteri penghasil gas metana yang terdapat di dalam perut hewan ruminansia. D.2 Biogas Biogas adalah campuran beberapa gas, tergolong bahan bakar gas yang merupakan hasil fermentasi dari bahan organik dalam kondisi anaerob, dan gas yang dominan adalah gas metana (CH4 50-70%) dan gas karbondiokasida (CO2 30-40%), hidrogen sulfida (H2S 0% - 3%), air (H2O 0,3%), oksigen (O2 0,1%-0,5%), hidrogen (H 1%-5%) dan gas-gas yang lain dalam jumlah yang kecil. Biogas memiliki nilai kalor yang cukup tinggi, yaitu kisaran 4800 – 6700 Kkal/m3, untuk gas metana murni (100%) mempunyai nilai kalor 8900 Kkal/m3 (Efriza, 2009). Biogas terdiri dari berbagai macam gas, biogas adalah campuran beberapa gas, tergolong bahan bakar gas yang merupakan hasil fermentasi dari bahan organik dalam kondisi anaerob, dan gas yang dominan adalah gas metan (CH4) dan gas karbondioksida (CO2). Komposisi biogas dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel D.1 Komposisi Biogas Jenis Gas Jumlah Metana 65,7% Karbondioksida 27% Nitrogen 2,3% Karbonmonoksida 0% Oksigen 0,1% Propena 0,7% Hidrogen sulfida Tidak terukur Nilai kalor (Kkal/m3) 6513 Sumber: Nurtjahya 2003 Kesetaraan nilai kalori biogas dibandingkan dengan bahan bakar lainnya ditunjukkan pada tabel berikut. Tabel D.2 Kesetaraan Nilai Kalori Biogas dengan Bahan Bakar Lain Sumber: Sri, 2008 D.3 Proses Pembentukan Biogas. Biogas berasal dari proses penguraian bahan organik secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri melalui tiga tahapan, yaitu hidrolisis, pengasaman, dan methanasi. Proses pembuatan biogas dilakukan secara fermentasi yaitu proses terbentuknya gas metana dalam kondisi anaerob dengan bantuan bakteri anaerob di dalam suatu digester sehingga akan dihasilkan gas metana (CH4) dan gas karbon dioksida (CO2) yang volumenya lebih besar dari gas hidrogen (H2), gas nitrogen (N2) dan asam sulfida (H2S). Proses fermentasi memerlukan waktu 7 sampai 10 hari untuk menghasilkan biogas dengan suhu optimum 35 oC dan pH optimum pada range 6,4 – 7,9. Bakteri pembentuk biogas yang digunakan yaitu bakteri anaerob seperti Methanobacterium, Methanobacillus, Methanococcus dan Methanosarcina. Gambar proses pembentukan biogas dapat dilihat pada gambar D.1 dibawah ini. Gambar D.1 Proses Pembentukan Biogas D.3.1 Tahap Hidrolisis Pada tahap pertama (hidrolisis), bahan organik dienzimatik secara eksternal oleh enzim ekstraseluler (selulosa, amylase, protease dan lipase). Bakteri memutuskan senyawa rantai panjang karbohidrat, protein dan lipida menjadi senyawa rantai pendek. Contoh dari pemutusan senyawa rantai panjang ini adalah polisakarida diubah menjadi monosakarida, protein diubah menjadi peptide dan asam amino (Khasristya, 2004). D.3.2 Tahap Asidifikasi (Pengasaman) Pada tahap ini bakteri menghasilkan asam, mengubah senyawa rantai pendek hasil proses pada tahap hidrolisis menjadi asam asetat (CH3COOH), hidrogen (H2) dan karbondioksida (CO2). Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerobik yang dapat tumbuh dan berkembang pada keadaan asam. Untuk menghasilkan asam asetat, bakteri tersebut memerlukan oksigen dan karbon yang diperoleh dari oksigen yang terlarut dalam larutan. Pembentukan asam pada kondisi anaerobik tersebut penting untuk pembentuk gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Selain itu bakteri tersebut juga mengubah senyawa yang bermolekul rendah menjadi alkohol, asam organik, asam amino, karbondioksida, hidrogen sulfida, dan sedikit gas metana (Khasristya, 2004). D.3.3 Tahap Pembentukan Gas Metana Pada tahap ini bakteri metanogenik mendekomposisikan senyawa dengan berat molekul rendah menjadi senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai contoh bakteri ini menggunakan hidrogen, karbondioksida dan asam asetat untuk membentuk metana dan karbondioksida. Bakteri penghasil asam dan gas metana bekerjasama secara simbiosis. Bakteri penghasil asam membentuk keadaan atmosfir yang ideal untuk penghasil bakteri metan. Sedangkan bakteri pembentuk gas metana menggunakan asam yang dihasilkan bakteri penghasil asam. Tanpa adanya proses simbiotik tersebut, akan menciptakan kondisi toksik bagi mikroorganisme penghasil asam (Khasristya, 2004). D.4 Cara Pembuatan Biogas Kinerja instalasi biogas diperoleh dari pengujian menggunakan bahan baku kotoran sapi dengan prosedure sebagai berikut : Cara kerja untuk menghasilkan biogas setidaknya melalui 3 tahap yaitu, 1) penampungan, pengenceran dan pengadukan dan pemasukkan bahan baku, 2) pemrosesan, pengambilan dan pemanfaatan biogas dan 3) pengambilan sisa limbah setelah diambil gasnya. Ketiga tahap tersebut merupakan suatu alur kerja yang terus-menerus yang terjadi pada 3 tabung yang tersedia yaitu tabung penampung, tabung pencerna/pemroses dan tabung penampung sisa limbah tabung pengeluaran. Secara rinci tahapan-tahapan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut, Tahap penampungan, pengenceran, pengadukan dan pemasukkan bahan baku Bahan baku kotoran ternak dimasukkan ke dalam tabung penampung, kemudian diencerkan dengan menambah air hingga perbandingan antara bahan padat dan cair 1:1, selanjutnya dilakukan pengadukan sampai merata. Bahan-bahan yang tidak berguna dan diperkirakan mengganggu proses pembuatan biogas (seperti kayu, batu dan bahan-bahan yang keras) diambil. Kemudian bahan tersebut dimasukkan kedalam tabung pemroses atau digester. Tahap Pemrosesan, pengambilan dan pemanfaatan biogas Tahap ini berlangsung pada tabung pencerna/pemroses atau digester. Bahan baku yang sudah diencerkan dan sudah dibersihkan dari bahan-bahan yang diperkirakan mengganggu proses terjadinya biogas, dimasukkan kedalam tabung digester. Untuk pertama kali memasukkan bahan baku kedalam digester sampai penuh. Gas yang pertama diproduksi membutuhkan waktu antara 4 sampai 15 hari. Tahap pengambilan sisa limbah setelah diambil gasnya Sisa limbah diperoleh dari melubernya kotoran yang bercampur air dari tabung penampung sisa limbah. Sisa bahan yang diambil merupakan sisa dari limbah yang telah diambil gasnya oleh bakteri methan atau bakteri biogas, bentuknya seperti lumpur atau disebut slurry yang dapat digunakan sebagai pupuk organik. Skema umum pembuatan biogas dari kotoran sapi dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar D.2 Skema Reaktor Biogas dari Kotoran Sapi Sumber YKU, 2013 TUJUAN KEGIATAN Tujuan dari kegiatan ini adalah sebagai berikut: Memberi masukan kepada masyarakat tentang pemanfaatan residu biogas dari kotoran ternak bagi kepentingan masyarakat petani dan peternak Memberikan informasi kepada masyarakat tentang aspek sosio-kultural penerapan teknologi biogas dalam rangka perintisan wirausaha baru Mengkaji prospek penerapan teknologi biogas di desa Rejosari, Kecamatan Lirik, Kabupaten Indragiri Hulu terkait dengan aspek community development untuk jangka yang lebih panjang MANFAAT KEGIATAN Adapun manfaat dari kegiatan ini adalah sebagai berikut: Hasil dari kegiatan yang akan dilakukan diharapkan dapat menjadi rintisan kegiatan sistem pengelolaan limbah ternak yang berdaya guna. Biogas yang dihasilkan dapat dijadikan sebagai sumber belajar (real teaching) bagi dunia pendidikan dalam rangka mewujudkan pendidikan berbasis riset. Memotivasi masyarakat desa untuk merintis wirausaha baru di bidang pembuatan biogas Meningkatkan pendapatan masyarakat petani dan peternak sapi di daerah tersebut sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan keluarga. KHALAYAK SASARAN Kegiatan pelatihan pembuatan biogas dari kotoran sapi ini ditujukan pada seluruh warga usia dewasa di lingkungan desa Rejosari Kecamatan Lirik Kabupaten Indragiri Hulu Riau. METODE KEGIATAN Kegiatan pemberdayaan peternak sapi dalam memanfaatkan kotoran sapi menjadi gas bakar berlangsung dengan beberapa tahap. Tahap pertama adalah koordinasi pelaksanaan kegiatan dengan pemerintah daerah setempat (kepala Desa). Tahap kedua adalah pengarahan atau sosialisasi mengenai pemanfaatan kotoran sapi menjadi biogas. Sedangkan tahap ketiga adalah pelatihan tentang tata cara pembuatan, pengoperasian, dan perawatan alat pembangkit biogas. Tahap keempat adalah praktek pemanfaatan biogas sebagai bahan bakar kompor biogas dan pengolahan pupuk cair sebagai hasil samping proses. RANCANGAN EVALUASI Evaluasi terhadap keberhasilan kegiatan ini dilakukan dengan cara pemantauan secara berkala untuk menilai tingkat keberhasilan dan keberlanjutan kegiatan pengabdian ini. Tahapan evaluasi yang dilaksanakan antara lain: Monitoring dan mengevaluasi persiapan kegiatan sosialisasi dan pelatihan, yaitu meliputi pengecekan tempat pelatihan, kelengkapan alat dan bahan pada saat kegiatan, dan penyediaan makalah/bahan pelatihan yang akan disampaikan. Monitoring dan mengevaluasi pada saat pelatihan berlangsung, yaitu meliputi pengecekan kehadiran peserta dan memberi motivasi agar kegiatan ini dapat diikuti dengan baik. Monitoring dan mengevaluasi hasil (produk) pasca pelatihan, yaitu menilai hasil kerja peserta dalam bentuk komentar yang bersifat membangun. JADWAL PELAKSANAAN Pelaksanaan kegiatan pelatihan pembuatan biogas dari kotoran sapi ini akan dilaksanakan selama enam bulan. Kegiatan ini akan dilakukan secara bertahap di desa Rejosari Kecamatan Lirik Kabupaten Indragiri Hulu Riau, dengan jadwal kegiatan sebagai berikut: No. Kegiatan Bulan ke- 1 2 3 4 5 6 1 Persiapan 2 Pelaksanaan 3 Evaluasi 4 Laporan RENCANA BIAYA 1. Bahan dan Alat No Jenis Jumlah Biaya Satuan (Rp) Biaya (Rp) 1 Reaktor 1 buah 1.500.000,- 1.300.000,- 2 Penampung gas 1 buah 800.000,- 800.000,- 3 Drum pengaduk bahan 1 buah 500.000,- 500.000,- 4 Pengaman gas 1 buah 100.000,- 100.000,- 3 Selang saluran gas 10 m 10.000,- 100.000,- 4 Lain-lain 200.000,- 200.000,- Jumlah Biaya 3.000.000,- 2. Biaya Perjalanan No Tujuan Jumlah Biaya Satuan (Rp) Biaya (Rp) 1 Perjalanan Pekanbaru-Desa Rejosari 5 x PP 500.000,- 2.500.000,- Jumlah Biaya 2.500.000,- 3. Administrasi No Uraian Kegiatan Jumlah Biaya Satuan Biaya (Rp) 1 Pembuatan Laporan 6 25.000 300.000,- 2 Pajak dan Fee 1.200.000 1.200.000,- 3 Dokumentasi 325.000,- 325.000,- Jumlah Biaya 1.825.000,- Sosialisasi No Uraian Kegiatan Jumlah Biaya Satuan Biaya (Rp) 1 Makan siang 15 20.000,- 300.000,- 2 Transportasi Peserta 15 25.000,- 375.000,- Jumlah Biaya 675.000,- Honorarium No Pelaksana Kegiatan Jumlah Biaya (Rp) 1 Ketua pelaksana 1 800.000,- 2 Anggota Pelaksana 2 1.200.000,- Jumlah Biaya 2.000.000,- Rekapitulasi No. Uraian Biaya (Rp) 1. Bahan dan alat 3.000.000,- 2. Transportasi 2.500.000,- 3. Administrasi 1.825.000,- 4. Sosialisasi 675.000,- 5. Honorarium 2.000.000,- Jumlah Biaya 10.000.000,- DAFTAR PUSTAKA Hambali, Erliza. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agro Media. Khasristya Amaru, 2004. Rancangan Bangun dan Uji Kinerja Biodigester Plastik Polyethilene Skala kecil. Pertanian: UNPAD. Nurtjahya, Eddy, Dkk. 2003. Pemanfaatan Limbah Ternak Ruminansia untuk Mengurangi Pecemaran Lingkungan. Institute Pertanian Bogor: Bogor. Tim Inventarisai dan Seleksi KRENOVA BAPPEDA Sukoharjo. 2007. Laporan Akhir Inventarisai dan Seleksi Kreativitas dan Inovasi Masyarakat (KRENOVA) Kabupaten Sukoharjo Tahun 2007, BAPPEDA Sukoharjo, Sukoharjo Wahyuni, Sri. 2008. Biogas. Jakarta: Penebar Swadaya. Yayasan Kemaslahatan Umat. 2013. Program Pengembangan Dan Kesinambungan Reaktor Biogas Skala Rumah Tangga Dari Kotoran Hewan. Aceh. 13