MAKALAH
TEKNOLOGI
BIOPROSES
BIOGAS
Disusunoleh
KELOMPOK
III
Theresiya
D Tandi
Lucky
AgungWiranata
Muhammad Adnan
Yusriadi
Vusvita Novitasari
Hariaty
T.S
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
2013
DAFTAR ISI
Halaman Judul.................................................................................................. 1
Daftar Isi...........................................................................................................
2
Bab I
Pendahuluan.....................................................................................................
3
Bab II
PROSES
PEMBENTUKAN BIOGAS
2.1 Bahan
baku pembuatan biogas....................................................... 4
2.2 Mikroba
yang berperan....................................................................4
2.3Mekanisme
pembentukan biogas ....................................................5
Bab III
Penutup
3.1 Mamfaat dan keguanaan biogas
...................................................14
3.2 Kesimpulan
...................................................................................14
3.3 Daftar pustaka............................................................................... 15
BAB I
PENDAHULUAN
Seperti yang kita ketahui bahwa dalam kehidupan kita
sehari-hari, kita memerlukan gas metan atau yang kita kenal dengan sebutan gas
LPG, untuk melakukan pekerjaan dapur, seperti memasak, menggoreng, dan lain
sebagainya. Seiring dengan perkembangan waktu, ketersediaanuntuk
gas LPG sudahsangatmenipis, sehingga kita perlu
mencari alternatif yang lain untuk menggatikan gas LPG tersebut. Dari persoalan
itulah maka,dibuat sebuah
alternatif pengganti
gas LPG ini yang disebut biogas. Perlu kita ketahui bahwa biogas ini adalah gas yang dihasilkandari proses
fermentasibahan-bahanorganikolehbakteri-bakterianaerob (bakteri yang hidup dalam
kondisi kedap udara), untuk membuat biogas ini, bahan-bahan yang dibutuhkan sangatlah
mudah untuk didapatkan, dimana untuk alat-alat yang diperlukan sangat banyak,
contohnya plastik, botol minuman bekas, pipa-pipa bekas dan banyak lagi, begitu
pun dengan bahan-bahan yang diperlukan untuk membuat biogas itu sendiri,
misalnya saja enceng gondok, kotoran organik, briket sampah. Meskipun alat dan bahan yang digunakan sangat mudah didapatkan, tetapi
mamfaat yang diperoleh sangatlah besar, karena biogas yang dihasilkan dapat dijadikan
sebagai pengganti gas LPG, yang jumlah semakin menipis dan harganya juga relatife
mahal.
BAB
II
PROSES PEMBENTUKAN BIOGAS
1.1
Bahan
Baku Pembuatan Biogas
Bahan baku pembentukan biogas adalah sebagai berikut :
a)
Biogas dari EcengGondok
Eceng gondok adalah tanaman yang
mengandung selulosa dalam jumlah banyak dan selulosa inilah yang bisa digunakan
sebagai bahan baker alternatif.Eceng gondok dirajang / ditumbuk halus kemudian
ditambah air bersih.Eceng gondok kemudian dimasukkan ke dalam tabung
fermentasi20 kg eceng gondok dicampur dengan 20 kiloliter air, lantas diaduk
merata dapat menghasilkan gas yang dapat dipakai selama 7 hari, dan setiap
harinya dapat dipakai selama 30 menit.Eceng gondok seberat 30 kg yang telah
dirajang tanpa ditumbuk dapat menghasilkan gas yang dapat dipakai selama 7
hari, dan setiap harinya dapat dipakai selama 90 menit.
b)
Biogas Kotoran Organik
kotoranorganiktersebutdicmapur dengan air. Biasanya campuran antara kotoran
dan air menggunakan perbandingan 1:1 atau bisa juga menggunakan perbandingan
1:1,5. Suhu selama proses berlangsung, karena ini menyangkut keoptimalan hidup
bakteri pemroses biogas antara 27–28 derajat celcius.
c)
Biogas dari Briket Sampah
Daun-daunan itu dapat diambil dari sisa sampah pasar atau sayuran seperti bayam, kangkung, atau sawi yang sudah terbuang.Persentase komposisi bahan pembuatan briket organic adalah 80%
arang sampah organik kering dan campuran daun segar. Jadi, bila di campurkan 800 g sampah organic membutuhkan 200 g daun segar. Setelah tercampur rata, adonan dicetak dengan ukurandan bentuk sebagai briket.Briket itu dijemur di bawah sinar matahari sampai kering dengan cara meletakkan dan menganngkatnya di telapaktangan. Briket kering terasa ringan dan jelaga di permukaan tidak terlalu mengotori telapak tangan.
1.2 Mikroba Yang Berperan
Bakteri yang berperandalam proses pencernaan
anaerobik yaitu bakteri hidrolitik yang memecah bahan organik menjadi gula dan
asam amino, bakteri fementatif yang mengubah gula dan asam amino menjadi asam
organik, bakteri asidogenik merubah asam organik menjadi hidrogen,
karbondioksida dan asam asetat, dan bakteri metanogenik yang menghasilkan gas
metan dari asam asetat, hidrogen, dan karbondioksida. Bakteri metanogenik akan
menghasilkan biogas yang bagus (kandungan gas metan tinggi) padasuhu 25o-30o
C.
Di dalam digester biogas terdapat dua jenis bakteri
yang sangat berperan yaitu bakteri asidogenik dan bakteri metanogenik. Kedua
bakteri ini harus dipertahankan jumlahnya seimbang. Bakteri-bakteri inilah yang
merubah bahan organik menjadi gas metan dan gas lainnya dalam siklus
hidupnya.Kandungan gas metan dalam biogas yang dihasilkan tergantung pada jenis
bahan baku yang dipakai. Untuk lebih jelasnya jenis bakteri yang digunakan
adalah :
a)
Bakteri Streptococcus
Streptococcus ialah bakteri Gram-positif bentuk bundar yang tumbuh dalam rantai panjang dan
merupakan penyebab infeksi
Streptococcus Grup A. Streptococcus pyogenes menampakkan antigen grup A di dinding selnya dan beta-hemolisis saat dikultur di plat agar darah. Streptococcus pyogenes khas
memproduksi zona beta-hemolisis yang besar, gangguan eritrosit sempurna dan pelepasan hemoglobin, sehingga kemudian disebut Streptococcus Grup A (beta-hemolisis). Streptococcus
bersifat katalase-negatif. Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat pada gambar di
bawah ini :
Gambar 1.bakteri streptococcus
b) Bakteri
Bacteroides
Bacteroides adalah genus dari bakteri Gram
negatif, berbentuk
tongkat. Spesies Bacteroides
tidak membentuk endospora, anaerob, dan bergerak ataupun tidak dapat bergerak,
tergantung spesiesnya. Komposisi dasar DNA adalah 40-48% GC. Tidak biasa pada
organisme bakteri, membran Bacteroides mengandung sphingolipid. Mereka juga mengandung meso-diaminopimelic
acid pada lapisan peptidoglikan mereka
Gambar 2.Bakteri Bacteroides
c)
Bakteri enterobacteriacea
Enterobacter sakazakii merupakan bakteri gram negatif anaerob fakultatif, berbentuk
koliform (kokoid), dan tidak membentuk spora. Bakteri ini termasuk dalam famili
Enterobacteriaceae. Sampai tahun 1980 E.
sakazakii dikenal dengan nama Enterobacter
cloacae berpigmen kuning. Pada tahun 1980, bakteri ini dikukuhkan
dalam genus Enterobacter
sebagai suatu spesies baru yang diberi nama Enterobacter sakazakii untuk menghargai seorang bakteriolog Jepang bernama Riichi Sakazakii. Reklasifikasi ini
dilakukan berdasarkan studi DNA hibridisasi yang menunjukkan kemiripan 41%
dengan Citrobacter freundii dan
51% dengan Enterobacter cloacae.
Gambar 3.Bakteri
enterobacteriaceae
Bakteri
non metanogen bekerja lebih dulu dalam proses pembentukan biogas untuk mengubah
senyawa yang kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana . Bakteri non
metanogen terbagi menjadi beberapa golongan, yaitu bakteri aerob dan bakteri
anaerob yang termasuk golongan bakteri hidrolitik, fermentatif, dan asetogenik.
Golongan bakteri hidrolitik memiliki berbagai enzim hidrolitik ekstraseluler
yang disekresikan ke luar sel untuk memecah senyawa kompleks seperti
polisakarida, asam nukleat, dan lipid, menjadi molekul yang lebih kecil
sehingga dapat masuk ke dalam sel untuk digunakan sebagai sumber karbon dan
elekton donor, contoh bakteri hidrolitik adalah bakteri genus Bacillus sp. Bacillus mampu hidup
dalam lingkungan aerob atau fakultatif aerob, dapat membentuk spora dengan tipe
sentral, atau terminal yang menyebabkan Bacillus lebih adaptif terhadap
perubahan lingkungan, jika lingkungan menguntungkan spora bergerminasi kembali menjadi
sel vegetatif. Enzim yang dimiliki oleh bakteri hidrolitik diantaranya adalah
amilase, protease, lipase, gelatinase, selulase. Enzim amilase mengkatalis
hidrolisis polisakarida menjadi
disakarida seperti maltosa. Enzim protease mengkatalis hidrolisis pemutusan
ikatan peptida. Enzim lipase mengkatalis trigliserida menjadi asam lemak rantai
panjang dan gliserol. Enzim gelatinase mengkatalis hidrolisis gelatin, gelatin
merupakan suatu protein yang dapat diperoleh dari hidrolisis kolagen . Enzim
selulase mengkatalis hidrolisis selulosa.
Secara
umum terdapat tiga enzim selulose, yaitu endonuklease yang memutuskan ikatan
non kovalen pada struktur kristal selulosa, eksoselulose yang menghidrolisis
individu selulosa menjadi gula lebih sederhana, β-glukosidase yang
menghidrolisis disakarida dan tetrasakarida menjadi glukosa. Glukosa yang
dihasilkan dari proses hidrolisis selulosa selanjutnya dimetabolisme oleh
mikroorganisme lain, dalam kondisi aerob glukosa dikonversi menjadi CO2,
sedangkan pada kondisi anaerob glukosa dikonversi menjadi asam organik dan
alkohol yang selanjutnya menjadi CH4 dan CO2. Menurut
Atlas & Bartha beberapa mikroorganisme selulolitik diantaranya adalah Cellulomonas, Clostridium, Corynebacterium,
Pseudomonas, Vibrio, Chaetomium, Trichoderma, Nocardia dan Streptomyces. Hasil kerja bakteri hidrolitik akan digunakan
oleh mikroorganisme lain untuk metabolisme. Glukosa sebagai molekul yang
dihasilkan dari proses hidrolisis akan dikonversi menjadi asam organik dan
alkohol oleh mikroorganisme fermentatif dalam kondisi anaerob. Umumnya bakteri
fermentatif ditemukan sebagai bakteri usus, memiliki dua jalur fermentasi yaitu
fermentasi asam campuran dan fermentasi 2,3-butanediol. Tiga asam organik
dihasilkan dalam fermentasi asam campuran yaitu asam asetat, asam laktat, asam
suksinat serta dihasilkan pula etanol, CO2, dan H2. Dalam
fermentasi 2,3-butanediol hanya dihasilkan sedikit asam organik namun etanol,
CO2, dan H2 merupakan produk utama. Contoh bakteri yang
dapat melakukan fermentasi asam campuran adalah Escherichia coli, sedangkan contoh bakteri yang dapat melakukan
fermentasi 2,3-butanediol adalah Enterobacter,
Klebsiella, dan Serratia. Bakteri fermentatif lain
yang bukan golongan bakteri usus adalah Clostridium,
Bakteri golongan Clostridia mampu memfermentasi gula menghasilkan
sejumlah besar asam butirat sebagai produknya. CO2 merupakan produk utama
metabolisme bakteri golongan kemoorganotrof yang banyak ditemukan pada kondisi
anaerob. Terdapat dua golongan bakteri yang dapat memanfaatkan CO2
sebagai akseptor elektron dalam metabolismenya yaitu homoasetogen melalui
proses asetogenesis dan metanogen melalui proses metanogenesis. Contoh bakteri
yang melakukan proses asetogenesis adalah Acetoanaerobium noterae, Acetogenium kivui, Clostridium aceticum,
Desulfotomaculum orientis.
1.4
Mekanisme
pembentukan biogas
Mekanisme pembentukan biogas dapat kita lihat seperti
digram dibawah ini:
Selulosa
|
Glukosa
|
Asam
Lemak dan Alkohol
|
Metana
+ CO2
|
1. Hidrolisis
|
(C6H10O5)n
+ nH2O n(C6H12O6)
Selulosa Glukosa
|
2. Pengasaman
|
(C6H12O6)n
+ nH2O CH3CHOHCOOH
Glukosa Asam Laktat
CH3CH2CH2COOH
+ CO2 + H2
Asam Butirat
CH3CH2OH + CO2
Etanol
|
4H2 + CO2 2H2O
+ CH4
CH3CH2OH
+ CO2 CH3COOH
+ CH4
CH3COOH +
CO2 CO2
+ CH4
CH3CH2CH2COOH
+ 2H2 + CO2
CH3COOH + CH4
Metan
|
3. Metanogenik
|
Gambar 4.diagram Alir Proses Fermentasi
Anaerobic
Adapun penjelasan singkat mengenai tiga tahapan diatas
adalah sebagai berikut:
a) Hidrolisis
Pada proses hidrolisis ini terjadi penguraian
bahan mudah larut dan bahan komplek menjadi sederhana. Yang dimaksudkan disini
adalah selulosa berubah meenjadi glukosa.
b) Pengasaman
Pada proses pengasaman bahan yang terbentuk
pada tahap 1 diubah menjadi senyawa asam, dimana glukosa menjadi asam laktat,
dan dari asan butirat di proses menjadi etanol.
c) Metanogenik
Pada proses metagenoik ini terjadi pembentukan gas metan
BAB 3
MANFAAT DAN KEGUNAAN BIOGAS
3.1
Manfaat
dan Kegunaan
Boigas adalah :
a. Sebagai pengganti bahan bakar khususnya
minyak tanah dan dipergunakan untuk memasak kemudian sebagai bahan pengganti bahan
bakar minyak (bensin, solar).
b. Dalam skala besar, biogas dapat digunakan
sebagai pembangkit energi listrik.
c. Dari proses produksi biogas akan dihasilkan
sisa kotoran ternak yang dapat langsung dipergunakan sebagai pupuk organic pada
tanaman/ budidaya pertanian.
d. Energi biogas dapat berfungsi
sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah
kaca di atmosfer dan emisi lainnya.
e.
Metana merupakan salah satu gas rumah kaca yang
keberadaannya duatmosfer akan meningkatkan temperatur, dengan menggunakan
biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.
f.
Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang
masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak
keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan
(deforestation) dan perusakan tanah.
g.
Limbah berupa sampah kotoran hewan dan manusia merupakan material
yang tidak bermanfaaat, bahkan bisa mengakibatkan racun yang sangat berbahaya.
Aplikasi anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan
nilai manfaat dari limbah.
3.2
Kesimpulan
Kesimpulandaripembuatan biogas
iniadalah :
·
Bahan baku pembuatan biogas adalah bahan-bahan organik
·
Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif
3.3 DaftarPustaka