PERSIAPAN INFRASTRUKTUR REAKTOR
Mari kita lihat konsep dasar alur proses produksi biogas.
Tahapan awal adalah mempersiapkan bahan baku organik yang dapat dicerna oleh bakteri dan mikroorganisme yang ada didalam reaktor biogas. Dalam hal ini karena instalasi biogas dilakukan di areal peternakan sapi perah, bahan baku utama yang digunakan adalah kotoran sapi. Perlu diketahui, bahwa apabila yang menjadi tujuan utama dari instalasi biogas adalah pencapaian produksi gas yang optimal, kotoran sapi bukan bahan baku yang baik.
Tahap selanjutnya adalah yang kami sebut dengan fase input. Di dalam fase ini dilakukan pengolahan terhadap bahan baku agar dapat memenuhi persyaratan yang telah kami tentukan sebelumnya yaitu:
a. Filtrasi pertama.
Target dari penyaringan ini adalah bahan baku tidak mengandung serat yang terlalu kasar. Serat kasar disini berarti sampah sampah atau kotoran kandang selain kotoran ternak, seperti batang dan daun keras, sisa batang rumput dan kotoran lainnya yang sebagian besar adalah sisa sisa pakan ternak yang terlalu kasar. Hal ini dapat menimbulkan scum/buih dan residu di dalam reaktor yang dapat mengurangi kinerja dari reaktor itu sendiri.
Dilakukan pencampuran kotoran sapi dan air. Air sangat dibutuhkan oleh mikroorganisme di dalam reaktor sebagai media transpor. Oleh karenanya tahapan ini cukup krusial mengingat campuran yang terlalu encer atau terlalu kental dapat mengganggu kinerja reaktor dan menyulitkan dalam penanganan effluent (hasil keluaran reaktor biogas). Sebagai panduan dasar, campuran yang baik berkisar antara 7% - 9% bahan padat. Disini juga dilakukan pengadukan agar campuran bahan organik – air dapat tercampur dengan homogen.
c. Filtrasi kedua
Target kami dengan melakukan penyaringan tahap kedua adalah untuk memisahkan kotoran sapi sebagai bahan baku organik reaktor dengan bahan anorganik lain yang lolos di saringan tahap pertama terutama pasir dan batu batu kecil. Proses ini cukup penting mengingat kandungan bahan anorganik (pasir) di dalam reaktor tidak dapat dicerna oleh bakteri dan dapat menyebabkan residu di dasar reaktor.
d. Pemasukkan bahan organik
Kami membuat semacam katup/keran sederhana agar proses pemasukkan bahan organik kedalam reaktor dapat dilakukan dengan semudah mungkin.
Memang cukup banyak parameter parameter yang perlu diperhatikan dalam pembuatan reaktor biogas ini (parameter dan syarat syarat lain seperti temperatur, rasio karbon – nitrogen, derajat keasaman dan lainnya mudah mudahan dapat kami singgung di tulisan selanjutnya). Nampaknya hal hal inilah yang menjadi kendala operasi dalam pemasyarakatan dan penggunaan reaktor biogas secara masal di banyak negara.
Target kami dalam melakukan desain reaktor dan infrastruktur ini adalah pengerjaan dan operasi dapat dilakukan oleh anak kandang atau pegawai kebun. Sehingga proses proses yang rumit ini harus dibuat sesederhana mungkin dan tidak menambah beban pekerjaan pegawai lebih banyak.
2.1 BAK MIXER
Di dalam bak ini kotoran ternak dicampur dengan air untuk kemudian dialirkan menuju reaktor.
Di dalam bak ini kotoran ternak dicampur dengan air untuk kemudian dialirkan menuju reaktor.
2.2 Reaktor Plastik
Reaktor yang terbuat dari plastik polyethylene kami tempatkan semi-underground, setengah terkubur di dalam tanah. Untuk itu perlu dibuatkan semacam reaktor sebagai wadah agar reaktor yang berbentuk tubular dapat disimpan dengan baik.
Reaktor ini berukuran panjang 6m, lebar atas 95cm, lebar bawah 75cm, tinggi di ujung input adalah 85cm, dan tinggi di ujung output 95cm. Untuk lebih jelas, perhatikan skema berikut.
Dimensi reaktor yang dibuat sangat tergantung pada dimensi reaktor yang akan dibuat dan tentu ukuran plastik polyethylene (PE) yang tersedia di pasaran. Kami menggunakan plastik PE dengan lebar bentang 150cm, sehingga apabila membentuk tubular, diameternya sekitar 95cm. Kapasitas reaktor yang kami buat kurang lebih 4000 liter. Reaktor ini memiliki inklinasi sekitar 2 – 3 derajat turun mengarah ke lubang output. Inklinasi ini dibuat untuk memaksimalkan volume reaktor yang dapat diisi oleh bahan baku.
Setelah dilakukan penggalian reaktor, pembentukan dinding reaktor dapat dilakukan dengan campuran semen-tanah, semen-batu bata, atau seperti yang kami lakukan, menggunakan campuran air dan tanah saja. Hal ini dilakukan untuk menekan biaya produksi. Tanah galian dicampur dengan air dan diaduk aduk dengan cara di injak injak hingga didapatkan tanah yang memiliki tekstur liat. Setelahnya dengan menggunakan sendok tembok dapat dibuat dinding, persis seperti menembok dengan semen. Cara ini sangat murah dan sederhana, namun memang dari sisi ketahanan tidak baik, karena pengaruh suhu, dan campuran yang tidak homogen dinding tanah akan mudah retak dan pecah. Dinding ini perlu kami buat karena lokasi reaktor berada di tanah urugan, sebaiknya memang reaktor dibuat di tanah bukan urugan, sehingga pembuatan dinding dapat memanfaatkan kekerasan tanah yang ada.
Gambar.4 Pelindung reaktor
Seperti terlihat pada gambar, bagian atas reaktor untuk sementara ditutupi dengan bekas karung agar tidak pecah sebelum kantung plastik reaktor masuk ke dalamnya. Yang perlu diperhatikan juga adalah kerataan permukaan pinggir dan dasar reaktor. Pastikan tidak ada batu atau akar yang tersisa yang dapat melukai kantung plastik. Selain itu buatkan selokan kecil di sekeliling reaktor agar air tidak masuk ke dalam instalasi reaktor.
2.3 REAKTOR BIOGAS
Desain reaktor biogas dari kantung plastik polyethylene ini adalah sebagai berikut:
Desain reaktor biogas dari kantung plastik polyethylene ini adalah sebagai berikut:
Kami menggunakan koneksi selang 5/8” dari gas outlet menuju botol jebakan uap air. Sayang kualitas selang yang digunakan kurang baik karena tidak anti tekuk. Kami merencanakan akan menggantinya apabila ada kesempatan. Selang di klem ke socket selang plastik kemudian disambungkan ke PVC SDD dan dengan menggunakan lem PVC disambung ke pipa PVC ¾”. Dari situ sebagai washer/cincin digunakan plastik yang dipotong dari jerigen bekas oli yang menjepit washer kedua yaitu karet ban dalam mobil. Di dalam kantung plastik, juga terdapat 2 buah washer dan SDL. Trik lain yang kami lakukan adalah memotong ujung bawah SDL, sehingga dasar permukaan SDL lebih tinggi terhadap cairan kotoran. Hal ini untuk menghindari terjadinya mampet pada saluran gas outlet.
Kami menyarankan untuk menggunakan karet ban dalam mobil untuk membuat washer, karena lebih tebal, selain itu karena dalam kegiatan ini banyak digunakan karet ban (motor), harap perhatikan kualitas karet ban tersebut, terkadang ada yang karetnya sudah keras sehingga mudah robek.
2.3.1 Mempersiapan Kantung Plastik Polyethylene
Kantung plastik polyethylene dengan lebar 150cm ini kami dapatkan di toko plastik di seputaran Gardu Jati, Bandung. Spesifikasinya adalah 150x0.15. Ini adalah spesifikasi plastik yang paling tebal yang bisa kami dapatkan. Tentu akan lebih ideal bila plastik yang digunakan adalah yang lebih tebal. Di pasaran tersedia lebar mulai 80cm, 100cm, 120cm dan 150cm. Menurut FAO akan lebih baik apabila menggunakan plastik yang memiliki anti ultra-violet (UV) seperti yang digunakan di rumah rumah kaca (biasanya berwarna kuning agak kehijau hijauan). Namun kami tidak dapat menemukan plastik UV yang masih dalam kondisi kantung tubular (sisinya tidak terpotong).
Harap diperhatikan juga penanganan terhadap plastik ini. Plastik PE adalah bahan yang cukup kuat, namun apabila terlipat dapat meninggalkan goresan dan ketika terkena panas matahari dan air hujan bisa retak dan sobek. Kita tentu tidak menginginkan hal ini terjadi. Oleh karenanya kami menyarankan untuk membeli dan menangani plastik secara hati hati dalam gulungan, jangan dilipat. Dalam percobaan instalasi ini kami menggunakan plastik dirangkap dua. Hal ini disebabkan masalah ketebalan dan kekuatan. Namun ternyata aplikasi rangkap dua ini juga dirasa memiliki kekurangan yang akan kami jelaskan di bawah.
Pertama tama gelarlah alas untuk melindungi plastik dari benda benda tajam seperti batu dan ranting pohon apabila anda akan membuat di tanah lapang seperti yang kami lakukan. Tentu akan lebih baik apabila pembuatan reaktor dilakukan di alas yang licin seperti tegel keramik. Hati hati juga terhadap benda benda metal yang anda bawa seperti sabuk, jam tangan ataupun gantungan kunci. Benda benda tersebut dapat melukai plastik, jadi tanggalkanlah dahulu benda benda tersebut dari tubuh anda.
Kami menyarankan untuk menggunakan karet ban dalam mobil untuk membuat washer, karena lebih tebal, selain itu karena dalam kegiatan ini banyak digunakan karet ban (motor), harap perhatikan kualitas karet ban tersebut, terkadang ada yang karetnya sudah keras sehingga mudah robek.
2.3.1 Mempersiapan Kantung Plastik Polyethylene
Kantung plastik polyethylene dengan lebar 150cm ini kami dapatkan di toko plastik di seputaran Gardu Jati, Bandung. Spesifikasinya adalah 150x0.15. Ini adalah spesifikasi plastik yang paling tebal yang bisa kami dapatkan. Tentu akan lebih ideal bila plastik yang digunakan adalah yang lebih tebal. Di pasaran tersedia lebar mulai 80cm, 100cm, 120cm dan 150cm. Menurut FAO akan lebih baik apabila menggunakan plastik yang memiliki anti ultra-violet (UV) seperti yang digunakan di rumah rumah kaca (biasanya berwarna kuning agak kehijau hijauan). Namun kami tidak dapat menemukan plastik UV yang masih dalam kondisi kantung tubular (sisinya tidak terpotong).
Harap diperhatikan juga penanganan terhadap plastik ini. Plastik PE adalah bahan yang cukup kuat, namun apabila terlipat dapat meninggalkan goresan dan ketika terkena panas matahari dan air hujan bisa retak dan sobek. Kita tentu tidak menginginkan hal ini terjadi. Oleh karenanya kami menyarankan untuk membeli dan menangani plastik secara hati hati dalam gulungan, jangan dilipat. Dalam percobaan instalasi ini kami menggunakan plastik dirangkap dua. Hal ini disebabkan masalah ketebalan dan kekuatan. Namun ternyata aplikasi rangkap dua ini juga dirasa memiliki kekurangan yang akan kami jelaskan di bawah.
Pertama tama gelarlah alas untuk melindungi plastik dari benda benda tajam seperti batu dan ranting pohon apabila anda akan membuat di tanah lapang seperti yang kami lakukan. Tentu akan lebih baik apabila pembuatan reaktor dilakukan di alas yang licin seperti tegel keramik. Hati hati juga terhadap benda benda metal yang anda bawa seperti sabuk, jam tangan ataupun gantungan kunci. Benda benda tersebut dapat melukai plastik, jadi tanggalkanlah dahulu benda benda tersebut dari tubuh anda.
Gambar 7: Menggelar plastik
Teknik yang kami gunakan untuk merangkapkan plastik adalah dengan memasukkan sedikit bagian lembar ke dua dan diikat ujungnya dengan tali, kemudian ujung tali yang satu lagi dilemparkan ke ujung lembar pertama. Selanjutnya tali tinggal ditarik dan plastik lembar ke dua masuk ke dalam lembar pertama dengan mudah.
Selanjutnya setelah ke dua lembar plastik disamakan ujung ujungnya, dan lembar kedua dipotong, kini saatnya memasang gas outlet.
Tentukan salah satu ujung yang akan menjadi ujung atas dan ukurlah sepanjang 1.5 meter dari ujung tersebut dan tandai dengan spidol. Tanda tersebut harus tepat berada di tengah tengah plastik, sehingga diharapkan gas outlet tepat berada di tengah atas permukaan reaktor.
Lubang yang akan dibuat sebaiknya lebih besar sedikit dari diameter luar dari ulir SDL (socket drat luar) gas outlet. Apabila terlalu pas dikhawatirkan ujung plastik akan tertarik ketika anda mengencangkan socket.
Langkah selanjutnya adalah memasang saluran kotoran, baik masuk maupun keluar. Ini adalah tahap yang perlu dikerjakan dengan hati hati karena memerlukan kerapihan agar tidak menimbulkan kebocoran.
Kami menggunakan pipa yang berbeda untuk saluran masuk dan keluar, karena pertimbangannya adalah ketersediaan bahan yang ada di gudang .Jkebun
Sebaiknya ukuran pipa masuk dan keluar adalah sama, kurang lebih memiliki diameter antara 10 – 15cm. Dapat menggunakan PVC dengan ukuran 4” atau 6” (namun harganya mahal) bisa juga menggunakan pipa keramik (sudah agak sulit mencarinya di kota Bandung) atau memakai ember plastik yang dipotong dasarnya dan disambung serta lain sebagainya, silahkan kreatif.
Panjang pipa kurang lebih 75 – 100cm. Masukkan setengah dari panjang pipa ke dalam 2 lembar plastik PE. Dan dengan hati hati lipat plastik menjadi satu dengan pipa (perhatikan gambar)
Pastikan ikatan tali karet benar benar kuat, kembali mengingatkan, banyak tali karet bekas yang karetnya rapuh dan mudah putus. Anda tidak ingin reaktor anda bobol kan ? Ikatan dapat di rangkap untuk memperkuat simpul. Yang perlu diperhatikan juga adalah pengikatan tali karet harus saling meliputi (overlap), dan ujung plastik jangan sampai terlihat, tambahkan beberapa putaran lagi untuk memastikan sambungan kedap.
Dengan menggunakan dua lapis plastik PE kesulitannya adalah adanya udara yang terjebak diantara lembar plastik tersebut. Hal ini kami rasa dapat memperpendek umur plastik. Sayangnya hal ini baru kami sadari belakangan setelah biogas terpasang. Solusinya adalah dengan mengeluarkan udara terjebak sebanyak ketika memasangkan pipa inlet dan outlet.
Dengan menggunakan dua lapis plastik PE kesulitannya adalah adanya udara yang terjebak diantara lembar plastik tersebut. Hal ini kami rasa dapat memperpendek umur plastik. Sayangnya hal ini baru kami sadari belakangan setelah biogas terpasang. Solusinya adalah dengan mengeluarkan udara terjebak sebanyak ketika memasangkan pipa inlet dan outlet.
2.3.3 Memasang Reaktor.
Reaktor dapat segera dipasang. Setelah terpasang pada tempatnya, kami mengisi reaktor dengan sedikit air untuk menghindari terlipatnya plastik dan membuatnya duduk lebih enak. Pipa inlet dipasangkan pada lubang outlet dari bak mixer dan dipasangkan sumbat, sedangkan gas outlet dan pipa outlet kami biarkan tetap tertutup. Setelah pemasangan ini, pengisian sudah dapat dilakukan.
Proses pengerjaan yang kami lakukan membutuhkan waktu sekitar 8 hari kerja efektif. 2 hari untuk membuat bak mixer (2 HOK; hari orang kerja), 5 hari (15 HOK) untuk membuat reaktor reaktor dan 1 hari (2 HOK) untuk pembuatan reaktor. Tenaga kerja yang dibutuhkan adalah 19 HOK sampai reaktor terpasang.
Sekitar 20 hari kemudian, terlihat bahwa gas sudah mulai di produksi. Indikatornya plastik pengembang mulai menggelembung dan keras.
