Biogas, Sumber Energi Alternatif

Oleh : Burhani Rahman

Kelangkaan bahan bakar minyak, yang disebabkan oleh kenaikan harga minyak dunia yang signifikan, telah mendorong pemerintah untuk mengajak masyarakat mengatasi masalah energi bersama-sama (Kompas, 23 Juni 2005).

Kenaikan harga yang mencapai 58 dollar Amerika Serikat ini termasuk luar biasa sebab biasanya terjadi saat musim dingin di negara-negara yang mempunyai empat musim di Eropa dan Amerika Serikat. Masalah ini memang pelik sebagaimana dikatakan Presiden Susilo Bambang Yudhoyono dalam pertemuan dengan para gubernur di Pontianak, Kalimantan Barat, tanggal 22 Juni 2005, dan mengajak masyarakat melakukan penghematan energi di seluruh Tanah Air.

Penghematan ini sebetulnya harus telah kita gerakkan sejak dahulu karena pasokan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi adalah sumber energi fosil yang tidak dapat diperbarui (unrenewable), sedangkan permintaan naik terus, demikian pula harganya sehingga tidak ada stabilitas keseimbangan permintaan dan penawaran. Salah satu jalan untuk menghemat bahan bakar minyak (BBM) adalah mencari sumber energi alternatif yang dapat diperbarui (renewable).

Kebutuhan bahan bakar bagi penduduk berpendapatan rendah maupun miskin, terutama di pedesaan, sebagian besar dipenuhi oleh minyak tanah yang memang dirasakan terjangkau karena disubsidi oleh pemerintah. Namun karena digunakan untuk industri atau usaha lainnya, kadang-kadang terjadi kelangkaan persediaan minyak tanah di pasar. Selain itu mereka yang tinggal di dekat kawasan hutan berusaha mencari kayu bakar, baik dari ranting-ranting kering dan tidak jarang pula menebangi pohon-pohon di hutan yang terlarang untuk ditebangi, sehingga lambat laun mengancam kelestarian alam di sekitar kawasan hutan.

Sebetulnya sumber energi alternatif cukup tersedia. Misalnya, energi matahari di musim kemarau atau musim kering, energi angin dan air. Tenaga air memang paling banyak dimanfaatkan dalam bentuk pembangkit listrik tenaga air (PLTA), namun bagi sumber energi lain belum kelihatan secara signifikan.

Energi terbarukan lain yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna yang relatif lebih sederhana dan sesuai untuk daerah pedesaan adalah energi biogas dengan memproses limbah bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang disebut digester. Biomassa berupa limbah dapat berupa kotoran ternak bahkan tinja manusia, sisa-sisa panenan seperti jerami, sekam dan daun-daunan sortiran sayur dan sebagainya. Namun, sebagian besar terdiri atas kotoran ternak.

Teknologi biogas

Gas methan terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri methan atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (Kompas, 17 Maret 2005). Gas methan sama dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), perbedaannya adalah gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.

Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.

Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).

Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit gas bio dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk.

Dengan teknologi tertentu, gas methan dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas methan dapat digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya elpiji.

Alat pembangkit biogas

Ada dua tipe alat pembangkit biogas atau digester, yaitu tipe terapung (floating type) dan tipe kubah tetap (fixed dome type). Tipe terapung dikembangkan di India yang terdiri atas sumur pencerna dan di atasnya ditaruh drum terapung dari besi terbalik yang berfungsi untuk menampung gas yang dihasilkan oleh digester. Sumur dibangun dengan menggunakan bahan-bahan yang biasa digunakan untuk membuat fondasi rumah, seperti pasir, batu bata, dan semen. Karena dikembangkan di India, maka digester ini disebut juga tipe India. Pada tahun 1978/79 di India terdapat l.k. 80.000 unit dan selama kurun waktu 1980-85 ditargetkan pembangunan sampai 400.000 unit alat ini.

Tipe kubah adalah berupa digester yang dibangun dengan menggali tanah kemudian dibuat bangunan dengan bata, pasir, dan semen yang berbentuk seperti rongga yang ketat udara dan berstruktur seperti kubah (bulatan setengah bola). Tipe ini dikembangkan di China sehingga disebut juga tipe kubah atau tipe China (lihat gambar). Tahun 1980 sebanyak tujuh juta unit alat ini telah dibangun di China dan penggunaannya meliputi untuk menggerakkan alat-alat pertanian dan untuk generator tenaga listrik. Terdapat dua macam tipe ukuran kecil untuk rumah tangga dengan volume 6-10 meter kubik dan tipe besar 60-180 meter kubik untuk kelompok.

India dan China adalah dua negara yang tidak mempunyai sumber energi minyak bumi sehingga mereka sejak lama sangat giat mengembangkan sumber energi alternatif, di antaranya biogas.

Di dalam digester bakteri-bakteri methan mengolah limbah bio atau biomassa dan menghasilkan biogas methan. Dengan pipa yang didesain sedemikian rupa, gas tersebut dapat dialirkan ke kompor yang terletak di dapur. Gas tersebut dapat digunakan untuk keperluan memasak dan lain-lain. Biogas dihasilkan dengan mencampur limbah yang sebagian besar terdiri atas kotoran ternak dengan potongan-potongan kecil sisa-sisa tanaman, seperti jerami dan sebagainya, dengan air yang cukup banyak.

Untuk pertama kali dibutuhkan waktu lebih kurang dua minggu sampai satu bulan sebelum dihasilkan gas awal. Campuran tersebut selalu ditambah setiap hari dan sesekali diaduk, sedangkan yang sudah diolah dikeluarkan melalui saluran pengeluaran. Sisa dari limbah yang telah â?dicernaâ? oleh bakteri methan atau bakteri biogas, yang disebut slurry atau lumpur, mempunyai kandungan hara yang sama dengan pupuk organik yang telah matang sebagaimana halnya kompos sehingga dapat langsung digunakan untuk memupuk tanaman, atau jika akan disimpan atau diperjualbelikan dapat dikeringkan di bawah sinar matahari sebelum dimasukkan ke dalam karung.

Untuk permulaan memang diperlukan biaya untuk membangun pembangkit (digester) biogas yang relatif besar bagi penduduk pedesaan. Namun sekali berdiri, alat tersebut dapat dipergunakan dan menghasilkan biogas selama bertahun-tahun. Untuk ukuran 8 meter kubik tipe kubah alat ini, cocok bagi petani yang memiliki 3 ekor sapi atau 8 ekor kambing atau 100 ekor ayam di samping juga mempunyai sumber air yang cukup dan limbah tanaman sebagai pelengkap biomassa. Setiap unit yang diisi sebanyak 80 kilogram kotoran sapi yang dicampur 80 liter air dan potongan limbah lainnya dapat menghasilkan 1 meter kubik biogas yang dapat dipergunakan untuk memasak dan penerangan. Biogas cocok dikembangkan di daerah-daerah yang memiliki biomassa berlimpah, terutama di sentra-sentra produksi padi dan ternak di Jawa Tengah, Jawa Timur, Sulawesi Selatan, Bali, dan lain-lain.

Pembangkit biogas juga cocok dibangun untuk peternakan sapi perah atau peternakan ayam dengan mendesain pengaliran tinja ternak ke dalam digester. Kompleks perumahan juga dapat dirancang untuk menyalurkan tinja ke tempat pengolahan biogas bersama. Negara-negara maju banyak yang menerapkan sistem ini sebagai bagian usaha untuk daur ulang dan mengurangi polusi dan biaya pengelolaan limbah. Jadi dapat disimpulkan bahwa biogas mempunyai berbagai manfaat, yaitu menghasilkan gas, ikut menjaga kelestarian lingkungan, mengurangi polusi dan meningkatkan kebersihan dan kesehatan, serta penghasil pupuk organik yang bermutu.

Untuk menuai hasil yang signifikan, memang diperlukan gerakan secara massal, terarah, dan terencana meliputi pengembangan teknologi, penyuluhan, dan pendampingan. Dalam jangka panjang, gerakan pengembangan biogas dapat membantu penghematan sumber daya minyak bumi dan sumber daya kehutanan. Mengenai pembiayaannya mungkin secara bertahap sebagian subsidi BBM dialihkan untuk pembangunan unit-unit pembangkit biogas. Melalui jalan ini, mungkin imbauan pemerintah mengajak masyarakat untuk bersama-sama memecahkan masalah energi sebagian dapat direalisasikan.

Sumber : Kompas (8 Agustus 2005)

BBM, Energi Alternatif Dan Transportasi

Kelangkaan BBM dan tingginya harga minyak bumi, mendorong lagi kita ramai-ramai membicarakan mengenai alternatif energi, khususnya untuk kendaraan bermotor. Sampai-sampai presiden SBY pun menantang para ilmuwan dan peneliti. Janganlah semangat mencari energi alternatif ini nanti berhenti lagi kalau harga minyak bumi menurun dibawah 40 dollar per barrel. Dan kemudian dokumennya hilang tidak tahu kemana.

Di tahun 1980-an, kita pernah menggelar secara intensif dan extensif program bahan bakar alternatif ini. Tapi kemudian tidak berkembang terus dengan menurunnya harga minyak bumi dan pergantian pejabat. Proyek gasohol, bensin dengan campuran 10% ethanol, telah tuntas dikaji dan diuji, bersama dengan produsen kendaraan bermotor. Lembaga penelitian dan pilot plant pembuatan ethanol khusunya dari pati singkong di Lampung, telah selesai dan beroperasi. Tapi kemudian program ini juga tidak berkembang.

Pada waktu yang sama proyek pemakaian CNG untuk kendaraan bermotor juga diluncurkan. Guberbur DKI Jakarta telah menetapkan bahwa semua taksi baru harus memanfaatkan CNG. Pertamina menunjuk 16 buah SPBU di Jabotabek untuk mendistrubusikan CNG. Kemudian perusahaan produsen bis diharuskan mengembangkan bis (khususnya bis kota) dengan menggunakan mesin yang memanfaatkan CNG. Sayangnya kemudian pada tahun 1995 Menteri Pertambangan pada waktu itu mengijinkan juga pemanfaatan LPG. Proyek jadi tidak jelas.

Desakan produsen mobil yang memakai mesin solar, menyebabkan Gubernur DKI kemudian mengijinkan juga taksi memakai mesin solar (mesin solar tidak bisa dikonversi untuk memakai CNG). Saat ini tidak jelas lagi bagaimana perkembangannya. Seandainya kita konsisten sejak waktu itu, dan diberlakukan luas diseluruh Indonesia, mungkin krisis BBM dan polusi udara dikota besar yang sekarang ini bisa diatasi lebih baik.

Sekarang kita mulai lagi program serupa, alternatif energi. Kita harus sadari bahwa peningkatan ilmu pengetahuan dan teknologi dicapai sebagai hasil kumulatif dari berbagai kegiatan sebelumnya. Jadi kalau terjadi disruptive technological development seperti yang kita alami, maka perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi ini akan terhambat. Kita harus memulai dari nol lagi. Teknologi mesin penggerak untuk angkutan darat khususnya mobil dan kapal laut saat ini masih didominasi oleh mesin piston/torak (mesin Otto). Berbagai upaya alternatif mesin dengan energi yang lain, seperti mobil listrik, hybrid, dan hydrogen, belum mencapai tingkat keekonomiannya. Penggunaan mesin turbin dan jet dikapal laut masih terbatas dikapal-kapal perang.

Penelitian akan pemakaian mesin jenis lain masih didominasi oleh negara-negara industri maju. Karena industrinya juga dikuasai oleh mereka, jadi kita hanya bisa menjadi follower. Saat ini perlu digalakkan pemakaian CNG untuk kendaraan umum (taksi/mikrolet), terutama dimulai dikota-kota besar. Kebijakan ini harus merupakan program terintegrasi dengan penyediaan convertion kit yang mudah dan murah (dibebaskan dari bea masuk dan PPN), pembangunan SPBU untuk CNG. Sedang bagi kendaraan pribadi diberikan pilihan untuk memakai BBM, solar, CNG, biodiesel, atau gasohol (10% ethanol). Dorongan untuk memakai CNG dapat dilakukan melalui kebijakan harga dan penerapan uji emisi yang ketat. Sedangkan alternatif pemakaian bio-diesel dan gasohol, dapat dilaksanakan dengan menerapkan insentif pajak, yang berarti harga yang kompetitif.

Sedangkan untuk bis kota ada beberapa teknologi yang dapat dipertimbangkan, yang dikaitkan juga dengan pengurangan polusi udara diperkotaan.
1) Pemakain CNG seperti halnya taksi, hal ini hanya dapat diberlakukan pada kendaraan baru.
2) Pemakaian bio-diesel yang dapat segera dilakukan. Tergantung dari sejauh mana produksi bio-diesel dapat mencukupinya. Siapa yang akan mendistribusikannya? Apa Pertamina tetap memonopoli?
3) Trolley bus yang memanfaatkan bis dengan tenaga listrik (mirip dengan KRL atau trem listrik).
Misalnya di DKI Jakarta, bisa segera diterapkan pada proyek busway (pernah tercetus untuk diterapkan CNG pada busway tahap II). Mudah-mudahan gubernur DKI ngotot mengenai keharusan pemakaian CNG ini.
Lain halnya dengan kereta api. Perkembangan teknologi kereta api sekarang ini telah menggunakan tenaga listrik. Pemanfaatan kereta api ataupun lokomotif listrik telah menyebar luas. Kereta api cepat di Eropa, Jepang, dan negara-negara lain sudah lama memanfaatkan teknologi ini. Malahan teknologi modern seperti maglev (magnetic elevated) sudah mulai dimanfaatkan di Cina dan Korea. Pernah juga teknologi maglev ini didiskusikan untuk proyek Monorail di Jakarta. Untuk mengurangi ketergantungan akan BBM ini (hampir semua lokomotif di Indonesia memakai mesin diesel), pemerintah perlu mempunyai strategi yang tepat. Jangan hanya terpaku pada pembangunan rel ganda. Tetapi mempercepat elektrifikasi kereta api. Misalnya perencanaan perkereta apian di Sumatera Selatan, sebagai lumbung energi, sudah harus mengarah ke elektrifikasi kereta api. Sungguh ironis, misalnya, angkutan batubara di Sumatera Selatan mempergunakan lokomotif diesel.

Dengan pemikiran pemakaian BBM secara hemat dan penguasaan teknologi, maka pemerintah harus mencipakan kebijakan dan strateginya yang jelas. Dan harus dipertahankan untuk jangka waktu yang panjang. Kebijakan ini harus disusun bersama, dengan mengikut sertakan semua stakeholder.

Oleh: Rahardi Ramelan
Guru Besar Fakultas Teknologi Industri ITS, Surabaya