PEMANFAATAN ENERGI BIOGAS UNTUK MENDUKUNG AGRIBISNIS DI PEDESAAN
Teguh Wikan Widodo, Ana N., A.Asari dan Astu Unadi
Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian Serpong
ABSTRAK
Biogas adalah salah satu sumber energi terbarukan yang bisa menjawab kebutuhan akan energi sekaligus dapat menyediakan kebutuhan hara tanah dalam suatu sistem pertanian yang berkelanjutan. Pemanfaatan kotoran ternak menjadi biogas mendukung penerapan konsep zero waste sehingga pertanian yang berkelanjutan dan ramah lingkungan dapat dicapai. Teknologi biogas sangat berpotensi untuk dikembangkan di daerah - daerah pengembangan peternakan yang terintegrasi dengan tanaman (CLS). Langkah awal dari kegiatan tersebut, BBP Mekanisasi Pertanian pada tahun 2005 menjalin kemitraan dengan Pondok Pesantren Pertanian Darul Fallah Ciampea Bogor untuk mengembangkan digester skala kecil. Digester didesain dengan kapasitas 18 m³ untuk menampung kotoran sapi sebanyak 10–12 ekor. Berdasarkan perhitungan disain, digester tersebut mampu mengahasilkan biogas sebanyak 6 m³/hari. Produksi gas metana tergantung pada C/N rasio input (kotoran ternak), residence time, pH, suhu dan toxicity. Suhu digester berkisar 25–27°C dan pH 7–7,8 menghasilkan biogas dengan kandungan gas metana (CH4) sekitar 77%. Biogas yang dihasilkan dimanfaatkan sebagai sumber energi kompor gas dan lampu penerangan. Analisa dampak lingkungan dari lumpur keluaran dari digester menunjukkan penurunan COD sebesar 90% dari kondisi bahan awal dan pebandingan BOD/COD sebesar 0,37 lebih kecil dari kondisi normal limbah cair BOD/COD=0,5. Analisa unsur utama N, P dan K menunjukkan tidak ada perbedaan nyata bila dibandingkan dengan pupuk kompos (referensi). Pendapatan yang diperoleh dari instalasi biogas adalah sekitar Rp 600 000,-/ bulan. Analisa kelayakan ekonomi menunjukkan investasi layak dengan B/C Rasio 1,35 dan modal investasi kembali pada tahun ke-4 (umur ekonomi digester 20 tahun). Hasil pendapatan ini belum termasuk hasil samping berupa pupuk cair/padat. Berdasarkan kajian teknis dan ekonomis tersebut, teknologi biogas ini layak dikembangkan. Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi pada industri kecil berbasis pengolahan hasil pertanian diharapkan dapat memberikan multiple effect dan dapat menjadi penggerak dinamika pembangunan pedesaan. Selain itu, dapat juga dipergunakan untuk meningkatkan nilai tambah dengan cara pemberian green labelling pada produk-produk olahan yang di proses dengan menggunakan green energy.
Kata kunci: energi biogas, konsep zero waste, pertanian berkelanjutan, ramah lingkungan, agribisnis.
PENDAHULUAN
Sumber daya energi mempunyai peran yang sangat penting bagi pembangunan ekonomi nasional. Energi diperlukan untuk pertumbuhan kegiatan industri, jasa, perhubungan dan rumah tangga. Dalam jangka panjang, peran energi akan lebih berkembang khususnya guna mendukung pertumbuhan sektor industri dan kegiatan lain yang terkait. Meskipun Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak dan gas, namun berkurangnya cadangan minyak, penghapusan subsidi menyebabkan harga minyak naik dan kualitas lingkungan menurun akibat penggunaan bahan bakar fosil yang berlebihan. Olah karena itu, pemanfaatan sumber-sumber energi alternatif yang terbarukan dan ramah lingkungan menjadi pilihan.
Salah satu dari energi terbarukan adalah biogas, biogas memiliki peluang yang besar dalam pengembangannya. Energi biogas dapat diperoleh dari air limbah rumah tangga; kotoran cair dari peternakan ayam, sapi, babi; sampah organik dari pasar; industri makanan dan sebagainya. Kapasitas terpasang pemanfaatan biogas adalah kurang dari satu persen dari potensi biogas yang ada (685 MW). Dari ternak ruminansia besar saja (sapi perah, sapi potong dan kerbau) dengan populasi 13 680 000 ekor (pada tahun 2004) dan struktur populasi (anak, muda, dewasa) kotoran segar rata-rata 12 kg/ekor/hari, dapat menghasilkan kotoran segar 164 160 000 ton per hari atau setara dengan 8,2 juta liter minyak tanah/ hari [12]. Sejalan dengan pengembangan daerah-daerah sentra peternakan di pedesaan, bahan input produksi biogas menjadi tersentralisir dan ketersediannya terjamin secara kontinyu.
Selain potensi yang besar, pemanfaatan energi biogas dengan digester biogas memiliki banyak keuntungan, yaitu mengurangi efek gas rumah kaca, mengurangi bau yang tidak sedap, mencegah penyebaran penyakit, menghasilkan panas dan daya (mekanis/listrik) serta hasil samping berupa pupuk padat dan cair. Pemanfaatan limbah dengan cara seperti ini secara ekonomi akan sangat kompetitif seiring naiknya harga bahan bakar minyak dan pupuk anorganik. Disamping itu, prinsip zero waste merupakan praktek pertanian yang ramah lingkungan dan berkelanjutan [2;8]. Makalah ini memberikan gambaran pemanfaatan teknologi biogas dalam mendukung agribisnis di pedesaan.
Pengembangan Teknologi Biogas
Dalam kegiatan DIPA 2005 BBP Mekanisasi Pertanian, telah dilaksanakan kegiatan rekayasa dan pengembangan unit instalasi pemroses biomasa (kotoran sapi) menjadi energi biogas yang berlokasi di Pondok Pesantren Pertanian Darul Fallah, Ciampea, Bogor. Instalasi pemroses biomasa (digester) adalah tipe fixed dome yang dirancang untuk 10 ekor sapi (dengan kotoran sapi 20 kg/hari/ekor dengan retention time 45 hari) maka kapasitas digester adalah 18 m³. Skema pemanfaatan energi biogas dari kotoran sapi adalah seperti pada Gambar 1.
Produksi gas metana tergantung pada kondisi input (kotoran ternak), residence time, pH, suhu dan toxicity. Suhu digester berkisar 25-27°C menghasilkan biogas dengan kandungan gas metana (CH4) sekitar 77%. Berdasarkan perhitungan produksi biogas yaitu 6 m³/hari (untuk rata-rata produksi biogas 30 liter gas/kg kotoran sapi), sedangkan hasil pengukuran tanpa beban menunjukkan laju aliran gas 1,5 m³/jam dengan tekanan 490 mmH2O (lebih besar daripada perkiraan). Penggunaan lampu penerangan diperlukan biogas 0.23 m³/jam dengan tekanan 45 mmH2O dan untuk kompor gas diperlukan biogas 0.30 m³/jam dengan tekanan 75 mmH2O (Tabel 1)[13].
Tabel 1. Unjuk Kerja Instalasi Biogas
Pemanfaatan Biogas | Referensi | Hasil pengukuran |
- Lampu penerangan (m3/ jam) - Kompor gas (m3/ jam) | 0,11 – 0,15 (penerangan setara dengan 60 watt lampu bohlam @100 candle power @ 620 lumen). Tekanan: 70 - 85 mmH2O 0,2 – 0,45 0,3 m3/ orang/ hari Tekanan: 75 - 90 mmH2O | 0,15 – 0,3 Tekanan = 30 – 60 mmH2O 0,2 – 0,4 Tekanan = 60 – 85 mmH2O |
Sumber: [1;2;3;6;8]
Analisa dampak lingkungan dari lumpur keluaran dari digester menunjukkan penurunan COD sebesar 90% dari kondisi bahan awal dan pebandingan BOD/COD sebesar 0,37 lebih kecil dari kondisi normal limbah cair BOD/COD=0,5. Sedangkan unsur utama N (1,82%), P (0,73%) dan K (0,41%) tidak menunjukkan perbedaan yang nyata dibandingkan pupuk kompos (referensi: N (1,45%), P (1,10%) dan K (1,10%). Berdasarkan hasil penelitian, hasil samping pupuk ini mengandung lebih sedikit bakteri pathogen sehingga aman untuk pemupukan sayuran/buah, terutama untuk konsumsi segar [13].
Pendapatan yang diperoleh dari instalasi biogas adalah sekitar Rp 600 000,-/ bulan bila dikonversikan dengan harga dan nilai kalori LPG (Liquefied Petroleum Gas). Dengan menggunakan parameter dan analisa kelayakan ekonomi seperti pada Tabel 2 diperoleh B/C Rasio 1,35 yang berarti secara ekonomi investasi tersebut layak. Demikian pula dari hasil analisa simple payback diketahui bahwa modal investasi pembangunan konstruksi digester akan kembali pada tahun ke-4 (umur ekonomi digester: 20 tahun). Hasil pendapatan ini belum termasuk hasil samping berupa pupuk cair/padat [13].
Gambar 1. Pemanfaatan energi biogas dari kotoran sapi
Pada kegiatan DIPA 2006 (sedang berjalan), pemanfaatan biogas yang dihasilkan direncanakan untuk beberapa kegunaan seperti untuk kemasan tabung dan sumber energi motor penggerak (daya listrik/ mekanis).
Tabel 2. Parameter dan Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi
1. Parameter - Biaya investasi, Rp - Biaya operasional dan perawatan, Rp/tahun - Pendapatan, Rp/tahun - Keuntungan, Rp/tahun - Umur ekonomi, tahun - Produksi gas, m3/hari - Produksi gas, m3/tahun - Suku Bunga , %/tahun 2. Hasil Analisa Kelayakan Ekonomi - Net Present Worth (NPW), Rp - Net Present Cost (NPC), Rp - Net Present Revenue (NPR), Rp - B/C Ratio - Simple Payback, tahun - Internal Rate Return (IRR), % | 18 448 000 2 767 200 7 051 800 4 284 600 20 6 2190 12 13 555 578 39 117 444 52 673 023 1,35 4,3 23,70 |
Sistem Integrasi Ternak dan Tanaman
Usaha peternakan sapi telah banyak berkembang di Indonesia, namun petani pada umumnya masih memelihara ternak sebagai usaha sambilan atau tabungan, sehingga manajemen pemeliharaannya masih dilakukan secara konvensional. Permasalahan utama yang dihadapi petani yaitu belum adanya keterpaduan usaha ternak dengan tanaman. Sehingga jumlah pakan secara memadai terutama pada musim kemarau tidak tersedia. Konsekuensinya banyak petani yang terpaksa menjual ternaknya walaupun dengan harga relatif murah [7].
Upaya mengatasi permasalahan tersebut, petani di beberapa lokasi di Indonesia sejak dulu telah mengembangkan sistem integrasi tanaman ternak (Crops Livestock System, CLS). CLS pada umumnya telah berkembang di daerah dimana terdapat perbedaan nyata antara musim hujan (MH) dan musim kemarau (MK) dengan bulan kering lebih dari 3 bulan berturut-turut [5].
Pengembangan kawasan sistem peternakan pertanian terintegrasi merupakan suatu model yang integratif dan sinergis atau keterkaitan yang saling menguntungkan antara tanaman dan ternak. Petani memanfaatkaan kotoran ternak sebagai bahan biogas, sisa hasil proses biogas yang berupa padatan dan cairan bisa digunakan sebagai pupuk organik untuk tanamannya, kemudian memanfaaatkan limbah pertanian sebagai pakan ternak. Kadar unsur hara dalam pupuk kandang yang berasal dari beberapa jenis ternak adalah seperti pada Tabel 3. Apabila diketahui produksi pupuk kandang per ekor ternak sapi/kerbau sekitar 26 kg/ hari/ekor dan kambing/domba sekitar 1,5 kg/hari/ekor, maka jumlah zat hara yang dihasilkan per tahun dapat diperhitungkan.
Tabel 3. Kadar N, P dan K dalam Pupuk Kandang dari Beberapa Jenis Ternak
Jenis Pupuk Kandang | Kandungan (%) |
N | P2O5 | K2O |
Kotoran Sapi Kotoran Kuda Kotoran Kambing Kotoran Ayam Kotoran Itik | 0.6 0.4 0.5 1.6 1.0 | 0.3 0.3 0.3 0.5 1.4 | 0.1 0.3 0.2 0.2 0.6 |
Sumber: [9].
Pada model integrasi tanaman ternak, petani mengatasi permasalahan ketersediaan pakan dengan memanfaatkan limbah tanaman seperti jerami padi, jerami jagung, limbah kacang-kacang, dan limbah pertanian lainnya. Terutama pada musim kering, limbah ini bisa menyediakan pakan berkisar 33,3 persen dari total rumput yang dibutuhkan [7]. Kelebihan dari adanya pemanfaatan limbah adalah disamping mampu meningkatan ketahanan pakan khususnya pada musim kering, juga mampu menghemat tenaga kerja dalam kegiatan mencari rumput, sehingga memberi peluang bagi petani untuk meningkatkan jumlah skala pemeliharaan ternak atau bekerja di sektor non pertanian. Beberapa potensi pakan ternak dari limbah pertanian seperti pada Tabel 4.
Tabel 4. Potensi Limbah Pertanian Untuk Pakan Ternak
Komoditas | Potensi |
1. Jagung - Bobot daun dibawah tongkol - Bobot brangkasan diatas tongkol - Tongkol (ratio to product ratio/RPR=0,273) 2. Padi 3. Kelapa Sawit (bahan kering dari daun tanpa lidi, pelepah, solid, bungkil, serat perasan dan tandan kosong) | 2,2 – 2,6 ton/ha 1,3 – 2,0 ton/ha 1,6 ton/ha 3,78 – 5,1 ton/ha 10,011 ton/ha/tahun |
Catatan: konsumsi pakan setiap 1 unit ternak (UT) adalah 35% bobot hidup.
Sumber: [4;11]
Sistem integrasi ternak-tanaman (crop livestock system/CLS) yang diusahakan secara intensif merupakan salah satu contoh populer Sistim Usahatani Intensifikasi Diversivikasi (SUID) [10]. Strategi diversifikasi usaha dalam spektrum luas dapat bermanfaat untuk optimalisasi pemanfaatan sumberdaya maupun untuk mengurangi resiko usaha. Hal ini sangat penting mengingat usaha dibidang pertanian memerlukan jangka waktu tertentu untuk memperoleh hasil dan tingkat resiko yang tinggi. Oleh karena itu, dalam tataran usahatani keluarga skala kecil, maka usahatani yang akan dikembangkan adalah pola usaha SUID-keluarga, seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Kerangka Dasar Usaha SUID-Keluarga
Pemanfaatan Energi Biogas untuk Mendukung Agribisnis di Pedesaan
Dengan integrasi ternak-tanaman, pakan ternak cukup tersedia sehingga waktu yang dicurahkan untuk kegiatan penyediaan pakan ternak menjadi berkurang. Kelebihan waktu tersebut dapat dimanfaatkan untuk menambah jumlah ternak maupun bekerja di sektor non pertanian agar pendapatan keluarga bertambah. Dengan pola usaha SUID-keluarga, pemanfaatan energi biogas dari kotoran ternak dapat mendukung agribisnis di pedesaan. Sebagai contoh pada Gambar 3, integrasi ternak sapi dan tanaman jagung dapat menciptakan berbagai aktivitas baru yang dapat meningkatkan produktivitas, efisiensi dan daya saing produk.
Gambar 3. Contoh pemanfaatan energi biogas untuk mendukung agribisnis berbasis jagung.
Prospektif Pemanfaatan Energi Biogas
Energi biogas sangat potensial untuk dikembangkan. Beberapa alasannya adalah: pertama, produksi biogas dari kotoran peternakan sapi ditunjang oleh kondisi yang kondusif perkembangan peternakan sapi di Indonesia akhir-akhir ini. Kedua, regulasi di bidang energi seperti kenaikan tarif listrik, kenaikan harga LPG (Liquefied Petroleum Gas), premium, minyak tanah, minyak solar, minyak diesel dan minyak bakar telah mendorong pengembangan sumber energi alternatif yang murah, berkelanjutan dan ramah lingkungan. Ketiga, kenaikan harga dan kelangkaan pupuk anorganik di pasaran karena distribusi pemasaran yang kurang baik menyebabkan petani berpaling pada penggunaan pupuk organik.
Pemanfaatan untuk kompor, penerangan, pemanas air dan penggunaan lainnya yang mendukung kegiatan industri kecil di pedesaan. Sedangkan lumpur keluaran dari digester dapat dimanfaatkan untuk pupuk atau dialirkan ke kolam ikan. Pengembangan lebih lanjut dari kegiatan riset ini adalah meliputi pengemasan biogas dalam tabung dan sebagai sumber energi pada motor bakar untuk mengasilkan sumber daya mekanis maupun listrik.
Perkiraan Dampak
Teknologi biogas dapat dikembangkan dengan input teknologi yang sederhana dengan bahan-bahan yang tersedia di pasaran lokal. Energi biogas juga dapat diperoleh dari air buangan rumah tangga; kotoran cair dari peternakan ayam, babi; sampah organik dari pasar; industri makanan dan sebagainya. Disamping itu, usaha lain yang dapat bersinergi dengan kegiatan ini adalah peternakan cacing untuk pakan ikan/unggas, industri tahu/tempe dapat menghasilkan ampas tahu yang dapat dimanfaatkan sebagai pakan sapi dan limbah cairnya sebagai bahan input produksi biogas. Industri kecil pendukung juga dapat berkembang, seperti industri bata merah, industri kompor gas, industri lampu penerangan, pemanas air, dsb. Sehingga pengembangan teknologi biogas secara langsung maupun tidak langsung diharapkan dapat menciptakan lapangan kerja baru di pedesaan.
Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi pada industri kecil berbasis pengolahan hasil pertanian dapat memberikan multiple effect dan dapat menjadi penggerak dinamika pembangunan pedesaan. Selain itu, dapat juga dipergunakan untuk meningkatkan nilai tambah dengan cara pemberian green labelling pada produk-produk olahan yang di proses dengan menggunaan green energy.
PENUTUP
Energi biogas dapat dimanfaatkan secara optimal dengan cara teringrasi dan penggunaan pada kegiatan-kegiatan yang produktif. Sehingga pemanfaatan energi biogas dapat memberikan dampak yang lebih luas dan dapat meningkatkan produktivitas, efisiensi serta nilai tambah pada produk. Dengan demikian, melalui kegiatan agribisnis ini diharapkan dapat menciptakan lapangan kerja dan menggairahkan perekonomian di pedesaan.
DAFTAR PUSTAKA
Anon1. 1980. Guidebook on Biogas Development. Energy Resources Development Series No. 21. United Nations: Economic and Social Commission for Asia and The Pacific. Bangkok. Thailand.
Anon2. 1984. Updated Guidebook on Biogas Development - Energy Resources Development Series 1984, No. 27, United Nations, New York, USA.
Anon3. 1997. Biogas Utilization. GTZ. http://ww5.gtz.de/gate/techinfo/biogas/appldev/operation/utilizat.html.
Anon4. 2003. Perkebunan Kelapa Sawit dapat Menjadi Basis Pengembangan Sapi potong. Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian.Vol. 25 No5.
Fagi, A.M., I.G. Ismail dan Kartaatmaja, S. 2004. Evaluasi Pendahuluan Kelembagaan Sistem Usahatani Tanaman-Ternak di beberapa Kabupaten di Jawa Tengah dan Jawa Timur. Prosiding Lokakarya Sistem dan Kelembagaan Usahatani Tanaman-Ternak. Badan Litbang Pertanian, Jakarta.
Gunnerson, C.G. and Stuckey, D.C. 1986. Anaerobic Digestion: Principles and Practices for Biogas System. The World bank Washington, D.C., USA.
Kariyasa, K. 2005. Sistem Integrasi Tanaman Ternak dalam Perspektif Reorientasi Kebijakan Subsidi Pupuk dan Peningkatan Pendapatan Petani. Analisis Kebijakan Pertanian. Volume 3 No.1, Maret 2005 :68 – 80.
Marchaim, U. 1992. Biogas Processes for Sustainable Development. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Viale delle Terme di Caracalla, 00100 Rome, Italy.
Saleh, E. 1997. Pengembangan Ternak Ruminansia Besar di Daerah Transmigrasi. Jurusan Peternakan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara.
Simatupang, P. 2004. Prima Tani Sebagai Langkah Awal Pengembangan Sistem dan Usaha Agribisnis Industrial. Pusat Penelitian dan Pengembangan Sosial Ekonomi Pertanian.
Sudradjat, R. 2004. The Potential of Biomass Energy resources in Indonesia for the Possible Development of Clean Technology Process (CTP). International Workshop on Biomass & Clean Fossil Fuel Power Plant Technology: Sustainable Energy Development & CDM. Jakarta, January 13-14, 2004.
Syamsuddin, T.R. dan Iskandar,H.H. 2005. Bahan Bakar Alternatif Asal Ternak. Sinar Tani, Edisi 21-27 Desember 2005. No. 3129 Tahun XXXVI.
Widodo, T.W, Asari, A., Nurhasanah,A. and Rahmarestia,E. 2006. Biogas Technology Development for Small Scale Cattle Farm Level in Indonesia. International Seminar on Development in Biofuel Production and Biomass Technology. Jakarta, February 21-22, 2006 (Non-Presentation Paper).