MATERI DAN PERUBAHANNYA

 

a.  Zat Dan Perubahannya

Besaran dan Satuan

Besaran merupakan sesuatu yang dapat diukur secara pasti dan dapat dinyatakan dalam angka. Besaran terbagi atas besaran pokok, besaran turunan dan besaran pelengkap. Besaran pokok adalah besaran yang tidak tergantung pada besaran lain dan besaran turunan adalah besaran yang diturunkan dari besaran-besaran pokok. Satuan berfungsi untuk menjelaskan suatu besaran.

No	Besaran	Satuan	Singkatan	Dimensi
1	Panjang	meter	m	[L]
2	Massa	kilogram	kg	[M]
3	Waktu	sekon	s	[T]
4	Suhu/Temperatur	kelvin	K	[Ө]
5	Kuat Arus Listrik	ampere	A	[I]
6	Intensitas Cahaya	candela	Cd	[J]
7	Jumlah Zat	mol	mol	[J]

Sebagian besar besaran yang digunakan dalam fisika mempunyai satuan yang merupakan gabungan dari satuan-satuan besaran pokok. Besaran-besaran yang demikian, yang satuannya ditentukan berdasarkan besaran pokok disebut dengan besaran turunan. Ada banyak sekali besaran-besaran turunan, beberapa contohnya adalah kecepatan, percepatan, gaya, usaha, daya, dan momentum.

Dimensi

Dimensi merupakan lambang untuk mewakili suatu besaran dan menunjukkan bahwa setiap besaran tersusun atas besaran pokok. Dimensi suatu besaran dinyatakan dengan lambang huruf dan diberi tanda kurung persegi. Dengan mengetahui dimensi dan satuan dari besaran-besaran pokok, maka dengan menggunakan analisis dimensional dapat ditentukan dimensi dan satuan dari besaran turunan.

Sebagai contoh, besaran luas merupakan perkalian antara dua besaran panjang, sehingga dimensi luas dituliskan sebagai [A] = L2. Volume yang merupakan perkalian tiga besaran panjang memiliki dimensi [V] = L3, kecepatan yang merupakan pembagian besaran panjang dengan waktu (jarak dibagi dengan waktu).

Jangka Sorong

Untuk mengukur diameter luar. Putarlah pengunci ke kiri, buka rahang, masukkan benda ke dalam rahang bawah pada jangka sorong, geser rahang hingga rahang tepat pada benda kemudian putar pengunci.

Untuk mengukur diameter dalam. Putarlah pengunci ke kiri, buka rahang, masukkan benda ke dalam rahang atas pada jangka sorong, geser rahang hingga rahang tepat pada benda kemudian putar pengunci. Untuk mengukur kedalaman benda. Putarlah pengunci ke kiri, buka rahang jangka sorong hingga ujung lancip jangka sorong menyentuh dasar benda, kemudian putar pengunci.

Cara membaca jangka sorong yaitu, pertama perhatikan skala yang berimpit dengan salah satu skala utama. Hitunglah perapa skala hingga ke angka nol. Pada gambar skala nonius berimpit dengan skala utama adalah 6 skala, artinya angaka tersebut 0,6 mm. Selanjutnya perhatikan skala utama. Pada skala utama, setelah angka nol mundur kebelakang menunjuk angka 3,2 cm. Sehingga diameter ataupun kedalaman yang diukur adalah 3,26 cm.

Mikrometer Sekrup

Mikrometer memiliki ketelitian sepuluh kali lebih teliti daripada jangka sorong. Ketelitiannya sampai 0,01 mm. Mikrometer terdiri dari:

1) Poros tetap

2) Poros geser/ putar

3) Skala utama

4) Skala nonius

5) Pemutar

6) Pengunci

Mikrometer sekrup berfungsi sebagai pengukur ketebalan suatu benda. Misalnya tebal kertas. Selain mengukur ketebalan kertas, mikrometer sekrup digunakan untuk mengukur diameter kawat yang kecil. Cara menggunakan mikrometer sekrup:

1) Pastikan pengunci dalam keadaan terbuka

2) Buka rahang dengan cara memutar ke kiri pada skala putar hingga benda dapat masuk ke rahang

3) Letakkan benda yang diukur pada rahang dan putar kembali sampai tepat

4) Putarlah pengunci sampai skala putar tidak dapat digerakkan dan terdengar bunyi 'klik'

Skala pada mikrometer dibagi menjadi dua jenis

1) Skala Utama

Terdiri dari skala: 1, 2, 3, 4, 5 mm, dan seterusnya. Dan nilai tengah: 1,5; 2,5; 3,5; 4,5; 5,5 mm, dan seterusnya.

2) Skala Putar

Terdiri dari skala 1 sampai 50. Setiap skala putar berputar mundur 1 putaran maka skala utama bertambah 0,5 mm. Sehingga 1 skala putar = 1/100 mm = 0,01 mm

 

b. Macam-macam Zat, Perubahan Fisika dan Kimia

Zat atau yang dalam Bahasa Inggris adalah matter merupakan segala sesuatu yang menempati ruang dan memiliki massa.

Ingat ya, syarat menempati ruang adalah memiliki massa dan volume.

Kalau tidak memiliki salah satunya gimana?

Semua zat terdiri dari atom, yang di dalamnya ada proton, neutron, dan elektron. Kalau kamu mau tau lebih jauh tentang atom, baca artikel: Struktur Atom.

Kamu pasti tau ‘kan wujud zat ada apa aja: padat, cair, dan gas. Kita bahas satu per satu ya.

1) Zat Padat

Kalau kita lihat struktur atomnya, zat padat memiliki struktur partikel yang paling rapat dibandingkan dengan zat lainnya. Karena strukturnya yang rapat itulah membuat partikelnya sulit bergerak dan posisinya tetap. Bentuk, massa, dan volume zat padat juga selalu tetap, sehingga tidak bisa menyesuaikan wadah tempat ia ditempatkan.

Coba deh kamu perhatikan, balok kayu atau dadu kamu tempatkan di gelas, maka bentuknya akan tetap, tidak menyesuaikan bentuk gelasnya.

2) Zat Cair

Selanjutnya ada zat cair. Partikel zat cair ini dikemas lebih longgar dibandingkan zat padat, pergerakan antar partikelnya juga lebih leluasa. Itulah mengapa zat cair bisa menyesuaikan dengan bentuk wadahnya.

Contohnya begini, kamu menuangkan air mineral dari galon ke dalam botol, maka air akan menyesuaikan bentuk botolmu. Kemudian, kamu tuangkan lagi air tersebut ke dalam gelas, maka air akan menyesuaikan bentuk gelas.

3) Zat Gas

Terakhir adalah zat gas. Zat inilah yang memiliki partikel paling rendah dibandingkan kedua zat lainnya. Partikel yang sangat rendah itu membuat gas tidak memiliki bentuk atau volume yang pasti. Nah, kalau gas tidak dibatasi, tentu saja partikelnya akan menyebar tanpa batas. Ketika gas dibatasi atau dimasukkan dalam suatu wadah atau ruang, maka gas akan mengembang mengisi wadahnya. Contohnya ketika kamu sedang meniup balon, maka gas akan mengisi ruang balon dan membuat balon mengembang.

Pada perubahan wujud zat, kita mengenal dua jenis perubahan zat, yaitu perubahan fisika dan kimia. Apa perbedaan keduanya? Perlu kamu ingat, bahwa pada perubahan fisika itu dapat dilihat dan diamati perubahannya dari keadaan fisiknya. Sedangkan pada perubahan kimia, yang dapat dilihat dan diamati adalah perubahan kimianya. Untuk lebih jelasnya, yuk baca penjelasan di bawah ini!

a) Perubahan Fisika

Perubahan fisika adalah perubahan yang hanya bisa dilihat dari tampilan fisiknya atau penampakan luarnya, jadi ia tidak mengubah komposisi kimianya. Perubahan fisika memiliki sifat bisa dilihat dan diamati dari luar. Sifat fisika lainnya adalah ketika zat tersebut telah berubah, maka dapat kembali ke keadaan semula.

Kita ambil contoh es batu yang telah mencair, ia akan bisa berubah lagi menjadi es batu ketika kamu memasukkannya ke dalam freezer.

Contoh perubahan fisika terjadi pada proses membeku, menyublim, mencair, menguap, mengkristal, dan mengembun. Bisa kamu lihat pada diagram di bawah ini.

Nah, dari diagram di atas kita bisa lihat bahwa proses perubahan wujud zat dari cair menjadi gas disebut menguap. Contoh perubahan fisika ketika kamu merebus air dan menyemprotkan pengharum ruangan. Perubahan lainnya adalah ketika zat padat menjadi cair yang disebut dengan proses mencair. Contohnya es batu yang dibiarkan di udara terbuka dengan suhu ruangan, lama-lama es batu tersebut akan mencair.

Kenapa proses di atas tidak dinamakan perubahan kimia? Tentu saja, karena tidak ada perubahan kimia di sana. Komponen kimia yang terkandung pada zat masih tetap sama. Contohnya merebus air. Komponen kimia air adalah H2O. Ketika terjadi proses penguapan air, komponennya tetap sama, yaitu H2O → H2 dan O2. Oleh sebab itu, proses merebus air bukan termasuk perubahan kimia.

b) Perubahan Kimia

Perubahan kimia adalah perubahan bentuk dan ukuran zat yang menghasilkan zat baru. Perubahan kimia menyebabkan substansi atau komposisi penyusun suatu zat berubah menjadi rumus kimia yang baru. Dengan berubah menjadi rumus kimia yang baru, berarti ada yang namanya reaksi kimia. Nah, perubahan kimia juga biasa disebut sebagai reaksi kimia.

Contoh reaksi kimia, unsur suatu reaksi disebut sebagai reaktan, sedangkan hasil akhirnya disebut produk. Dari gambar di atas, bisa kita lihat bahwa telah terjadi perubahan reaksi kimia. Campuran hidrogen dan oksigen ternyata akan menjadi air.

Contoh perubahan kimia antara lain:

1) Pembusukkan makanan atau buah-buahan, ini terjadi ketika buah kita biarkan terlalu lama, maka akan mengalami pembusukan yang ditandai dengan perubahan tampilan (warna, tekstur) dan perubahan bau. Perubahan tersebut menunjukkan adanya perubahan zat baru.

2) Memasak, memanggang, atau memanaskan gula menjadi karamel. Ketiganya dikatakan sebagai perubahan kimia, karena terdapat banyak molekul yang akan berubah. Misalnya ketika menggoreng tempe, tempe matang ditandai dengan warnanya yang berubah menjadi coklat. Perubahan warna itu akibat adanya ikatan-ikatan karbon pada bahan makanan tersebut.

3) Pelapukan kayu. Coba deh kamu amati kalau kayu terus- menerus ditetesi air hujan bisa menyebabkan kayu tersebut rapuh/lapuk. Hal ini dikarenakan adanya kenaikan tingkat keasaman pada kayu, sehingga kayu menjadi lapuk.

4) Pembakaran. Proses pembakaran akan menghasilkan zat baru, yaitu abu. Contohnya kertas, ketika kertas dibakar, maka akan menjadi abu. Sedangkan dari abu sudah tidak bisa lagi menjadi kertas.

5) Besi berkarat. Ini terjadi karena besi bereaksi terhadap cuaca, suhu, oksigen, dan air.

Contoh-contoh di atas menyebabkan komponen kimia penyusun zat berubah. Selain itu, ketika zat telah berubah menjadi suatu zat yang baru, maka ia tidak akan bisa berubah menjadi keadaan semula. Kita ambil contoh pada besi yang berkarat. Yuk, tonton video berikut ini untuk mengetahui kenapa kok besi bisa berkarat.

Ciri-ciri perubahan kimia lainnya adalah adanya perubahan warna. Nah, kalau kamu melihat adanya perubahan warna pada suatu zat, maka dapat dikatakan itu termasuk perubahan kimia. Gak percaya? Coba kamu lihat apel yang membusuk atau yang dibiarkan begitu saja di udara terbuka setelah kamu gigit, maka akan terjadi perubahan warna menjadi kecokelatan pada apel yang telah digigit tadi. Hal itu biasa disebut dengan oksidasi. Tapi lain halnya ketika kamu melakukan pengecatan pada mobil atau dinding ya, itu bukan merupakan perubahan kimia, melainkan perubahan fisik. Karena perubahannya bisa dilihat, dan tidak ada perubahan komponen kimia selama prosesnya.

 

c. Mengenal 3 Klasifikasi Materi

Materi adalah segala sesuatu yang memiliki massa dan volume. Oleh karena memiliki volume, maka materi juga menempati ruang tertentu. Berdasarkan sifat kimianya, materi dibagi menjadi beberapa golongan atau lebih dikenal sebagai klasifikasi materi. Ini meliputi unsur, senyawa dan campuran.

1)          Unsur

Unsur adalah zat yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi zat lain yang lebih sederhana. Contoh dari unsur adalah emas, aluminium, besi, tembaga, dan lain-lain.

Berdasarkan sifat fisika dan sifat kimianya, unsur-unsur dibedakan menjadi tiga golongan, yaitu unsur logam, unsur non logam (bukan logam), dan unsur metaloid (unsur semi logam).

a) Unsur Logam

Adalah unsur-unsur yang mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

-     wujud zat pada suhu kamar (25oC) adalah padat, kecuali raksa dan sesium berbentuk cair

-     bersifat konduktor atau penghantar listrik yang baik

-     mengkilap jika digosok

-     dapat ditempa dan dapat diregangkan

Contoh unsur logam adalah aluminium, besi (ferrum), emas (aurum), tembaga (cuprum), perak (argentum), dan raksa (hydrargirum).

b) Unsur Non Logam

Adalah unsur-unsur yang mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:

-     Pada suhu kamar, wujud zat ada yang berbentuk zat padat, zat cair, dan gas

-     Unsur yang berupa zat pada umumnya rapuh atau getas (mudah patah), contohnya karbon

-     Bersifat isolator atau tidak menghantarkan listrik, kecuali grafit atau karbon, dan tidak mengkilap meskipun digosok, kecuali intan

Beberapa contoh unsur non logam adalah hidrogen, nitrogen, oksigen, karbon, belerang, fosfor, klorin, iodin, dan helium.

c) Unsur Semilogam (Metaloid)

adalah unsur-unsur yang mempunyai sifat peralihan dari logam ke non logam sehingga mempunyai sebagian sifat logam maupun sifat non logam. Unsur ini umumnya bersifat semikonduktor, sehingga banyak digunakan sebagai bahan pembuat komponen elektronik seperti transistor, IC dan dioda. Contoh unsur metaloid adalah silikon, boron, dan arsen.

2)          Senyawa

Senyawa adalah zat tunggal yang dapat diuraikan menjadi dua buah unsur atau lebih secara kimia. Contoh senyawa adalah Air (H2O), garam dapur (NaCl), Asam cuka (CH3COOH), dan lain-lain. Jenis-jenis senyawa:

a) Senyawa Asam

Asam adalah suatu senyawa yang memiliki tingkat keasaman di bawah 7 (<7). Senyawa asam dapat mengubah kertas lakmus biru menjadi merah. Suatu zat bersifat asam jika memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

-     Rasanya asam

-     Dapat mengubah warna lakmus biru menjadi merah

-     Biasanya, asam mineral bersifat korosif karena dapat mengiritasi dan merusak jaringan kulit serta melubangi benda yang terbuat dari kayu atau kertas jika konsentrasinya pekat

-     Larutan asam dapat bereaksi dengan logam menghasilkan gas hidrogen dan larutan garam

b) Senyawa Basa

Basa adalah senyawa yang memiliki tingkat keasaman di atas 7 (>7). Senyawa basa dapat membuat kertas lakmus merah menjadi biru. Zat yang bersifat basa dapat dijumpai dalam kehidupan sehari-hari, misalnya sabun mandi, detergen, pasta gigi, pemutih, dan lain sebagainya. Zat yang bersifat basa memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

-     Pahit dan licin di kulit

-     Mengubah warna lakmus merah menjadi biru

-     Dapat menetralkan sifat asam

-     Bersifat kaustik atau dapat merusak kulit.

c)  Garam

Garam adalah senyawa yang dibentuk dari reaksi antara larutan asam dan basa. Garam berwujud padatan kristal yang diperoleh dari penguapan air laut berasal dari larutan garam yang bercampur dengan air laut dan mineral lainnya yang terdapat di dalam air laut. Karena mengalami penguapan, air laut yang semula berwujud cair akan menguap dan yang tertinggal hanya butiran garamnya saja yang berwujud padat kristal. Garam memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

-     Larutan garam dapat menghantarkan listrik

-     Garam memiliki titik didih dan titik leleh yang tinggi

-     Umumnya, garam dapat larut dalam air

-     Bersifat kaustik atau dapat merusak kulit

-     Biasanya, garam dapat larut dalam air

-     Garam dapat bersifat asam, basa, atau netral. Sifat tersebut tergantung pada zat pembentukannya

d) Indikator Asam Basa

Indikator adalah bahan atau alat yang digunakan untuk mengenali sifat suatu senyawa (asam, basa, atau netral). Indikator asam basa terdiri atas dua jenis, yaitu indikator alami dan indikator buatan:

-     Indikator Alami

Indikator alami dapat diperoleh dari bagian tumbuhan berwarna, dapat berupa bunga, daun, buah, biji, atau akarnya. Contohnya, kunyit, bunga sepatu, kulit manggis, dan lain-lain.

-     Indikator Buatan

Indikator buatan terdiri dari berbagai jenis, yaitu kertas lakmus, kertas indikator universal, larutan indikator, dan pH meter. Alat tersebut juga mudah dipakai dan dibawa ke mana- mana.

3) Campuran

Suatu zat atau materi yang terbentuk dari penggabungan dua buah zat tunggal atau lebih dengan perbandingan yang tidak tetap. Contoh: air dan gula, air dan garam, air dan pasir, dan lain-lain.

a)  Campuran Homogen

Campuran yang homogen disebut dengan larutan, contohnya: campuran air dan gula.

b) Campuran Heterogen

Campuran heterogen adalah campuran antara dua jenis atau lebih yang partikel-partikel penyusunnya masih bisa dibedakan antara yang satu dengan yang lainnya. Contohnya campuran antara serbuk besi dengan pasir, campuran antara air dan minyak.

Campuran heterogen dibagi menjadi dua yaitu:

-     Suspensi, yang merupakan campuran heterogen di mana partikel-partikelnya akan terlihat dengan mata telanjang

-     Koloid, yakni campuran dua macam zat atau lebih yang bersifat antara larutan dan suspensi. Dilihat sepintas koloid tampak homogen, tetapi jika dilihat dengan mikroskop ultra bersifat heterogen.

 

Metode Pemisahan Campuran

Ada beberapa metode yang digunakan untuk memisahkan campuran berdasarkan sifat fisikanya, yaitu sebagai berikut:

1) Metode Penyaringan (Filtrasi)

Penyaringan adalah metode yang digunakan untuk memisahkan cairan dan padatan yang tidak larut dalam cairan dengan melewatkannya pada saringan berpori. Umumnya campuran disaring menggunakan kertas saring yang ditaruh dalam corong gelas.

2) Pengkristalan (Kristalisasi)

Kristalisasi adalah cara pemisahan campuran antara zat padat terlarut dalam larutan dengan cara menguapkan pelarutnya. Contoh pemisahan campuran dengan cara kristalisasi yaitu membuat garam dapur dari air laut, membuat gula tebu dari tebu, dan membuat kembang gula (permen) dari gula tebu.

3) Penyubliman (Sublimasi)

Sublimasi adalah cara pemisahan campuran antara zat padat dengan zat padat yang mudah menyublim. Pemisahan campuran dengan cara sublimasi dapat digunakan untuk memisahkan atau memurnikan zat-zat yang dapat menyublim seperti kapur barus, iodin, kafein, dan naftalena.

4) Kromatografi

Kromatografi adalah cara pemisahan campuran berdasarkan perbedaan koefisien difusi atau kecepatan perambatan dari komponen-komponen zat dalam suatu medium tertentu. Pada kromatografi, komponen-komponen zat akan dipisahkan antara dua buah fase, yaitu fase diam dan fase gerak.

5) Penyulingan (Distilasi)

Distilasi adalah proses pemisahan campuran antara cat cair dengan zat cair berdasarkan perbedaan titik didihnya. Proses distilasi dilakukan dengan cara memanaskan labu distilasi yang berisi campuran secara perlahan-lahan sampai suhunya di atas suhu didih zat cair yang dipisahkan. Zat cair yang titik didihnya lebih rendah akan terpisah lebih dulu dibanding zat cair yang titik didihnya lebih tinggi.

 

d. Pengertian, Manfaat & Cara Pembuatan Biogas

Pengertian Biogas

Biogas adalah gas yang dapat dihasilkan dari fermentasi faeces (kotoran) ternak, misalnya sapi, kerbau, babi, kambing, ayam, dan lain- lain dalam suatu ruangan yang disebut digester. Komponen utama biogas adalah gas methan, di samping gas-gas lain.

 

Komponen-komponen Biogas

No	Nama Gas	Rumus Kimia	Jumlah
1	Gas methan	CH4	54% - 70%
2	Karbon dioksida	CO2	27% - 45%
3	Nitrogen	N2	3% - 5%
4	Hidrogen	H2	1% - 0%
5	Karbon monoksida	CO	0,1%
6	Oksigen	O2	0,1%
7	Hidrogen Sulifida	H2S	Sedikit

 

Prinsip Kerja Pembentukan Biogas

Pengumpulan faeces ternak ke dalam suatu tangki kedap udara yang disebut digester (pencerna). Di dalam digester tersebut, kotoran dicerna dan difermentasi oleh bakteri yang menghasilkan gas methan serta gas-gas lain. Gas yang timbul dari proses ini ditampung di dalam digester. Penumpukan produksi gas akan menimbulkan tekanan sehingga dapat disalurkan ke rumah dengan pipa. Gas yang dihasilkan tersebut dapat dipakai untuk memasak dengan mengunakan kompor gas atau untuk penerangan dengan menggunakan lampu petromaks sesuai dengan bahan bakar gas tadi. Gas yang dihasilkan ini sangat baik untuk pembakaran karena mampu menghasilkan panas yang cukup tinggi, apinya berwarna biru, tidak berbau, dan tidak berasap.

Pembuatan biogas dari kotoran ternak tidak menghilangkan

manfaat lain sebagai pupuk kandang. Sebaliknya pupuk yang dihasilkan justru menaikkan kandungan bahan organik sehingga pupuk kandang yang dihasilkan lebih baik. Pupuk tersebut terbentuk dari sisa proses fermentasi faeces tadi yang memang harus dikeluarkan secara berkala agar tidak terjadi endapan padat yang dapat mengganggu proses pembentukan biogas. Di samping itu, untuk menjaga proses fermentasi dapat berjalan dengan baik, maka setiap hari harus dilakukan pengadukan.

 

Manfaat Pembuatan Biogas dari Kotoran Ternak

1) Gas yang dihasilkan dapat dimanfaatkan untuk menganti kayu bakar yang tidak menimbulkan jelaga dan asap sehingga peralatan dan uang dapur tetap bersih. Ditinjau dari segi kesehatan tidak akan terjadi rasa pedih di mata dan sesak napas akibat asap.

2) Limbah digester biogas, baik yang padat maupun yang cair dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik. Limbah padat sangat baik untuk pupuk karena pemrosesan pupuk lebih sempurna dari pada pupuk kandang yang ditumpuk di tempat terbuka. Pupuk yang dihasilkan dari digester ini juga dapat berfungsi memperbaiki struktur tanah sehingga menjadi gembur dan mempunyai daya pengikat air yang tinggi. Limbah cair dapat pula dimanfaatkan untuk menyiram tanaman karena mengandung unsur hara yang dibutuhkan tanaman.

3) Kesehatan dan kebersihan lingkungan terjamin karena semua kotoran ternak langsung dimasukkan ke digester sehingga parasit- parasit seperti cacing pita, cacing hati dan lain-lain akan hancur di dalam digester. Di simping itu, ruang digester ini akan mengurangi bau yang menyengat dari kotoran ternak.

 

Proses Pembuatan Instalasi Biogas

Sebelum pembuatan instalasi biogas, telebih dahulu harus ditentukan terlebih dahulu kapasistas alat yang akan dibuat. Hal ini penting dilakukan sebagai dasar untuk menentukan ukuran peralatan yang paling tepat. Perhitungan kapasitas alat didasarkan pada jumlah ternak dan faeces yang dihasilkan dengan perhitungan sebagai berikut:

1) Tiap ekor sapi menghasilkan 2 ember kotoran per hari

2) Kotoran perlu diencerkan dengan 3 ember air

3) Volume ember = 10 liter

4) Jumlah ternak yang diusahakan misalnya 4 ekor sapi

5) Lamanya proses pembentukan gas (fermentasi) sekitar 30 hari.

Berdasarkan perhitungan di atas, maka setiap hari yang dimasukkan ke dalam digester adalah 2+3 ember = 5 ember atau 50 liter campuran faeces dan air untuk tiap ekor sapi.

Bila lamanya pembentukan gas 30 hari, maka tiap ekor sapi membutuhkan ruang digester 30 x 50 liter = 1.500 liter. Dapat dibuat rumus sebagai berikut:

Vd = Volume tangki pencerna

Sd = jumlah masukan perhari = jumlah kotoran + air

RT = retention time = lama pencernaan

Penentuan lokasi digester merupakan hal penting. Dasar untuk penentuan lokasi paling ideal adalah dekat dengan sumber bahan baku berupa faeces, jadi sebaiknya dekat dengan kandang ternak yang akan dimanfaatkan faecesnya, dekat dengan sumber air dan persediaan yang cukup untuk bahan pengencer kotoran ternak, diusahakan lokasi biogas tidak terlalu jauh dari dapur. Sebaiknya jarak dengan dapur kurang dari 100 m.

Bagian utama dari instalasi biogas adalah digester. Digester adalah tempat memproses kotoran ternak menjadi gas. Ada beberapa macam digester biogas berdasarkan bahan pembuatannya yaitu:

1) Digester Permanen

Digester ini terbuat dari bahan permanen yaitu batu bata dan semen.

a)  Kelebihan digester permanen ini adalah:

-     bahan tahan lama (bisa lebih dari 20 tahun) kokoh, kuat, dan tahan cuaca

-     mudah dioperasikan

-     perawatan mudah dibandingkan tipe lainnya

-     lebih efisien

b) Kekurangannya adalah:

-     tidak dapat dipindah-pindahkan

-     pembangunannya harus teliti (tidak boleh ada lubang sebesar satu jarum pun)

-     biaya kontruksi mahal

2) Digester Tidak Permanen

Digester ini berasal dari bahan plastik atau fiber.

a)  Kelebihan digester ini:

-     harganya murah

-     bisa dipindahkan

b) Kekurangannya:

-     kapasitasnya keci

-     tidak tahan lama

-     pengoprasiannya lebih sulit

 

Pengoperasian Alat

Sebelum dipakai perlu dilakukan pengujian kebocoran terhadap alat. Sebelum mulai mengoperasikan instalasi biogas, kita perlu mengetahui hal-hal yang mempengaruhi proses pembentukan biogas. Hal ini penting sebagai pedoman dalam pengoperasian alat dan kegiatan harian yang harus dilakukan agar diperoleh hasil gas yang memenuhi syarat.

 

Faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Biogas

1) Bahan baku isian (faeces) yang mempunyai ratio/ perbandingan C/N (Carbon banding Nitrogen) yang tinggi akan lebih banyak menghasilkan gas. Contoh: kotoran kuda dan babi yang mempunyai ratio C/N tinggi, lebih banyak menghasilkan gas dari pada kotoran sapi dan kerbau. Sedang kotoran sapi dan kerbau lebih banyak menghasilkan gas dibandingkan kotoran ayam dalam jumlah yang sama.

2) Kadar keasaman atau pH yang optimal berkisar antara 6 - 8. Untuk pengukuran pH menggunakan alat yang disebut pH meter atau kertas lakmus yang dapat dibeli di apotek.

3) Temperatur optimal yang dikehendaki sekitar 35o C. Untuk memperoleh kondisi ini digester ditempatkan di daerah yang mendapat sinar matahari langsung.

4) Perlu dilakukan pengadukan agar tidak terjadi kerak (scum) di lapisan atas atau permukaan cairan yang menyebabkan produksi menurun.

 

Langkah kerja pengoperasian alat

1) Masukkan faeces ke dalam bak digester, singkirkan benda-benda keras, misalnya batu, kerikil, potongan kayu, dan lain-lain yang dapat mengganggu proses. Agar pemasukan faeces berjalan lancar, perlu dibantu dengan sekop atau cangkul dan menyiramkan air dengan ember (Jawa: menggelontor). Volume air yang masuk ke dalam digester sekitar 3 ember setiap memasukkan 2 ember faeces atau dengan perbandingan volume faece: volume air = 2 : 3.

2) Gas mulai terbentuk pada hari kesepuluh. Gas yang terbentuk pada hari ke-10 hingga hari ke-20 harus dibuang karena masih bercampur dengan oksigen dari ruang penampung gas. Campuran gas metan dan udara dalam kadar 5%-14% bila dibakar akan meledak. Setiap kali dilakukan pembuangan faeces dari bak penampungan gas, lebih-lebih pembuangan gas pertama, di sekitar lokasi tidak boleh ada api sekalipun hanya api rokok, karena api tersebut dapat membakar gas yang keluar. Maka, disarankan saat melakukan pekerjaan ini untuk tidak merokok.

3) Sejak hari ke- 21 gas yang dihasilkan sudah dapat digunakan untuk kompor dan penerangan. Alirkan gas ke kompor gas dengan membuka keran atau gas yang dihasilkan ini ditampung terlebih dahulu ke dalam tangki gas selanjutnya dimanfaatkan untuk menyalakan kompor gas atau penerangan. Besar kecil tekanan gas dapat diatur dengan memberi beban atau tekanan pada bak penampung gas. Dalam peralatan yang dibuat ini beban tersebut berupa rantai pengikat yang dapat dikencangkan atau dikendorkan.

 

Kegiatan Harian

Kegiatan yang perlu dilakukan secara rutin setiap hari agar diperoleh gas yang berkesinambungan dan hasil yang maksimal adalah sebagai berikut:

1) Penambahan umpan kotoran

Kotoran yang akan dimasukkkan ke dalam digester diencerkan dengan air. Untuk kotoran sapi dan kerbau dengan perbandingan volume air : kotoran = 3 : 2. Sedangkan untuk kotoran babi, kambing, dan ayam yang relatif lebih kering, maka harus lebih banyak airnya, yakni dengan perbandingan 2 : 1. Bila terjadi keterlambatan dalam pengisian bak digester ini, tidak perlu diberikan umpan ekstra (tambahan) kecuali bila terlambat lebih dari 1 minggu barulah diberi ekstra secukupnya.

2) Pengadukan

Pengadukan campuran dalam bak digester dilakukan setiap hari. Hal ini dimaksudkan agar pembentukan gas tidak menurun akibat terbentuknya kerak di permukaan cairan

3) Perawatan Saluran Pengeluaran

Setiap hari penambahan umpan ke dalam ruang digester akan menyebabkan terjadinya luapan di saluran keluaran. Hal ini dapat mengakibatkan penyumbatan pada saluran ini. Oleh karena itu, setiap hari perlu dilakukan perawatan dengan cara membersihkan limbah pengeluaran. Limbah pengeluaran ini, baik yang berbentuk padat maupun cair, merupakan pupuk kandang yang sangat baik.

 

Keuntungan Menggunakan Biogas

1) Relatif aman karena gas yang digunakan bertekanan kecil, sehingga resiko meledak sangat kecil

2) Pemanfaatan kotoran ternak menjadi lebih optimal

3) Limbah yang dihasilkan menjadi tidak berbau

4) Limbah yang dihasilkan langsung bisa dimanfaatkan sebagai pupuk organik

5) Sebagai alternatif untuk mengatasi krisis energi

DAFTAR PUSTAKA

Achdiansyah, Yan Muhammad. 2017. Energi Terbarukan danDampaknya Terhadap Lingkungan. Diakses 23 Juli 2021 https://icare-indonesia.org/energi-terbarukan-dan-dampaknya terhadap-lingkungan.

Andri, 2014. Macan-macam sumber energi terbarukan dan takterbarukan. Diakses 23 Juli 2021 https://benergi.com/macam macam-sumber- energi-terbarukan-dan-tak-terbarukan.

Budiyanto, Joko. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Fisika untuk Kelas XII SMA/MA Program Ilmu Pengetahuan. Pusat Perbukuan, Depertemen Pendidikan Nasional: Jakarta.

Foster, Bob. 2003. Terpadu Fisika SMU Jilid 2B Semester 2. Bandung: Erlangga.

Kanginan, Bob. 2003. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Erlangga.

Tim Penyusun. 2018. Fisika untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta: Intan Pariwara.