Penggunaan biomassa tradisional dan materi bakar fosil yang telah mengakibatkan dampak negatif terhadap lingkungan, kesehatan, dan kehidupan sosial telah meningkatkan minat Negara-negara di dunia untuk mencari sumber energi alternatif global yang higienis dan ramah lingkungan. Salah satu Negara tersebut ialah Ghana. Ghana merupakan Negara berkembang yang sangat tergantung pada woodfuel (kayu yang dijadikan sebagai materi bakar atau kayu bakar) sebagai sumber materi bakarnya. Penggunaan woodfuel mencapai 72 % dari pasokan energi primernya. Sumber energi lainnya berupa minyak mentah dan energi dari air (hidro). Biogas merupakan produk samping dari proses digesti (pencernaan) anaerobik memakai materi baku limbah organik. Setelah ada bukti bahwa biogas sanggup menjadi teknologi yang mudah dan menjanjikan, maka penerapan teknologi ini dipastikan akan berhasil jikalau diikuti dengan
manajemen jadwal yang baik. Ghana mempunyai sumber daya biomassa, termasuk limbah organik, yang melimpah dan tersebar luas. Sumber daya ini mempunyai potensi untuk dipakai sebagai materi baku produksi biogas. Tujuannya ialah untuk mengurangi ketergantungan terhadap materi bakar dari woodfuel dan fosil; dan membantu mengurangi emisi gas rumah beling yang sanggup berdampak negatif pada perubahan iklim.
Ghana mempunyai potensi untuk membangun sekitar 278.000 reaktor biogas. Namun, sejauh ini hanya sekitar 100 reaktor biogas yang sudah selesai dibangun. Makalah ini akan memperlihatkan klarifikasi mengenai situasi dari teknologi dan pemanfaatan
biogas di Ghana. Selain itu juga akan dijelaskan mengenai potensi keuntungan, prospek dan tantangan yang dihadapi oleh teknologi biogas.
Daftar isi
1. Pendahuluan
1.1. Demografi dan Geografi
1.2. Ekonomi
2. Teknologi Biogas di Ghana
2.1. Sejarah dan Pemanfaatan Biogas di Ghana
2.2. Desain / Rancangan Digester Biogas
2.3. Sumber Energi Biogas
3. Potensi Keuntungan dari Aplikasi Teknologi Biogas
3.1. Sektor Pertanian
3.2. Sektor Kesehatan
3.3. Penciptaan Lapangan Kerja
3.4. Sektor Lingkungan
3.5. Pemberdayaan Perempuan dan Pengurangan Beban Kerja
4. Prospek dan Tantangan Teknologi Biogas
5. Kesimpulan
1. Pendahuluan
“Biogas” dihasilkan dari material organik pada kondisi anaerobik. Bahan baku untuk produksi biogas terdiri dari kotoran sapi, kotoran unggas, kotoran babi, kotoran ayam, kotoran yang masih mengandung rumput, dan algae. Negara yang pertaniannya menjadi sektor penting bagi pertumbuhan ekonominya, mempunyai potensi untuk mengembangkan teknologi biogas. Aplikasi teknologi ini akan sanggup menggantikan sumber materi bakar dari woodfuel menjadi kotoran atau limbah untuk memasak dan memanaskan masakan atau minuman. Pemerintah Ghana harus mempertimbangkan energi alternatif lainnya, menyerupai biogas, lantaran beberapa alasan, yaitu, harga minyak yang terus naik, ketersediaan materi bakar fosil dan woodfuel semakin berkurang, resiko kesehatan yang tinggi jawaban gas buang (emisi) dari materi bakar fosil atau woodfuel, dan dampak buruknya terhadap lingkungan. Teknologi biogas menjadi salah satu alternatif lantaran materi bakunya tersedia dan sanggup diperbarui.
Sebenarnya, teknologi biogas telah tersebar secara luas. Namun, bagi beberapa Negara, teknologi ini merupakan hal baru. Aplikasi teknologi ini sanggup menjadi langkah yang tepat untuk mengatasi informasi Indoor Air Pollution (IAP) atau polusi udara di ruangan, kerusakan hutan jawaban penebangan pohon, dan perubahan iklim. Biogas merupakan energi yang higienis lantaran pembakarannya tidak menghasilkan jelaga (asap hitam) dan partikulat (partikel halus atau kecil) lain serta mempunyai rantai karbon yang lebih pendek. Emisi karbondioksida yang dilepaskan ke atmosfer selama pembakaran hanya sedikit. Beberapa Negara telah mendapat manfaat dari aplikasi teknologi biogas, diantaranya menambah devisa, meningkatkan kesejahteraan rakyat, dan menghemat anggaran untuk pembelian atau subsidi materi bakar. Makalah ini menjelaskan kondisi konsumsi energi di Ghana khususnya mengenai ketergantungan rumah tangga di Negara tersebut untuk memakai woodfuel sebagai materi bakar. Secara khusus, makalah ini akan berusaha untuk menggambarkan potensi masa depan dan tantangan dalam mengaplikasikan teknologi biogas.
1.1. Demografi dan Geografi
Ghana ialah negara kecil di Afrika Barat dengan perekonomian yang berorientasi pada pertanian. Pertanian telah memperlihatkan bantuan sangat besar terhadap Produk Domestik Bruto (GDP), dan perdagangan domestik skala kecil. Hari ini, Ghana telah mengembangkan pertambangan emas dan industri kayu. Ghana merupakan bekas koloni Inggris sehingga bahasa Inggris menjadi bahasa perdagangan dan pemerintah. Negara ini berbatasan dengan dengan Republik Togo di timur, Burkina Faso di utara, Pantai Gading di sebelah barat dan Samudra Atlantik di selatan. Berdasarkan Sensus Penduduk dan Perumahan tahun 2000, penduduk Ghana mencapai 18,9 juta jiwa. Jumlah penduduk ini meningkat 53,8% dibandingkan tahun 1984 yang hanya berjumlah 12,3 juta jiwa. Dengan demikian, tingkat pertumbuhan penduduk setiap sensus dilakukan mencapai 2,7 %. Jumlah rumah tangga diperkirakan mencapai 3,7 juta dengan rata-rata 8,7 orang per rumah tangga [1].
 |
| Gambar 1. Persentase kontrbusi pasokan energi primer di Ghana pada tahun 2008 [7] |
Pada tahun 2007, populasi Ghana diperkirakan mencapai 22,4 juta jiwa dengan rasio penduduk perempuan dan laki-laki sekitar 1,02. Total area pertanahan di Ghana ialah 238.533 km2 sehingga proyeksi kepadatan penduduknya ialah 94 orang/km2 pada tahun 2007. Negara ini dibagi menjadi enam zona agro-ekologi menurut iklimnya. Zona tersebut tercermin dari vegetasi alami dan kondisi tanah. Zona agro-ekologi dari utara ke selatan adalah: Zona Savana Sudan, Zona Savana Guinea, Zona Transisi, zona Hutan Semi-daun, Zona Hutan Hujan dan Zona Savana [2].
1.2 Ekonomi
Sektor pertanian merupakan penggagas ekonomi Ghana dan melibatkan hampir 86% kepala rumah tangga serta membukukan sekitar 35% dari pendapatan ekspor semenjak tahun 2000 [2]. Sementara, Sensus Penduduk dan Perumahan tahun 2000 (PHC) memperlihatkan bahwa secara ekonomi, sekitar 80% dari penduduknya bekerja di sektor informal. Hal ini memperlihatkan tugas penting perjuangan rumah tangga di bidang ekonomi [3]. Total pengeluaran pemerintah meningkat dari GH¢5624.53 juta (40,0% dari PDB) pada tahun 2007 menjadi GH¢8009.82 juta (46,5% dari PDB) pada tahun 2008. Pengeluaran ini didominasi oleh pengeluaran yang berafiliasi dengan biaya energi, perkembangan infrastruktur dan santunan sosial [23].
Menurut Laporan Pembangunan Manusia pada tahun 2009 dari United Nations Development Programme (UNDP), Nilai indeks Pembangunan Manusia Ghana (HDI) tahun 2007 sebesar 0,526, dimana Ghana menempati peringkat 152 dari seluruh Negara di dunia [30]. Sekitar 3,4 juta rumah tangga di Ghana mempunyai atau mengoperasikan sebuah peternakan atau bekerja menjaga ternak. Selain itu, lebih dari setengah rumah tangga (1,8 juta jiwa), yang mempunyai perjuangan pertanian telah mempekerjakan tenaga kerja untuk menjalankan perjuangan tersebut. Jagung dan kakao merupakan komoditas perdagangan utama sehingga dibudidayakan dalam jumlah yang banyak [30].
1.3 Konsumsi Energi
Total energi yang dihasilkan di Ghana pada tahun 2000 mencapai 6,2 juta ton minyak atau sekitar sebelas setengah tahun lebih banyak dari energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga air [1] Akosombo dan Kpong. Jumlah energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik ini mengalami kenaikan pada tahun 2004 [4]. Jumlah energinya setara dengan 6,8 juta ton minyak [4]. Sebagian besar pasokan energi di Ghana berasal dari woodfuel, yakni kayu bakar dan arang. Penggunaan woodfuel sekitar 71 ± 1% dari pasokan total energi primer dan sekitar 60% dari undangan energi final [5]. Pada tahun 2008 woodfuel memperlihatkan bantuan sekitar 72% dari pasokan energi primer ke negara itu, sisanya berasal dari minyak mentah dan hidro menyerupai dijelaskan pada Gambar 1. Pada keadaan normal, sektor ekonomi perumahan atau rumah tangga mengkonsumsi hampir 50 % dari total konsumsi energi Ghana. Tingginya konsumsi energi di sektor perumahan ini disebabkan oleh tingginya penggunaan woodfuel yang utamanya terdiri dari kayu bakar (hampir 76 %) dan arang [6].
 |
| Gambar 2. Total konsumsi energi dari aneka macam jenis energi di Ghana dari tahun 2003 hingga 2008 [7] |
Strategi Pengentasan Kemiskinan di Ghana (GPRS) menargetkan untuk membawa negara ini menjadi negara berpenghasilan menengah yaitu sebesar US $ 1000 per kapita pada tahun 2015. Permasalahannya ialah undangan woodfuel akan meningkat dari sekitar 14 juta ton pada tahun 2000 menjadi 38-46 juta ton pada 2012, dan 54-66 juta ton pada tahun 2020 [4]. Peningkatan undangan woodfuel akan memperlihatkan dampak negatif terhadap hutan Negara, dimana hutan akan berkurang jawaban tekanan berlebihan sehingga terjadi deforestasi yang parah. Jika tidak ada tindakan pencegahan yang tepat, maka kondisi tersebut selanjutnya sanggup berdampak serius pada perubahan iklim, pertanian dan sumber daya air. Selama beberapa tahun terakhir ini, undangan woodfuel terus meningkat. Hal ini lantaran sebagian besar (sekitar 80 %) rumah tangga di Ghana sangat tergantung pada woodfuel untuk memasak dan memanaskan air [5]. Tingginya penggunaan woodfuel juga diakibatkan oleh penggunaannya untuk komersial, industri, dan institusi/lembaga. Gambar 1 memperlihatkan bahwa sekitar 18 juta ton kayu bakar telah dipakai pada tahun 2000. Jika tren konsumsi tersebut terus naik, maka kemungkinannya ialah Ghana akan mengkonsumsi lebih dari 25 juta ton kayu bakar pada tahun 2020.
 |
| Tabel 1. Sumber materi bakar yang dipakai rumah tangga untuk memasak di aneka macam daerah di Ghana [2] |
Woodfuel telah menjadi jenis energi utama yang telah dikonsumsi di Ghana antara tahun 2003-2008 menyerupai ditunjukkan pada Gambar. 2. Kontribusinya sekitar 70%, 77,7% dan 76,4% pada tahun 2000, 2004 dan 2008 [7] dari total energi yang dikonsumsi. Luas tutupan hutan di Ghana telah menyusut dari 8,13 juta hektar pada awal masa lalu, menjadi 1,6 juta hektar ketika ini [2]. Menurut Organisasi Pangan dan Pertanian (FAO) PBB, laju deforestasi di Ghana mencapai 3% per tahun. Pada tahun 2000, hasil atau produksi tahunan kayu sekitar 30 juta ton, dimana sekitar 18 juta ton akan dipakai sebagai woodfuel [5].
Tabel 1 memperlihatkan sumber utama materi bakar untuk memasak bagi rumah tangga di sepuluh daerah di Ghana. Tabel ini menegaskan tingginya ketergantungan rumah tangga terhadap materi bakar tradisional untuk memasak. Tabel 1 juga mengungkapkan bahwa sekitar 87% rumah tangga di Ghana memakai materi bakar kayu: kayu bakar (56,6%) dan arang (32%) sebagai materi bakar utama untuk memasak [2].
 |
| Tabel 2. Profil pnyedia layanan biogas di Ghana [2] |
2.1. Sejarah dan Pemanfaatan Biogas di Ghana
Penggunaan konvensional kotoran sapi sebagai sumber materi bakar untuk memasak telah menjadi praktek umum selama bertahun-tahun di Ghana. Hal ini menjadi pilihan utama bagi daerah padang rumput utara lantaran daerah tersebut mengalami kelangkaan kayu bakar dan arang untuk memasak [2]. Ketertarikan terhadap teknologi biogas di Ghana dimulai pada final 1960-an namun tidak hingga pada pertengahan tahun 1980-an, teknologi biogas tersebut mendapat perhatian serius dari pemerintah [8]. Sebelum pertengahan tahun 1980-an, perhatian pemerintah terhadap jadwal diseminasi tersebut hanya terfokus pada penyediaan energi domestik untuk memasak [8]. Basis sumber daya woodfuel yang menipis secara cepat ditambah adanya proyeksi peningkatan penggunannya di masa depan yang sanggup memperlihatkan dampak sosial dan lingkungan yang buruk, telah membuat pemerintah Ghana lebih fokus untuk memenuhi kebutuhan sumber daya materi bakar alternatif yang sanggup dikembangkan dan dieksploitasi untuk memenuhi kebutuhan energi masyarakat, contohnya untuk memasak. Akhirnya, teknologi biogas tepilih menjadi salah satu opsi untuk mengurangi deforestasi hutan.
Demonstrasi reaktor biogas pertama, yaitu digester tipe kubah tetap bervolume 10 m3 buatan China, telah dibangun pada tahun 1986 oleh Departemen Energi di peternakan perbukitan Shai di Daerah Greater Accra. Pembuatan reaktor biogas ini mendapat dukungan dari pemerintah Cina. Setahun kemudian pada tahun 1987, United Nations Children Fund (UNICEF) mendukung pembangunan beberapa demonstrasi reaktor biogas domestik di daerah Jisonayilli dan Kurugu di wilayah Utara [2]. Departemen Energi mendirikan salah satu reaktor biogas berskala besar pertama melalui proyek pembangunan biogas secara komprehensif di Ghana, yang dinamai “Proyek lingkungan dan Energi Pedesaan Terpadu” di Apollonia, sebuah desa yang terletak sekitar 46 km dari Accra. Reaktor Biogas Apollonia memakai materi baku dari kotoran binatang dan kotoran manusia. Reaktor ini mempunyai generator 12,5 kW untuk menyediakan tenaga listrik bagi jalan dan penerangan rumah serta untuk memasak. Sedangkan bio-slurry (ampas biogas) dipakai untuk pertanian [9]. Sebanyak sembilan belas digester yang terdiri dari enam digester berukuran15 m3, dua digester Deenbandhu berukuran 30 m3, delapan digester berukuran10 m3, dan tiga digester tipe kubah tetap buatan China berukuran 25 m3 dibangun oleh para insinyur dari Departemen Energi (KLH) dan Institute of Industrial Research (IIR ) [8,10].
Sebagai cuilan dari langkah pertama dalam perencanaan dan pengembangan jadwal biogas nasional, maka dilakukan wawancara dengan pengusaha yang terlibat dalam pembangunan pembangkit biogas pada tahun 2007 oleh Kumasi Institut Teknologi dan Lingkungan (KITE)-sebuah LSM energi setempat. Saat penelitian ini sedang berlangsung, telah ada sedikitnya lebih dari 100 reaktor biogas yang telah dibangun di Ghana hingga ketika ini [2]. Sebagian besar reaktor biogas telah dilengkapi dengan bio-sanitasi menyerupai instalasi pengolahan limbah / cairan dan biolatrine. Biolatrine ialah penggunaan jamban yang hanya membutuhkan sedikit, hal ini untuk mengurangi meluapnya air pada tangki digester jawaban penggunan air yang berlebihan untuk menyiram jamban. Sebagian besar bio-sanitasi tersebut terletak di forum pendidikan dan kesehatan di daerah perkotaan [2,8,9]. Sebuah survei terhadap 50 reaktor biogas dilakukan dengan tujuan untuk memastikan keadaan bantu-membantu dari teknologi biogas di Ghana. Kunjungan lapangan ke instalasi biogas dilakukan antara Juni 2008 dan Februari 2009. Sebanyak 50 reaktor biogas dipilih dari populasi dengan memakai stratified and convenience sampling techniques [8,10]. Dari 50 instalasi yang diteliti, 22 berada dalam kondisi baik, 10 reaktor berfungsi meskipun ada beberapa kerusakan (misalnya terjadi kerusakan pada tabung gas, jaringan dan pipa gas) yang diamati, dan 14 reaktor tidak beroperasi. Hal ini disebabkan alasan-alasan berikut: (i) pemilik reaktor enggan membelanjakan pelengkap keuangan untuk merawat reaktor biogas, (ii) beberapa penyedia layanan reaktor biogas tidak memperlihatkan kursus yang memadai terhadap pengelola reaktor mengenai dasar dan cara kerja sistem biogas [8].
Rendahnya tugas pemerintah terhadap proyek biogas di Ghana juga telah membuat sejumlah perusahaan biogas swasta mengambil kebijakan untuk memasarkan teknologi tersebut, tentunya murni lantaran alasan bisnis. Alasan lain ialah karena reaktor biogas mempunyai kemampuan untuk meningkatkan sanitasi bagi industri mereka [8]. Setidaknya ada 10 penyedia layanan biogas yang telah aktif terlibat dalam desain dan pembangunan pembangkit biogas skala domestik dan institusi di seluruh negeri. Tabel 2 memperlihatkan daftar penyedia layanan dan jumlah reaktor biogas yang telah dibangun oleh mereka.
Meskipun tidak ada taktik yang terperinci untuk promosi teknologi biogas di Ghana [9], namun sejumlah sistem telah dibangun semenjak tahun 1996 [2]. Menurut penulis [4], pemerintah Ghana akan mempromosikan biogas untuk dapur institusi, laboratorium, rumah sakit, asrama sekolah, barak, dan lain-lain. Reaktor Energi Nasional Strategis (SNEP) untuk Ghana mentargetkan untuk mencapai penetrasi 1% biogas bagi pemenuhan materi bakar untuk memasak di dapur hotel, restoran dan institusi pada tahun 2015 dan 2% pada tahun 2020. Dokumen tersebut tidak menyebutkan jadwal untuk sistem biogas rumah tangga. Namun, sejumlah individu telah mempunyai digester biogas digester bervolume antara 8 m3 dan 12 m3 yang dipasang di rumah mereka. Bahan baku digester biogas tersebut berasal sisa / limbah dapur [2].
2.2. Desain / Rancangan Digester Biogas
Biogas yang dihasilkan dari bio-digesti tergantung pada komposisi substrat, jenis substrat, waktu retensi (fermentasi) dan kondisi biodigester. Komposisi rata-rata biogas sanggup dilihat pada Tabel 3. Sebelum digunakan, komposisi biogas harus diketahui terlebih dahulu. Hal ini lantaran adanya ancaman dari keberadaan hidrogen sulfida, terutama ketika biogas dipakai sebagai materi bakar dalam mesin pembakaran internal [14]. H2S bersifat korosif sehingga sanggup menimbulkan karat pada peralatan logam.
 |
| Tabel 3. Komposisi rata-rata biogas dari aneka macam limbah / sisa organik [14]. |
Namun, pada tahun 2000, sekitar 90 % rumah tangga perkotaan di Ghana memakai peralatan masak dari tungku masak tradisional yang bukan terbuat dari logam [4], sehingga biogas yang diproduksi tidak memerlukan pemurnian. Hal ini lantaran gas hidrogen sulfida yang terdapat di biogas tidak mempunyai imbas negatif terhadap peralatan memasak mereka.
 |
| Gambar 3. Digester biogas tipe kubah tetap Fixed dome digester 1. Mixing tank with inlet pipe. 2. Gasholder. 3. Digester. 4. Compensation tank. 5. Gas pipe. |
Tiga tipe reaktor biogas yang telah dirancang, diuji dan disebarluaskan di Ghana ialah fixed-domed (kubah tetap), floating drum (drum mengambang) dan Puxin digester [2]. Sebuah reaktor biogas tipe kubah tetap terdiri dari digester tertutup berbentuk kubah dengan pipa gas yang kaku dan dilengkapi dengan lubang perpindahan substrat atau biasa disebut tangki kompensasi. Gas akan terkumpul di cuilan atas digester. Ketika produksi gas dimulai, slurry (bahan baku berbentuk menyerupai bubur) dipindahkan ke dalam tangki kompensasi menyerupai yang ditunjukkan pada Gambar. 3. Tekanan gas akan meningkat jikalau volume gas yang tersimpan bertambah. Hal ini ditandai dengan perbedaan ketinggian antara slurry di dalam digester tangki kompensasi [11]. Jika ada sedikit gas di gasholder (tabung gas), maka tekanan gas rendah.
 |
| Gambar 4. Digester biogas tipe drum mengapung (Floating drum digester) 1. Mixing tank with inlet pipe. 2. Digester. 3. Compensation tank. 4. Gasholder. 5. Water jacket. 6. Gas pipe. |
Reaktor biogas tipe Floating-drum (drum mengapung) terdiri dari digester bawah tanah dan tabung gas diatasnya yang sanggup bergerak naik turun menyerupai ditunjukkan pada Gambar. 4. Gas dikumpulkan pada tabung gas, yang sanggup naik atau turun, sesuai dengan jumlah gas yang tersimpan. Tabung gas dijaga supaya tetap tegak dan tidak miring memakai struktur kerangka yang berisi air (water jacket). Jika kadar gas di digester bertambah, maka tabung gas akan tertekan sehingga bergerak naik. Namun, jikalau kadar gas berkurang, maka tabung gas tersebut akan bergerak turun [12].
 |
| Gambar 5. Puxin digester 1. Mixing tank with inlet pipe. 2. Digester. 3. Compensation tank. 4. Gasholder. 5. Gas pipe. |
Digester biogas Puxin ialah biogas digester dengan tekanan hidrolik. Digester ini terdiri dari tangki fermentasi yang dibangun dengan beton. Sebuah tabung gas dibentuk dari serat gelas yang diperkuat plastik dan epilog outlet (saluran pembuangan) digester dibentuk dari serat gelas yang diperkuat plastik atau beton. Tabung gas ini dipasang di atas digester. Tabung gas dan digester ditutup dengan air [2] menyerupai ditunjukkan pada Gambar. 5.
Kisaran Suhu mesofilik untuk produksi biogas ialah 20 – 40 oC [12] dan dengan suhu Ghana tahunan 25 oC menyerupai yang dilaporkan oleh KITE [2]. Hal ini memperlihatkan bahwa kebanyakan reaktor biogas di Ghana sanggup beroperasi dengan baik dalam kondisi suhu mesofilik.
2.3. Sumber Energi Biogas
Biogas merupakan jenis energi higienis dan terbarukan. Biogas sanggup menambah daftar sumber energi konvensional. Biogas diproduksi melalui degradasi secara anaerobik yaitu proses yang sangat kompleks dan membutuhkan kondisi lingkungan tertentu serta aneka macam populasi basil [8,14,15]. Proses fermentasi anaerob secara lengkap dan singkat ditunjukkan pada Tabel 4. Energi biogas mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan sumber energi lain. Keberhasilan penggunaan teknologi biogas tidak hanya sanggup menghasilkan pembangkit energi dan bio-pupuk, tetapi juga menghasilkan manfaat sosial dan ekologi lainnya termasuk sanitasi, penghijauan dan pengurangan konsumsi materi bakar dari minyak impor [16].
 |
| Tabel 4. Degradasi anaerobik terhadap material organik [13]. |
Substrat materi baku untuk jadwal biogas di Ghana telah diidentifikasi. Bahan baku biogas yang dinyatakan layak secara hemat mencakup enceng gondok, kotoran (feses), daun singkong, sampah perkotaan, limbah padat, residu (sisa) dan limbah pertanian.
Sapi, domba, kambing, babi dan unggas ialah ternak utama yang dikembangkan di Ghana. Industri unggas di Ghana merupakan industri unggas terbesar dan paling sukses [2]. Hewan ini sanggup menghasilkan sejumlah besar pupuk kandang. Pupuk sangkar merupakan substrat yang cocok untuk digesti anaerobik. Selain itu, pupuk sangkar juga merupakan substrat yang paling umum untuk produksi biogas dengan proses digesti anaerobik. Tabel 5 memperlihatkan potensi biogas dari kotoran ternak dari aneka macam daerah di Ghana pada tahun 2006.
 |
| Tabel 5. Potensi biogas dari limbah organik yang dihasilkan ternak di Ghana pada tahun 2006 [2] [6] [17] [18]. |
Tabel 5 memperlihatkan bahwa kotoran dari ternak yang diproduksi di Ghana menghasilkan sekitar 350 juta m3 biogas pada tahun 2006. Nilai kalor biogas ialah 22,5 MJ/m3 [14]. Dengan demikian, biogas yang diproduksi di Ghana sanggup menghasilkan energi sekitar 7.875.000 GJ atau 2.100 GWh [6].
Hambatan yang dihadapi oleh Negara berkembang untuk menerapkan teknologi biogas ialah kurangnya sumber daya dan kemampuan untuk: (i) merencanakan dan menerapkan sistem pembuangan limbah, (ii) mengelola limbah cair dan padat, dan (iii) mengatasi problem sanitasi, dimana perumahan sering dibangun terlebih dahulu sebelum sistem pembuangan dan kebutuhan infrastruktur lainnya terpenuhi [19]. Berdasarkan literatur [19,20], problem limbah di Ghana juga merupakan jawaban pribadi dari berkembangnya penduduk perkotaan, perubahan pola produksi dan konsumsi, gaya hidup urban (perkotaan) dan industrialisasi. Penggunaan biogas dari Limbah Padat Kota (MSW) tidak sanggup dilihat sebagai satu-satunya solusi untuk mengatasi problem energi di seluruh negeri, tetapi bisa memperbaiki lingkungan melalui pengelolaan sampah yang benar, pelestarian air permukaan dan bawah tanah, penciptaan lapangan kerja, pengentasan kemiskinan dan pembangunan yang berkelanjutan [14].
Rata-rata limbah padat harian yang dihasilkan di Ghana mencapai 0,45 kg per kapita per hari [20]. Perkiraan populasi penduduk sebesar 22,9 juta pada tahun 2007 menyerupai dikutip dari Laporan Pembangunan insan untuk tahun 2009 [30]. Dengan demikian, total MSW yang dihasilkan setiap tahunnya mencapai total 3,73 juta ton.
Setiap materi organik sanggup didegradasi untuk menghasilkan biogas [9,[11]]. Berdasarkan hal ini, maka proses degradasi materi organik di TPA (Tempat Pembuangan Akhir) sama dengan proses pada reaktor biogas. Perbedaannya ialah bahwa produksi biogas dari digesti anaerobik yang berlangsung di dalam reaktor sanggup dikendalikan dan prosesnya lebih cepat lantaran kondisinya diatur pada level optimal [19].
Studi yang dilakukan oleh Netherlands Development Organisation (SNV) telah memperlihatkan bahwa Ghana mempunyai potensi untuk membangun sekitar 278.000 [21] reaktor biogas di seluruh negeri.
3. Potensi Keuntungan dari Aplikasi Teknologi Biogas
3.1. Sektor Pertanian
Sektor pertanian Ghana telah memperlihatkan bantuan sangat besar terhadap pertumbuhan ekonomi. Sektor ini memperlihatkan bantuan sekitar 33,5% terhadap PDB dengan pertumbuhan tahunan 5,1% pada tahun 2008 [22] dengan dominan rumah tangga di Ghana bergantung pada pertanian. Sebagian besar pupuk sangkar dipakai sebagai sumber utama pupuk pertanian. Laporan Tahunan Bank Ghana pada tahun 2008 menyebutkan bahwa GDP riil telah tumbuh sebesar 7,3% pada tahun 2008 atau berada di atas sasaran yang telah ditetapkan, yaitu sebesar 7,0% dan 6,3% berhasil dicapai pada tahun 2007. Pertumbuhan ini didorong oleh peningkatan kinerja di sektor Pertanian dan Industri. Tingkat pertumbuhan di sektor pertanian meningkat dari 3,1% menjadi 4,9% pada tahun 2007, namun masih berada di bawah sasaran yang ditetapkan, yaitu sebesar 5% [23].
Menurut peneliti [21], para petani di negara berkembang sangat membutuhkan pupuk untuk menjaga produktivitas lahan pertanian. Pada ketika yang sama, ketersediaan nitrogen (N), kalium (K) dan fosfor (P) dalam bentuk materi organik ialah sekitar delapan kali lebih tinggi dibandingkan kuantitas yang tersedia di pupuk kimia yang dipakai di negara berkembang. Ampas yang dihasilkan dari digester telah terbukti menjadi pupuk terbaik untuk pertanian. Ampas ini sanggup menyediakan pupuk organik yang sangat bermanfaat dan mempunyai kualitas yang tinggi bagi para petani [25]. Selain itu, ampas tersebut juga sanggup dipakai sebagai alternatif pupuk kimia untuk pertanian [24]. Efek kumulatif dari penggunaan ampas biogas cair sebagai pupuk organik ialah sanggup meningkatkan hasil produksi panen. Hal ini kesudahannya sanggup mengurangi impor pupuk kimia sehingga menambah tabungan untuk menjalankan kegiatan ekonomi lain yang nantinya juga akan sanggup meningkatkan perekonomian Ghana.
3.2. Sektor Kesehatan
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, sekitar 87 % rumah tangga di Ghana memakai woodfuel sebagai sumber materi bakar untuk memasak. Konsekuensi penggunaan Woodfuel ialah adanya paparan asap pada lingkungan indoor (di dalam ruangan/rumah) jawaban pembakaran tidak sempurna. Hal ini sanggup mengakibatkan jerawat jalan masuk pernapasan akut dan jerawat mata pada setiap penduduk, baik yang muda atau tua, sehingga sanggup meningkatkan jumlah final hidup bayi.
Penggunaan biogas sebagai materi bakar untuk memasak sanggup mengurangi paparan asap di dapur secara drastis. Hal ini sanggup mengurangi jumlah penyakit yang diakibatkan oleh paparan asap, terutama bagi para perempuan atau anak-anak.
Memasak memakai biogas jauh lebih gampang dibandingkan woodfuel. Hal ini lantaran mereka tidak perlu menjaga stabilitas kobaran api yang biasanya dilakukan dengan menambahkan woodfuel secara terus-menerus.
Kotoran (feses) insan yang akan dijadikan pupuk pertanian harus melalui proses digesti bersama-sama dengan substrat organik lainnya sebelum diaplikasikan ke tanah pertanian. Jika kotoran tersebut dipakai secara langsung, maka akan sanggup berbagi penyakit yang terdapat di feses tersebut.
Sebagian besar patogen yang terdapat di feses sanggup mengakibatkan gangguan pencernaan, menyerupai diare, muntah, dan kejang perut. Selain itu, pathogen tersebut juga sanggup menyerang organ lain dan menimbulkan jawaban yang parah [26].
3.3. Penciptaan Lapangan Kerja
Seperti yang dinyatakan sebelumnya, Ghana mempunyai potensi untuk mendirikan sekitar 278.000 reaktor biogas. Hal ini sanggup memperlihatkan kesempatan besar untuk membuat lapangan kerja baik terampil maupun tidak terampil. Sebuah penyedia layanan Biogas, yaitu Biogas Technologies West Africa Limited (BTWAL) memiliki 148 pekerja penuh waktu menyerupai yang ditunjukkan oleh Tabel 2. Selain itu, bidang desain dan pembuatan peralatan konstruksi dan alat biogas juga sanggup memperlihatkan kesempatan bagi pencari kerja.
Institusi akademik juga mendapat tugas di bidang penelitian dan pengembangan untuk meningkatkan kualitas sistem biogas yang sesuai di Ghana
Teknologi biogas juga akan membuka peluang kerja bagi tukang batu, tukang pipa, insinyur sipil dan agronomi, dimana mereka sering menjadi promoter paling efektif untuk aplikasi teknologi biogas [12].
Jika ada sepuluh penyedia layanan biogas saja, maka teknologi ini akan memperlihatkan bantuan besar terhadap penciptaan lapangan kerja.
3.4. Sektor Lingkungan
Para pengambil kebijakan sanggup memakai teknologi biogas untuk memecahkan problem pembuangan limbah publik dan pengolahan air limbah. Energi yang dihasilkan dari proses digesti biasanya tidak menjadi energi utama (prioritas) untuk memenuhi kebutuhan energi suatu Negara. Namun, energi ini sangat mendukung kebutuhan energi publik menyerupai penerangan jalan, pompa air, kegiatan memasak di rumah sakit atau sekolah [12]. Kakus umum yang setiap harinya dikunjungi 2.000 orang per hari akan menghasilkan sekitar 60 m3 biogas yang sanggup menjalankan generator 10 KVA selama 8 hari [27].
Tingginya tingkat ketergantungan pada pemanfaatan woodfuel juga diketahui telah memperlihatkan sebagian bantuan terhadap deforestasi dan emisi beberapa gas rumah beling di Ghana. Menurut penulis [2], asap dari kegiatan memasak akan menghasilkan sekitar 7 miliar ton karbon di lingkungan dalam bentuk gas rumah beling pada tahun 2050. Karbon ini hanya dari Afrika saja, belum termasuk benua lainnya. Woodfuel telah menyumbang sekitar 6% dari total gas rumah beling yang dihasilkan benua tersebut. Penggunaan biogas sebagai materi bakar akan mengurangi kadar gas metana di atmosfer, sehingga dampak negatifnya akan berkurang. Secara signifikan, air permukaan dan air tanah akan terlindungi dari material limbah berbahaya sehingga mengurangi paparan racun terhadap penduduk Ghana. Konversi material limbah dan kotoran menjadi pupuk yang lebih bermanfaat dan bernilai tinggi (ampas / bubur biogas), akan sanggup mempermudah pemenuhan kebutuhan pupuk pertanian dari materi organic. Hal ini akan sanggup melindungi tanah dari deplesi dan abrasi [21].
3.5. Pemberdayaan Perempuan dan Pengurangan Beban Kerja
Jika kita melihat isu-isu gender baik dari sisi undangan dan sisi penawaran energi, maka laki-laki dan perempuan mempunyai tuntutan yang berbeda lantaran hukum sosial-budaya dan tradisional yang ada. Kebanyakan perempuan hanya melaksanakan kegiatan memasak. Mereka juga sangat terlibat dalam pengumpulan kayu bakar dan produksi arang. Aktivitas mengumpulkan kayu bakar membutuhkan waktu yang usang sehingga mengurangi waktu yang seharusnya sanggup dipakai untuk kegiatan produktif lainnya.Penggolongan gender tenaga kerja dan degradasi lingkungan telah meningkatkan beban waktu bagi perempuan [4].
Traktor yang dipakai untuk mengolah lahan pertanian biasanya dioperasikan oleh pria. Alat ini telah menggantikan pekerjaan berat yang sebelumnya dilakukan oleh lembu jantan. Namun, penyiangan dan panen yang merupakan pekerjaan pertanian yang kebanyakan dilakukan oleh perempuan. Jadi, meskipun traktor sanggup meningkatkan pendapatan keseluruhan keluarga, namun perempuan ternyata tetap mempunyai beban kerja yang masih berat.
Waktu yang dihabiskan oleh perempuan pedesaan untuk mengumpulkan woodfuel diperkirakan minimal dua hingga tiga kali seminggu. Meskipun waktu yang mereka habiskan tidak menghasilkan uang, namun mereka mempunyai cita-cita bahwa kerja keras tersebut akan sanggup memperpanjang kelangsungan hidupnya [2].
Padahal, jikalau ada teknologi biogas, maka mereka hanya perlu melaksanakan pekerjaan sekali di setiap harinya. Pekerjaan tersebut ialah mengkondisikan materi baku untuk menjadi homogen. Kondisi homogen ialah tercampurnya secara menyeluruh / tepat setiap materi baku biogas yang biasanya terdiri dari kotoran hewan, limbah dapur, dan residu (sisa) pertanian. Pekerjaan yang membutuhkan komitmen tinggi untuk setiap minggunya pada pembangkit biogas domestik meliputi: membersihkan kompor gas dan peralatan lain dan membuka perangkap uap air secara manual sehingga air embun sanggup mengalir ke luar melewati pipa/selang biogas. Untuk menjamin kinerja optimal reaktor biogas, maka perlu dilakukan beberapa pekerjaan bulanan, diantaranya; (i) mencampur materi baku antara lapisan atas dan bawah tabung perluasan (ii) menyelidiki dan mengisi air di water jacket yang berfungsi mengatur daya apung digester [11].
Sebagian besar pekerjaan tersebut dilakukan di lokasi reaktor biogas sehingga operator tidak perlu melaksanakan pengecekan reaktor biogas setiap hari, kecuali untuk pekerjaan khusus menyerupai melaksanakan penggantian peralatan utama yang mencakup kompor, desulfurizer (berfungsi untuk menghilangkan unsur belerang), dan lain-lain
Keterlibatan perempuan pada teknologi biogas akan sanggup menghemat waktu yang sebelumnya dipakai utnuk mencari woodfuel. Waktu tersebut sanggup diganti dengan kegiatan pendidikan atau kegiatan produktif lainnya. Hal ini akan meningkatkan standar hidup, memperlihatkan penghasilan pelengkap dan meningkatkan kebutuhan gizi dan kesehatan rumah tangga.
Saat ini, jumlah penduduk laki-laki yang melek abjad lebih banyak dibandingkan perempuan, yaitu sekitar 20 %. Bahkan, di daerah Utara Ghana jumlah kesenjangan tersebut mencapi 30 % [29].
Aplikasi teknologi biogas akan sanggup mengurangi kesenjangan tersebut lantaran bawah umur yang sebelumnya sibuk mencari kayu bakar, akan sanggup bersekolah di waktu luangnya. Hal ini juga akan sanggup meningkatkan komunikasi antara si buta abjad dan si melek abjad sehingga mempercepat peningkatan jumlah penduduk yang melek huruf.
4. Prospek dan Tantangan Teknologi Biogas
Meskipun ada beberapa peluang di sektor biogas, namun ada juga tantangan yang tidak sanggup diabaikan. Sebenarnya, Pendekatan yang telah dilakukan oleh beberapa perusahaan untuk penyebaran skala besar pembangkit biogas domestik di area pedesaan Ghana dengan pementingan pada tiga wilayah utara, dan daerah Ashanti secara teknis telah memungkinkan bagi sekitar 80.000 rumah tangga di empat wilayah tersebut untuk mempunyai setidaknya satu digester kubah tetap bervolume 6 m3 di rumah mereka untuk memenuhi kebutuhan energi memasak sehari-hari [21].
Selain itu, Ghana juga mempunyai jadwal nasional yang sanggup mempercepat aplikasi teknologi biogas ke setiap rumah tangga dan institusi.
Pemerintah Ghana melalui National Community Water and Sanitation Programme (NCWSP) mempunyai taktik nasional jangka menengah dan panjang untuk memperluas ketersediaan air higienis dan akomodasi sanitasi yang berkualitas bagi masyarakat pedesaan dan kota kecil di Ghana. Secara tidak langsung, NCWSP telah menyediakan platform untuk produksi biogas melalui Community Water and Sanitation Agency (CWSA). CWSA telah berkomitmen untuk memperlihatkan santunan 1,1 juta WC (jamban) bagi rumah tangga, masyarakat, dan institusi sebagai cuilan dari taktik untuk memutus siklus penularan penyakit yang disebabkan oleh kotoran (feses). Namun, dokumen Energy for Poverty Reduction Action Plan for Ghana (EPRAP) yang dibentuk oleh KITE menyebutkan bahwa pengelolaan kotoran (feses) insan menjadi biogas dan pupuk hanya akan menguntungkan apabila sekitar 50 % kakus di institusi (sekitar 800 kakus) dan 20 % dari kakus komunal/komunitas (sekitar 1.670) telah dijadikan biolatrine [31].
Di Afrika, penyebaran teknologi biogas relatif tidak berhasil. Hal ini disebabkan kegagalan pemerintah Afrika untuk mendukung teknologi biogas melalui desain kebijakan energi terfokus, desain dan konstruksi digester yang pelaksanaan yang kurang tepat dan kurangnya perawatan akomodasi biogas oleh pengguna. Selain itu, taktik sosialisasi yang buruk, kurangnya pemantauan proyek dan tindak lanjut oleh promotor, dan rendahnya tanggung jawab oleh pengguna [8] juga menjadi tantangan untuk memperluas apikasi teknologi biogas. Meskipun biogas bisa memecahkan beberapa problem energi dan lingkungan yang dihadapi oleh penduduk pedesaan miskin, masyarakat perkotaan dan daerah industri, namun teknologi ini membutuhkan persyaratan investasi yang tinggi. Masalah utama dari pedesaan yang penduduknya bekerja sebagai peternak ialah ketidakmampuan mereka untuk membayar biaya penuh dari penggunaan teknologi biogas. Sebagai teladan pada tahun 2009, biaya rata-rata investasi dari reaktor biogas bervolume 10 m3 berkisar antara $ 2.800,00 hingga $ 4.200,00. Angka-angka ini jauh di atas kemampuan keuangan masyarakat petani pedesaan [8]. Keyakinan sosial dan budaya lainnya menyerupai kendala etnis, minimnya pemantauan dan pemeliharaan dan stigmatisasi dalam penggunaan kotoran insan sebagai pupuk berpotensi sanggup mensugesti penyebaran teknologi biogas dan hal ini dihentikan diabaikan.
5. Kesimpulan
Meskipun penetrasi (masuknya) teknologi biogas ke dalam ekonomi Ghana akan memperlihatkan bantuan besar, Namun, terdapat tantangan ekonomi dan sosial budaya yang dihentikan diabaikan. Manfaat yang akan diperoleh oleh negara tersebut antara lain pelestarian lingkungan, perbaikan kesehatan dan peningkatan produktivitas pertanian. Teknologi ini juga sanggup mengurangi beban kerja perempuan dalam rumah tangga sehingga memperlihatkan jalan bagi untuk memperoleh manfaat sosial dan ekonomi lain ketika mereka mengikuti jadwal yang tepat. Penerapan teknologi biogas akan mendukung jadwal pencegahan perubahan iklim global melalui pemanfaatan gas metana yang seharusnya terlepas ke atmosfer.
Beberapa rekomendasi yang disarankan untuk mengatasi problem minimnya keuangan bagi jadwal diseminasi teknologi biogas ialah pengenalan jadwal insentif keuangan menyerupai pinjaman lunak dan subsidi pada tahap awal aplikasi teknologi. Pemerintah juga sanggup memperlihatkan dukungan untuk Organisasi non-pemerintah (LSM) energi setempat menyerupai KITE dan Pusat Pengembangan Energi dan Lingkungan Berkelanjutan (CEESD). Nantinya, organisasi tersebut akan sanggup memperlihatkan dukungan teknis dan keuangan secara bersiklus kepada pemilik teknologi biogas domestik.
Meskipun Ghana tidak mempunyai jadwal diseminasi teknologi biogas secara nasional, namun tantangan global menyerupai perubahan iklim, berkurangnya cadangan minyak yang mengakibatkan peningkatan pesat harga minyak, buruknya sistem pengelolaan limbah yang mengakibatkan buruknya sanitasi di daerah pedesaan dan perkotaan, hilangnya tutupan vegetasi secara cepat, dan dampak jelek penggunaan woodfuel terhadap kegiatan domestik, akan mendorong pengembangan dan promosi teknologi biogas. Kelompok-kelompok yang ditargetkan untuk diseminasi teknologi biogas harus dikelompokkan menjadi tiga tingkatan, yaitu tingkat nasional, daerah dan komunitas. Tingkatan ini akan berperan penting dalam penyebaran teknologi biogas tetapi pendekatan yang dilakukan ke setiap tingkatan harus dilakukan dengan cara yang berbeda. Selain itu, jadwal pendidikan dan kampanye secara intensif, dan pengembangan kerangka kerja kelembagaan dengan baik akan dibutuhkan untuk menjamin keberhasilan jadwal teknologi biogas tersebut secara menyeluruh.
Daftar Pustaka
[2] Kumasi Institute of Technology. Energy and Environment (KITE). Feasibilitystudy report on domestic biogas in Ghana. Accra, Ghana: Submitted to Shell Foundation; 2008.
[3] Ghana Statistical Service: Ghana living standards survey report of the fifth round (GLSS 5); 2008.
[4] Energy Commission (EC). Strategic national energy plan (2006e2020) and Ghana energy policy. Accra, Ghana: Main version; 2006.
[6] Energy Commission of Ghana (EC), Energy sector review, http://www. energycom.gov.gh/static.php?ID¼2 [accessed 07.05.10].
[7] Energy Commission (EC). Energy statistics; 2000e2008 [Ghana].
[8] Bensah EC, Brew-Hammond A. Biogas technology dissemination in Ghana: history, current status, future prospects, and policy significance. International Journal of Energy and Environment 2010;1(2):277e94.
[9] Arthur R. Feasibility study for institutional biogas plant for KNUST sewage treatment plant; MSc. Thesis, Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST), Kumasi, Ghana, 2009.
[10] Bensah E.C. Technical evaluation and standardization of biogas plants in Ghana. MSc. Thesis, Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST), Kumasi, Ghana, 2009.
[13] Omar AM, Fadella Y. Biogas energy technology in Sudan. Renewable Energy 2003;28(3):499e507.
[14] Salomon KR, Lora EES. Estimate of the electric energy generating potential for different sources of biogas in Brazil. Biomass and Bioenergy 2009;33(9):1101e7.
[15] Akinbani JFK, Ilori MO, Oyebisi TO. Biogas energy use in Nigeria: current status, future prospects and policy implications. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2001;5(1):97e112.
[16] Walekhwa PN, Mugisha J, Drake L. Biogas energy from family-sized digesters in Uganda: critical factors and policy implications. Energy Policy 2009;37 (7):2754e62.
[17] Sasse L. Biogas plants. Eschborn, Germany: G TZ publication, http://www.borda-net.org; 1988 [accessed 12.05.10].
[18] Food and Agriculture Organization (FAO). Consolidated management services Nepal-session one. System approach to biogas technology; 1996.
[19] Wikner E. Modeling waste to energy systems in Kumasi, Ghana. ISSN 1653-5634. Sweden: Committee of Tropical Ecology, Uppsala University; 2009.
[21] Biogas Team. Biogas for better life, an African initiative; 2007. Business plan 2006e2020.
[23] Bank of Ghana annual report; 2008.
[24] Gautam R, Bara S, Herat S. Biogas as a sustainable energy source in Nepal: present status and future challenges. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2009;13(1):248e52.
[25] Dekelver G, Ruzigana S, Lam J. Report on the Feasibility study for a biogas support programme in the Republic of Rwanda. SNV; 2005.
[26] Niwagaba C. Human excreta treatment technologies e prerequisites, constraints and performance. Institutionen för biometri och teknik. Department of Biometry and Engineering; 2007 ISSN 1652-3261.
[27] UNDP. Human development report. Operation, impact and financing of Sulabh. Human Development Report Office: Occasional paper; 2006.
[28] UNDP. CDM information and guidebook. The UNEP project CD4CDM. 2nd ed.; 2004.
[29] African Development Fund. Ghana country gender profile. Human Development Department (OSHD); 2008.
[30] Human Development Report UNDP. Overcoming barriers: human mobility and development; 2009.
[31] KITE. Energy for poverty reduction e action plan for Ghana. Ghana: Ministry of Energy/UNDP; 2006.
Terima kasih atas kunjungan anda, agar artikel ini bermanfaat. Mohon berikan dukungan kepada kami dengan cara like, follow dan share melalui facebook, twitter, atau google +. Terima kasih anda sudah berkunjung ke
Perpustakaan Cyber.
Tulisan ini merupakan terjemahan dari Jurnal :
Richard Arthur, Martina Francisca Baidoo, Edward Antwi. 2011. Biogas as a potential renewable energy source: A Ghanaian case study. Renewable Energy, 36: pp. 1510-1516. DOI:
10.1016/j.renene.2010.11.012.
