Biogas adalah gas yang diperoleh dari penguraian bahan organik (seperti kotoran hewan, kotoran manusia, dan tumbuhan) oleh bakteri metanogenik dalam keadaan bebas oksigen (anaerob). Biogas yang dihasilkan terutama terdiri dari 50-70% metana, 30-40% karbon dioksida, dan gas lainnya dalam jumlah kecil. Gas yang dihasilkan memiliki komposisi yang berbeda-beda tergantung dari jenis hewan yang memproduksinya. Sulitnya mendapatkan data konsentrasi biogas karena peralatan pemantauan saat ini sangat minim. Oleh karena itu, penelitian ini membahas tentang pembuatan sistem monitoring reaktor biogas. Sensor dipasang di tangki digester dan tangki penyimpanan. Sensor yang dipasang adalah sensor MQ-4 untuk mendeteksi gas metana (CH4), sensor MG-811 untuk mendeteksi gas karbon dioksida (CO2), sensor MQ-136 untuk mendeteksi gas asam sulfida (H2S), dan thermocouple type-K untuk mendeteksi suhu. Sensor akan mengirimkan sinyal ke unit kontrol di Arduino Mega 2560, kemudian diproses dan ditampilkan pada liquid crystal display (LCD).
Prototipe sistem otomasi pengukuran dan pemantauan biogas
Dua tangki yang disediakan sebagai reaktor biogas adalah tangki digester dan tangki penyimpanan. Tangki digester adalah tangki tempat berlangsungnya reaksi, sedangkan tangki penyimpanan adalah tangki untuk menyimpan gas yang dihasilkan di tangki digester. Gas yang dihasilkan di tangki digester akan dialirkan menggunakan pipa penghubung yang dipasang dengan katup di antara kedua tangki.
Empat sensor dipasang di setiap tangki. Sensor yang terdapat pada tangki digester berfungsi untuk memantau konsentrasi biogas dan temperatur yang dihasilkan oleh reaktor biogas, sedangkan sensor yang dipasang pada tangki penyimpanan berfungsi untuk melihat adanya kebocoran atau gas saat gas dialirkan dari tangki digester.
Metode dan Hasil
Pengujian pengukuran dari sensor-sensor gas dilakukan dengan analisa perhitungan nilai akurasi dan presisi. Akurasi suatu alat ukur sangat penting dalam memberikan hasil bacaan. Akurasi pengukuran adalah tingkat kedekatan pengukuran besaran dengan nilai sebenarnya. Besaran ini menunjukkan banyaknya penyimpangan yang terjadi pada suatu alat ukur atau sistem pengukuran. Presisi adalah kemampuan untuk menghasilkan nilai yang sama dari hasil pengukuran tema yang dilakukan berulang-ulang dan identik (titik ukur dan waktu relatif sama). Presisi menunjukkan tingkat keandalan data pengukuran yang diperoleh. Semakin kecil perbedaan dalam pengukuran berulang, semakin baik kinerja alat ukur; hal ini dapat dilihat dari simpangan baku yang diperoleh dari pengukuran.
Akurasi hasil perhitungan sensor tidak jauh berbeda dengan referensi berdasarkan pembacaan sensor. Standar deviasi sensor adalah 5.0, menunjukkan bahwa sensor berada dalam presisi. Linearitas sensor MQ-4 adalah 0,7%, MG-811 adalah 0,17%, MQ-136 adalah 0,29%, dan Termokopel Tipe-K adalah 1,19%.
Nilai presisi dihitung menggunakan standar deviasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa standar deviasi sensor MQ-4 dan MG-811 mengalami peningkatan pada percobaan kedua namun menurun pada percobaan ketiga. Standar deviasi MQ-136 di tangki digester berbeda dengan tangki penyimpanan yang grafiknya menunjukkan kenaikan dan penurunan masing-masing. Standar deviasi Termokopel Tipe-K dari percobaan pertama hingga ketiga cenderung konstan. Pada percobaan kedua, hampir semua sensor mengalami peningkatan standar deviasi akibat karat pada sensor yang mempengaruhi hasil pembacaan. Sebelum percobaan ketiga, sensor berkarat sudah dibersihkan agar presisinya tetap dalam batas yang diperbolehkan. Sensor MQ-4 dan Thermocouple Type-K pada tangki digester diganti dengan yang baru karena karat pada sensor sulit dibersihkan. Namun, standar deviasi semua sensor di kedua tangki adalah 5.0, menunjukkan bahwa sensor tersebut masih presisi. Secara umum, sensor-sensor yang terpasang dapat digunakan untuk memantau konsentrasi dan suhu gas dalam reaktor biogas.
Penulis: Prisma Megantoro, ST. MEng.
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
http://ijeecs.iaescore.com/index.php/IJEECS/article/view/23933/14956
Iswanto, A. Maarif, B. Kebenaran, and P. Megantoro, “Design of gas concentration measurement and monitoring system for biogas power plant,” Indones. J. Electr. Eng. Comput. Sci., vol. 22, no. 2, pp. 118–124, 2020, doi: 10.11591/ijeecs.v22.i2.pp118-124.
