Biogas, Sumber Energi Alternatif yang Murah dan Melimpah

A. Pengertian Biogas

Biogas adalah campuran gas yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yang terjadi pada material-material yang dapat terurai secara alami dalam kondisi anaerobik. Bakteri metanogenik atau metanogen adalah bakteri yang terdapat pada bahan-bahan organik dan menghasilkan gas metana serta gas-gas lainnya dengan proses keseluruhan rantai hidupnya dalam keadaan anaerob. Sebagai organisme hidup, ada kecenderungan untuk menyukai kondisi tertentu dan peka pada iklim mikro dalam tempat hidupnya.

Terdapat banyak spesies dari metanogen dan variasi sifat-sifatnya. Perbedaan bakteri-bakteri pembentuk metan memiliki sifat-sifat fisiologi seperti bakteri pada umumnya. Namun, morfologi selnya heterogen. Beberapa ada yang berbentuk batang (basil) dan bulat (cocus). Sedangkan yang lainnya merupakan gabungan/tumpukan yang membentuk kluster bulat yang disebut sarcine. Famili metangen (bakteri metana) digolongkan menjadi empat genus berdasarkan perbedaan sitologinya. Bakteri berbentuk batang tidak berspora, methanobacterium berspora, methanobacillus. Bakteri berbentuk lonjong, yaitu Sarcine, methanosarcina, tidak termasuk grup sarcinal, methanococcus.

Bakteri methanogenik berkembang lambat dan sensitif terhadap perubahan mendadak pada kondisi-kondisi fisik dan kimiawi. Sebagai contoh, penurunan 2OC secara mendadak pada sludge memungkin secara signifikan berpengaruh pada laju pertumbuhannya dan laju produksi gas.



B. Bahan Input dan Sifat-sifatnya

Untuk membuat biogas diperlukan bebarapa bahan organik. Semua bahan yang dapat terurai secara organik dapat digunakan sebagai bahan input bioreaktor. Bahan input organik ini dipilih dari bahan yang mudah ditemukan dan murah secara ekonomi. Bahan organik yang dipilih setidaknya memenuhi beberapa kriteria, antara lain: nilai ekonomis bahan yang digunakan untuk menghasilkan biogas secara maksimal dan harga pencemaran lingkungan dapat dihindari dengan penguraian keluaran secara organik dari keluaran secara organik dari digester dengan cara ditaburkan ke lahan pertanian (bisa digunakan sebagai pupuk kompos/pupuk organik). Bahan ini antara lain limbah-limbah peternakan dan pertanian. Misalkan kotoran hewan ternak, sisa pohon palawija seperti pohon padi dan jagung, dan tanaman gulma seperti enceng gondok. Hal ini lah yang menjadikan kelebihan dari teknologi biogas yaitu kemampuan untuk menghasilkan biogas yang melimpah dengan bahan yang tersedia bebas dan murah, dan hasil buangan limbahnya pun masih dapat digunakan sebagai bahan pupuk organik.

C.    Proses Fermentasi

             Proses fermentasi mengacu pada berbagai reaksi dan intereaksi yang terjadi di antara bakteri metanogen dan non-metanogen serta bahan yang diumpankan ke dalam digester sebagai input. Ini adalah phisio-kimia yang kompleks dan proses biologis yang melibatkan berbagai faktor dan tahapan bentuk. Penghancuran input yang merupakan bahan organik dicapai dalam tiga tahapan, yaitu hidrolisa, acidification, methanization. Ketiga proses tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:                                      



Persamaan kimia pada gambar di atas menunjukan bahwa banyak produk yang diperoleh dari hasil fermentasi secara anaerobik bahan input oleh bakteri metanogenik. Proses fermentasi berlangsung dari proses awal bahan baku input yang merupakan bahan organik (selulosa) difermentasi oleh bakteri metanogenik secara anaerob sehingga menghasilkan biogas (gas metana) dan gas CO2. Dalam proses ini secara jelas banyak faktor yang memfasilitasi dan menghambat proses fermentasi ini. Beberapa faktor tersebut antara lain nilai pH, suhu, laju pengumpanan, waktu retensi, toxicity dan sludge.

D. Pengelolaan Biogas

Biogas adalah campuran gas yang dihasilkan oleh bakteri metanogenik yag terjadi pada material-material yang dapat terurai secara alami dalam kondisi anaerobik. Pada umumnya biogas terdiri atas gas metana (CH4) 50% sampai 70%, gas karbon dioksida (CO2) 30% sampai 40%, hidrogen (H2) 5% sampai 10%, dan gas-gas lainnya dalam jumlah yang sedikit. Biogas kira-kira memiliki berat 20% lebih ringan dibandingkan dengan udara bebas. Biogas memiliki suhu pembakaran antara 650OC – 750OC. Biogas tidak berbau dan tidak berwarna. Apabila dibakar, akan menghasilkan nyala api biru cerah seperti gas LPG. Nilai kalor gas metana adalah 20 MJ/m3 dengan efisiensi pembakaran sebesar 60% pada konvensional kompor biogas.

Bebarapa hal yang menarik dari pada teknologi biogas adalah kemampuannya untuk membentuk biogas dari limbah organik yang jumlahnya berlimpah dan tersedia secara bebas dan murah. Variasi dari sifat-sifat biokimia menyebabkan produksi biogas juga bervariasi. Sejumlah bahan organik dapat digunakan bersama-sama dengan beberapa persyaratan produksi gas atau pertumbuhan normal bateri metan sesuai. Beberapa sifat bahan organik tersebut mempunyai dampak/pengaruh yang nyata pada tingkat produksi gas.

1. Rasio C/N

Hubungan antara jumlah karbon dan nitrogen yang terdapat pada bahan organik dinyatakan dalam terminologi rasio karbon/nitrogen (C/N). Apabila rasio C/N sangat tinggi, nitrogen akan dikonsumsi sangat cepat oleh bakteri metanogenik sampai batas persyaratan protein dan tak lama bereaksi ke arah kiri pada kandungan karbon pada bahan. Sebagai akibatnya, produksi metan akan menjadi rendah. Sebaliknya, apabila rasio C/N sangat rendah, nitrogen akan bebas dan berakumulasi dalam bentuk amoniak (NH4). Amoniak ini akan meningkatkan derajat pH bahan dalam digester/ruang reaksi. pH lebih tinggi dari 8,5 akan mulai menunjukan akibat racun pada polusi bakteri metan.

2. Kotoran Hewan

Kotoran hewan, khususnya kotoran sapi, mempunyai rata-rata rasio C/N sekitar 24. Bahan tanaman seperti jerami dan limbah gergajian mengandung persentase karbon lebih tinggi. Rasio C/N dari beberapa limbah komoditas terdapat pada tabel 1. Bahan dengan rasio C/N-nya rendah sehingga didapatkan rata-rata rasio campuran input pada tingkat yang dikehendaki.

Tabel 1. Rasio C/N dari beberapa bahan organik.

Bahan	Rasio C/N
Kotoran bebek Kotoran manusia Kotoran ayam Kotoran kambing Kotoran babi Kotoran domba Kotoran kerbau/sapi Air hyacinth Kotoran gajah Jerami (jagung) Jerami (padi) Jerami Gandum Tahi gergaji	8 8 10 12 18 19 24 25 43 60 70 90 di atas 200

 

3.      Pengadukan dan konsistensi input

Sebelum dimasukan ke dalam digester, kotoran sapi dalam keadaan segar, dicampur dengan air dengan perbandingan 1 : 1, berdasarkan unit volume yang sama. Namun, jika kotoran sapi tersebut kering, jumlah air harus ditambah sampai kekentalan yang diingan, sehingga tidak tampak jauh berbeda dengan kekentalan adukan kotoran sapi segar. Pengadukan dilakukan untuk menjaga total partikel padat agar tidak mengendap pada dasar digester. Jika terlalu pekat, partikel-partikel menghambat aliran gas yang terbentuk pada bagian bawah digester. Sebagai akibatnya, produksi gas lebih sedikit dari pada perolehan optimum.

4.      Padatan tak stabil

Berat padatan organik terbakar habis pada suhu 538^O C didefinisikan sebagai padatan tak stabil. Potensi produksi biogas dari bahan-bahan organik, dapat dikalkulasi berdasarkan kandungan padatan tak stabil. Semakin tinggi kandungan padatan tak stabil dalam satu unit volume dari kotoran sapi segar akan menghasilkan produksi gas yang semakin banyak.

5.      Proses Fermentasi

Proses fermentasi atau proses pencemaran mengacu berbagai reaksi dan interaksi yang terjadi di antara bakteri metanogen dan non-metanogen dengan bahan yang diumpankan ke dalam pencerna sebagai input. Ini adalah phisio-kimia yang komplek dan proses biologis yang melibatkan berbagai factor dan tahapan bentuk. Penghancuran input yang merupakan bahan organik dicapai dalam tiga tahapan, yaitu hidrolisa, acidification, dan methanization.

 

Persamaan tersebut menunjukan bahwa banyak produk hasil samping dan produk antara yang dihasilkan pada proses fermentasi input dalam kondisi anaerobik sebelum produk akhir (metana) diperoleh. Secara jelas, banyak faktor yang mempengaruhi dan menghambat proses fermentasi tersebut. Beberapa faktor tersebut antara lain.

Ø  Nilai pH

Produksi biogas secara optimum dapat dicapai bila pH dari campuran input di dalam digester berada pada kisaran 6 dan 7. Derajat keasaman (pH) dalam digester juga merupakan fungsi waktu di dalam digester tersebut. Pada tahap awal proses fermentasi, asam organik dalam jumlah besar diproduksi oleh bakteri pembentuk asam, pH dalam digester dapat mencapai di bawah 5. Keadaan ini cenderung menghentikan proses fermentasi. Bakteri-bakteri methanogenik sangat peka terhadap pH dan tidak dapat bertahan hidup di bawah pH 6,6. Kemudian proses fermentasi berlangsung, konsentrasi NH₄ bertambah sehingga dapat meningkatkan pH sehingga tercapai pH di atas 8. Ketika produksi metana dalam kondisi stabil, kisaran nilai pH adalah 7,2 – 8,2.

Ø   Suhu

Bakteri methanogen dalam keadaan tidak aktif pada kondisi suhu ekstrim tinggi maupun rendah. Suhu optimum yaitu 35^O C. Ketika suhu udara turun hingga 10^O C produksi gas terhenti. Produksi gas sangat bagus yaitu pada kisaran mesofilik, antara suhu 25^O C dan 30^O C. Penggunaan isolator yang memadai pada digester membantu produksi gas khususnya di daerah dingin.

Ø   Laju pengumpanan

Laju pengumpanan adalah jumlah bahan yang dimasukan ke dalam digester per unit kapasitas per hari. Pada umumnya, 6 Kg kotoran sapi per m³ volume digester adalah direkomendasikan pada suatu jaringan pengolahan kotoran sapi. Apabila terjadi pemasukan bahan yang berlebih, akan terjadi akumulasi asam dan produksi metana akan terganggu. Sebaliknya, bila pengumpanan kurang dari kapasitas digester, produksi juga menjadi rendah.

Ø   Waktu tinggal di dalam digester

Waktu tinggal dalam digester adalah rata-rata periode waktu saat input masih berada dalam digester dan proses fermentasi oleh bakteri metanogen. Dalam jaringan dari digester dengan kotoran sapi, waktu tinggal dihitung dengan pembagian volume total dari digester oleh volume input yang ditambahkan setiap hari. Waktu tinggal juga tergantung pada suhu. Di atas 35^O C atau suhu lebih tinggi, waktu tinggal input semakin singkat.

Ø   Toxicity

Ion mineral, logam berat, dan detergen adalah beberapa material racun yang mempengaruhi pertumbuhan normal bakteri patogen di dalam digester. Ion mineral dalam jumlah kecil (sodium, potasium, kalsium, amonium, dan belerang) juga merangsang pertumbuhan bakteri. Namun, bila ion-ion ini dalam konsentrasi yang tinggi, maka akan berakibat meracuni. Sebagai contoh NH₄ pada konsentrasi 50 hingga 200 mg/l, dapat merangsang pertumbuhan mikroba. Namun, bila konsentrasi di atas 1.500 mg/l, akan mengakibatkan bakteri keracunan.

 Tabel 2. Tingkatan racun dari beberapa zat penghambat

Zat Penghambat	Konsentrasi
Sulfat (SO42-) Sodium klorida (NaCl) Nitrat (dihitung sebagai N) Tembaga (Cu2+) Khrome (Cr3+) Nikel (Ni3+) Natrium (Na+) Kalium (K+) Kalsium (Ca2+) Magnesium (Mg2+) Mangan (Mn2+)	5,000 ppm 40,000 ppm 0,05 mg/l 100 mg/l 200 mg/l 200 – 500  mg/l 3,500 – 5,500 mg/l 2,500 – 4,500 mg/l 2,500 – 4,500 mg/l 1,000 – 1,500 mg/l di atas 1,500 mg/l

Sumber: Chengdu Biogas Research Institute, Chengdu, China (1989)

Ø   Sludge

Sludge adalah limbah keluaran berupa lumpur dari lubang pengeluaran digester setelah mengalami proses fermentasi oleh bakteri methanogenik dalam keadaan anaerobik. Lumpur ini bebas pathogen serta dapat dipergunakan untuk memperbaiki kesuburan tanah dan meningkatkan kesuburan tanaman (digunakan sebagai pupuk organik)

E. Proses Pembuatan Biogas

Dalam memproduksi biogas digunakan beberapa bahan input. Bahan input ini sebagian besar merupakan limbah dari peternakan dan pertanian yang sudah tidak terpakai namun masih bisa dimanfaatkan kembali. Pada umumnya, sebagian besar masyarakat Indonesia memanfaatkan limbah peternakan hanya sebatas membuatnya menjadi kompos dan untuk kemudian dijadikan pupuk. Begitu pula dengan limbah pertanian, limbah pertanian sering digunakan sebagai bahan pupuk kompos dan juga tidak dimanfaatkan begitu saja. Kedua jenis sumber limbah ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan biogas yang sangat melimpah.

1.         Biogas dari limbah peternakan.

Peternak sapi di Indonesia rata-rata memiliki 2 – 5 ekor sapi dengan lokasi yang tersebar luas. Sapi yang memiliki bobot rata – rata 450 kg per ekor per hari ini menghasilkan limbah yang sangat banyak, baik limbah padat maupun cair. Pada umumnya peternak sapi memanfaatkan kotoran sapi secara sederhana, yaitu membuat kompos. Bahkan ada pula yang langsung menebarkannya di lahan pertanian. Dan perlakuan yang demikian ini bukan merupakan penanganan limbah yang tepat, sehingga dapat menimbulan permasalahan lingkungan.

Bahan limbah ternak yang dapat digunakan untuk dijadikan biogas antara lain kotoran sapi, kotoran kerbau, kotoran kambing, kotoran ayam, kotoran bebek, dan kotoran babi.

Proses menghasilkan biogas dari kotoran ternak adalah sebagai berikut.

a.       Siapkan kotoran hewan ternak yang akan dimasukan ke dalam digester.

b.      Kemudian campurkan kotoran ternak tersebut dengan air dengan perbandingan 1 : 1 dengan satuan volume yang sama.

c.       Aduk kotoran tersebut hingga campuran mengental dan bercampur secara sempurna.

d.      Masukan campuran tersebut ke dalam digester melalui lubang pemasukan. Pengisian awal dilakukan sampai batas optimal lubang pengeluaran atau sekurang-kurangnya 60% dari total volume digester.

e.       Selanjutnya diamkan selama 13 – 20 hari, tutup semua lubang yang terdapat digester, seperti lubang pengeluaran, masukan dan keran saluran pipa/kran gas. Tujuannya agar terjadi fermentasi bahan organik oleh mikroorganisme dalam kondisi anaerob. Hasil fermentasi akan terlihat pada hari ke 14 dan biasanya biasanya gas metana akan terkumpul di bagian atas kubah digester. Gas pertama yang terbentuk jangan dibakar, karena masih banyak campuran gas lainnya. Sebaiknya gas tersebut dikeluarkan dengan cara membuka kran.

f.       Agar biogas di dalam digester tersedia setiap saat maka setiap hari sebelum digunakan sebaiknya memasukan kotoran sapi yang dicampurkan air ke dalam digester. Gas akan diproduksi terus menerus. Namun, hal ini tergantung dari pemeliharaan dan cuaca. Untuk mendeteksi adanya biogas, dapat dilihat dari alat kontrol gas yang terpasang.

Jika sudah tersedia cukup biogas dalam digester maka gas pun dapat disalurkan menuju kompor gas melalui instalasi pipa gas untuk digunakan.

2.      Biogas dari limbah pertanian.

Limbah pertanian merupakan sumber bahan organik yang tersedia dalam jumlah banyak dan terus-menerus diproduksi, tetapi belum termanfaatkan secara optimal. Limbah tersebut dihasilkan selama proses produksi di lapangan, panen, dan pascapanen. Beberapa limbah pertanian mengandung bahan organik berupa karbohidrat, protein, lemak dan bahan penyusun lainnya. Pada dinding selnya terkandung selulosa, hemiselulosa, dan lignin.

Bahan organik dari limbah pertanian masih dapat diuraikan menjadi bentuk lain secara aerob maupun anaerob. Hasil akhir dari kedua macam fermentasi tersebut berbeda, tergantung dari cara yang digunakan. Fermentasi secara aerob akan menghasilkan humus, amonia (NH₃), dan karbon dioksida (CO₂). Proses fermentasi secara anaerob akan menghasilkan biogas dan limbah (sludge). Dalam hal pemanfaatan yang limbah yang demikian ini, jika proses fermentasi secara anaerob yang akan menghasilkan biogas maka limbah pertanian memiliki potensi yang sangat baik untuk dijadikan sebagai bahan input pembuatan biogas.

Proses pembuatan biogas dari limbah pertanian, misalkan jerami padi adalah sebagai berikut:

a.       Siapkan bahan berupa limbah jerami sebanyak 40 kg.

b.      Cacah jerami padi tersebut sehingga ukuran panjangnya menjadi 4 – 5 cm.

c.       Masukan cacahan jerami tersebut ke dalam bak/wadah penampung.

d.      Tambahkan air sebanyak 120 liter atau sehingga perbandingan air dan jerami padi adalah 1 : 3.

e.       Masukan campuran  bahan tersebut ke dalam digester hingga penuh. Diamkan selama 30 – 45 hari agar terbentuk gas yang diinginkan (biogas). Lakukan pengadukan setiap lima hari sekali melalui lubang pemasukan atau pengeluaran.

f.       Gas akan terbentuk setelah 30 – 45 hari. Untuk mendeteksi adanya gas, buka keran yang menghubungkan gas dengan kompor, lalu menyulutnya dengan api. Jika menyala, berarti sudah terbentuk biogas sehingga sudah dapat dimanfaatkan sesuai kebutuhan. Supaya produksi gas dapat dilakukan setiap hari, tambahkan campuran 2 kg cacahan jerami padi dan 6 liter air ke dalam digester.

F. Pemanfaatan Biogas

Biogas merupakan gas hasil fermentasi yang dilakukan oleh bakteri methanogenic terhadap zat karbohidrat atau selulosa. Hasil fermentasi ini menghasilkan gas metana (CH₄) yang merupakan gas mudah terbakar. Gas metana ini memiliki manfaat yang tidak jauh berbeda dari gas LPG atau LNG dari sumber bahan bakar fosil.

Saat ini pemanfaatan biogas yaitu digunakan secara modern sebagai sumber bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil. Bukan hanya digunakan untuk sekedar kompor biogas saja, biogas juga bisa digunakan untuk mengoperasikan generator listrik berbahan bakar biogas.

Sebelum menggunakan biogas sebagai bahan bakar, terlebih dahulu siapkan kompor atau generator yang sudah dimodifikasi sehingga dapat memakai bahan bakar biogas. Kini, untuk mendapatkan kompor biogas atau generator biogas dapat dengan mudah dipesan kepada pembuat kompor atau generator modifikasi yang ada di pasaran.

Untuk menggunakan biogas pada kompor biogas, sebelum kompor dinyalakan pastikan digester mengandung bioga. Adapun cara menggunakan kompor biogas sebaiknya mengikuti langkah-langkah berikut.

1.         Buka kran gas secara perlahan sehingga gas akan mengalir ke kompor.

2.         Lalu, nyalakan penyulut api dekat kompor.

3.         Setelah itu, dekatkan penyulut yang telah menyala pada tungku yang telah dibuka kran gasnya sehingga kompor menyala normal. Atur nyala api sesuai dengan kebutuhan.

4.         Pastikan kebutuhan gas mencukupi untuk kegiatan memasak dengan melihat tekanan gas pada alat kontrol. Jika sudah masak, matikan kompor biogas dengan cara menutup kran gas. Pastikan kran tertutup dengan baik dan aman.

Selain digunakan untuk kompor biogas, biogas juga dapat dimanfaatkan untuk mengoperasikan generator listrik biogas. Cara menghidupkan mesin generator listrik biogas adalah sebagai berikut:

1.        Pastikan persediaan gas cukup untuk waktu dan kapasitas listrik yang digunakan.

2.        Pastikan saluran gas yang menuju generator sudah terpasang dengan baik.

3.        Buka kran gas dengan perlahan sehingga gas mengalir ke dalam generator.

4.        Hidupkan mesin generator dengan menarik tali starter.

5.        Setelah mesin generator menyala dengan normal, tunggu beberapa menit sampai lampu indikator menyala, kemudian masukan kabel ke terminal listrik (colokan listrik) untuk mendapatkan aliran listrik.

6.        Bila pemakaian sudah selesai, matikan mesin generator dengan cara menutup kran gas yang menuru ke generator listrik.

7.        Mesin hanya dapat digunakan dalam waktu pengoperasian selama 5 jam, namun setelah mesin dingin, generator dapat dihidupkan kembali.

Teknologi biogas merupakan salah satu teknik yang tepat guna untuk mengolah limbah, baik limbah peternakan maupun limbah pertanian untuk menghasilkan energi. Hasil pengolahan limbah ini dengan konsep akhir yang menghasilkan produk berdaya guna sebagai bahan bakar gas (biogas) dan pupuk organik padat/cair bermutu baik. Dua jenis produk ini sangat membantu permasalah bahan bakar energi dan kebutuhan pupuk organik.

Penggunaan biogas sebagai bahan bakar gas sangat efektif dan bermanfaat sebagai pengganti bahan bakar minyak, khususnya minyak tanah, yang dipergunakan untuk memasak. Biogas untuk skala rumah tangga biasanya memiliki komposisi sebagai berikut.

Jenis Kandungan Gas	Volume (%)
Metana (CH4)	50 – 60
Karbondioksida (CO2)	30 – 40
O2, H2, dan H2S	1 – 2

Nilai kalori dari 1 m³ biogas setara dengan 0,6 – 0,8 liter minyak tanah. Untuk menghasilkan listrik 1 kwh dibutuhkan 0,6 – 1 m³ biogas yang setara dengan 0,52 liter minyak solar. Oleh karena itu, biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkunagan sebagai pengganti minyak tanah, Liquified Petroleum Gas (LPG), butana, batubara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil. Kesetaraan biogas dapat dilihat pada tabel berikut.

Volume Biogas	Bahan Bakar Lain
1 m3 Biogas	LPG 0,46 kg
	Minyak tanah 0,62 liter
	Minyak solar 0,52 liter
	Bensin 0,8 liter
	Gas kota 1,50 m3
	Kayu bakar 3,5 kg

Biogas dapat dipergunakan dengan cara yang sama seperti gas-gas mudah terbakar yang lainnya. Pembakaran biogas dilakukan dengan mencampurnya dengan sebagian oksigen. Namun demikian, untuk mendapatkan hasil pembakaran yang optimal, perlu dilakukan prakondisi sebalum biogas dibakar yaitu melalui proses pemurnian/penyaringan. Hal ni karena biogas mengandung beberapa gas lain yang tidak menguntungkan, sebagai salah satu contoh, kandungan gas hidrogen sulfida yang tinggi yang terdapat dalam biogas jika dicampur dengan oksigen dengan perbandingan 1 : 20 maka akan menghasilkan gas yang sangat mudah meledak. Namun, sajauh ini belum pernah dilaporkan terjadinya ledakan pada sistem biogas sederhana.

G. Dampak dari Penggunaan Biogas

Dalam penggunaan biogas sangat efektif dalam pemberian manfaat sebagai sumber energi alternatif. Kita dapat memanfaatkan berbagai limbah dari peternakan dan pertanian untuk dijadikan biogas. Sehingga setidaknya dapat mengurangi permasalahan lingkungan yang disebabkan oleh limbah tersebut.

Bukan hanya itu, penggunaan biogas sangat efektif untuk mengurangi terhadap eksploitasi bahan bakar fosil. Selain proses yang mudah, ketersediaan bahan baku pembuatan biogas sangat mudah didapatkan, sehingga masyarakat dapat menghemat keuangan rumah tangganya untuk membayar bahan bakar minyak / bahan bakar fosil. Selain dari pada itu, hal ini secara tidak langsung dapat membantu pemerintah dalam berhemat bahan bakar fosil dan mengurangi anggaran subsidi terhadap bahan bakar minyak.

Namun, dibalik semua manfaat yang kita dapatkan, ada beberapa dampak negatif yang akan dirasakan oleh masyarakat dalam jangka panjang. Gas metana (CH₄) yang terkandung dalam biogas termasuk gas yang dapat menimbulkan efek rumah kaca, dan ini akan menyebabkan pemanasan global. Hal ini karena gas metana memiliki dampak 21 kali lebih tinggi dibandingakan dengan gas karbondioksida (CO₂). Pengurangan gas metana secara lokal dapat berperan positif dalam upaya mengatasi masalah global, terutama efek rumah kaca yang berakibat pada perubahan iklim global.

Pola Berfikir Manusia

Zaman Batu Purba
( 4.000.000 – 10.000 SM )

• Di masa ini telah banyak ditemukan berbagai jenis batu yang dibentuk dan digunakan oleh manusia pada zaman itu untuk mempertahankan hidupnya,
• Dari hal tersebut maka kita dapat melihat bahwa adanya kemampuan berpikir manusia.
• Manusia pada zaman itu, manusia telah mampu menggunakan alat berat dari batu dan tulang 
• Dari sinilah terlihat bahwa mereka sudah mampu mengefisienkan alat.
• Inilah awal mula munculnya teknologi.
• Perkembangan ilmu pengetahuan pada zaman ini :

1. Membedakan
2. Memilih
3. Mengumpulkan
4. Mengklasifikasikan
5. Mendesain
6. Merencanakan
7. Meningkatkan efisiensi alat

Zaman timbulnya berpikir koherensi
( 10.000 – 500 SM )

• Ditandai dengan munculnya kerajaan besar di dunia ; china, india, mesir, babilonia, athena, yunani
• Mulai berkembang satu tingkat pola berpikirnya; bisa baca tulis, matematika, astrologi, mitologi.

Kaitannya dengan Ilmu Pengetahuan
•Dalam hal perbintangan
•Waktu 1 tahun dihitung dari perputaran bintang
•Waktu 11 bulan di hitung dari perputaran bulan
•Waktu 1 hari dihitung dari perputaran matahari
•Bangsa mesir sudah dapat bercocok tanam
•Pada zaman ini telah ditemukan tulisan berupa simbol
•Ramalan bintang yang dapat meramal nasib itu juga termasuk ke dalam berpikir koherensi yang didasari atas peredaran bintang artinya konsisten .


Zaman timbulnya berpikir rasional
( 600 – 200 SM )
•Zaman ini dikenal dengan zaman yunani , karena pada zaman ini mereka mulai berpikir secara akal sehatnya.
•Perbedaan antara pola berpikir koherensi adalah dalam hal menetapkan kebenaran.
•Kebenaran koherensi lebih kepada kepercayaan di dalam mencari kebenaran.
•Kebenaran rasional lebih pada berpikir deduktif

1.Herekleitos ( astronom yang pandai matematika ) ia mengungkapkan elemen penting di alam adalah api.
2.Pytagoras ; mengungkapkan 4 elemen penting yaitu tanah, api, air, udara. Ia juga berpendapat bahwa bumi adlaah bulat dan berputar maka nampak seolah-olah berputar mengelilingi bumi. Ia juga mengungkapkan rumus matematika yang terkenal dengan segitiga siku –siku.
3.Demokritos ; ia mengungkapkan atom
4.Empedokles ; adanya tarik menarik dn tenaga pemisah unsur – unsur tadi.
5.Plato ; keanekaragaman di muka bumi
6. Aristoteles ; dengan adanya zat tunggal yang disebut “ hule “.
7. Ptolomeus ; bumi adalah pusat dari jagad raya berbentuk bulat, diam, setimbang, tanpa tiang penyangga. Bintang-bintang menempel pada langit dan berputar mengelilingi bumi dan bintang.

Zaman Timbulnya Ilmu
Timbulnya pola berfikir induktif
1.Nicolaus copernicus
ahli di bidang matematika, perbintangan, pengobatan. tulisan yang terkenal adalah “ de revolution orbium caelestium “ “ peredaran alam semesta “ matahari sebagai pusat tata surya ( heliosentris )
•Matahari adalah pusat dari solar sistem. Di dalam sistem itu bumi adlaah salah satu di antara planet-planet lain yang beredar mengelilingi bumi.
•Bulan beredar mengelilingi bumi dan bersama bumi mengelilingi matahari
•Bumi berputar pada porosnya.

2. Galileo galilea
•Ia membenarkan teori capernicus
•Di bulan adanya gunung-gunung / kawah
•Matahari memilki bintik hitam yang sangat penting untuk menghitung kecepatan rotasi bumi
•“ milky way “
•Ia juga membantah teori aristoteles

3. Johane kepler ;
•Ia mereformasi pendapat tentang alam semesta.
•Ia mempergunakan matematika dalam alat bantu empiris untuk menarik kesimpulan
•Planet-planet bergerak mengelilingi matahari tidak dalam bentuk lingkaran melainkan dalam bentuk elips.dimana matahari sebagai porosnya.

Ilmu Pengetahuan Alam dalam zaman Modern
•Ciri perbedaan dari Ilmu Pengetahuan Alam modern dengan Ilmu Pengetahuan Alam  klasik adalah penggunaan matematika yaitu statistik dalam menetapkan kebenaran.
•Ilmu Pengetahuan Alam  modern juga disebut dengan Ilmu Pengetahuan Alam  kuantitatif karena selalu ada perhitungan dan pengukuran matematika.

•Ilmu Pengetahuan Alam klasik adalah Ilmu Pengetahuan Alam  kualitatif dan sesuai dengan objek dan melalui pengamatan panca indera.

Peranan IPA

Peranan IPA di Abad 17
•Di zaman ini ditandai oleh penemuan2 yang berguna bagi masyarakat
1.Dibidang kimia ditemukannya timah, cobalt, seng, nikel,logam
2.Dibidang pelayaran sudah mengandalakan hipotesis untuk menentukan arah berlayar
3.Ditemukannya mesin2 tekstil, kerajinan porselin, kapal dagang, ditemukannya mikroskop.
4.Di abad ini juga hukum ipa dianggap penting untuk perkembangan pemikiran manusia.

Peranan IPA di Abad 19
•Di abad ini ditandai perubahan ekonomi dan sosial
•Sudah digunkannya mesin2 besar sehingga timbulnya industri dalam ukuran besa.
•Adanya teknik2 baru dalam penstektilan
•Munculnya kereta api pertama
•Ditemukannya listrik.

Beberapa penumuan di berbagai bidang:

Kelistrikan :
•Stephen gray ; konduktor dan non konduktor
•Franklin ; adanya listrik + dan -
•Faraday ; induksi elektromagnetik
•Siemens ; mesin listrik ( generator )

Kimia dan biologi
•Josepsh balck ; gas dapat menurunkan bagian dari suatu materi
•Pristly ; oksigen
•Berezelius ; garam dapat menetralkan asam dan basa
•Dumas ; adanya gas organik ( c,h,o,n )
•Mendeleyef ; unsur periodik

Dampak IPA terhadap sistem sosial dan ekonomi.
•Dari timbulnya industri2 besar membuat banyak tenaga kerja yang dibutuhkan
•Adanya kaum kapitalis dan kaum sosialis
•Adanya perubahan soaial dan ekonomi yang terlihat lebih berkembang pesat

Peran IPA di Abad 20
Atom dan tenaga atom
•Piere curie dan marie curie ( 1859 – 1906 ) menemukan gejala radioaktivasi dari uranium yang dapat mengeluarkan 3 sinal yaitu α,β,δ.
•Atom untuk mensejahterakan masyarakat.
1.Dalam bidang kedokteran.
2.Pembangkit listrik
3.biologi

Kelistrikan
•Awal mula listrik ditemukan belom dapat di gunakan dalam bentuk apa pun sejak adanya generator akhirnya listrik dapat direalisasikan dalm bentuk apapun.
•Hasil dari listrik dapat dirasakan saat ini.
•Saat ini pun banyak ditemukan pembangkit listrik barbagai macam tenaga pembangkitnya

Dalam bidang biologi
•Di temukannya ampicillin , vitamin, virus, bakteri, hormon.
•Saat ini biologi juga banyak ditemukan untuk kesejahteraan masyarakat yaitu bioteknologi, rekayasa genetika, dan kultur jaringan

Fungsi IPA
1.Mengembangkan pola pikir
2.IPA untuk menjelaskan
3.IPA untuk meramal
4.IPA mengontrol dan menguasai lahan guna kesejahteraan alam 

5.Melestarikan berbagai gejala alam

Hukum dan Teori

Hukum


• Hukum maupun teori di ciptakan ilmuwan dalam mencari satu kebenaran
• Kebenaran dari sudut pandang ilmuwan itu dinyatakan dalam bentuk hukum-hukum dan teori
• Hukum dan teori itu merupakan kesimpulan bebas dari praduga atau pun keyakinan pribadi
• Hukum merupakan suatu pernyataan yang mengungkapkan adanya hubungan antara gejala alam yang konsisten
• Hukum juga menyatakan hubungan 2 variabel dalam suatu kaitan sebab akibat

• Karena adanya hubungan sebab dan akibat ini sehingga dapat memungkinkan kita untuk meramal apa yang terjadi sebagai akibat dari sebuah sabab

Jadi hukum merupakan:
1. Suatu pernyataan
2. Menyatakan adanya hubungan antar fakta
3. Telah di uji kebenarannya
4. Bersifat universal
5. Berlaku pada kondisi terbatas

Teori
• Teori merupakan generalisasi dari prinsip-prinsip ilmiah yang ada.

• Teori dapat ditumbangkan.

Filsafat MIPA

Pengertian filsafat

•Arti kata filsafat
 

filsafat berasal dari bahasa yunani “ philosophia “ artinya “philos” suka kepada “ shopia “ kebijaksanaan. objek pengamatan pada zaman itu adalah alam semesta philosophia pada mulanya berarti pengetahuan tentang segala sesuatu yang berhubungan dengan alam semesta

Terbagi menjadi 2 aliran :
1. Aliran yang mendambakan kebenaran atas dasar induktif, yang kemudian menjadi aliran epistemologi yang melahirkan metode ilmiah
2. Aliran yang mendambakan kebenaran yang lebih hakiki sifatnya, yang tak terjangkau oleh pengalaman manusi. Aliran ini kemudian disebut metafisika

•Filsafat juga merupakan pengetahuan.
•Pengetahuan itu di golongkan menjadi 2 menurut sumbernya:
1. Pengetahuan yang berasal dari TUHAN
2. Pengetahuan yang berasal atas usaha, yang meliputi:
Ø Pengetahuan ilmiah
Ø Pengetahuan filsafat

•Sedikitnya ada 3 hal yang mendorong atau motivaasi kepada manusia untuk berfilsafat yaitu:
1.Keheranan
2.Rasa ingin tahu
3.Kagum
Hal ini yang mendorong manusia berpikir betapa besarnya ynag dikagumi oleh manusia terhadap alam semesta. Filsafat itu merupakan hasil pola pikir manusia yang sedalam dalamnya tentang sesuatu hal.

•Ada berbagai cabang filsafat menurut bidang sasarannya misalnya;
1.Metafisika ; studi tentang sifat yang terdalam dari kenyataan atau keadaan , contohnya cosmologi dan antropologi.
2.Epistemologi ; ilmu yang mempelajari asal muasal, metode dan validitas, pengetahuan yang kesemuanya dapat di kembalikan untuk menjawab pertanyaan.
3.Logika; alat untuk berpikir secara lurus.
4.Etika; filsafat moral ( perbuatan atau perilaku manusia saecara sadar ) 5.Estetika ; filsafat keindahan

•Ilmu pengetahuan alam adalah pengetahuan yang telah diuji kebenarannya melalui metode ilmiah yang objeknya adalah alam semesta.
•Filsafat ipa adalah pemikiran yang sedlalm-dalamnya untuk memperoleh kebenaran, makna, tujuan, serta nilai-nilai ilmu pengetahuan tersebut dalam kehidupan manusia.
•Fungsinya adalah mengembangkan pengertian tentang strategi dan teknik IPA. IPA terkait dengan kepentingan dalam meramal dan mengendalikan alam.
•Filsafat ilmu adalah segenap pemikiran reflektif terhadap persoalan –persoalan mengenai segala hal yang menyangkut landasan ilmu maupun hubungan ilmu dengan segala segi dari kehidupan manusia.
•Filsafat ilmu merupakan pengembangan dari filsafat pengetahuan. Objeknya adalah ilmu pengetahuan.

PENGERTIAN IPA
•Pengetahuan
•Sumber-sumber pengetahuan :
1.panca-indera
2.Pikiran manusia
3.Wahyu
4. intuisi

•Ilmu pengetahuan
•Ilmu pengetahuan dapat dilihat dari segi proses dan dari segi keluaran.
•Dari segi keluaran dapat dicirikan melaluai 4 ciri yaitu :
1.Objektif
2.Metodik
3.Sistematik
4.universal

•Syarat untuk mendapatkan pengetahuan adalah melalui metode ilmiah, yaitu:
1.Perumusan masalah ; merupakan pertanyaan apa, mengapa, bagaimana objek akan diteliti
2.Penyusunan hipotesis ; pernyataan yang menunjukan kemungkinan jaawaban untuk pemecahan masalah
3.Pengujian hipotesis; usaha dalam mengumpulkan fakta-fakta yang relevan dengan hipotesis yang telah diajaukan
4.Penarikan kesimpulam; penarikan kesimpulan dilandasasi dari analisis dari fakta-fakta untuk melihat apakah hipotasis dapat diterima atau tidak

•IPA adalah ilmu pengetahuan yang objeknya adalah alam semesta.
•Ilmu pengetahuan membahas semua hal yang berhubungan dengan alam dan bersifat konkret.

•IPA juga disebut dengan sains,sekumpulan pengetahuan yang membehas tentang gejala-gejala alam.

Profesi Kependidikan

Ciri karakteristik profesi:

a.       Profesi itu memiliki fungsi dan signifikasi sosial bagi masyarakat

b.      Profesi menuntut keterampilan tertentu yang diperoleh melalui proses pendidikan dan pelatihan yang cukup yang dilakukan oleh lembaga pendidikan yang akuntabel atau dapat dipertanggungjawabkan.

c.       Profesi didukung oleh suatu disiplin ilmu tertentu

d.      Ada kode etik yang dijadikan sebagai satu pedoman perilaku anggota beserta sanksi yang jelas dan tegas terhadap pelanggar kode etik tersebut.

e.      Sebagai konsekuensi dari layanan dan prestasi yang diberikan kepada masyarakat maka anggota profesi secara keseorangan atau kelompok memperoleh imbalan financial.

Persyaratan profesi;

a.       Menuntut adanya keterampilan yang didasarkan konsep dan teori ilmu pengetahuan yang mendalam

b.      Menemukan pada suatu keahlian dalam bidang tertentu sesuai dengan bidang profesinya

c.       Menuntut adanya tingkat pendidikan yang memadai

d.      Adanya kepekaan terhadap dampak kemasyarakatan

e.      Memungkinkan perkembangan sejalan dengan dinamika kehidupan

f.        Memiliki kode etik sebagai acuan dalam melaksanakan tugas dan fungsinya

g.       Memiliki klien atau objek layanan yang tetap seperti guru dan muridnya

h.      Diakui oleh masyarakat karena jasanya perlu dimasyarakatkan.

Ciri-ciri profesi:

a.       Adanya standar unjuk kerja

b.      Adanya lembaga pendidikan khusus untuk menghasilkan pelaku profesi tersebut dengan standar kualitas akademik yang bertanggung jawab

c.       Adanya organisasi profesi

d.      Adanya etika dan kode etik profesi

e.      Adanya system imbalan

f.        Adanya pengakuan masyarakat

Kode etik guru:

1.       Guru berbakti membimbing peserta didik untuk membentuk manusia Indonesia seutuhnya yang berjiwa pancasila

2.       Guru memiliki dan melaksanakan kejujuran professional

3.       Guru berusaha memperoleh informasi tentang peserta didik sebagai bahan melakukan bimbingan dan pembinaan

4.       Guru menciptakan suasana sekolah sebaik-baiknya yang menunjang keberhasilannya proses belajar mengajar

5.       Guru memelihara hubungan baik dengan orang tua murid dan masyarakat sekitarnya untuk membina peran serta dan rasa tanggung jawab bersama terhadap pendidikan.

6.       Guru secara pribadi dan bersama-sama mengembangkan dan meningkatkan mutu dan martabat profesinya

7.       Guru memelihara hubungan seprofesi semangat kekeluargaan dan kesetiakawanan sosial

8.       Guru bersama-sama memelihara dan meningkatkan mutu organisasi PGRI sebagai sarana perjuangan dan pengabdian

9.       Guru melaksanakan segala kebijaksanaan pemerintah dalam bidang pendidikan

Supervisi = pengawasan yaitu mengawasi apakah bawahan atau guru menjalankan apa yang telah diinstruksikan oleh atasannya dan bukan berusaha membantu guru itu.

Bimbingan dan konseling

Bimbingan adalah proses peberian bantuan kepada individu yang dilakukan secara berkesimpulan supaya individu tersebut dapat memahami dirinya sendiri sehingga ia sanggup mengarahkan diri dan dapat bertindak wajar sesuai dengan tuntutan dan keadaan keluarga serta masyarakat.

Konseling adalah pemberian yang dilakukan melalui wawancara konseling dengan seseorang ahli kepada individu yang bermuara pada teratasinya masalah yang dihadapai oleh klien

Pendidikan luar sekolah adalah pendidikan yang bersifat kemasyarakatan yand diselenggarakan di luar sekolah yang tidak berjenjang, tidak berkesinambungan, tidak formal, dan tidak ada keseragaman yang bersifat nasional namun tetap menunjang tujuan pendidikan.

Sertifikasi guru adalah pemberian sertifikat pendidik untuk guru

Syarat sertifikasi antara lain:

1.       Kualifikasi akademik

2.       Pendidikan dan pelatihan

3.       Pengalaman mengajar

4.       Perencanaan dan pelaksanaan pembelajaran

5.       Penilaian dari atasan / pengawas

6.       Prestasi akademik

7.       Karya pengembangan profesi

8.       Keikutsertaan dalam forum ilmiah

9.       Pengalaman organisasi dibidan pendidikan dan sosial

10.   Penghargaan yang relevan dengan bidang pendidikan.

Administrasi sekolah adalah semua bentuk kerja sama personal pendidikan untuk mencapai tujuan pendidikan dengan merancang, mengadakan, dan memanfaatkan sumber-sumber yang ada (manusia, ruang, peralatan, dan waktu)

Pendidikan Pancasila dan Kewarganegaraan.

Pancasila sebagai dasar Negara adalah nilai-nilai yang terkandung dalam pancasila menjadi dasar atau pedoman bagi penyelenggaraan bernegara. Pancasila sebagai ideologi nasional adalah nilai-nilai yang terkandung dalam ideology pancasila menjadi cita-cita normative penyelenggaraan bernegara.

Pengamalannya:

1.      Nilai dasar yaitu asas yang kita terima sebagai dalil yang bersifat sedikit mutlak.

2.       Nilai instrumental, norma social atau hokum yang selanjutnya akan terkristalisasi dalam peraturan dan mekanisme lembaga Negara.

3.       Nilai praktis yaitu nilai sesungguhnya kita dilaksanakan dalam kenyataan.

Kenapa kita harus loyal terhadap identitas Negara dari pada suku banggsa sendiri?

Karena bersifat nasional, identitas Negara merupakan ciri-ciri atau tanda, atau jati diri suatu Negara yang membedakan dengan Negara lain.

Identitas Negara antara lain:

Bahasa Indonesia, bendera merah putih, lagu kebangsaan, lambang Negara, semboyan Negara, dasar filsafah Negara, konstitusi Negara, bentuk Negara kesatuan, konsepsi wawasan nusantara, budaya nasional yang telah diterima sebagai kebudayaan nasional.

UUD 1945

Pasal 27 ayat 2: tiap-tiap warga Negara berhak atas pekerjaan dan penghidupan yang layak bagi kemanusiaan. Setiap warga Negara berhak dan wajib ikut serta dalam pembelaan Negara.

Pasal 28: kemerdekaan berserikat dan berkumpul mengeluarkan pikiran dengan lisan dan tulisan dan sebagainya ditetapkan dengan undang-undang.

Pasal 29 ayat 1: Negara berdasarkan atas ketuhanan yang maha esa

Pasal 29 ayat 2 : Negara menjamin kemerdekaan tiap-tiap penduduk untuk memeluk agamanya masing-masing dan untuk beribadah menurut agamanya kepercayaan itu.

Pasal 30 ayat 1 : tiap-tiap warga Negara berhak dan wajib ikut serta dalam upaya pertahanan dan keamanan Negara.

Pasal 31 ayat 1 : tiap warga Negara berhak mendapatkan pengajaran,.

Pasal 31 ayat 2 : pemerintah mengusahakan dan menyelenggarakan suatu system pengajaran nasional yang diatur dengan undang-undang dasar 1945.

Pasal 32 ayat 1 : Negara memajukan kebudayaan nasional Indonesia ditengah peradaban dunia dengan menjamin kebebasan masyarakat dalam memelihara dan mengembangkan.

Pasal 33 ayat 1 : perekonomian disusun sebagai usaha bersama berdasar asaz kekeluargaan.

Pasal 33 ayat 2 : cabang-cabang produksi yang penting bagi Negara, dan yang menguasai hajat hidup orang banyak dikuasai oleh Negara.

Pasal 33 ayat 3 : bumi, air, dan kekayaan alam yang terkandung di dalamnya dikuasai oleh Negara dan dipergunakan untuk sebesar-besarnya bagi kemakmuran rakyat.

Pasal 33 ayat 4 : perekonomian nasional diselenggarakan berdasar asaz demokrasi ekonomi dengan prinsip kebersamaan efisiensi berkeadilan, berkelanjutan, berwawasan lingkungan, kemandirian, serta dengan menjaga keseimbangan kemajuan, dan kesatuan ekonomi nasional.

Pasal 33 ayat 5 : ketentuan lebih lanjut mengenai pasal ini diatur dalam undang-undang.

Pasal 34 : fakir miskin dan anak terlantar dipelihara oleh Negara.

Perjalanan demokrasi Indonesia:

1.       Demokrasi masa revolusi (1945 – 1950)

2.       Demokrasi liberal (1950 – 1959)

3.       Demokrasi terpimpin (1959 – 1965)

4.       Demokrasi masa orde baru (1966 – 1998)

5.       Demokrasi masa transisi (1998 – 1999)

6.       Demokrasi masa reformasi (1999 – sekarang)

HAM adalah hak dasar yang melekat yang dimiliki setiap manusia sebagai anugerah Tuhan Yang Maha Esa.

Wawasan nusantara adalah cara pandang bangsa Indonesia mengenai diri dan lingkungannya yang serba beragam dan memiliki nilai strategis dengan mengutamakan persatuan dan kesatuan bangsa serta kesatuan wilayah dalam penyelenggaran kehidupan bermasyarakat, berbangsa, dan bernegara untuk mencapai tujuan nasional.

Mengapa perlu adanya wawasan nusantara? Karena Indonesia terdiri dari pulau – pulau dan untuk melindungi kesatuan Negara Indonesia.

Ketahanan yaitu suatu keadaan dimana daya tahan Negara memiliki kemampuan mengembangkan kekuatan nasional sehingga mampu menghadapi segala macam ancaman, dan gangguan bagi kelangsungan hidup bangsa yang bersangkutan.

Pertahanan adalah kemampuan suatu Negara dalam menghadapi ancaman fisik atau gangguan dari luar yang bisa merusak ketahanan suatu Negara (TNI).

Keamanan adalah kemampuan suatu Negara dalam menghadapi ancaman fisik atau gangguan dari dalam yang bisa merusak masyarakat. (Polri).