Penerapan Teknologi Ramah
Lingkungan
Pada Pemanfaatan Hasil
Purifikasi Biogas Memberikan Nilai Tambah
Pada IKM Tahu
A.
Latar
Belakang
Biogas
merupakan salah satu sumber energi alternatif terbarukan yang bersumber dari
proses penguraian biomasa. Biogas sudah mulai dikenal di Indonesia sekitar
tahun 1980-an, tetapi pemanfaatannya baru mulai digunakan di awal tahun 1990
dalam skala kecil yang hanya untuk keperluan memasak. Biogas adalah gas yang
sifatnya mudah terbakar dan berasal dari proses penguraian bahan organik secara
an-aerob (tanpa udara) oleh bakteri / mikroorganisme dengan melalui beberapa
tahapan proses.
Limbah cair industri tahu mengandung senyawa organik cukup
tinggi (BOD sekitar 5.000-6.000 mg/lt) dan bersifat biodegradable. Hal ini
menjadi sumber penghasil biogas. Biogas dihasilkan dari proses pengolahan air
limbah tahu yang diproses secara an-aerob. Energi biogas dapat menjadi sumber
energi alternatif yang dapat dimanfaatkan untuk industri tahu itu sendiri.
Penerapan Teknologi ramah lingkungan dalam upaya meningkatkan
nilai tambah IKM tahu, dilakukan melalui proses purifikasi biogas. Teknologi
Purifikasi Biogas dimaksudkan untuk menghilangkan gas-gas yang mengganggu
proses pembakaran dan bahaya terhadap lingkungan seperti : uap air, Amonia (NH3)
dan Hidrogen Sulfida (H2S). Hal ini diharapkan dapat meningkatkan
kemurnian methane (CH4) dalam biogas.
Pada awal penelitian dilakukan
karakterisasi biogas, kemudian pembuatan prototype alat pemurnian.
Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode adsorpsi
bertingkat. Adsorben yang digunakan adalah karbon aktif, baik pada tanki I
maupun pada tanki II. Variabel yang diamati adalah waktu kontak dan jenis
adsorben.
Hasil penelitian menunjukkan karakteristik awal kandungan
methane dalam biogas sebesar 56,89 % dari 25.920 liter biogas yang terbentuk
dan mengalami peningkatan kemurnian sebesar 17,16% setelah melalui proses
purifikasi. Penggunaan adsorben terbaik adalah karbon aktif – karbon aktif
dengan berat total 6 kg, kecepatan alir biogas 25 lt/menit dan waktu kontak 170
menit. Kondisi ini belum mencapai batas titik jenuh (isotherm adsorpsi
Freundlich). Peningkatan kemurnian methane (CH4) 17,16% sebagai bentuk
penerapan teknologi ramah lingkungan, yang memberikan manfaat secara ekonomi,
mempunyai nilai tambah pada pengusaha tahu. Apabila dikonversi ke dalam harga
elpiji, akan menghasilkan pendapatan bersih perbulan sebesar. Rp. 349.362,45
yang artinya IKM tahu mendapat manfaat penghematan biaya produksi tahu.
B.
Hasil
Penelitian
1.
Karakteristik Awal Kandungan Biogas
Uji
karakteristik dasar terhadap kandungan gas – gas yang terdapat dalam biogas
dilakukan untuk melihat gas-gas tersebut secara kuantitatif. Analisa ini
dilakukan sebelum dilakukan uji coba. Hasil analisa dasar karakteristik awal
pada tabel 1.
Tabel
1. Karakteristik Awal Kandungan gas –gas dalam Biogas
No.
|
Parameter
|
Konsentrasi
(dalam ppm)
|
Komposisi
(dalam %)
|
1.
|
Methane (CH
|
18850-19999
|
53,45-56,89
|
2.
|
Karbon Dioksida (CO
|
11300-11780
|
31,48-34,10
|
3.
|
Hidrogen Sulfida (HS
|
2000-4000
|
6,04-10,69
|
4.
|
Amonia (NH
|
0,483-1,207
|
0,001-0,003
|
5.
|
Karbon Monoksida (CO)
|
1-1,04
|
0,0027-0,0030
|
6.
|
Kadar Air
|
720-1260
|
2,17-3,37
|
7.
|
Kandungan Gas Impurities Lainnya
|
265-374
|
0,80-1,00
|
Sumber : Data Analisis
Penelitian BBTPPI, 2010
2. Hasil
Uji Coba Proses Purifikasi dengan Adsorben Karbon Aktif
Uji
coba ini dilakukan dengan variabel bebas (independent variables),
sebagai berikut :
·
Sumber biogas : dari pengolahan an-aerob
air buangan tahu, dengan debit air buangan tahu 60 m3/hari.
·
Flow rate biogas masuk sistem : 25 liter/ menit.
·
Tekanan gas dalam digester : 100 cmH2O.
·
Unit peralatan untuk proses purifikasi
biogas dengan sistem adsorpsi bertingkat.
·
Berat adsorben : untuk setiap unit
adsorber masing – masing 3 kg.
Variabel terikat (dependent variables),
adalah :
·
Jenis adsorben : Karbon Aktif.
·
Waktu kontak / waktu alir gas masuk purifier
: 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170 menit
·
Parameter yang dianalisis : H2S,
NH3, CO2, Methane (CH4) dan H2O
(uap air).
Pada ujicoba proses purifikasi biogas, karbon aktif dimasukkan pada setiap
unit adsorber @ 3kg, biogas
dialirkan masuk pada sistem dengan
kecepatan 25 liter/menit, tekanan 100 cmH2O.
Hasil reduksi impurities gas Hidrogen Sulfida
(H2S), Amonia (NH3) dan Karbon Dioksida (CO2) pada berbagai
variasi waktu disajikan pada tabel
2, 3 dan 4 serta hasil kenaikan konsentrasi CH4 setelah proses purifikasi pada tabel 5.
Tabel
2. Hasil reduksi H2S dengan Adsorben Karbon aktif –Karbon Aktif
No.
|
Waktu (Menit)
|
Konsentrasi H2S (ppm)
|
H2S Teradrsorpsi
|
Efisiensi Reduksi (%)
|
|
Output
|
Input
|
||||
1.
|
10
|
6
|
4000
|
3994
|
99,85
|
2.
|
30
|
7
|
4000
|
3993
|
99,83
|
3.
|
50
|
7
|
4000
|
3993
|
99,83
|
4.
|
70
|
3
|
4000
|
3997
|
99,93
|
5.
|
90
|
4
|
4000
|
3996
|
99,90
|
6.
|
110
|
5
|
4000
|
3995
|
99,88
|
7.
|
130
|
1
|
4000
|
3999
|
99,98
|
8.
|
150
|
1
|
4000
|
3999
|
99,98
|
9.
|
170
|
1
|
4000
|
3999
|
99,98
|
Tabel
3. Hasil reduksi NH3 dengan Adsorben Karbon aktif –Karbon Aktif
No.
|
Waktu (Menit)
|
Konsentrasi NH3 (ppm)
|
NH3 Teradrsorpsi
|
Efisiensi Reduksi (%)
|
|
Output
|
Input
|
||||
1.
|
10
|
0,065
|
0,483
|
0,418
|
86,54
|
2.
|
30
|
0,081
|
0,483
|
0,402
|
83,23
|
3.
|
50
|
0,081
|
0,483
|
0,402
|
83,23
|
4.
|
70
|
0,096
|
0,483
|
0,387
|
80,12
|
5.
|
90
|
0,099
|
0,483
|
0,384
|
79,50
|
6.
|
110
|
0,103
|
0,483
|
0,380
|
78,67
|
7.
|
130
|
0,106
|
0,483
|
0,377
|
78,05
|
8.
|
150
|
0,111
|
0,483
|
0,372
|
77,02
|
9.
|
170
|
0,112
|
0,483
|
0,371
|
76,81
|
Tabel
4. Hasil reduksi CO2 dengan adsorben Karbon aktif –Karbon Aktif
No.
|
Waktu (Menit)
|
Konsentrasi CO2 (ppm)
|
CO2 Teradrsorpsi
|
Efisiensi Reduksi (%)
|
|
Output
|
Input
|
||||
1.
|
10
|
10300
|
11740
|
1710
|
14,57
|
2.
|
30
|
9390
|
11740
|
2350
|
20,02
|
3.
|
50
|
9300
|
11740
|
2440
|
20,78
|
4.
|
70
|
8780
|
11740
|
2960
|
24,21
|
5.
|
90
|
8560
|
11740
|
3180
|
27,09
|
6.
|
110
|
8330
|
11740
|
3410
|
29,05
|
7.
|
130
|
7910
|
11740
|
3830
|
32,62
|
8.
|
150
|
6900
|
11740
|
4840
|
41,23
|
9.
|
170
|
5490
|
11740
|
6250
|
53,24
|
Tabel
5. Kenaikan konsentrasi CH4 setelah proses purifikasi dengan
Adsorben Karbon aktif –Karbon Aktif
No.
|
Waktu (Menit)
|
Konsentrasi CH4 (ppm)
|
CH4 Teradrsorpsi
|
Efisiensi Reduksi (%)
|
|
Output
|
Input
|
||||
1.
|
10
|
6
|
1999
|
20021
|
0,11
|
2.
|
30
|
7
|
1999
|
20086
|
0,44
|
3.
|
50
|
7
|
1999
|
20112
|
0,57
|
4.
|
70
|
3
|
1999
|
20430
|
2,16
|
5.
|
90
|
4
|
1999
|
21001
|
5,01
|
6.
|
110
|
5
|
1999
|
21021
|
5,11
|
7.
|
130
|
1
|
1999
|
22019
|
10,10
|
8.
|
150
|
1
|
1999
|
22987
|
14,94
|
9.
|
170
|
1
|
1999
|
23430
|
17,16
|
Sumber
: Data Analisis Penelitian BBTPPI, 2010
Pada tabel 2, 3 dan 4 menunjukkan
besarnya effisiensi reduksi gas-gas impurities dari H2S, NH3
dan CO2. Untuk gas H2S effisiensi reduksi tertinggi pada
waktu kontak 130 menit, dicapai effisiensi reduksi 99,98%, untuk gas NH3
effisiensi reduksi tertinggi pada waktu kontak 10 menit, dicapai efisiensi
reduksi 86,54% sedangkan untuk gas CO2 efisiensi reduksi tertinggi
pada waktu kontak 170 menit, dicapai effisiensi 53,24%. Untuk efisiensi reduksi
CO2 kemungkinan masih dapat naik seiring dengan lamanya waktu
kontak.
Pada tabel 5 menunjukkan kisaran kenaikan
methane makin lama makin meningkat sesuai dengan lama waktu kontak. Dengan
waktu alir hanya sampai 0 sampai 170 menit, hal ini menunjukkan bahwa titik
jenuh karbon aktif belum tercapai (Breakthrough point pada isoterm
adsorpsi Freundlich belum tercapai). Dengan berkurangnya kadar gas
impuri ties yang terkandung dalam biogas, hal ini akan meningkatkan kadar
methane (CH4) dalam komponen gas hasil pemurnian yang dikeluarkan
dari sistem prototype alat, seperti disajikan pada tabel 2. Efisiensi
peningkatan kemurnian methane meningkat berkisar 22 ppm – 3431 ppm atau 0,11% -
17,16%, sesuai dengan berubahnya variabel waktu alir biogas masuk sistem. Hal
ini akan meningkatkan nilai kalori dari biogas.
C.
Peluang
Penelitian Selanjutnya
Perlu segera ditindaklanjuti untuk membuat sistem purifikasi
methane skala pilot plan untuk memaksimalkan proses purifikasi dengan skala
lebih besar, sehingga dapat memberikan nilai tambah bagi pengrajin tahu yang
lebih besar.
DAFTAR
PUSTAKA
-
Arsana,
I.M.Y., Pemanfaatan Biogas sebagai Energi Alternatif, 11 Juli 2005, diakses 5
Juli 2010, <http://www.balipost.co.id/ balipostcetak/2005/7/11/op2.htm>
- Fadli, A., Model
Kesetimbangan Adsorpsi Zn+2 dengan Kaolin, Jurnal Terakreditasi SK NO. :
49/DIKTI/Kep/2003 “Reaktor”,, ISSN 0852-0798, Volume 8 Nomer 2 Desember
2004,Jurusan T.Kimia,Fak.Teknik, UNDIP, 2004.
- Hambali, E.,
Mujdalifah, S., Halomoan, A., Tambunan, Pattiwiri, A.,W., Hendroko, R.,
Teknologi Bioenergi, PT. Agromedia Pustaka, Jakarta, 2008.
- Harihastuti, N.,
Sari, I.R.J, Aplikasi Teknologi Adsorpsi Untuk Purifikasi Gas Methane (CH4)
dari Biogas yang dihasilkan pada Proses Pengolahan Air Limbah Industri Tahu
Sistem Anaerob, Hasil Litbang BBTPPI Semarang, 2010, unpublished.
- Kohl, A. And
Richard, N., Gas Purification, 5th Edition, Gulf Publishing Company, Texas,
1997.
- Polprasert, C. ,
Organic Waste Recycl ing Technology and Management, Edition, IWA Pubslishing,
London, 2007.