Jurnal Kimia dan Industri

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.