✔ Teknologi Biogas

TEKNOLOGI BIOGAS Gas methan terbentuk alasannya ialah proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh kuman methan atau disebut juga kuman anaerobik dan kuman biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas methan (CH4) yang apabila dibakar sanggup menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana kejadian ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat, (Kompas, 17 Maret 2005). Gas methan sama dengan gas elpiji (liquidified petroleum gas/LPG), perbedaannya ialah gas methan mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak.

Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan materi sayuran ialah Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806 mengidentifikasikan gas yang sanggup terbakar tersebut sebagai methan. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), menunjukkan asal mikrobiologis dari pembentukan methan.

Pada selesai kurun ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melaksanakan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang dipakai untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM semakin murah dan gampang memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak kurun ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900. (FAO, The Development and Use of Biogas Technology in Rural Asia, 1981).

Negara berkembang lainnya, mirip China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, telah melaksanakan banyak sekali riset dan pengembangan alat pembangkit gas bio dengan prinsip yang sama, yaitu membuat alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan materi baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk.

Keuntungan teknologi ini dibanding sumber energi alternatif yang lain adalah:

Menghasilkan gas yang sanggup dipakai untuk kebutuhan sehari‑hari

Kotoran yang telah dipakai untuk menghasilkan gas sanggup dipakai sebagal pupuk organik yang sangat baik.

Dapat mengurangi kadar kuman patogen yang terdapat dalam kotoran yang sanggup menimbulkan penyakit kalau kotoran binatang atau sampah tersebut ditimbun begitu saja.

Yang paling utama yaitu bisa mengurangi permasalahan penanggulangan sampah atau kotoran binatang menjadi sesuatu yang bermanfaat.

Dengan teknologi tertentu, gas methan sanggup dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas methan sanggup dipakai untuk keperluan memasak dan penerangan memakai kompor gas sebagaimana halnya elpiji.

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan proteksi bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan proteksi dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan proteksi kuman pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang mirip lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana.

Setelah material organik bermetamorfosis asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion ialah pembentukan gas metana dengan proteksi kuman pembentuk metana mirip methanococus, methanosarcina, methano bacterium.

Perkembangan proses Anaerobik digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini mempunyai kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste (MSW).

Proses dekomposisi anaerobik intinya ialah proses yang terdiri atas dua tahap, yaitu :

1.Proses Asidifikasi (proses pengasaman)

Proses asidifikasi teradi alasannya ialah kehadiran kuman pembentuk asam yang disebut dengan kuman asetogenik. Bakteri ini akan memecah struktur organik kompleks menjadi asam‑asam volatil (struktur kecil). Protein dipecah menjadi asam‑asam amino. Karbohidrat dipecah menjadi gula dengan struktur yang sederhana. Lemak dipecah menjadi asam yang berantai panjang. Hasil dari pemecahan ini akan dipecah lebih jauh menjadi asam‑asarn volaid. Bakteri asetogenik juga sanggup melepaskan gas hidrogen dan gas karbondioksida.

2.Proses Produksi Metan

Bakteri pembentuk metan (bakteri metanogenik) memakai asam yang terbentuk darl proses asidifikasi. Selain itu juga terdapat kuman yang sanggup membentuk gas metan dari gas hidrogen dan karbondioksida yang dihasilkan dari proses pertama.

Ada tiga kelompok dari kuman dan Arkhaebakteria yang berperan dalam proses pembentukan biogas, yaitu:

1. Kelompok kuman fermentatif: Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae

2. Kelompok kuman asetogenik: Desulfovibrio

3. Kelompok Arkhaebakteria dan kuman metanogen: Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.

Faktor‑faktor yang Mempengaruhi Terbentuknya Biogas

Pengaruh pH dan Alkalinitas

Alkalinitas ialah besaran yang menunjukkan jumlah karbonat dalam larutan. Keasaman diindikasikan oleh besaran pH. Keasaman sangat besar lengan berkuasa terhadap proses dekomposisi anaerobik, alasannya ialah kuman yang terlibat dalam proses ini hanya sanggup bertahan hidup pada interval pH 6,5‑8. Asam yang dihasilkan oleh kuman asetogenik dipakai oleh kuman metanogenik dan pada balasannya pH akan konstan. Secara natural tidak akan terjadi perubahan pH dalarn interval yang besar. Perubahan pH yang besar sanggup terjadi alasannya ialah perubahan dari lingkungan.

Pengaruh Temperatur

Bakteri anaerob sangat sensitif terhadap perubahan temperatur. Temperatur optimum untuk terjadinya proses dekomposisi anaerobik ialah sekitar 35oC. Bila temperatur terlalu rendah acara kuman akan menurun dan menjadikan produksi biogas akan menurun. Di lain pihak kalau temperatur terlalu tinggi kuman akan mati dan menjadikan produksi biogas akan terhenti.

Reaktor Biogas

Reaktor biogas (digester anaerob) ialah sebuah daerah yang kondisinya dijaga sedenilkian rupa sehingga proses dekomposisi sanggup berjalan dengan optimum. Parameter keoptimuman dari proses ini ialah produksi biogas yang tinggi dengan waktu reterisi yang tidak terlalu larna.

Kebutuhan Gas

Gas yang diharapkan untuk memasak 1 liter air ialah sekitar 26 liter, jadi sekitar 200 liter gas perhari diharapkan untuk kebutuhan sehari‑hari rumah tangga. Bila gas ini mengandung 60% gas metan kita mernbutuhkan sekitar 120 liter metan per hari dengan kandungan energi sebesar 39MJ/m3.

Kebutuhan Kotoran Hewan atau sampah

Satu kilogram padatan diolah (bagian darl kotoran binatang atau sampah yang sanggup terdegradasi) memproduksi 0,5 m3 metan, tetapi hanya setengah dari padatan tersebut yang akan terdekomposisi. Hal ini berarti kita harus menambahkan sekitar 0,5 kg padatan volatil per hari untuk sanggup menghasilkan 120 liter gas metan.

Ukuran Digester

Digester merupakan sebuah reaktor yang dirancang sedemikian rupa sehingga kondisi didalamnya menjadi anaerobic, sehingga bisa memungkinkan proses dekomposisi anaerobic bisa terjadi. Kotoran harus ditampung dalam digester selama proses dekomposisi berlangsung atau dengan kata lain hingga kotoran tersebut menghasilkan biogas. Proses dekomposisi oleh kuman anaerobik sangat dipengaruhi oleh ternperatur.

Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil.

Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas sanggup ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang menimbulkan korosi, kalau biogas mengandung senyawa ini maka akan menimbulkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya alasannya ialah akan membentuk senyawa gres bahu-membahu oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO2 / SO3). senyawa ini lebih beracun. Pada ketika yang sama akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua ialah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang mempunyai tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas sanggup dipakai untuk materi bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta sanggup menimbukan korosif.

Ada beberapa jenis reactor biogas yang dikembangkan diantaranya ialah reactor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), raktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering dipakai ialah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak dipakai sebagai reactor sedehana dalam skala kecil.

1. Reaktor kubah tetap (Fixed-dome)

Reaktor ini disebut juga reaktor china. Dinamakan demikian alasannya ialah reaktor ini dibentuk pertama kali di chini sekitar tahun 1930 an, kemudian semenjak ketika itu reaktor ini berkembang dengan banyak sekali model. Pada reaktor ini mempunyai dua cuilan yaitu digester sebagai daerah pencerna material biogas dan sebagai rumah bagi bakteri,baik kuman pembentuk asam ataupun kuman pembentu gas metana. cuilan ini sanggup dibentuk dengan kedalaman tertentu memakai batu, kerikil bata atau beton. Strukturnya harus kuat karna menahan gas aga tidak terjadi kebocoran. Bagian yang kedua ialah kubah tetap (fixed-dome). Dinamakan kubah tetap alasannya ialah bentunknya mirip kubah dan cuilan ini merupakan pengumpul gas yang tidak bergerak (fixed). Gas yang dihasilkan dari material organik pada digester akan mengalir dan disimpan di cuilan kubah.

Keuntungan dari reaktor ini ialah biaya konstruksi lebih murah daripada menggunaka reaktor terapung, alasannya ialah tidak mempunyai cuilan yang bergerak memakai besi yang tentunya harganya relatif lebih mahal dan perawatannya lebih mudah. Sedangkan kerugian dari reaktor ini ialah seringnya terjadi kehilangan gas pada cuilan kubah alasannya ialah konstruksi tetapnya.

2. Reaktor floating drum

Reaktor jenis terapung pertama kali dikembangkan di india pada tahun 1937 sehingga dinamakan dengan reaktor India. Memiliki cuilan digester yang sama dengan reaktor kubah, perbedaannya terletak pada cuilan penampung gas memakai peralatan bergerak memakai drum. Drum ini sanggup bergerak naik turun yang berfungsi untuk menyimpan gas hasil fermentasi dalam digester. Pergerakan drum mengapung pada cairan dan tergantung dari jumlah gas yang dihasilkan.

Keuntungan dari reaktor ini ialah sanggup melihat secara eksklusif volume gas yang tersimpan pada drum alasannya ialah pergerakannya. Karena daerah penyimpanan yang terapung sehingga tekanan gas konstan. Sedangkan kerugiannya ialah biaya material konstruksi dari drum lebih mahal. faktor korosi pada drum juga menjadi persoalan sehingga cuilan pengumpul gas pada reaktor ini mempunyai umur yang lebih pendek dibandingkan memakai tipe kubah tetap. Cukup sekian

Bagikan Artikel ini