Biogas dari limbah organik
Biogas adalah gas yang mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerob (bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada umumnya, semua jenis bahan organik yang diproses untuk menghasilkan biogas, tetapi hanya bahan organik yang padat dan cair homogen, seperti kotoran hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Diperkirakan ada tiga jenis bahan baku yang prospektif untuk dikembangkan sebgai bahan baku biogas di Indonesia, antara lain kotoran hewan dan manusia, sampah organik dan limbah cair.
Kandungan utama biogas adalah gas metan (CH4) dan karbondioksida (CO2). Kehadiran gas metan (CH4) yang besar ini membuat biogas mudah terbakar sehingga dapat dipakai sebagai sumber energi untuk memasak, penerangan, bahkan dalam skala yang lebih besar dapat menghasilkan energi listrik. Biogas juga menghasilkan produk samping yang bermanfaat yaitu berupa pupuk organik (Digestate). Gas metan ini memiliki sifat tidak berbau, tidak berwarna dan tidak berasa, dengan nyala api biru dan tidak beracun.
Komposisi Biogas
Komposisi biogas bervariasi tergantung dari asal proses fermentasi anaerobik yang terjadi. Bila sampah-sampah organik tersebut membusuk, akan dihasilkan gas metana (CH4) dan karbondioksida (CO2). Biogas didefinisikan sebagai gas yang dilepaskan jika bahan-bahan organik (kotoran hewan dan manusia, sampah organik dan limbah cair) difermentasi atau mengalami proses metanasi. Biogas terdiri dari campuran gas metana (CH4) 50-70%, gas karbondioksida (CO2) 30-50% dan sisanya berupa gas-gas lain seperti hidrogen sulfida (H2S), nitrogen (N2), hidrogen (H2) dan karbonmonoksida (CO). Komposisi biogas selengkapnya disajikan dalam Tabel 1.1
Komposisi biogas
Senyawa | Komponen Biogas Dari Berbagai Sumber | ||
| Sampah kota (%) | Kotoran Hewan (%) | Residu Pertanian (%) | |
| Metana (CH4) | 54-74 | 57.7 | 50-70 |
| Karbondioksida (CO2) | 27-45 | 32.8 | 48.2 |
| Oksigen (O2) | 0.1 | 1.5 | 0.1 |
| Nitrogen (N2) | 0.5-3 | 7.8 | 1.34 |
Sumber: [Harahap. 1978. Dalam Mariana, 2002]
Biogas Sebagai Sumber Energi
Pemanfaatan biogas sebagai sumber energi telah dilakukan di beberapa negara, yaitu untuk keperluan penerangan dan memasak. Nilai kalor 1m3 biogas setara dengan nilai kalor 0.62 liter minyak tanah 3.47 kg kayu bakar atau 0.465 kg LPG. Tabel 1.2 memperlihatkan kesetaraan nilai kalor biogas bahan bakar lain.
Kesetaraan nilai kalor biogas terhadap bahan bakar lain. [ESCAP, 1984.dalam jonata, khairul, 2006]
| Bahan Bakar | Kesetaraan Energi Dengan 1 m3 Biogas | Nilai Kalor (kkal) |
| Biogas | 1 m3 | 4700/m3 |
| Listrik | 4.70 kWh | 860/kWh |
| Minyak Tanah | 0.62 kg | 9100/L |
| Arang | 1.46 kg | 6900/kg |
| Butana | 0.43 kg | 10900/kg |
| Kayu Bakar | 3.47 kg | 3500/kg |
Van Buren (1979), mengemukakan bahwa biogas sebanyak 1m3 dapat digunakan untuk menyalakan lampu setara dengan lampu pijar 60 watt selama 6-7 jam. Biogas juga dapat dipergunakan sebagai bahan bakar penggerak mesin dan generator. Untuk energi gerak 1m3 biogas dapat disetarakan dengan tenaga 1 hp selama 2 jam atau sebanding dengan 0.6 – 0.7 kg minyak tanah. Biogas sebanyak 1m3 dapat pula menghasilkan listrik sebesar 1.25 kW. Dalam industri kimia gas metana dapat dipergunakan sebagai bahan produksi monokhlorometana, dikhlorometana, khloroform, metanol dan sebagainya.
Bagi setiap rumah tangga pedesaaan kebutuhan rata-rata untuk memasak setiap hari adalah 2 jam sedang untuk lampu 7 jam, dengan konsumsi lampu 160 liter/jam dan kompor 250 liter/jam maka setiap hari dibutuhkan paling sedikit 1.63 m3 biogas per keluarga petani.
Proses dekomposisi anaerobik pada mulanya digunakan untuk mengolah limbah cair. Saat ini proses tersebut digunakan untuk mengolah limbah pertanian, sampah makanan, limbah dari industri alkohol, bahkan algae yang biasa digunakan untuk mengolah limbah cair dapat dikomposisikan menjadi metana. Di Korea, proses dekomposisi anaerob digunakan untuk mengolah sampah-sampah sisa makanan. Sebelum diolah dalam fermentor, sampah-sampah tersebut dipisahkan dari material yang inert, seperti plastik dan logam dengan prinsip perbedaan berat. Kemudian sisa sampah yang ada dihidrolisis dalam reaktor pertama selama lima hari. Selanjutnya dimasukkan ke dalam reaktor kedua selama lima belas hari untuk menghasilkan gas metan. Biogas yang dihasilkan selanjutnya digunakan sebagai sumber energi rumah tangga dan komposnya untuk pertanian.
Keuntungan lain yang diperoleh dari pengembangan biogas adalah memperoleh kebersihan dan kesehatan lingkungan. Hal ini ditunjukkan oleh percobaan di RRC. Hasilnya menyatakan bahwa selama fermentasi beberapa bibit penyakit akan mati dalam waktu tertentu, seperti dysentri bacilius, mati setelah 30 jam dan parathypoid, mati setelah 44 hari (Van Buren, 1979).
Proses pembentukkan biogas
Fermentasi anaerob
Biogas diperoleh melalui proses fermentasi yang dilakukan dalam suatu reaktor pada kondisi kedap udara yang disebut fermentasi anaerobik (anaerobic digester). Fermentasi anaerobik ini merupakan proses dekomposisi bahan-bahan organik secara biologis tanpa melibatkan oksigen yang dilakukan oleh mikroorganisme yang menghasilkan biogas dan pupuk organik (digestate).
Secara umum kandungan karbon yang termasuk dalam volatile solid (VS) dalam sampah organik dapat dikonversi menjadi biogas (gas metana dan karbondioksida), sedangkan kandungan bahan organik lain akan menjadi pupuk organik.
Reaktor yang digunakan dalam proses fermentasi anaerobik ini adalah reaktor fixed bed. Reaktor Fixed Bed dapat didefinisikan sebagai suatu tube silindrikal yang dapat diisi dengan partikel-partikel katalis. Selama operasi, gas atau liquid atau keduanya akan melewati tube dan partikel-partikel katalis sehingga akan terjadi reaksi.
Gambar 1. Reaktor fixed bed
Salah satu media yang dapat digunakan dalam reaktor fixed bed yaitu ijuk karena ijuk memiliki luas penampang yang besar sehingga bakteri yang tumbuh lebih banyak.
0 komentar:
Post a Comment