Memurnikan Biogas, Si Sumber Energi Alternatif Yang Dapat Diperbaharui dengan Adsorben Karbon Aktif

Oleh: Rosana Budi Setyawati

Energi merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting dalam hidup manusia. Setiap kegiatan manusia memerlukan energi, seperti untuk bahan bakar kompor (memasak), untuk bahan bakar kendaraan seperti mobil, sepeda motor, bus, truk, dan kendaraan lainnya, untuk menyalakan lampu, dan sebagainya. Kebutuhan energi di dunia semakin bertambah, namun sumber energi yang tersedia semakin menipis karena selama ini energi yang digunakan bersumber dari fosil yang tidak dapat diperbaharui. Maka diperlukan sumber-sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui untuk memenuhi kebutuhan manusia. Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui adalah biogas.

Baca juga: 387.500 Ton Feses Ternak!!! Sebuah Masalah Ataukah Anugerah? Upaya Swasembada Energi, Pangan dan Penyehatan Lingkungan Melalui Peran Pemuda Desa Wonoagung

Biogas adalah gas yang dihasilkan dari hasil fermentasi dari kotoran makhluk hidup, yang umumnya dibuat dari kotoran sapi. Biogas adalah salah satu sumber energi alternatif yang bersifat ramah lingkungan, dapat diperbaharui serta memiliki kandungan energi yang cukup besar. Oleh karena itu, biogas sangat cocok menggantikan minyak tanah, LPG, dan bahan bakar fosil lainnya sebagai sumber energi. Biogas dapat dimanfaatkan sebagai energi yang sangat baik untuk berbagai keperluan seperti sebagai bahan bakar untuk keperluan rumah tangga dan untuk menjalankan generator pembangkit listrik.

Gas yang terkandung dalam biogas dan dapat digunakan untuk sumber energi adalah gas metana (CH₄). Kandungan metana (CH₄) dalam biogas mencapai 55% – 75%^[2]. Namun dalam biogas juga terkandung gas pengotor yang bisa merugikan jika tetap berada di dalam biogas saat digunakan. Gas pengotor tersebut yaitu hidrogen sulfida (H₂S) yang berkisar antara 0-3% dan karbon dioksida (CO₂) sekitar 25% – 45%^[2].

Hidrogen sulfida (H₂S) menjadi salah satu pengotor di dalam biogas karena H₂S dapat berubah menjadi zat yang bersifat korosif jika bertemu dengan air, sehingga dapat menyebabkan kerusakan berupa karat pada alat pembangkit listrik ataupun kompor biogas. Sedangkan adanya CO₂ menyebabkan kurang efektifnya alat dalam menghasilkan panas. Oleh karena itu, biogas mentah tidak bisa digunakan langsung sebagai bahan bakar untuk kompor biogas, kendaraan, ataupun generator pembangkit listrik, sehingga diperlukan proses pemurnian terlebih dahulu untuk menghilangkan kandungan H₂S dan CO₂ dari biogas sebelum biogas digunakan sebagai bahan bakar.

Ada beberapa cara yang dapat digunakan untuk memurnikan biogas dari kandungan H₂S dan CO₂, diantaranya yaitu dengan absorbsi (effluent digester), water scrubbing, dan adsorpsi. Belakangan ini banyak dilakukan penelitian tentang pemisahan gas pengotor dari biogas dengan adsorpsi menggunakan berbagai jenis adsorben. Adsorpsi adalah proses penjerapan gas atau cairan di permukaan padatan. Adsorpsi merupakan salah satu metode yang paling murah dan mudah untuk memisahkan gas H₂S dan CO₂ dari biogas^[1]. Padatan yang dapat digunakan sebagai media adsorpsi disebut adsorben. Adsorben yang sering digunakan antara lain seperti karbon aktif, dan zeolit^[3].

Karbon aktif merupakan padatan yang paling sering digunakan sebagai adsorben (media adrorpsi)^[3]. Karbon aktif adalah arang yang sudah diaktifkan dengan zat kimia tertentu, seperti asam atau basa sehingga memiliki pori-pori yang banyak, supaya dapat menjerap gas atau cairan yang tidak diinginkan. Karbon aktif dapat dibuat dari berbagai bahan yang memiliki kandungan karbon tinggi, seperti kayu, sekam padi, tempurung kelapa, dan lain sebagainya. Karbon aktif sering digunakan untuk proses penyaringan dan pemisahan gas^[4]. Karbon aktif juga sering digunakan sebagai adsorben dalam pengolahan limbah karena kemampuannya penjerapan zatnya yang baik. Sehingga karbon aktif sangat efektif jika digunakan untuk memisahkan gas H₂S dan CO₂ dari biogas.

Proses pemurnian biogas dilakukan dengan membuat kolom adsorpsi. Kolom adsorbsi adalah sebuah tabung yang berisi tumpukan karbon aktif dan bahan isian. Bahan isian adalah suatu bahan yang tidak mudah bereaksi dengan zat apapun. Bahan isian ditambahkan untuk mengurangi jumlah karbon aktif yang harus digunakan. Biogas mentah dilewatkan ke dalam kolom adsorber tersebut agar gas H₂S dan CO₂ tertinggal pada permukaan karbon aktif, sedangkan biogas bebas H₂S dan CO₂ dapat melewati kolom adsorber. Biogas bebas H₂S dan CO₂ yang keluar dari kolom adsorber  kemudian ditampung dan dapat digunakan sebagai sumber energi yang lebih aman dan lebih baik daripada biogas mentah. Berikut ini adalah ilustrasi proses pemurnian biogas dengan adsorber karbon aktif :

Gambar 1. Sistem Pemurnian Biogas^[1]

Hasil penelitian membuktikan bahwa biogas keluaran kolom adsorber memiliki kandungan H₂S dan CO₂ yang sangat rendah^[1,4]. Biogas keluaran adsorber tidak akan merusak alat seperti kompor biogas, generator pembangkit listrik maupun mesin kendaraan yang digunakan. Biogas keluaran adsorber inilah yang dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui.

Referensi :

[1] Akila, E. et al. 2017. Biogas Purification using Coconut Shell Based Granular Activated carbon by Pressure Swing Adsorption. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, Vol 6, No. 4, pp 1178-1183. Coimbatore, India.

[2] Harahap, Afni, Z, dkk. 2016. Kajian Pendekatan Persamaan Maxwell-Boltzmann pada Energi Biogas. Prosiding Seminar Nasional Inovasi dan Teknologi Informasi SNITI-3, hal 1739-1746. Binjai, Indonesia.

[3] Koonaphapdeelert, Sirichai, et al. 2018. Low Pressure Biomethane Gas Adsorption by Activated Carbon. Journal Energy for Sustainable Development, Vol 43, pp 196-202. Chiang Mai, Thailand.

[4] Mochizuki, Takuya, et al. 2016. Adsorption Behaviors of Ammonia and Hydrogen Sulfide on Activated Carbon Prepared from Petroleum Coke by KOH Chemical Activation. Fuel Processing Technology, Vol 144, pp 164-169. Venezuela.