PEMURNIAN BIOGAS UNTUK MENCAPAI PIPELINE QUALITY GAS SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN YANG RAMAH LINGKUNGAN

Abstract

Kebutuhan energi alternatif di Indonesia sudah mendesak untuk mencari dan menggunakan energi baru terbarukan (EBT), salah satu sumber energi alternatif yang terbarukan adalah biogas. Biogas merupakan salah satu sumber energi terbarukan dengan komponen penyusun utama CH4 dan CO2, serta gas lain dalam jumlah relatif kecil, yaitu H2S, NH3, H2, N2, dan H2O. Untuk memaksimalkan nilai kalori biogas dan menghilangkan kerugian yang dapat ditimbulkan dari adanya gas pengotor, maka harus dilakukan proses pemurnian dengan cara menghilangkan gas-gas pengotor dari biogas. Metode kondensasi dan adsorpsi dipilih karena kemampuannya dalam pemurnian biogas, dengan adsorben yang digunakan adalah karbon aktif dan zeolit. Tujuan dari penelitian ini adalah (1) mengembangkan sumber energi terbarukan berbasis biogas dari air limbah industri tahu; (2) menghilangkan gas-gas pengotor dalam biogas melalui proses kondensasi dan adsorpsi menggunakan karbon aktif dan zeolit; (3) mengevaluasi penerapan teknologi yang terintegrasi dalam satu sistem untuk mendapatkan kemurnian CH4 mencapai pipeline quality gas; dan (4) merekomendasikan penerapan teknologi pemurnian biogas yang terintegrasi pada masyarakat industri. Metode yang digunakan adalah metode eksperimental melalui integrasi kondensasi dan adsorpsi bertingkat dengan adsorben karbon aktif dan zeolit. Teknik wawancara bebas juga dilakukan terhadap terhadap tokoh masyarakat dan industri tahu. Beberapa hasil penting dari penelitian ini yaitu biogas dari air limbah industri tahu mengandung CH4 45,89%; CO2 29,69%; H2S 0,33%; NH3 0,0006%; H2O 24,10%. Kadar komponen gas dalam biogas dianalisis menggunakan metode sesuai SNI. Potensi CH4 yang dihasilkan pada 1 sentra industri tahu sebesar 1.350.650 l/hari dengan nilai kalor sebesar 10.800.900 kkal/hari. Pemanfaatan biogas tersebut dapat mensubstitusi 100% kebutuhan solar, 100% kebutuhan LPG, dan 15,3% kebutuhan serbuk gergaji pada sentra dengan total penghematan biaya operasional sebesar Rp 3.176.840,00/hari. Proses pemurnian biogas yang dilakukan secara integrasi dapat menghasilkan CH4 dengan kadar 99,55%, efisiensi penyisihan H2O 99,79%; H2S 98,98%; NH3 98,87%; dan CO2 97%. Dari hasil perhitungan waktu jenuh, karbon aktif akan dicapai setelah 13 jam operasi dan zeolit setelah 37 jam operasi. Waktu jenuh dihitung menggunakan neraca massa persamaan Freundlich karena adsorben dapat menyerap berbagai macam molekul gas, selain itu terjadi interaksi antara adsorben dan adsorbat. Hal yang dapat disimpulkan dari penelitian ini adalah metode pemurnian terintegrasi dapat diterapkan pada industri tahu lainnya untuk mendapatkan CH4 dengan kemurnian tinggi setara pipeline quality gas yang merupakan sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Kata kunci: biogas, pemurnian, air limbah tahu, pipeline quality gas. The need of alternative renewable energy is urgent in Indonesia, one of the alternative renewable energy source is biogas. The main components of biogas are CH4 and CO2. Furthermore, it contains other gases in relatively slight quantities, such as H2S, NH3, H2, N2, and H2O. The methane content causes biogas combustible, so that it can be used as fuel. To maximize the calorific value of biogas, it has to be purified through elimination of impurities gases, besides their existence in biogas can cause losses to human and environment. Condensation and adsorption methods were choosen due to their capability in biogas purifications, the adsorbents used were activated carbon and zeolite. The objectives of this study are (1) to develop renewable energy source based on biogas from tofu waste water; (2) to remove the impurities of biogas through condensation and adsorption processes using activated carbon and zeolite; (3) to evaluate the integrated technology application to get CH4 purity equal to pipeline quality gas; (4) to recommend the purification technology application in industry community. The method used was experimental method through integrated process of condensation and adsorption using activated carbon and zeolite. Open interview technique was also conducted to the public figures and the tofu industries. Some important results got from the research were biogas from tofu waste water contains CH4 as much as 45,89%; CO2 29,69%; H2S 0,33%; NH3 0,0006%; H2O 24,10%. The gas components were analyzed using method based on SNI. The potency of CH4 produced in tofu industry center is 1.350.650 l/day, its calorific value is 10.800.900 kcal/day. Utilization of the biogas can substitute 100% of diesel fuel, 100% of LPG, and 15,3% of sawdust needs in entire center as operational cost savings Rp 3.176.840,00/day in total. Purification process using the integrated method can reach maximum CH4 purity of 99,55%, the removal efficiency of H2O was 99,79%; H2S 98,98%; NH3 98,87%; and CO2 97%. Activated carbon will reach its saturity after 13 hours purification process and zeolite after 37 hours process by calculation. Saturation time was calculated using mass balance of Freundlich equation, because the adsorbents can adsorp many kinds of gas molecules and it was occurred interaction between adsorbent and adsorbate. It can be concluded that integrated purification method may apply in other tofu industries to get high purity of CH4 in biogas that can be used as environmentally friendly and sustainable energy source. Keywords: biogas, purification, tofu waste water, pipeline quality gas.