Jurnal Teknik Energi, \bl.l,No.l, April20ll ISSN 2089 - 252?

PEMISAHANGASCO,BIOGASMENGGUNAKANALATWATERSCRABBERDENGANVARIASI LAJU ALIR DAN TEKANAN BIOGAS

Jumsan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung

Jl. Geger Kalong Hilir, Ciwaruga, Bandunge-mail: tinapolban@yahoo.co.id

AbstradBiogas is procluced from Jbrmentation of organic materials such as domestic waste and manure fromanilmal hu,sbandary. To increase the quality ofbiogas as a fuel, ithas to befollowed by the the increasingof

CH o concentration. It could be done with seperating cHafrom other gases such as co,. one ofseparation

methode is using a water scrubber with water act as medium which as COris more soluable to water than

CHo. The result showed that CO, absorytion'leas increased.followed by the increasing of the pressure and

the biogas flow rate. Thepercenrage ofcozdbsorption at 2'5 m'/hour ofbiogasflow rate and 8 barwas 4'6

%o, meanwhile it was ll,l 94 at l0 bar In the other side, there was 9,5% ofCH' increasing at 10 bar

Therefore, CO,separation.from biogas usingwater scrubber at I0 bar is better than at 8 bat

Keyv,ords : water scrubber, CO, separation, biogas, water absorber

PENDAHT]LIJAN

Pada beberapa tahun terakhir ini, permasalahan

energi terutama di Indoncsia merupakanpermasalahan yang cukup krusial. Peningkatanperrnintaan encrgi yang disebabkan oleb makinmeningkatnya jumlah penduduk,melambungnya harga bahan bakar minyak danmakin menipisnya sumber minyak bumi, telahmemaksa masyarakal untuk mencari energialternatif lain sebagai pengganti bahan bakarminyak.

Biogas merupakan salah satu bahan bakaralternatif yang bersifat ramah lingkungandengan komponen utama gas metana (CH,) yang

dihasilkan dari proses degradasi bahan organikseperti kotoran hewan, sisa makanan dansampah organik, sehingga biogas dapatdijadikan sebagai bahan bakar alternatifpenggarti bahan bakar minyak yang dapatmengatasi permasalahan energi saat ini. Disamping itu, teknologi pembuatan biogastermasuk teknologi yang cukup murah. Tetapi,biogas yang dihasilkan langsung dari prosesdegradasi kotoran hewan dalam kondisi yangoptimal memiliki kandungan metan (CI{.) yangtidak terlalu tinggi atau hanya sekitar 60-700/o,sisanya adalah gas CO, (30-40%) dan gas

pengotor lainnya seperti O, N, dan HrS dalamjumlah kecil. Oleh karena itu, untuk lebihmeningkatkan kualitas biogas sebagai bahan

bakar, diperlukan suatu metoda unok lebihmeningkatkan kandungan gas metana dalambiogas.

Salah satu metoda yang digunakan untuk prosespeningkatan kandungan gas metana dalambiogas adalah water scrubber dengan media airsebagai penyerap gas CO,, karena gas CO,bersifat lebih larut dalam air dibandingkan gas

metana. Prinsip kerja dari water scrubber yaittdengan menggunakan aliran berlawanan(counterflow) dimana biogas dialirkan dari arahbawah ke atas sedangkan air di alirkan dari arahatas ke bawah. Diharapkan CO, yang terserap airakan terbawa ke bawah bersama-sama aliran airsedangkan gas metana akan naik ke bagian atas.Berdasarkan hal-hal tersebut, pada penelitian iniakan dilakukan pengujian penyerapan gas CO,biogas menggunakan alat waler scrubberdengan variasi laju alir dan tekanan biogassehingga dihasilkan kandungan gas metana yanglebih tinggi.

METODOLOGIBahan dan alat yang digunakanL Biogas sebanyak 3m3 pada tekanan I bar.

2. Airpengumpan.

3. Satu set water scrubber, kapasitas 10m3;

4. Termometer;

5. Pressure gauge;

6. FIow metcr.

t6

Tina Mulya Gantina, Kartono, Maridjo dan Ariefardiansyah

Jurnrl Ieknik Encrgi, \bl.l . \o.1, tpril ?0ll

Tahap-tahap Penelitian

a. Sampel biogas

Biogas yang digunakan dalam pengujian inidiambil dari biodigester petemakan sapi didaerah Cilengkrang-Ujung Berung yangdikembangkan oleh LIPI.

b. Penguj ian Komposisi Biogas

Komposisi biogas terutama kandungan CO,dan CHo nya sebelum dan setelah melewatiwater scrubber, diuji di laboratoriumInstrumentasi Departemen Teknik KimiaITB (Labtek X) dengan menggunakan alatgas chromatography.

c. Penampungan Biogas

Biogas yang akan dipakai untuk prosespemisahan CO. dengan menggunakan alatwater scrLtbber terlebrh dahulu ditampung didalam tabung pcnampung.

d. Pengujian Pemisahan CO. Biogas

Pengujian pemisahan CO, biogas ataupemurnian gas CHo biogas dilakukandengan cara mcngumpankan air pada bagianatas menara water scrubber pada tekanandan laju alir tertentu, sementara itu biogasdialirkanpada bagian bawah kolom (menarawater scrubber). Gas dan cairan akan salingkontak dan terjadi reaksi kimia. Jumlah CO,yang terserap akan dianalisa denganmenggunakan alat Gas Chromatograf. Lajlaliran air sistem diukur denganmenggunakan flow meter yang telahdikalibrasi yang terletak pada keluaranpompa. Alat ukur laju aliran gas terletakpada keluaran kompresor diman a

indikatomya terletak pada kotak panel.Untuk tekanan masuk diukur denganmenggunakaan pressure gauge padakeluaran kompresor. Sedangkan pressaregauge padabagian atas scr 6re," digunakanuntuk melihat tekaran pada s cru b b er

rssN 2089 - 2527

Parameter pengujianLaju aliran airsebesar 1,8 m'/h.

Tekanal konstan: l0 bar dan 8 bar.

Temperatur lingkungan: 25"C.

Laju aliran gas: I m'/h; l,5m'/h;2m'lh;2,5m'/h.

HASIL DAN Pf,MBAHASAN

Pengaruh laju alir biogas terhadapkandungan CO, dan persen penyerapan CO,

Berdasarkan data hasil pengujian diperolehgrafik hubungan kandungan CO, sebelum dansesudah melewati water scrubber pada tekananbiogas 8 bar dan l0 ba1 seperti Gambar 2.a dan2.b, serta grafik persen penyerapan gas CO, padatekanan biogas 8 dan l0 bar dengan alat water.scrubber tersebut yang ditunjukkan padaCambar 3.

Tekanan 13 bar

"s

o

Eo

r0

t0

10

-10

r{{{

01)1Laiu alk cas lm3/hl

I setelah

pemurnian

,) sebelunrpemnn)ian

Tekanan l0bar

Gambar 2. Hubungan laju aliran biogas terhadapkandungan CO,padatekanan 8 bardan l0bar

Gambar 1. Proscs Pemisahan CO, Biogas denganwatterscrubber

I !etelah

penlurnif,[

I sebelunr

pemrrnliar)

Laju alir gar {m3/jam}

t7

60

o .10

c )0t!^

!t!J

0t4

.lurn:rl I':Irik Enrrgj. \ill.l . \o.1, April20ll ISS\ 2089 - 2527

8 dan l0 bar dengan alat water scrubber tersebutditunjukkan pada Gambar 5.1l

s

o,

a.l 0

I6

{I0

a teldrdn 8 bar

atelanai ltlbar

12Laju alir gas im3/,iam)

l

Gambar 3. Penyerapan CO2 terhadap lajualiran biogas pada tekanan 8 dan l0 bar

Pada Gambar 2.a dan 2.b terlihat bahwa makinbesar laju alir biogas baik pada tekanan biogas 8

bar maupun l0 bar maka kandungan CO, biogassetelah pemisahan makin berkurang. Pada keduagambar tersebutjuga terlihat bahwa pada biogasdengan kandungan gas CO, awal yang samayaitu 42,7Y", maka setelah melalui prosespemisahan pada tekanan 8 bar dengan laju alirbiogas paling besaryaitu 2,5 m3/jam, kandungangas CO, menjadi 3 8,1 % sedangkan pada tekanan10 bar meniadi 31,79'u. Dari data tersebut terlihatbahwa selisih kandungan CO. sebelum dansetelah pemisahan pada tekanan 8 bar lebih kecildibandrngkan pada 10 bar. Dengan demikiandapat dikatakan bahwa pemisahan CO, biogasdengan alat water scrubber pada tekanan l0 barlebih baik dan menghasilkan pemisahan CO,yang lebihtinggi dibandingkan pada 8 bar.Hal ini juga didukung dengan nilai persenpenycrapan kandungan CO, pada Gambar 3,dengan tekanan l0 bar menunjukkan persenpenyerapan yang lebih besar dibandingkan pada8 bar Persen penyerapan CO, pada laju aliranbiogas yang paling besar yaitu 2,5 m3/jamadalah sebesar ll,1% untuk tekanan biogas l0bar dan hanya 4,6%0 untuk tekanan biogas 8 bar.Hal tersebut terjadi karena dengan semakinbesamya tekanan dan laju aliran biogas akanmenghasilkan gaya gesek yang semakin besarsehingga lebih mcmudahkan air untukmenyerap/memisahkan CO, dalam biogas.Pengaruh laju alir biogas terhadap kandunganCHo dan persen peningkatan CH.Hubungan kandungan CH., sebelum dan sesudahmelewati alat water scrubber pada tekananbiogas 8 bar dan l0 bar ditunjukkan padaGambar 4.a dan 4.b, serta grafik hubunganpersen peningkatan gas CH.,pada tekanan biogas

=

10z5201510

5

0

a ietelahpertt(lanian

lsebelurrrpelrtttntiart

024Laiu alir ga3 {m3/jam)

tekanan 8 bar

-

c3c

l0

20

10

0

a retelalrpemrrrlrian

! reLeltrrrr

llerItunliari02,1Laju alir ga: {m3/jam}

tekanan 10bar

Gambar 4. Hubungan laju aliran biogas terhadapkandungan CHo pada tekanan 8 bar dan 10 bar

I 0

8

6

l2

0

I

c

.goa

a tel andlr 10bar

I tel.nar) I har

024Lrju alir gas lm3/jamI

Gambar 5. Hubungan laju aliran biogas terhadappersen peningkatan CHn pada tekanan 8 dan l0 bar

Pada Gambar 4.a dan 4.b terlihat bahwa makinbesar laju alir biogas baik pada tekanan biogas 8bar maupun 10 bar maka kandungan CHo biogassetelah pemisahan makin meningkat. Padakedua gambar tersebut juga terlihat bahwa padabiogas dengan kandungan gas CI! awal yangsama yaitu 19,3%, maka setelah melalui prosespemisahan pada tekanan 8 bar dengan laju alirbiogas paling besaryaitu 2,5 m3/jam, kandungan

18

Jurnal Teknik Energi, \bl.l , No-1, April20

gas CH4 menjadi 23,1 70, sedangkan padatekanan l0 bar menjadi 28,6 oh. Dari datatersebut terlihat bahwa selisih kandungan CH.sebelum dan setelah pemisahan pada tekanan 8bar lebih kecil dibandingkan pada l0 bar.Dengan demikian dapat dikatakan bahwapeningkatan CHo biogas dengan alat waterscrubber pada tekanan 10 bar lebih baik danmenghasilkan kandungan CHo yang lebih tinggidibandingkan pada 8 bar

Persen peningkatan CHo pada laju aliran biogasyang paling besar yaitu 2,5 m3/jam adalahsebesar 9,5 o/o untuk tekanan biogas l0 bar danhanya 3,8 o/o untuk tekanan biogas 8 bar. Haltersebut terjadi karena dengan semakin besamyatekanan dan laju aliran biogas akanmenghasilkan gaya gesek yang semakin besarsehingga lebih memudahkan air untukmenyerap/memisahkan CO, sehinggakandungan CHo dalam biogas akan meningkat.

Pada hasil penelitian ini juga terlihat bahwamedia air berperan sebagai mediapemisah/penyerap gas CO, dalam biogassehingga konsentrasi gas CHo dalam biogasdapat menjadi lebih tinggi (lebih mumi), karenagas CO, lebih mudah larut dengan airdibandingkan dengan gas metan (Cho).

KESIMPULAN

Pada biogas dengan kandungan awal CO,sebesar 42,7%o dan kandungan CHo sebesar19,3%, setelah dilakukan proses pemisahand,etgan alat water scrubber pada laju alir biogas2,5 m'ljam, maka kandungan gas CO, pada

tekanan 8 bar berkurang menjadi 38,1 %sedangkan pada tekanan 10 bar menj adi 31,'1'r/o.

Kandungan CH., meningkat menjadi 23,l%o padatekanan 8 bar dan menjadi 28,6Vo pada tekanan10 bar.Persen penyerapan CO. pada laju aliran biogas2,5 m3/jam adalah sebesar ll,lolo pada tekananbiogas l0 bar dan hanya 4,60% pada tekananbiogas 8 bar. Sedangkan kandungan CH. terjadipeningkatan sebesar 3,870 pada tekanan biogas 8

bar dan sebesar 9,5oh pada tekanan l0 barDengan kata lain. pada laju aliran air yang samadengan makin besamya tekanan dan laju aliranbiogas maka penyerapan CO, makin besar. Halini dikarenakan gaya gesek yang dihasilkan olehair dan gas makin besar sehingga akan lebih

lssN 2089 - 252i

memudahkan air untuk menyerap/memisahkanCO, dalam biogas.

DAFTARPUSTAKA1. Bajracharya Tri Ratna. 2007, Purification

And Compression of Biogas: a ResearchExperience, Journal of the Institute ofEngineering, Vol. 7, No. l, pp. I -9.

2. Ofori-Boateng and E.M. Kwo.fie.2009,Water Scrubbing: A Better Option forBiogas Purification .for Elfective Storage,WorldApplied Sciences Joumal 5, hal. 122-125.

3. Deublein. D and SteinhauserA. 2008,Biogas Jrom Waste and RenewableResources, Germany.

4. Fuad Maarif dan Januar Arif .F.2004,Absorbsi Gas Karbondioksida (CO) dalamBiogas dengan Larutan NaOH secaraKontinyu, Jurusan Teknik Kimia, FakrrltasTeknik, Universitas Diponegoro Semarang.

5. Kartohardjono. S, Sari. M, danYuliusman.2009,Absorbsi CO, MelaluiKontaktor Membran Serat beronggaMenggunakan Pelarut Air Dan Larutan0.01 M NaOH,Depok.

6. Nozic. M.2006, Removal of carbon dioxide

.from biogas, Department of ChemicalEngineering, Lund Univers ity, Sweden.

7. Petterson. A dan W'ellinger. A. 2007, BiogasUpgrading Technologies, Development,And Innovations, IEA bioenerglt, Sweden.

8. S. Kartohardjono, Eva F. Karamah, Z.Ahmad dan Distria R.2009, Asborpsi CO,Melalui Kontaktor Membran SeratBerongga, Departemen Teknik Kimia,Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

9. Wellingex A. 2007, Biogas Upgrading, IEAbioenergy, Sweden.

l0- Virendra K. Vijayl, Ram Chandral,Parchuri M. V Subbarao and Shyam S.

Kapdi.2006, "Biogas Purification andBottling into CNG Cylinders; ProducingBio-CNG from Biomass for RuralAutomotive Applications", The 2nd JointInternational Conference on "SustainableEnergy and Environment", Bangkok,Thailand

l9