Biogas As Vehicle Fuel

Pendahuluan

Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi minim oksigen (anaerob) di dalam sebuah digester (Renilaili, 2015). Bahan-bahan organik dapat berasal dari limbah peternakan, limbah pertanian, limbah perairan, limbah industri, limbah sampah organik atau limbah kotoran manusia. Selain itu, biogas dapat dihasilkan dari reaksi CO2 dan H2 melalui proses Sabatier pada temperatur 250 -- 300oC menggunakan katalis nikel atau ruthenium. Komposisi utama biogas terdiri dari gas metana (CH4), karbon dioksida (CO2) dan gas-gas lainnya. Gas metana dalam biogas, jika dibakar relatif lebih bersih daripada batubara dan menghasilkan gas CO2 yang rendah dengan energi yang dihasilkan lebih besar. Biogas sering disebut juga sebagai biometana (biomethane). Detail kompoisi biogas ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Komposisi biogas

Sumber : American Biogas Council, 2013

Biogas dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik, bahan bakar kendaraan, pemanas dan bahan baku industri. Jika biogas akan digunakan sebagai pemanas maka kandungan air dan sulfur harus dihilangkan agar pemanasan optimal dan jika biogas akan digunakan sebagai pembangkit listrik, kandungan air, sulfur dan senyawa-senyawa halogen harus dihilangkan. Sedangkan jika digunakan sebagai bahan bakar kendaraan kandungan air, sulfur, CO2, dan senyawa-senyawa halogen harus dihilangkan. 1 m3 biogas mampu menyalakan lampu  60 -- 100 watt selama 6 jam, setara dengan 0,7 kg minyak tanah, menghasilkan listrik sebesar 1,25 kWh,  dan dapat menggerakkan satu motor tenaga kuda selama dua jam (Perdana, dkk, 2012).

Biogas Sebagai Bahan Bakar Kendaraan

Gas alam memiliki komponen utama yang sama dengan biogas yaitu gas metana. Namun, cadangan gas alam dunia akan habis dalam kurun waktu 60 tahun sehingga biogas sebagai alternatif pengganti gas alam perlu dikembangkan. Kandungan gas metana dalam biogas lebih rendah dibandingkan dengan gas alam. Begitupun dengan kandungan kabron dioksida (CO2), biogas memiliki kandungan CO2 yang lebih tinggi daripada gas alam. Teknologi dalam memproduksi biogas dapat berasal dari limbah industri, landfill, limbah peternakan dan biomassa. Tabel 2 menunjukkan komposisi gas dari biogas hasil dari digester anaerobik, landfill ddibandingkan dengan gas alam.

Tabel 2. Perbandingan komposisi gas antara gas alam dengan biogas

Sumber : Papacz, 2011

Dalam memproduksi biogas menggunakan teknologi digester anaerobik menggunakan lemak, protein dan karbohidrat sebagai bahan baku melalui serangkaian proses seperti hidrolisis, asidifikasi, acetogenesis dan metanogenesis. Gas CO2 yang dihasilkan dari proses metanogenesis, dapat direaksikan kembali dengan gas H2 yang didapat dari proses elektrolisis air. Sumber bahan baku lainnya untuk memproduksi biogas adalah biomassa melalui tahap gasifikasi yang menghasilkan gas CO dan H2, kemudian gas CO akan direaksikan dalam reaktor CO-Shift conversion untuk mendapatkan gas CO2 dan direaksikan dengan gas H2 yang dihasilkan dari proses gasifikasi. Skema umum proses produksi biogas (bio metana) ditunjukkan oleh Gambar 1.

Gambar 1. Skema umum proses produksi biogas Sumber : IRENA, 2017

Biogas yang dihasilkan memiliki kandungan gas metana 50 -- 60% sehingga perlu proses pemurnian gas metana agar dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan. 1 m3 biogas dengan kandugan gas metana sekitar 65% memiliki kandungan energi sebesar 6,5 kWh sedangkan 1 m3 biogas dengan kandungan gas metana sekitar 96-97% memiliki kandungan energi sebesar 9,7 kWh (Papacz, 2011). Sehingga perlu dilakukan proses pemurnian gas metana dari pengotor-pengotornya. Ada beberapa cara untuk menghilangkan pengotor-pengotor di dalam biogas diantaranya Pressure Swing Adsorption (PSA), water scrubbing,dan membrane technology. Teknologi PSA, terdiri dari 4 kolom adsorpsi, unit desulfurisasi, dan dehydrator. Biogas akan masuk terlebih dahulu ke unit desulfurisasi dan dehydrator untuk menghilangkan kandungan H2S dan air. Pada kolom adsorpsi terjadi proses penghilangan gas CO2 di dalam biogas melalui adsorben pada tekanan 4 -- 7 bar. Jika adsorben sudah jenuh, gas CO2 akan dibuang ke lingkungan. Proses pemurnian biogas melalui teknologi PSA ditunjukkanoleh Gambar 2.

Gambar 2. Proses pemurnian biogas menggunakan teknologi PSA Sumber : IRENA, 2017

Proses pemurnian biogas dapat dilakukan dengan teknologi membran. Teknologi membran relatif baru dibandingkan teknologi PSA. Biogas akan masuk ke unit desulfurisasi dan dehydrator untuk menghilangkan H2S dan air. Selanjutnya, proses pemisahan gas CO2 dan metana menggunakan membran. Karena molekul gas metana lebih besar dari gas CO2, maka gas metana tidak dapat melewati pori membran dan hanya gas CO2 yang bisa melewatinya. Sehingga dihasilkan biogas (bio metana) 96-97%. Proses pemurnian biogas menggunakan teknologi membran ditunjukkan oleh Gambar 3.

Gambar 3. Proses pemurnian biogas menggunakan teknologi membran Sumber : IRENA, 2017

Biogas hasil proses pemurnian jika ingin digunakan sebagai bahan bakar kendaraan harus disimpan pada tekanan 200 -- 250 bar di dalam tangki bertekanan yang terbuat dari baja atau bahan komposit alumunium (Papacz, 2011). Beberapa negara di Eropa, Amerika dan China telah membuat kendaraan berbahan bakar gas metana bertekanan (Bio-CMG) dan membuat stasiun pengisian bahan bakarnya. Dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar kendaraan atau pembangkit listrik dapat menurunkan emisi CO2 hingga 95%.

Penutup

Biogas memiliki peran penting dalam menyelesaikan masalah lingkungan dan energi. Di Indonesia, biogas telah banyak digunakan sebagai pembangkit listrik dan bahan bakar gas untuk memasak. Contohnya di Riau, terdapat dua pembangkit listrik tenaga biogas yang sudah beroperasi. PLT biogas di Rokan Hulu, Riau menghasilkan 750 m3/jam biogas yang menghasilkan listrik 1 MW untuk 1.050 rumah sedangkan PLT Biogas di PTPN V, Kebun Tandun, Riau menghasilkan 850 m3/jam biogas yang menghasilkan listrik 1 MW untuk pengolahan proses inti minyak sawit (Buku Informasi Bioenergi, KESDM). Di negara-negara eropa biogas telah dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan. Di Swedia, sembilan kota telah menggunakan Bio-CMG sebagai bahan bakar kendaraan. Sumber pembuatan biogas berasal dari limbah industri dan limbah peternakan. Swedia memilki 231 industri penghasil biogas dari berbagai jenis bahan baku dan setiap kota telah memiliki beberapa jenis kendaraan yang berbahan bakar Bio-CMG. Tidak hanya di Swedia, Kendaraan berbahan bakar Bio-CMG juga diterapkan di kota Roma (Italisa), Lille (Perancis), Reykjavik (Islandia), dan Zurich (Swiss). Tabel 3 menunjukkan perkembangan transportasi berbahan bakar Bio-CMG di kota-kota Eropa.

Tabel 3. Perkembangan transportasi berbahan bakar Bio-CMG di kota-kota Eropa

Sumber : Landahl, 2003

Referensi

Dirjen Energi Baru Terbarukan dan Konservasi Energi. Buku Informasi Bioenergi. Jakarta : Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral

Renilaili. 2015. Eceng Gondok Sebagai Biogas yang Ramah Lingkungan. Palembang : Universitas Bina Darma

Papacz, Wladyslaw. 2011. Biogas As Vehicle Fuel. University of Zielona Gora

Perdana, Ana Wahyu, Sri Wahyuni dan Rifky. 2012. Penggunaan Bahan Bakar Biogas Sebagai Energi Penggerak Mula Pompa Air Model CCWP-30. Jakarta : Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. Hamka

Eriksson, Philip dan Martin Olsson. 2007. The Potential Biogas As Vehicle Fuel in Europe. Goteborg : Chalmers University of Technology

IRENA. 2017. Biogas For Road Vehicles: Technology Brief. Abu Dhabi : International Renewable Energy Agency

American Biogas Council. 2013. The Feasibility of Biogas to Vehicle Fuel Projects. Greenlane Biogas

Budiman, Arief. 2014. Potensi Pengembangan Bio-compressed Methane Gases (Bio-CMG) dari Biomassa sebagai Pengganti LPG dan BBG. Pusat Studi Energi, Universitas Gadjah Mada

Landahl, Gustaf. 2003. Biogas As Vehicle Fuel. Stockholm : Trendsetter.

Artikel ini dibuat untuk mengikuti kompetisi dari Kementrian ESDM (www.esdm.go.id) #15HariBerceritaEnergi