Pemanfaatan Limbah Dapur Menjadi Biohidrogen Fuel

Permasalahan yang masih menjadi perhatian di Indonesia adalah sampah. Berbagai upaya telah dilakukan pemerintah untuk mengatasi permasalahan sampah yang ada di Indonesia, seperti menyediakan tempat daur ulang untuk sampah plastik, kaca, maupun kaleng. Akan tetapi, untuk sampah organik khususnya sampah rumah tangga masih belum dikelola dengan baik. Sampah organik memang dapat diurai seiring berjalannya waktu, namun sampah yang dibiarkan menumpuk begitu saja tentu akan menimbulkan permasalahan baru.

Indonesia yang menghasilkan limbah dapur sebanyak 23-48 juta ton/tahun, menjadikan Indonesia menjadi negara penghasil sampah makanan terbanyak di Asia Tenggara (Nada Naurah,2022). Limbah dapur ini sebagian besar dihasilkan dari aktivitas memasak di rumah tangga dan industri makanan. Namun, hingga saat ini penanganan terhadap limbah dapur masih belum tepat sehingga dapat menyebabkan pencemaran lingkungan dan pembentukan gas rumah kaca.

Menanggapi permasalahan tersebut, perlu adanya solusi untuk pengolahan limbah dapur yang tidak menimbulkan pencemaran. Salah satu cara yang bisa dilakukan adalah mengkonversi limbah dapur menjadi sumber energi, dalam hal ini adalah menjadi biohidrogen melalui proses fermentasi. Gas hidrogen yang dihasilkan dari proses tersebut memiliki potensi sebagai sumber energi terbarukan yang bersih dan efisien. Hal ini sekaligus sebagai upaya mengatasi masalah krisis energi.

Biohidrogen Fuel

Biohidrogen merupakan unsur hidrogen (H2) yang dihasilkan dari pengolahan komponen organik seperti biomassa, limbah biomassa, dan limbah pertanian. Hidrogen merupakan unsur yang berupa gas, tidak berwarna, tidak memiliki bau, bersifat non logam dan merupakan jenis gas yang mudah terbakar. 

Hidrogen merupakan unsur paling ringan di dunia dengan berat molekul sebesar 1,0008g/mol. Hidrogen dapat dimanfaatkan dalam banyak hal seperti bahan baku produksi ammonia, plastic, polyester, pupuk, asam hidroklorida, dan bahan bakar yang lebih bersih dan ramah lingkungan.

Gas hidrogen (H2) memiliki gravimetrik energi paling tinggi di antara jenis bahan bakar lainnya, sehingga cocok terhadap elektrokimia serta pembakarannya tidak menghasilkan emisi karbon. Emisi karbon sendiri merupakan polutan yang jumlahnya saat ini sangat banyak dan berkontribusi dalam pencemaran udara dan perubahan iklim. Akan tetapi, dengan produksi biohidrogen dari limbah dapur tidak hanya menjawab permasalahan tentang energi bersih dan terjangkau, tetapi sekaligus mengatasi permasalahan sampah di Indonesia.

Cara Mengubah Limbah Dapur Menjadi Biohidrogen Fuel

Bahan baku pembuatan biohidrogen ini adalah limbah dapur yang berupa sampah organik seperti sisa sayuran dan sampah makanan. Untuk proses fermentasi, menggunakan bantuan dari inokulum. Inokulum adalah bahan yang mengandung mikroorganisme yang ditambahkan ke dalam suatu substrat yang dipakai sebagai bibit mikroba dalam proses penguraian anaerob. Inokulum yang digunakan berupa efluen (cairan keluar) yang dihasilkan dari biodigester berbahan baku kotoran sapi. 

Menurut penelitian yang sudah ada, inokulum jenis ini merupakan yang paling sesuai untuk digunakan pada substrat limbah dapur. Sebelum digunakan, inokulum terlebih dahulu disaring untuk memisahkan padatan-padatan besar yang ada di dalamnya.

Dalam proses pembuatan biohidrogen, kita menggunakan rangkaian alat sederhana yang terdiri atas digester dan gasometer. Limbah dapur dan inokulum dimasukkan ke dalam digester kemudian ditambahkan dengan zat aditif berupa NPK PHONSKA untuk mempercepat dan memaksimalkan proses fermentasi. 

Dari proses fermentasi anaerobik akan dihasilkan campuran gas yang mengandung CH4 yang menyebabkan gas bersifat biofuel dan kontaminan.  Gas yang dihasilkan dari proses fermentasi anaerobik akan dialirkan menuju ke gasometer. Gasometer sendiri berfungsi sebagai alat pemurnian gas sekaligus sebagai tempat untuk menyimpan gas yang telah dimurnikan dari hasil fermentasi anaerob.

Langkah yang bisa dilakukan untuk memurnikan biohidrogen adalah melalui proses biodesulfurasi. Proses ini dianggap menguntungkan karena H2S akan terserap semua dan tidak memerlukan bahan kimia yang mahal. Proses biodesulfurasi menggunakan tekanan atmosfer dan menghasilkan produk akhir berupa sulfur yang dapat dimanfaatkan kembali. 

Selanjutnya dilakukan proses penyerapan CO2 menggunakan larutan K22CO3 yang dapat diregenerasi, terakhir proses pemurnian H2 menggunakan prinsip Pressure Swing Adsorber (PSA) yang menghasilkan hidrogen dengan tingkat kemurnian 99%.

Cara Kerja Hidrogen Sebagai Bahan Bakar Kendaraan

Hidrogen yang tersimpan dalam tangki khusus yang dilapisi material komposit untuk memastikan keamana hidrogen. Hidrogen dan oksigen akan bereaksi di dalam katoda melalui proses elektrolisis. Pada reaksi ini akan dihasilkan ion hydrogen dan elektron yang mengalir melalui konduktor dan menghasilkan arus listrik dalam system kelistrikan mobil.

Emisi yang dihasilkan dari proses elektrolisis kendaraan hidrogen adalah air. Oleh karena itu, kendaraan hidrogen dianggap sebagai alternatif kendaraan ramah lingkungan. Energi listrik yang dihasilkan dapat disimpan di dalem baterai atau bisa juga langsung digunakan. Sistem pada kendaraan hidrogen terbilang sederhana dan biaya operasionalnya terbilang rendah.

Dampak Terhadap Lingkungan

Dampak pengolahan limbah dapur menjadi biohidrogen tentu berdampak positif terhadap lingkungan. Bahan baku pembuatan biohidrogen yang merupakan limbah rumah tangga tentu bisa membantu masalah penumpukan sampah di lingkungan. Dengan berkurangnya limbah rumah tangga, kita juga mengurangi adanya penyebaran penyakit yang disebabkan oleh banyaknya sampah yang menumpuk di lingkungan.

Proses pengolahan biohidrogen masih bersifat lebih bersih sehingga dapat mengurangi emisi rumah kaca.  Pemakaian biohidrogen sebagai pengganti bahan bakar kendaraan, tentu berdampak pada berkurangnya karbon monoksida hasil dari pembakaran hidrogen menghasilkan air sebagai produk sampingan utama, sehingga dianggap lebih ramah lingkungan.

Gas H2 berpotensi menimbulkan ledakan dan kebakaran apabila tercampur dengan udara. Maka dari itu, penyimpanan hidrogen harus benar benar diperhatikan. Jika ada kebocoran, hidrogen dapat langsung menyala. Selain itu, gas H2 tidak bisa dilihat dengan mata telanjang sehingga dapat mengakibatkan kebakaran yang tidak terduga.  

Penting untuk meneliti lebih dalam dan mempertimbangkan keseluruhan proses produksi hingga bisa meminimalisir dampak yang dihasilkan. Penggunaan sumber daya seperti air dan nutrient juga harus diperhatikan dan dikelola dengan bijak.