Penggunaan Kompos sebagai Medium Biofilter Pereduksi Nitrogen Oksida

Tim Penulis : Ardhi Irawan, S. Kel., Meir Diana Kusumawati, S. T., Muhammad Faizal Djadid, S. T., Ummi Nur Fitriana, S. P., dan Prof. Dra. Agnes Endang Sutariningsih Soetarto, M.Sc., Ph.D.

Udara merupakan salah satu faktor utama dalam perikehidupan manusia. Namun dengan meningkatnya peradaban manusia justru terjadi penurunan kualitas udara, salah satu hal yang menyebabkannya adalah pencemaran udara sebagai akibat aktivitas manusia baik dari industri, transportasi maupun pertanian. Polusi udara menyebabkan penurunan kualitas udara yang berdampak pada kesehatan hewan, manusia dan tumbuhan. Turunnya kualitas udara akibat pencemaran lingkungan telah menyebabkan banyak masalah lingkungan diantaranya adalah turunnya kualitas hidup manusia yang disebabkan oleh adanya kesulitan bernafas akibat kurangnya udara bersih, berkurangnya jarak pandang dan timbulnya penyakit yang berhubungan dengan pernafasan. Untuk itu diperlukan solusi yang nyata untuk mengatasi polusi udara yang semakin mengkhawatirkan tersebut. Beberapa diantaranya adalah: penggunaan masker, penanaman pohon dan penggunaan mikroorganisme sebagai biofilter polusi udara. Penggunaan biofilter dapat menjadi solusi jangka panjang karena sifat beberapa mikroorganisme yang mampu menyerap dan menguraikan zat-zat berbahaya di lingkungan seperti nitrogen oleh bakteri nitrifikasi, carbon oleh mikroalga dan zat berbahaya lainnya.

Biofiltrasi adalah proses pengolahan polutan gas di dalam suatu unggun medium ketika polutan mengalami degradasi oleh mikroorganisme, sedangkan di dalam biotrickling filtrasi terdapat cairan yang diteteskan di atas unggun medium untuk menghasilkan kondisi optimum pada lapisan biofilm. Dalam biofilter polutan akan ditransfer langsung pada biofilm, sedangkan dalam biotrickling filter polutan ditransfer melalui cairan yang diteteskan di atas medium filter.  Biofiltrasi memiliki potensi untuk mereduksi emisi gas-gas penyebab bau dari proses pengomposan secara simultan. Kolom biofilter sederhana dalam desain dan pengoperasian, memiliki kemudahan akses terhadap mikroorganisme di dalam medium, serta pembentukan limbah baru dapat dihindari (Utami, 2011).

Sistem pengolahan emisi gas secara biologis merupakan suatu pengolahan alternatif untuk proses pengolahan konvensional dan seringkali lebih disukai karena sistem ini lebih efektif dalam menangani kontaminan dalam konsentrasi rendah dengan laju alir tinggi. Salah satu sistem pengolahan biologis yang sering digunakan adalah sistem biofilter. Hal ini dikarenakan memberikan porositas yang tinggi, ketersediaan nutrisi yang tinggi, kapasitas retensi dengan kelembaban yang tinggi, dan kapasitas buffering yang tinggi guna mempertahankan pertumbuhan microbial pada medium biofilter yang diinginkan. Jenis medium biofilter juga mempengaruhi stabilitas jangka panjang dan kinerja dari biofilter. Medium biofilter yang paling sering digunakan adalah peat, kompos, karbon teraktivasi, tanah, heather, serpihan kayu, dan batu lava (Simanjuntak, 2008).

A. Perencanaan sistem biofilter untuk mereduksi gas nitrogen oksida dapat dilakukan dengan cara :

1).      Menentukan medium biofilter yang akan digunakan.

2).     Perancangan sistem biofilter

3).      Uji kebocoran pada sambungan pipa dengan kolom biofilter.

4).      Kalibrasi mass flow regulator.

5).      Kalibrasi volume gas.

6).      Mempersiapkan medium biofilter.

7).      Proses biofiltrasi.

Dapat dilakukan sistem biofilter terbuka atau tertutup. Biofilter sistem terbuka menghadapi biaya operasi yang tinggi terkait dengan sistem aerasi, penurunan tekanan yang cukup besar, penyumbatan karena pertumbuhan berlebih dari biomassa dan kesulitan dalam memperkaya nutrisi yang dibutuhkan oleh populasi mikroba. Selain itu, setiap aliran udara bervariasi dalam hal komposisi, suhu, kelembaban relatif dan frekuensi emisi; karenanya, biofilter tipe terbuka tertentu tidak efisien dalam mengolah senyawa yang mengandung emisi yang sulit terurai; larut dalam air; produk samping dari proses biodegradasi seperti produk asam (misalnya senyawa sulfur dan nitrogen) dan lain - lain. Selain itu, kelemahan lain dari sistem terbuka adalah seringnya pergantian media organik dan konsumsi ruang yang besar. Pada musim kemarau, untuk mempertahankan dan mengkondisikan kelembaban, ke dalam media filter terbuka ini biasanya dilakukan penyemprotan air dari permukaan bagian atas media filter. Biofilter sistem terbuka dalam operasionalnya akan terpapar berbagai kondisi cuaca (hujan, kemarau, fluktuasi suhu dan lain-lain). Untuk mengkompensasi paparan tersebut, biofilter dirancang dengan parameter yang mempunyai rentang lebar.

Biofilter yang lebih modern, disebut juga sebagai tipe tertutup, memiliki kemampuan untuk mengatur laju aliran, pH, kadar air, penurunan tekanan, pengkondisian gas, suhu, kebutuhan oksigen, penghilangan inhibitor (kelebihan NH3 dan H2S) dan pengayaan nutrisi untuk mempertahankan populasi mikroba yang tepat untuk penyaringan dan atau penyerapan yang efektif (Mulyanto et.al., 2020).

Rancangan parameter biofilter dengan media kompos (Mulyanto et.al., 2020)

Gambar 1 Biofilter sistem terbuka

Sumber : Mulyanto et.al. (2020)

Gambar 2 Biofilter sistem tertutup

B. Cara kerja sistem biofilter

1).      Sirkulasi emisi gas nitrogen oksida

2).      Proses pada kolom biofilter atau proses biofiltrasi

3).      Gas Outlet Sistem Biofilter

Hal - hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan biofilter untuk mereduksi gas Nitrogen Oksida dengan jumlah yang besar adalah:

• Biofilter dengan kapasitas besar juga pasti akan memerlukan lahan yang luas.
• Kemampuan medium biofilter untuk mereduksi emisi gas harus sering dilakukan pengecekan karena terkait dengan habitat mikroba.
• Perencanaan biofilter harus tepat karena terkait dengan aliran emisi gas dan waktu tinggal dalam kolom biofilter.

Daftar Pustaka

Mulyanto, A., Pratama, R. A., & Nugraha, Y. W. 2020. Biofilter sebagai perangkap bau pada unit pretreatment sampah. Jurnal Rekayasa Lingkungan, 13(1).

Simanjuntak, J. 2008. Reduksi gas dinitrogen monoksida dengan menggunakan pupuk kompos sebagai biofilter. Skripsi. Depok : Universitas Indonesia.

Utami, T. S. 2011. Pengembangan biofilter sebagai alternatif  pereduksi emisi nitrogen oksida melalui  pemanfaatan kompos sebagai medium filter. Disertasi. Depok : Universitas Indonesia.