Biogas

Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik yang mendegradasi bahan-bahan organik. Contoh dari bahan organik ini adalah kotoran, limbah domestik, mikroalga beserta residunya, atau setiap limbah organik yang dapat diurai oleh makhluk hidup dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida. Biogas merupakan sumber energi terbarukan dan ramah lingkungan. Energi dari biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan listrik.

Fasilitas produksi dan penyimpanan biogas di Neuhaus an der Oste, sebuah pemukiman di Lower Saxony, Jerman

Penyusun utama biogas adalah metana (CH₄), karbon dioksida (CO₂), amonia (NH₃), hidrogen sulfida (H₂S) , oksigen(O₂), dan beberapa gas lain. Gas metana, hidrogen, dan karbon monoksida dapat dibakar atau dioksidasi dengan oksigen sehingga melepaskan energi. Energi inilah yang nantinya akan dijadikan sebagai bahan bakar. Energi ini dapat digunakan untuk pelbagai tujuan pemanasan, seperti memasak. Energi ini juga dapat digunakan sebagai listrik.

Biogas dihasilkan dari degradasi anaerobik dengan menggunakan organisme anaerobik. Organisme ini akan mencerna material organik tersebut dalam baik dalam sistem yang bermacam-macam, seperti kontinu, semi-kontinu, ataupun tertutup. Sistem ini mendukung organisme tersebut untuk mengubah biomassa dari materi organik menjadi biogas. Sistem ini disebut biodigester atau bioreaktor. Selain pada sistem buatan, degradasi anaerobik juga terjadi di alam dan menjadi proses penting dalam siklus karbon.

Beberapa sampah organik lebih sulit untuk didegradasi dibandingkan dengan yang lain. Sampah makanan, lemak, minyak, dan rumput-rumputan merupakan sampah organik yang paling mudah untuk diproses, sedangkan limbah ternak biasanya paling sulit. Oleh karena itu, proses produksi biogas biasanya mencampurkan beberapa sampah sekaligus pada satu bioreaktor yang sama untuk dapat meningkatkan produksi biogas. Cara ini disebut dengan ko-digesti. Selain itu, bioreaktor juga dapat dibuat lebih hangat diantara suhu 30 sampai 38 derajat celcius agar sampah lebih cepat terurai.

Biogas dan aktivitas anaerobik

Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil mengurai dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil.

Saat ini, banyak negara maju meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah.

Gas tempat pembuangan akhir

Gas tempat pembuangan akhir adalah gas yang dihasilkan oleh limbah padat yang dibuang di tempat pembuangan akhir. Sampah ditimbun dan ditekan secara mekanik dan tekanan dari lapisan di atasnya. Karena kondisinya menjadi anaerobik, bahan organik tersebut terurai dan tempat pembuangan akhir dihasilkan. Gas ini semakin berkumpul untuk kemudian perlahan-lahan terlepas ke atmosfer. Hal ini menjadi berbahaya karena:

• Dapat menyebabkan ledakan
• Pemanasan global melalui metana yang merupakan gas rumah kaca
• Material organik yang terlepas dapat menimbulkan asbut fotokimia

Rentang komposisi biogas umumnya

Komposisi biogas bervariasi tergantung dengan asal proses anaerobik yang terjadi. Gas tempat pembuangan akhir memiliki konsentrasi metana sekitar 50%, sedangkan sistem pengolahan limbah maju dapat menghasilkan biogas dengan 55-75%CH₄

Komposisi biogas

Komponen	%
Metana (CH4)	55-75
Karbon dioksida (CO2)	25-45
Nitrogen (N2)	0-0.3
Hidrogen (H2)	1-5
Hidrogen sulfida (H2S)	0-3
Oksigen (O2)	0.1-0.5

Kandungan energi

Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu biogas sangat cocok digunakan sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil.

Pupuk dari limbah biogas

Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulosa, lignin, dan lain-lain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Pupuk organik dari biogas telah diujicoba pada tanaman jagung, bawang merah, dan padi.

Siloksan dan gas engines (mesin berbahan bakar gas)

Dalam beberapa kasus, gas landfill mengandung siloksan. Selama proses pembakaran, silikon yang terkandung dalam siloksan tersebut akan dilepaskan dan dapat bereaksi dengan oksigen bebas atau elemen-elemen lain yang terkandung dalam gas tersebut. Akibatnya akan terbentuk deposit (endapan) yang umumnya mengandung silika () atau silikat (), tetapi deposit tersebut dapat juga mengandung kalsium, sulfur belerang, zinc (seng), atau fosfor. Deposit-deposit ini (umumnya berwarna putih) dapat menebal hingga beberapa millimeter di dalam mesin serta sangat sulit dihilangkan baik secara kimiawi maupun secara mekanik.

Pada internal combustion engines (mesin dengan pembakaran internal), deposit pada piston dan kepala silinder bersifat sangat abrasif, hingga jumlah yang sedikit saja sudah cukup untuk merusak mesin hingga perlu perawatan total pada operasi 5.000 jam atau kurang. Kerusakan yang terjadi serupa dengan yang diakibatkan karbon yang timbul selama mesin diesel bekerja ringan. Deposit pada turbin dari turbocharger akan menurukan efisiensi charger tersebut.

Stirling engine lebih tahan terhadap siloksan, walaupun deposit pada tabungnya dapat mengurangi efisiensi

Biogas terhadap gas alam

Jika biogas dibersihkan dari pengotor secara baik, ia akan memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. JIka hal ini dapat dicapai, produsen biogas dapat menjualnya langsung ke jaringan distribusi gas. Akan tetapi gas tersebut harus sangat bersih untuk mencapai kualitas pipeline. Air (H₂O), hidrogen sulfida (H₂S) dan partikulat harus dihilangkan jika terkandung dalam jumlah besar di gas tersebut. Karbon dioksida jarang ikut dihilangkan, tetapi ia juga harus dipisahkan untuk mencapai gas kualitas pipeline. JIka biogas harus digunakan tanpa pembersihan yang ektensif, biasanya gas ini dicampur dengan gas alam untuk meningkatkan pembakaran. Biogas yang telah dibersihkan untuk mencapai kualitas pipeline dinamakan gas alam terbaharui.

Penggunaan gas alam terbaharui

Dalam bentuk ini, gas tersebut dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya seperti distribusi melalui jaringan gas, pembangkit listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika dikompresi, ia dapat menggantikan gas alam terkompresi (CNG) yang digunakan pada kendaraan.

Implementasi skala besar di Indonesia

1. Di Belitung kapasitas 1.2 MW
2. Di Palu kapasitas 2.85 MW

Pranala luar

• (Inggris) AGORES - Biogas Biofuel Lille 2006-10-06 di Wayback Machine. (PDF)
• (Inggris) AGORES - Biogas Biofuel Stockholm 2006-11-16 di Wayback Machine. (PDF)
• (Inggris) Perkenalan terhadap Biogas - University of Adelaide
• (Indonesia) Pemanfaatan Kotoran Hewan Menjadi Energi Biogas Untuk Mendukung Pertumbuhan UMKM di Kabupaten Pamekasan^{[pranala nonaktif permanen]}
• (Indonesia) PEMBUATAN DAN PEMANFAATAN BIOGAS SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF DENGAN MENGGUNAKAN TABUNG DIGESTER METODE KULTUR KONTINYU

Referensi

1. Bhatia, S. C. (2014-01-01). Bhatia, S. C., ed. Advanced Renewable Energy Systems (dalam bahasa Inggris). New Delhi: Woodhead Publishing India. hlm. 426. doi:10.1016/b978-1-78242-269-3.50017-6. ISBN 978-1-78242-269-3.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
2. Budiman, Arief; Suyono, Eko Agus; Dewayanto, Nugroho; Dewati, Putri Restu; Pradana, Yano Surya; Widawati, Teta Fathya (2023). Biorefinery Mikroalga. Sleman, D.I. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. ISBN 9786233591201.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
3. "Raw biogas". www.etipbioenergy.eu. Diakses tanggal 2021-01-22. 
4. Charcosset, C. (2014-01-01). Gugliuzza, Annarosa; Basile, Angelo, ed. Membranes for Clean and Renewable Power Applications (dalam bahasa Inggris). Cambridge: Woodhead Publishing. hlm. 46. doi:10.1533/9780857098658.1.44. ISBN 978-0-85709-545-9. (...) Raw biogas contains about 55–65% methane (CH4), 30–45% carbon dioxide (CO2), traces of hydrogen sulphide (H,S), and fractions of water vapour.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
5. Houdkova, Lucie; Boran, Jaroslav; Peček, Jan; Šumpela, Pavel (2008). "Biogas: A renewable source of energy". Thermal Science. 12 (4): 27. doi:10.2298/tsci0804027h. Biogas is a renewable energy source 
6. "Biogas | CHP | Cogeneration". Clarke Energy (dalam bahasa Inggris). Diakses tanggal 2021-01-22. 
7. Angelidaki, Irini; Xie, Li; Luo, Gang; Zhang, Yifeng; Oechsner, Hans; Lemmer, Andreas; Munoz, Raul; Kougias, Panagiotis G. (2019-01-01). Pandey, Ashok; Larroche, Christian; Dussap, Claude-Gilles; Gnansounou, Edgard; Khanal, Samir Kumar; Ricke, Steven, ed. Biofuels: Alternative Feedstocks and Conversion Processes for the Production of Liquid and Gaseous Biofuels (Second Edition). Biomass, Biofuels, Biochemicals (dalam bahasa Inggris). Academic Press. hlm. 817. doi:10.1016/b978-0-12-816856-1.00033-6. ISBN 978-0-12-816856-1. Typically, the biogas is composed of methane, carbon dioxide, and other impurities.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
8. Deng, Liangwei; Liu, Yi; Wang, Wenguo (2020-05-28). Biogas Technology (dalam bahasa Inggris). Chengdu: Springer Nature. hlm. 301. ISBN 978-981-15-4940-3.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
9. "Biogas: Developments and perspectives in Europe". Renewable Energy (dalam bahasa Inggris). 129: 457–472. 2018-12-01. doi:10.1016/j.renene.2018.03.006. ISSN 0960-1481. 
10. Haryati, Tuti (2006). . Wartazoa. 16 (3): 160. Diarsipkan dari versi asli tanggal 2021-01-30. Diakses tanggal 2021-01-22. 
11. Kumar, Sunil (2012-03-14). Biogas (dalam bahasa Inggris). Rijeka: InTech. hlm. 155. ISBN 978-953-51-0204-5.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
12. Karuppiah, Tamilarasan; Ebenezer Azariah, Vimala (2019-09-04). "Biomass Pretreatment for Enhancement of Biogas Production". Dalam Rajesh Banu, J. Anaerobic Digestion (dalam bahasa Inggris). London: IntechOpen. hlm. 1. doi:10.5772/intechopen.82088. ISBN 978-1-83881-849-4.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
13. Khanal, S. K.; Giri, B.; Nitayavardhana, S.; Gadhamshetty, V. (2017-01-01). Lee, Duu-Jong; Jegatheesan, Veeriah; Ngo, Hao Huu; Hallenbeck, Patrick C.; Pandey, Ashok, ed. Current Developments in Biotechnology and Bioengineering (dalam bahasa Inggris). Elsevier. hlm. 261. doi:10.1016/b978-0-444-63665-2.00010-2. ISBN 978-0-444-63665-2.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
14. Sikora, Anna; Detman, Anna; Chojnacka, Aleksandra; Błaszczyk, Mieczysław K. (2017-02-08). "Anaerobic Digestion: I. A Common Process Ensuring Energy Flow and the Circulation of Matter in Ecosystems. II. A Tool for the Production of Gaseous Biofuels". Fermentation Processes (dalam bahasa Inggris). doi:10.5772/64645. 
15. . Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-04-30. Diakses tanggal 2006-11-09. 
16. Basic Information on Biogas
17. Presentation - Siloxanes in landfill gas
18. Paper - Siloxanes in landfill and digester gas
19. . Diarsipkan dari versi asli tanggal 2015-05-13. Diakses tanggal 2014-05-24. 
20. . Diarsipkan dari versi asli tanggal 2014-05-25. Diakses tanggal 2014-05-24. 

• "Friendly fuel trains". (Oct. 30, 2005). New Straits Times, p. F17.