Dulu kotoran sapi belum banyak dimanfaatkan dan hanya dipakai sebagai pupuk kandang saja. Namun kini, tidak sedikit yang mulai mengolahnya menjadi biogas. Sayangnya pemanfaatannya baru sebatas untuk bahan bakar memasak di level rumah tangga. Padahal, biogas ini bisa dimanfaatkan tidak hanya untuk sekedar memasak, tetapi lebih dari itu. Jika diproses lebih lanjut, biogas ini dapat menghasilkan listrik dan menggerakkan mesin.
Adalah Wiratni, S.T., M.T., Ph.D., salah satu inisiator yang berupaya mengolah biogas, memurnikannya dan mengemas dalam bentuk tabung. Bersama dengan peneliti UGM lainnya yang tergabung dalam grup riset “Sains Untuk Rakyat”, ia melakukan serangkaian penelitian dan uji coba yang terbukti proses pengolahan biogas tersebut mampu menghidupkan mesin berbahan bakar bensin. Sementara pengemasan dalm bentuk tabung diharapkan mampu meningkatkan nilai ekonomi biogas.
Wiratni menyebutkan proses produksi biogas bukanlah suatu teknologi baru. Telah banyak industri yang mengolah limbahnya menjadi biogas. Kendati begitu, teknologi biogas ini seringkali tidak bertahan lama karena tidak ada insentif yang betul-betul menarik bagi para pelakunya.
Menurutnya, jika penggunaan biogas hanya sebagai bahan bakar memasak, maka biaya yang diperlukan untuk membangun instalasi produksi biogas menjadi kurang ekonomis karena bahan bakar untuk memasak seperti kayu bakar dan LPG masih tersedia dengan harga yang masih bisa dibilang murah. Kampanye mengenai konservasi hutan dan lingkungan juga tidak berdampak serius mengubah cara hidup masyarakat yang sudah telanjur terpola. “Jadi untuk membuat biogas menjadi bagian gaya hidup modern, baik di kota maupun di desa, pemanfaatan biogas harus dibentuk dalam konteks yang lebih kontemporer. Salah satunya dengan mengemasnya dalam tabung agar bisa meningkatkan nilai jual biogas dan mudah dalam pendistribusiannya ke berbagai daerah,” ujar Kepala Laboratorium Teknik Pangan dan Bioproses di Jurusan Teknik Kimia FT UGM ini.
Sebelum dilakukan penyimpanan biogas dalam tabung atau penggunaan lain misalnya sebagai bahan bakar generator listrik, terlebih dahulu perlu dilakukan pemurnian atau purifikasi biogas melalui mekanisme pertukaran ion. Purifikasi dilakukan untuk memisahkan senyawa metana dari berbagai senyawa pengotor seperti karbondioksida, uap air, dan hidrogen sulfida.”Dalam biogas hanya terkandung 50-60 persen metana sementara sisanya adalah senyawa pengotor. Gas pengotor itu tidak bisa terbakar dan menurunkan nilai kalor biogas. Bahkan bisa menimbulkan korosi sehingga harus dihilangkan dulu sebelum biogas dipakai untuk pembangkit listrik atau dikompresi untuk disimpan dalam tabung,” paparnya sembari menambahkan bahwa riset tersebut telah dilakukan sejak tahun 2010 lalu.
Melalui sistem purifikasi ini mampu memurnikan biogas sampai kadar metana di atas 80 persen. Sementara efisiensi penyimpanan dan pemanfaatannya mencapai dua kali lipat biogas yang tidak dimurnikan dengan baik.
Untuk menghindari kebutuhan akan tekanan yang tinggi dalam penyimpanan biogas ini, Wiratni dan kawan-kawan menggunakan teknik penyimpanan biogas dengan mengkombinasikan sistim kompresi dan adsorpsi. Sistim kompresi dan penyimpanan metana dalam tabung ini tidak bisa dilakukan secara serampangan, tetapi membutuhkan studi lebih mendalam. Pasalnya, metana termasuk gas yang bersifat non-condensable , tidak bisa langsung berubah menjadi cairan bahkan sampai tekanan dan suhu ekstrim. Tidak seperti LPG yang berubah jadi cair pada tekanan tidak terlalu tinggi kurang lebih 8 atm pada suhu kamar.
Disamping hal itu, dengan sifat yang mudah terbakar, gas yang non-condensable semecam metana ini akan mengalami kenaikan suhu jika diberikan tekanan. “Hal ini dapat meningkatkan risiko terjadinya ledakan saat proses kompresi, sehingga pertimbangan safety harus diutamakan” ucapnya singkat.
Tekanan yang terlalu tinggi pun memungkinkan terjadinya kebocoran gas selama penyimpanan. Oleh karena itu, sangat berbahaya jika mencoba menyimpan metana pada tabung-tabung gas yang ada di pasaran saat ini karena tabung tersebut tidak dirancang untuk menjamin keamanan penyimpanan metana. “Sangat menyedihkan, bahwa banyak kalangan mengeluarkan sejumlah publikasi penabungan metana secara asal-asalan tanpa prosedur assessement keamanan yang memadai. Kenyataan itu mendorong kami untuk membuat standar safety untuk proses purifikasi dan kompresi biogas sehingga dihasilkan SOP yang terjamin keamanannya untuk pemanfaatan biogas sebagai bahan bakar motor dan pembangkit listrik,” papar wanita kelahiran Yogyakarta, 7 Februari 1973.
Sementara sistim kompresi dan adsorpsi yang dilakukan adalah dengan memakai karbon yang dibuat dengan pirolisis polimer. Proses yang dimaksud adalah tabung diisi dengan partikel-partikel karbon khusus yang dirancang ukuran porinya sesuai dengan ukuran molekul metana. Melalui sistem ini metana akan terikat ke pori-pori karbon secara fisis sehingga tidak membutuhkan tekanan yang tinggi untuk menyimpan metana secara ekonomis. Pelepasannya pun mudah, hanya dengan penurunan tekanan (membuka valve).
Wiratni mencontohkan, sebagai pembanding compressed natural gas (CNG) biasanya disimpan dalam tangki bertekanan 200 bar. Sementara ia mentargetkan penyimpanan pada tekanan di bawah 50 bar dengan bantuan partikel-partikel karbon tersebut. “Saat ini tahap riset kami sudah sampai pada penyimpanan dalam tabung kapasitas 1 liter untuk keperluan bahan bakar sepeda motor,” jelasnya.
Sedangkan untuk penyimpanan metana dengan kombinasi adsorpsi dan kompresi sudah berhasil dilakukan eksperimen sampai tekanan 40 bar untuk sel uji berukuran 10 mL. Partikel karbon untuk penyimpanan gas yang dihasilkan memiliki luas permukaan terbesar 2248 m2/gram, yang sangat baik jika dibandingkan dengan karbon komersial yang luas permukaannya 1171 m3/gram. “Kapasitas penyimpanan metana dengan karbon yang dihasilkan tim kami adalah 9 mmol/gram karbon pada 298 K, 35 bar, atau 183 v/v yang sudah setara dengan standar DoE USA untuk adsorbed methane gas storage sebesar 180 v/v pada 290 K, 35 bar,” ungkapnya.
Hingga saat ini tim riset “Sains untuk Rakyat” terus melakukan riset pengembangan pengemasan biogas dalam tabung ini. “ Kami belum bisa mengungkapkan material yang digunakan maupun rancangan alatnya karena masih dalam tahapan riset dan ada aspek orisinalitas ide yang perlu dilindungi,” pungkasnya.(Humas UGM/Ika)
sumber: ugm.ac.id