Akibat kenaikkan harga BBM memunculkan kesadaran bahwa
selama ini bangsa Indonesai sangat tergantung pada sumber energi
tak-terbarukan. Cepat atau lambat sumber energi tersebut akan habis. Salah satu
solusi mengatasi permasalahan ini adalah dengan mengoptimalkan potensi energi
terbarukan yang dimiliki bangsa ini. Indonesia sebenarnya memiliki potensi
energi terbarukan sebesar 311.232 MW, namun kurang lebih hanya 22% yang
dimanfaatkan. Potensi energi terbarukan yang besar dan belum banyak
dimanfaatkan adalah energi dari biomassa. Biomassa adalah bahan organik yang
terbuat dari tumbuhan dan hewan. Biomassa mengandung energi tersimpan yang
berasal dari matahari. Tanaman menyerap energi matahari dalam proses yang
disebut fotosintesis. Energi kimia dalam tumbuhan akan diteruskan ke hewan dan
orang-orang yang memakannya. Indonesia memiliki potensi besar untuk
memanfaatkan produk samping sawit sebagi sumber energi terbarukan. Kelapa sawit
Indonesia merupakan salah satu komoditi yang mengalami pertumbuhan sangat
pesat. Peningkatan luas perkebunan kelapa sawit telah mendorong tumbuhnya
industri-industri pengolahan, diantaranya pabrik minyak kelapa sawit (PMKS)
yang menghasilkan crued palm oil (CPO).
PMKS merupakan industri yang sarat dengan residu
pengolahan. PMKS hanya menghasilkan 25-30 % produk utama berupa 20-23 % CPO dan
5-7 % inti sawit (kernel). Sementara sisanya sebanyak 70-75 % adalah residu
hasil pengolahan berupa limbah. Limbah adalah kotoran atau buangan yang
merupakan komponen pencemaran yang terdiri dari zat atau bahan yang tidak
mempunyai kegunaan lagi bagi masyarakat. Limbah industri dapat digolongkan
kedalam tiga golongan yaitu limbah cair, limbah padat, dan limbah gas yang
dapat mencemari lingkungan. Jumlah limbah cair yang dihasilkan oleh PMKS
berkisar antara 600-700 liter/ton. Saat ini diperkirakan jumlah limbah cair
yang dihasilkan oleh PMKS di Indonesia mencapai 28,7 juta ton. Pengolahan
limbah cair PMKS dengan menggunakan digester anaerob dilakukan dengan
mensubtitusi proses yang terjadi di kolam anaerobik pada sistem konvensional
kedalam tangki digester. Tangki digester berfungsi menggantikan kolam anaerobik
yang dibantu dengan pemakaian bakteri mesophilic dan thermophilic (Naibaho,
1996). Kedua bakteri ini termasuk bakteri methanogen yang merubah substrat dan
menghasilkan gas methan. 1.3
Energi biomassa yang digunakan diproses melalui sistem
Digester Anaerob.
1.
Penggunaan biomassa yang digunakan berasal dari limbah
kelapa sawit untuk menghasilkan energi biogas.
2.
Limbah kelapa sawit yang digunakan berupa limbah cair
3.
Penggunaan sistem digester anaerob dapat memproduksi
biogas dengan lebih maksimal limbah yang ada. Limbah cair yang dihasilkan oleh
PMKS berasal dari air kondensat pada proses sterilisasi, air dari proses
klarifikasi, air hydrocyclone (claybath), dan air pencucian pabrik. Jumlah air
buangan tergantung pada sistem pengolahan, kapasitas olah pabrik, dan keadaan
peralatan klarifikasi. Limbah cair PMKS mengandung bahan organik yang relatif
tinggi dan tidak bersifat toksik karena tidak menggunakan bahan kimia dalam
proses ekstraksi minyak. Parameter yang menggambarkan karakteristik limbah
terdiri dari sifat fisik, kimia, dan biologi. Karakteristik limbah berdasarkan
sifat fisik meliputi suhu, kekeruhan, bau, dan rasa, berdasarkan sifak kimia
meliputi kandungan bahan organik, protein, BOD, chemical oxygen demand (COD),
sedangkan berdasarkan sifat biologi meliputi kandungan bakteri patogen dalam
air limbah. Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup ada 6 (enam)
parameter utama yang dijadikan acuan baku mutu limbah meliputi :
a. Tingkat
keasaman (pH), ditetapkannya parameter pH bertujuan agar mikroorganisme dan
biota yang terdapat pada penerima tidak terganggu, bahkan diharapkan dengan pH
yang alkalis dapat menaikkan pH badan penerima.
b. BOD, kebutuhan
oksigen hayati yang diperlukan untuk merombak bahan organik. Semakin tinggi
nilai BOD air limbah, maka daya saingnya dengan mikroorganisme atau biota yang
terdapat pada badan penerima akan semakin tinggi.
c. COD, kelarutan
oksigen kimiawi adalah oksigen yang diperlukan untuk merombak bahan organik dan
anorganik, oleh sebab itu nilai COD lebih besar dari BOD.
d. Total
suspended solid (TSS), menggambarkan padatan melayang dalam cairan limbah.
Pengaruh TSS lebih nyata pada kehidupan biota dibandingkan dengan total solid.
Semakin tinggi TSS, maka bahan organik membutuhkan oksigen untuk perombakan
yang lebih tinggi.
e. Kandungan
total nitrogen, semakin tinggi kandungan total nitrogen dalam cairan limbah,
maka akan menyebabkan keracunan pada biota.
f.
Kandungan oil and grease, dapat mempengaruhi aktifitas
mikroba dan merupakan pelapis permukaan cairan limbah sehingga menghambat
proses oksidasi pada saat kondisi aerobik.
Produksi
Biogas Melalui Proses Digester Anaerob Limbah Cair PMKS Metode pengolahan
limbah dapat dilakukan secara fisika, kimia, dan biologi. Pengolahan limbah
secara kimia dilakukan dengan proses koagulasi, flokulasi, sedimentasi, dan
flotasi. Proses kimia sering kurang efektif karena pembelian bahan kimianya
yang cukup tinggi dan menghasilkan sludge dengan volume yang cukup besar.
Sedangkan pengolahan limbah secara biologis dapat dilakukan dengan proses aerob
dan anaerob.
Secara
konvensional pengolahan limbah cair PMKS dilakukan secara biologis dengan
menggunakan kolam, yaitu limbah cair diproses dalam kolam aerobik dan anerobik
dengan memanfaatkan mikrobia sebagai perombak BOD dan menetralisir keasaman
cairan limbah. Pengolahan limbah cair PMKS secara konvesional banyak dilakukan
oleh pabrik karena teknik tersebut cukup sederhana dan biayanya lebih murah.
Namun pengolahan dengan cara tersebut membutuhkan lahan yang luas untuk
pengolahan limbah. Dengan kapasitas 30 ton TBS/jam, maka dibutuhkan sekitar 7
hektar lahan untuk pengolahan limbah. Selain itu efisiensi perombakan limbah
cair PMKS hanya 60-70 % dengan waktu retensi yang cukup lama yaitu 120-140
hari.
Kolam-kolam
limbah konvensional akan mengeluarkan gas methan (CH4) dan karbon dioksida
(CO2) yang membahayakan karena merupakan emisi penyebab efek rumah kaca yang
berbahaya bagi lingkungan. Disamping itu kolam-kolam pengolahan limbah sering
mengalami pendangkalan, sehingga baku mutu limbah tidak tercapai. Pengolahan
limbah cair PMKS dengan menggunakan digester anaerob dilakukan dengan
mensubtitusi proses yang terjadi di kolam anaerobik pada sistem konvensional
kedalam tangki digester. Tangki digester berfungsi menggantikan kolam anaerobik
yang dibantu dengan pemakaian bakteri mesophilic dan thermophilic. Kedua
bakteri ini termasuk bakteri methanogen yang merubah substrat dan menghasilkan
gas methan. Fermentasi anaerobik dalam proses perombakan bahan organik yang
dilakukan oleh sekelompok mikrobia anaerobik fakultatif maupun obligat dalam
satu tangki digester (reaktor tertutup) pada suhu 35-55 0C. Metabolisme
anaerobik selulose melibatkan banyak reaksi kompleks dan prosesnya lebih sulit
daripada reaksi-reaksi anaerobik bahan-bahan organik lain seperti karbohidrat,
protein, dan lemak. Biodegradasi tersebut melalui beberapa tahapan yaitu proses
hidrolisis, proses asidogenesis, proses asetogenesis, dan proses methanogenesis
Proses
hidrolisis berupa proses dekomposisi biomassa kompleks menjadi gkukosa
sederhana memakia enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme sebagai katalis.
Hasilnya biomassa menjadi dapat larut dalam air dan mempunyai bentuk yang lebih
sederhana. Proses asidogenesis merupakan proses perombakan monomer dan oligomer
menjadi asam asetat, CO2, dan asam lemak rantai pendek, serta alkohol. Proses
asidogenesis atau fase non methanogenesis menghasilkan asam asetat, CO2, dan
H2. Sementara proses methanogensesis merupakan perubahan senyawa-senyawa
menjadi gas methan yang dilakukan oleh bakteri methanogenik. Salah satu bakteri
methanogeneik yang populer dalam Methanobachillus omelianskii. Proses
biokonversi methanogenik merupakan proses biologis yang sangat dipengaruhi oleh
faktor lingkungan baik lingkungan biotik maupun abiotik. Faktor biotik meliputi
mikroba dan jasad aktif. Faktor jenis dan konsentrasi inokulum sangat berperan
dalam proses perombakan dan produksi biogas.
Hasil
penelitian mengungkapkan inokulum LKLM II-20% (b/v) dengan substrat 15 L,
diperoleh produksi biogas paling baik dibandingkan konsentrasi lainnya dimana
produksi biogasnya mencapai 121 liter. Sedangkan faktor abiotik meliputi
pengadukan (agitasi), suhu, tingkat keasaman (pH), kadar substrat, kadar air,
rasio C/N, dan kadar P dalam substrat, serta kehadiran bahan toksik. Diantara
faktor abiotik di atas, faktor pengendali utama produksi biogas adalah suhu, pH,
dan senyawa beracun. Kehidupan mikroba dalam cairan memerlukan kedaaan
lingkungan yang cocok antara lain pH, suhu, dan nutrisi. Derajat keasaman pada
mikroba yaitu antara pH 5-9. Oleh karena itu limbah cair PMKS yang bersifat
asam (pH 4-5) merupakan media yang tidak cocok untuk pertumbuhan bakteri, maka
untuk mengaktifkan bakteri cairan limbah PMKS tersebut harus dinetralisasi.
Penambahan bahan penetral pH dapat meningkatkan produksi biogas. Namun
keasamannya dibatasi agar tidak melebihi pH 9, karena pada pH 5 dan pH 9 dapat
menyebabkan terganggunya enzim bakteri (enzim teridir dari protein yang dapat
mengkoagulasi pada pH tertentu). Peningkatan pH optimum akan memacu proses
pembusukan sehingga meningkatkan efektifitas bakteri methanogenik dan dapat
meningkatkan produksi biogas.
Hasil
penelitian menunjukkan bahwa pH substrat awal 7 memberikan peningkatan laju
produksi biogas lebih baik dibandingkan dengan perlakuan pH yang lain.
Peningkatan suhu juga dapat meningkatkan laju produksi biogas. Mikroba menghendaki
suhu cairan sesuai dengan jenis mikroba yang dikembangkan. Berdasarkan sifat
adaptasi bakteri terhadap suhu dapat dibedakan menjadi 3 (tiga) bagian yaitu :
1. Phsycrophill,
yaitu bakteri yang dapat hidup aktif pada suhu rendah yaitu 10 0C, bakteri ini ditemukan
pada daerah-daerah sub tropis.
2. Mesophill,
yaitu bakteri yang hidup pada suhu 10-50 0C dan merupakan jenis bakteri yang
paling banyak dijumpai pada daerah tropis.
3. Thermophill,
yaitu bakteri yang tahan panas pada suhu 50-80 0C. bakteri ini banyak dijumpai
pada tambang minyakyang berasal dari perut bumi.
Perombakan
limbah dapat berjalan lebih cepat pada penggunaan bakteri thermophill. Suhu
yang tinggi dapat memacu perombakan secara kimiawi, perombakan yang cepat akan
dimanfaatkan oleh bakteri metahonogenik untuk menghasilkan gas methan, sehingga
dapat produksi biogas. Peningkatan suhu sebesar 40 0C dapat menghasilkan 68,5
liter biogas. Limbah cair mengandung karbohidrat, protein, lemak, dan mineral
yang dibutuhkan oleh mikroba. Komposisi limbah perlu diperbaiki dengan
penambahan nutrisi seperti untur P dan N yang diberkan dalam bentuk pupuk TSP
dan urea. Jumlah kandungan bahan makanan dalam limbah harus dipertahankan agar
bakteri tetap berkembang dengan baik. Jumlah lemak yang terdapat dalam limbah
akan mempengaruhi aktifitas perombak limbah karbohidrat dan protein. Selain
kontinuitas makanan juga kontak antara makanan dan bakteri perlu berlangsung
dengan baik yang dapat dicapai dengan melakukan agitasi (pengadukan). Agitasi
juga berpengaruh terhadap produksi biogas. Pemberian agitasi berpengaruh lebih
baik dibandingkan tanpa agitasi dalam peningkatan laju produksi gas. Dengan
agitasi substrat akan menjadi homogen, inokulum kontak langsung dengan substrat
dan merata, sehingga proses perombakan akan lebih efektif. Agitasi dimaksudkan
agar kontak antara limbah cair PMKS dan bakteri perombak lebih baik dan
menghindari padatan terbang atau mengendap. Agitasi pada 100 rpm dapat
meningkatkan produksi biogas. Reaksi perombakan anaerobik tidak menginginkan kehadiran
oksigen, karena oksigen akan menonaktifkan bakteri.
Kehadiran
oksigen pada limbah cair dapat berupa kontak limbah dengan udara. Kedalaman
reaktor akan mempengaruhi reaksi perombakan. Semakin dalam reaktor akan semakin
baik hasil perombakan. Kehadiran bahan toksik juga menghambat proses produksi
biogas. Kehadiran bahan toksik ini akan menghambat aktifitas mikroorganisme
untuk melakukan perombakan. Maka untuk memperoleh produksi biogas yang baik,
kehadiran bahan toksik harus dicegah. Hasil produksi biogas juga ditentukan
oleh faktor waktu fermentasi. Hal ini disebabkan untuk melakukan perombakan
anaerob terdiri atas 4 (empat) tahapan.
Untuk itu
setiap proses membutuhkan waktu yang cukup. Pengaruh waktu fermentasi
memberikan hasil yang berbeda pada produksi biogas. Semakin lama proses
fermentasi, maka akan semakin tinggi produksi biogas. Hasil penelitian
menyatakan parameter kinetik merupakan dasar penting dalam desain bioreaktor
terutama konstanta laju pertumbuhan mikroba maksimum dan menetukan waktu tinggal
biomassa minimum. Parameter kinetik biodegradasi anerob limbah cair PMKS
optimum diperoleh pada konstanta setengah jenuh (Ks) 1,06 g/L, laju pertumbuhan
spesifik maksimum (µm) 0,187 / hari, perolan biomassa (Y) 0,395 gVSS/gCOD,
konstanta laju kematian mikroorganisme (Kd) 0,027 / hari, dan konstanta
pemanfaatan substat maksimum (k) 0,474 / hari. Potensi biogas yang dihasilkan
dari 600-700 kg limbah cair PMKS dapat diproduksi sekitar 20 m3 biogas dan
setiap m3 gas methan dapat diubah menjadi energi sebesar 4.700 – 6.000 kkal
atau 20-24 MJ. Sebuah PMKS dengan kapasitas 30 ton TBS/jam dapat menghasilkan
tenaga biogas untuk energi setara 237 KwH. Selain menghasilkan biogas,
pengolahan limbah cair dengan proses digester anaerobik dapat dilakukan pada
lahan yang sempit dan memberi keuntungan berupa penurunan jumlah padatan
organik, jumlah mikroba pembusuk yang tidak diinginkan, serta kandungan racun
dalam limbah. Disamping itu juga membantu peningkatan kualitas pupuk dari
sludge yang dihasilkan, karena sludge yang dihasilkan berbeda dari sludge
limbah cair PMKS biasa yang dilakukan melalui proses konvesional. Kelebihan
tersebut adalah :
1. Penurunan
kadar BOD bisa mencapai 80-90 %.
2. Baunya
berkurang sehingga tidak disukai lalat.
3. Berwarna
coklat kehitam-hitaman.
4. Kualitas
sludge sebagai pupuk lebih baik, yaitu :
- Memperbaiki struktur fisik tanah
- Meningkatkan aerasi, peresapan, retensi, dan
kelembaban,
- Meningkatkan perkembangbiakan dan
perkembangan akar
- Meningkatkan kandungan organik tanah, pH, dan
kapasitas tukar kation tanah
- Meningkatkan populasi mikroflora dan mikrofauna
tanah maupun aktivitasnya.
Sumber :
http://www.kompasiana.com/ekapujia/potensi-biomassa-dari-limbah-sawit-sebagai-sumber-energi-terbarukan-di-indonesia.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar