Biogas adalah salah satu jenis bahan bakar nabati yang dihasilkan secara alami dari penguraian sampah organik. Ketika bahan organik, seperti sisa makanan dan kotoran hewan, terurai dalam lingkungan anaerobik (tanpa oksigen), campuran gas, terutama metana dan karbon dioksida, dilepaskan.
Daftar isi
Biogas Dari Energi Dari Limbah
Dekomposisi yang disebutkan di atas, terjadi dalam lingkungan anaerobik, sehingga proses yang menghasilkan biogas juga dikenal sebagai pencernaan anaerobik — bentuk alami dari limbah menjadi energi yang menggunakan proses fermentasi untuk memecah bahan organik. Kotoran hewan, sisa makanan, air limbah, dan kotoran hewan adalah contoh bahan organik yang bisa menghasilkan biogas melalui pencernaan anaerobik. Karena kandungan metana yang tinggi (biasanya 50-75%), biogas mudah terbakar, dan karenanya menghasilkan nyala api biru tua dan bisa digunakan sebagai sumber energi.
Apa Yang Dimaksud Dengan Biogas, Dan Bagaimana Cara Kerjanya?
Biogas adalah campuran metana, karbon dioksida, dan sejumlah kecil gas lainnya. Senyawa tersebut bisa berhasil digunakan sebagai sumber energi terbarukan. Biogas adalah produk sampingan dari pencernaan anaerobik dari biomassa (bahan organik).
Biogas Terbuat Dari Apa?
Karena biogas dihasilkan dari proses alami yang terjadi di lingkungan tertutup, mengendalikan komposisinya bisa menjadi tantangan. Itu sebabnya rasio metana-karbon dioksida bisa bervariasi. Rasio yang paling umum adalah 60% CH4 (metana) dan 40% CO2 (karbon dioksida), tetapi Anda bisa mengharapkan biogas mengandung metana dalam proporsi 45 hingga 75% dan karbon dioksida dari 55 hingga 25%.
Jenis Bahan Organik Apa yang Digunakan Biogas?
Seperti yang kita bicarakan di atas, apa yang terutama digunakan untuk produksi biogas dan ditempatkan di dalam fermentor (wadah khusus) adalah:
- Sisa makanan
- Kotoran hewan
- Lumpur dari instalasi pengolahan air limbah
- Kotoran hewan dan biomassa lapangan dari pertanian
- Produk sampingan limbah biodegradable lainnya dari fasilitas industri seperti rumah pemotongan hewan
Apakah Produksi Biogas Terjadi Secara Alami? Apakah Hewan Seperti Sapi Menghasilkan Biogas?
Ya, produksi biogas bisa terjadi secara alami di seluruh ekosistem. Baik di sawah atau ladang dan di dasar lautan, sungai atau danau di mana sedimen terkena kondisi anaerobik.
Hewan juga bisa menghasilkan biogas, terutama metana. Hewan ruminansia seperti sapi, rusa, domba, unta atau lama juga bisa membuat metana selama proses pencernaan mereka sambil menghasilkan makanan di rumen mereka (bagian dari perut hewan ini).
Tahapan Produksi Biogas Industri
Menurut Gasum, proses produksi biogas bekerja sebagai berikut:
- Biowaste dihancurkan menjadi potongan-potongan yang lebih kecil dan dihaluskan untuk mempersiapkannya untuk proses pencernaan anaerobik. Slurrifying berarti menambahkan cairan ke biowaste agar lebih mudah diproses.
- Mikroba membutuhkan kondisi yang hangat, sehingga biowaste dipanaskan hingga sekitar 37 °C.
- Produksi biogas yang sebenarnya terjadi melalui pencernaan anaerobik dalam tangki besar selama sekitar tiga minggu.
- Pada tahap akhir, gas dimurnikan (upgrade) dengan menghilangkan kotoran dan karbon dioksida.
Kelebihan Dan Kekurangan Biogas
Pembangkitan dan penggunaan biogas mempunyai kelebihan dan kekurangan, seperti semua sumber energi lainnya. Anda harus mempertimbangkan dengan cermat aspek-aspek praktis ini ketika menganalisis apakah akan berinvestasi di pabrik biogas.
Di antara manfaat biogas yang paling populer, kami bisa menyebutkan:
1. Ini adalah sumber energi bersih dan terbarukan yang bergantung pada proses karbon-netral, yang berarti bahwa tidak ada jumlah karbon baru yang dilepaskan ke atmosfer saat menggunakan biogas.
2. Ini membantu mengalihkan limbah makanan dari tempat pembuangan sampah, berdampak positif terhadap lingkungan dan ekonomi.
3. Ini mengurangi kontaminasi tanah dan air dari kotoran hewan dan kotoran manusia, menjaga lingkungan yang sehat dan aman bagi banyak komunitas di seluruh dunia.
4. Ini mengurangi jumlah CH4 (metana) yang dipancarkan ke atmosfer, melawan perubahan iklim dengan kemungkinan dampak langsung terhadap lingkungan.
Beberapa kekurangan mengandalkan biogas sebagai sumber energi bisa berupa:
1. Produksi biogas bergantung pada proses biologis, sehingga tidak bisa dikendalikan sepenuhnya.
2. Ini bekerja lebih baik di iklim hangat, artinya biogas tidak bisa diakses secara merata di seluruh dunia.
Jenis Limbah Apa Yang Bisa Menghasilkan Biogas?
Semua sampah organik bisa digunakan untuk menghasilkan biogas. Anda bisa menggunakan bahan baku seperti limbah pertanian, limbah kota, bahan tanaman, pupuk kandang, kotoran manusia, limbah, limbah taman (hijau), atau sisa makanan.
Apakah Biogas Baik Atau Buruk?
Biogas adalah sumber energi bersih yang sangat baik, artinya mempunyai dampak yang lebih rendah terhadap lingkungan daripada bahan bakar fosil. Meskipun tidak mempunyai dampak nol pada ekosistem, biogas bersifat netral karbon. Itu karena biogas dihasilkan dari materi tanaman, yang sebelumnya telah mengikat karbon dari karbon dioksida di atmosfer. Keseimbangan antara karbon yang dilepaskan dari biogas dan jumlah yang diserap dari atmosfer dipertahankan.
Ekologi Biogas
Biogas dikenal sebagai sumber energi ramah lingkungan karena mengurangi dua masalah lingkungan utama secara bersamaan:
1. Epidemi limbah global melepaskan tingkat berbahaya gas metana setiap hari.
2. Kami mengandalkan energi bahan bakar fosil untuk memenuhi permintaan energi global.
Proses produksi biogas memanfaatkan kecenderungan alam yang elegan untuk mendaur ulang zat menjadi sumber daya yang produktif untuk mengubah sampah organik menjadi energi. Pembangkit biogas memulihkan bahan limbah yang jika tidak akan mencemari tempat pembuangan sampah, mencegah penggunaan bahan kimia beracun di pabrik pengolahan limbah, dan menghemat uang, energi, dan material dengan mengolah limbah di lokasi.
Selain itu, penggunaan biogas tidak memerlukan ekstraksi bahan bakar fosil untuk menghasilkan energi. Sebaliknya, biogas mengambil gas bermasalah dan mengubahnya. Lebih khusus lagi, kandungan metana yang ada dalam sampah yang membusuk diubah menjadi karbon dioksida. Gas metana mempunyai sekitar 20 hingga 30 kali kemampuan memerangkap panas karbon dioksida. Dengan kata sederhana, ketika sepotong roti yang membusuk diubah menjadi biogas, dampak lingkungan dari roti tersebut akan menjadi sekitar sepuluh kali lebih kecil daripada jika dibiarkan membusuk di tempat pembuangan sampah.
Digester Biogas
Berbeda dengan melepaskan gas metana ke atmosfer, digester biogas adalah sistem yang mengolah limbah menjadi biogas, dan kemudian menyalurkan biogas tersebut sehingga energi tersebut bisa digunakan secara produktif. Ada beberapa jenis sistem dan instalasi biogas yang telah dirancang untuk memanfaatkan biogas secara efisien. Meskipun setiap model berbeda tergantung pada input, output, ukuran, dan jenisnya, proses biologis yang mengubah sampah organik menjadi biogas adalah seragam.
Berbeda dengan melepaskan gas metana ke atmosfer, digester biogas adalah sistem yang mengolah limbah menjadi biogas dan kemudian menyalurkan biogas tersebut sehingga energi tersebut bisa digunakan secara produktif.
Ada beberapa jenis sistem dan instalasi biogas yang telah dirancang untuk memanfaatkan biogas secara efisien. Meskipun setiap model berbeda tergantung pada input, output, ukuran, dan jenisnya, proses biologis yang mengubah sampah organik menjadi biogas adalah seragam. Digester biogas menerima bahan organik, yang terurai di ruang pencernaan. Ruang pencernaan sepenuhnya terendam air, menjadikannya lingkungan anaerobik (bebas oksigen). Lingkungan anaerob memungkinkan mikroorganisme untuk memecah bahan organik dan mengubahnya menjadi biogas.
Pupuk Alami
Karena bahan organik terurai dalam lingkungan cair, nutrisi dalam limbah larut ke dalam air dan Karena bahan organik terurai dalam lingkungan cair, nutrisi dalam limbah larut ke dalam air dan menciptakan lumpur yang kaya nutrisi, biasanya digunakan sebagai pupuk untuk tanaman. Output pupuk ini dihasilkan setiap hari dan oleh karena itu merupakan produk sampingan yang sangat produktif dari pencernaan anaerobik.
Kerusakan Biologis
Fermentasi bahan organik dengan bantuan komunitas bakteri untuk menghasilkan biogas. Empat tahap fermentasi memindahkan bahan organik dari komposisi awalnya menjadi biogas.
1. Tahap pertama dari proses pencernaan adalah tahap hidrolisis. Pada tahap hidrolisis, polimer organik yang tidak larut (seperti karbohidrat) dipecah, membuatnya bisa diakses oleh bakteri tahap berikutnya yang disebut bakteri asidogenik.
2. Bakteri asidogenik mengubah gula dan asam amino menjadi karbon dioksida, hidrogen, ammonia, dan asam organik.
3. Pada tahap ketiga, bakteri asetogenik mengubah asam organik menjadi asam asetat, hidrogen, ammonia, dan karbon dioksida. Proses ini memungkinkan langkah terakhir dengan bantuan metanogen.
4. Metanogen mengubah komponen akhir ini menjadi metana dan karbon dioksida, yang bisa digunakan sebagai energi hijau yang mudah terbakar.
Energi Biogas Dan Lingkungan
Biogas (dan juga biomassa) sering disebut sebagai sumber energi netral CO2 yang hanya mendaur ulang CO2 di biosfer. Hal ini terjadi karena CO2 yang dilepaskan selama fase pembakaran biogas adalah tanaman yang sama dalam biomassa telah diserap selama fotosintesis untuk membuat bahan organik.
Pada saat yang sama, produksi energi melalui biogas juga berpotensi mengurangi emisi GRK. Faktanya, perhitungan model menunjukkan pencernaan kotoran hewan di pabrik biogas mengurangi emisi gas rumah kaca sekitar. 0,3 dan 0,6 kg CO2 -eqv./kg bahan organik masing-masing untuk bubur babi dan sapi. Dengan campuran yang sama dari bubur sapi dan babi dengan, masing-masing, 10 dan 5% DM dan 75% VS, ini sesuai dengan pengurangan emisi gas rumah kaca sekitar. 26 kg CO2 -eqv./m3 biogas yang dihasilkan.
Yang benar adalah karena biogas digunakan untuk menggantikan batu bara atau minyak, lebih sedikit minyak yang akan digunakan secara global dan emisi CO2 akan turun karena permintaan energi global dari bahan bakar fosil menurun. Hal yang sama berlaku untuk keperluan transportasi dan penggantian solar atau bensin.
Memproduksi biogas melalui pencernaan anaerobik juga mempunyai keuntungan yang berarti dibandingkan bentuk lain dari produksi bioenergi dan telah dinilai sebagai salah satu teknologi yang paling hemat energi dan bermanfaat bagi lingkungan untuk produksi bioenergi. Namun, ini tidak berarti energi biogas benar-benar bersih. Jika dibandingkan dengan sumber energi lain, khususnya bahan bakar fosil, itu pasti solusi yang lebih baik, berbicara tentang lingkungan. Namun, jika tanaman ditanam secara khusus untuk digunakan dalam produksi biogas, itu adalah pemborosan tanah, energi, dan pestisida. Dan jika limbah ternak tidak ada dalam proporsi yang begitu besar, itu berarti lebih sedikit GRK.
Singkatnya, produksi biogas (energi terbarukan) penting untuk tetap dan mulai menjadi bagian integral dari perekonomian. Ini adalah solusi yang bagus untuk memanfaatkan potensi energi residu dan berkontribusi pada daur ulang nutrisi dan karbon organik. Ini adalah cara dalam proses menyelaraskan gaya hidup manusia dengan gaya hidup dari alam dan membuat ekonomi kita lebih berputar.
Banyak Manfaat Biogas:
Biogas bisa diproduksi dengan berbagai jenis bahan organik, oleh karena itu ada beberapa jenis model untuk digester biogas. Beberapa sistem industri dirancang untuk mengolah: air limbah perkotaan, air limbah industri, limbah padat perkotaan, dan limbah pertanian.
Sistem skala kecil biasanya digunakan untuk mencerna kotoran hewan. Dan sistem ukuran keluarga yang lebih baru dirancang untuk mencerna sisa makanan. Biogas yang dihasilkan bisa digunakan sebagai bahan bakar gas, listrik, panas, dan transportasi.
Misalnya, di Swedia, ratusan mobil dan bus menggunakan biogas olahan. Biogas di Swedia diproduksi terutama dari pabrik pengolahan limbah dan tempat pembuangan sampah.
Contoh lain dari diversifikasi penggunaan biogas adalah pabrik First Milk. Salah satu pembuat keju terbesar di Inggris sedang membangun pabrik pencernaan anaerobik untuk memproses residu susu dan mengubahnya menjadi bio-metana untuk jaringan gas. Pabrik pencernaan anaerobik baru seperti ini dengan cerita menarik terus bermunculan setiap hari.
Sistem Biogas Skala Kecil
Digester biogas skala kecil atau keluarga paling sering ditemukan di India dan Cina. Namun, permintaan untuk unit tersebut tumbuh dengan cepat berkat teknologi yang lebih maju dan nyaman, seperti HomeBiogas. Karena dunia modern menghasilkan semakin banyak sampah, individu ingin menemukan cara ekologis untuk mengolah sampah mereka.
Sistem tradisional yang biasanya ditemukan di India dan Cina berfokus pada kotoran hewan. Karena kurangnya energi di daerah pedesaan dikombinasikan dengan kelebihan kotoran hewan, digester biogas sangat populer, praktis, dan bahkan mengubah hidup. Di banyak negara berkembang, digester biogas bahkan disubsidi dan diadvokasi oleh pemerintah dan kementerian setempat, yang melihat berbagai manfaat biogas. Selain mempunyai energi bersih dan terbarukan yang menyediakan gas di dapur, banyak keluarga memanfaatkan produk sampingan pupuk yang disediakan oleh digester biogas secara ekstensif.
Di negara-negara Afrika, beberapa pengguna biogas bahkan mendapat untung dengan menjual produk sampingan bio-slurry yang dihasilkan oleh sistem biogas. Bio-slurry ini berbeda dengan pupuk cair yang dibuat setiap hari. Bio-slurry mengacu pada tahap bahan organik yang paling terurai setelah dipecah dalam digester. Bio-slurry tenggelam ke dasar sistem biogas, dan dengan bantuan unit modern seperti HomeBiogas, dengan cepat dikosongkan setelah terkumpul (biasanya proses tahunan). Bio-slurry ini sebenarnya adalah lumpur padat nutrisi yang memberikan banyak manfaat bagi tanah dan bisa meningkatkan produktivitas kebun sayur.
Biogas adalah teknologi yang meniru kemampuan alam untuk memberi kembali. Baik unit biogas ukuran industri maupun ukuran keluarga menjadi sangat populer dan relevan di dunia saat ini. Seiring berkembangnya aplikasi, biogas bisa memberikan dampak yang signifikan dalam mengurangi gas rumah kaca. Biogas bisa diterapkan baik di negara-negara terbelakang maupun negara-negara industri sebagai sumber energi bersih dan sarana terbarukan untuk mengolah sampah organik.
Sejarah Biogas
Proses anaerobik penguraian (atau fermentasi) bahan organik ini terjadi di sekitar kita di alam dan telah terjadi dalam waktu yang sangat lama. Bakteri yang memecah bahan organik menjadi biogas adalah beberapa organisme multi-sel tertua di planet ini. Penggunaan biogas oleh manusia, tentu saja, tidak sampai sejauh itu. Bukti anekdotal melacak penggunaan pertama biogas ke Asyur dan Persia pada abad ke-10 dan ke-16. Baru-baru ini, abad ke-20 telah membawa kebangkitan sistem biogas skala kecil dan industri.
Pada abad ke-18, menjadi jelas bagi ahli kimia Flemish Jan Baptise van Helmont bahwa bahan organik yang membusuk menghasilkan gas yang mudah terbakar. Segera setelah itu, John Dalton dan Humphrey Davy mengklarifikasi bahwa gas yang mudah terbakar ini adalah metana. Pabrik pencernaan anaerobik pertama yang signifikan berasal dari tahun 1859 di Bombay. Pada tahun 1898, Inggris menggunakan pencernaan anaerobik untuk mengubah limbah menjadi biogas, kemudian digunakan untuk menyalakan lampu jalan. Untuk abad berikutnya, pencernaan anaerobik terutama digunakan sebagai sarana untuk mengolah air limbah kota. Ketika harga bahan bakar fosil naik pada tahun 1970-an, pabrik pencernaan anaerobik industri meningkat popularitas dan efisiensinya.
Baik India dan Cina mulai mengembangkan digester biogas skala kecil untuk petani sekitar tahun 1960-an. Tujuannya adalah untuk mengurangi kemiskinan energi di daerah pedesaan dan membuat bahan bakar memasak yang lebih bersih lebih mudah diakses di daerah terpencil. Hampir sepertiga dari populasi global masih menggunakan kayu bakar dan biomassa lainnya untuk energi, menyebabkan masalah kesehatan dan lingkungan yang menghancurkan.
Di India, model yang populer adalah digester drum terapung, dan model biogas yang disukai di China adalah digester kubah tetap.
Sejak itu, unit biogas ukuran keluarga telah mendapatkan lebih banyak perhatian dan popularitas baik sebagai sarana untuk mengurangi limbah rumah tangga dan menyediakan energi bersih dan terbarukan untuk keluarga di seluruh dunia. Dalam 15 tahun terakhir, negara-negara di seluruh dunia telah mengadopsi program biogas untuk membuat sistem biogas rumah tangga dan pabrik pencernaan anaerobik yang lebih besar bisa diakses, efisien, dan nyaman. Karena tempat pembuangan sampah secara ilegal kelebihan muatan, dan pelepasan metana menimbulkan masalah yang lebih mengkhawatirkan, manfaat sistem biogas menjadi lebih relevan dan penting.
