BIOMETAN TERKOMPRESI SEBAGAI SOLUSI MENINGKATNYA BIAYA BAHAN BAKAR

Pemanfaatan aliran limbah untuk menghasilkan biogas guna menggantikan bahan bakar fosil merupakan solusi yang hemat biaya dan ramah lingkungan. Harga biogas disesuaikan dengan biaya operasional fasilitas, yang biasanya lebih rendah dibandingkan biaya bahan bakar fosil. Selain itu, jejak karbon dari keseluruhan operasi juga berkurang secara signifikan. Dengan meningkatnya fokus pada kelestarian lingkungan dan meningkatnya harga minyak, biometana terkompresi merupakan alternatif yang baik.

Bagi operator dengan aliran lim- bah yang besar, tantangan untuk mendapatkan nilai dari ai limbah mereka sering kali berada di luar keahlian inti mereka. Misalnya, tim manajemen pabrik singkong atau kelapa sawit mungkin tidak memiliki keterampilan dan sumber daya untuk mengembangkan dan melaksanakan proyek biogas. Jalur proses yang rumit dan melibatkan banyak keputusan tek- nis, ditambah dengan perlunya evaluasi ekonomi yang baik, dapat menimbulkan hambatan besar bagi pendatang baru.

Artikel ini bertujuan untuk me- nyederhanakan rute proses biogas, menjelaskan pilihan-pilihan utama yang tersedia, dan memberikan perhitungan sederhana untuk membuat penilaian awal terhadap potensi proyek. Hasil positif dari penilaian ini memerlukan studi kelayakan sistem secara me- nyeluruh.

Ringkasan elemen teknik yang di- perlukan untuk memperoleh manfaat dari aliran air limbah meliputi hal-hal berikut (Lihat Gambar 1 di bawah):

1. Aliran limbah organik kaya kar- bon, seperti limbah cair pabrik kelapa sawit (POME) atau limbah cair pabrik singkong.
2. Pengolah anaerobik untuk men- gubah karbon organik menjadi biogas.
3. Fasilitas pembersihan dan pe- misahan biogas untuk meng- hasilkan gas yang kaya metana.
4. Sistem kompresi dan penyimpa- nan untuk memfasilitasi penggu- naan biometana terkompresi.
5. Sistem untuk menyalurkan biometana terkompresi seb- agai produk yang layak secara komersial.

Untuk memperkirakan nilai aliran limbah, penilaian kasar dapat dilakukan dengan menggunakan kuantitas Tan- dan Buah Segar (TBS) yang diproses oleh pabrik kelapa sawit. Misalnya, sebuah pabrik yang menangani 60 ton TBS per hari memerlukan 5,5 ton air per ton TBS sehingga menghasilkan laju aliran harian sebesar 330 meter kubik POME. Dengan menggunakan ni- lai standar kuantitas karbon organik di POME, kita mendapatkan potensi meta- na konservatif sebesar 5 ton per hari.

Meskipun 1 kg metana mengandung energi yang setara dengan 1.385 liter solar, mesin diesel lebih efisien diband-ingkan mesin yang menggunakan bio- metana terkompresi. Dalam praktiknya, angka 1,2 liter solar per kg metana lebih mendekati kinerja sebenarnya. Artinya, produksi metana harian dari pabrik ke- lapa sawit berkapasitas 60 ton per hari akan setara dengan sekitar 6.000 liter solar. Hal ini memberikan aturan prak- tis yang berguna: satu ton TBS per hari akan menghasilkan sekitar 100 liter se- tara bahan bakar solar per hari.

Seperti semua aturan praktis lain- nya, perhitungan ini tidak memperhi- tungkan variasi individu atau keadaan tertentu yang spesifik. Antara sumber sampah organik dan metana diperlu- kan peralatan untuk mengubah sampah menjadi energi. Dimulai dengan pencer- naan anaerobik (Gambar 1). Ada banyak jenis pencerna yang dapat digunakan, namun secara singkat ini tidak dapat mencakup semuanya. Di Indonesia, ada tiga jenis reaktor utama yang digunak- an. Yang pertama adalah pencerna an- aerobik laguna yang tertutup (Gambar 2), yang pada dasarnya adalah sebuah kolam besar di tanah yang ditutupi dan dilapisi oleh membran HDPE. Ukuran la- guna yang ditampilkan kira-kira 30.000 meter kubik.

Pencerna anaerobik lain yang di- gunakan di Indonesia berbasis tangki, yang disebut reaktor tangki berpen- gaduk kontinyu (CSTR), dan reaktor lapisan lumpur anaerobik aliran atas (UASB). CSTR memerlukan lebih sedikit ruang dibandingkan sistem laguna dan memungkinkan pembuangan lumpur lebih mudah. Namun, alat ini mungkin lebih mahal dan kurang efisien diband- ingkan dengan reaktor laguna tertutup, terutama karena CSTR memiliki waktu retensi yang lebih singkat. UASB tidak cocok untuk air limbah dengan kand- ungan padatan yang dapat mengendap tinggi, seperti POME, namun dapat di- gunakan dengan air limbah yang seba- gian besar memiliki padatan terlarut.

Biogas biasanya terdiri dari 55% hingga 60% metana, dan sisanya adalah karbon dioksida. Hidrogen sulfida, oksi- gen, dan nitrogen dalam jumlah yang lebih kecil mungkin juga terdapat dalam biogas. Jika oksigen atau nitrogen ter- dapat dalam biogas, hal ini biasanya berarti udara masuk ke dalam biogas. Hal ini mungkin disebabkan oleh ma- suknya udara untuk mengoperasikan bioscrubber, atau mungkin hanya kare- na kebocoran. Apa pun penyebabnya, sebaiknya oksigen dan nitrogen berada dalam jumlah minimum karena gas- gas ini akan melewati semua sistem pem- bersihan gas metana yang paling baik dan karenanya mahal.

Hidrogen sulfida harus dihilangkan hingga konsentrasi yang sangat rendah, sebaiknya di bawah 10 ppm atau kurang. Berbagai cara bisa ditem- puh untuk mencapai target tersebut.

Pengaturan yang umum adalah dengan menggunakan bioscrubber untuk menghilangkan hidrogen sulfida dalam jumlah besar, diikuti dengan filter kar- bon untuk pemolesan. Keuntungannya adalah bioscrubber tidak memerlukan bahan kimia dan filter karbon, karena melakukan pemolesan akhir, dapat bertahan lama. Alternatif yang bisa di- lakukan adalah scrubber kimia, yang menggunakan cairan seperti natrium hi- droksida yang memerlukan bahan kimia untuk dibawa ke lokasi, unit spons besi, yang mereaksikan hidrogen sulfida den- gan lapisan oksida logam, dan sistem lain yang menggunakan adsorben. Per- syaratannya adalah memaksimalkan efisiensi dan keandalan penghilangan hidrogen sulfida, sekaligus meminimal- kan biaya modal dan operasional.

Project: PT Evans, Desa, Kalimantan Timur

Setelah menghilangkan sisa gas,langkah selanjutnya adalah memisah- kan metana dari karbon dioksida. Ada beberapa metode yang sudah ada un- tuk melakukan hal ini. Pendekatan yang umum adalah dengan menggunakan adsorben saringan molekuler dalam konfigurasi ayunan tekanan. Dalam proses ini, karbon dioksida diserap ke dalam bahan saringan di bawah tekan- an, yang kemudian dilepaskan ketika tekanan diturunkan. Tekanan proses berlangsung secara siklis.

Perkembangan yang lebih baruadalah penggunaan membran, dimana tekanan konstan diterapkan, sehingga mengurangi kebutuhan energi untuk mencapai pemisahan.

Pilihan ketiga untuk pemurnian metana yang efektif adalah scrubbing air. Proses ini dapat mencapai tingkat penghilangan karbon dioksida yang tinggi, meskipun sesuai dengan naman- ya, proses ini memerlukan air dalam jumlah yang relatif besar.

Pada tahap proses ini, gas metana setidaknya akan memiliki kemurnian 97%, dengan asumsi bahwa konfigur- asi proses telah meminimalkan kadar oksigen dan nitrogen. Ini cukup baik untuk digunakan sebagai bahan ba- kar kendaraan. Untuk menyimpan dan mengangkut metana, metana harus dikompresi atau dicairkan. Pencairan memiliki keuntungan dalam memberi- kan kepadatan energi yang lebih tinggi. Dalam bentuk cair, metana dapat memi- liki massa jenis sekitar 400 kg hingga 500 kg per meter kubik, sedangkan metana yang dikompresi pada tekanan 250 bar memiliki massa jenis sekitar 215 kg per meter kubik. Artinya, satu truk dapat mengangkut lebih banyak metana dalam bentuk cair dibanding- kan dalam bentuk gas bertekanan. Na- mun, peralatan yang dibutuhkan untuk mencairkan dan memelihara metana sebagai cairan jauh lebih mahal diband- ingkan sistem gas terkompresi. Oleh karena itu, biometana didistribusikan secara normal dan digunakan sebagai gas terkompresi.

Kelangsungan hidup biometana se- cara komersial bergantung pada situasi spesifik, namun biometana bisa menjadi sangat menarik jika digunakan untuk menggantikan solar. Dalam skenario dasar yang dipertimbangkan di atas, mengganti biaya 6.000 liter solar per hari saat ini akan menghemat sekitar dua juta dolar AS per tahun. Membangun sistem yang lengkap dari awal memerlukan bi- aya sekitar empat hingga lima juta dolar, dengan harga saat ini dan tergantung pada spesifikasinya. Dengan mempertim- bangkan biaya operasional yang biasan- ya berkisar antara 5% hingga 10% dari biaya modal (sekali lagi tergantung pada spesifikasinya), investasi pada proyek semacam itu tetap menarik.

Dengan meningkatnya kekhawatiran terhadap perubahan iklim dan kondisi planet kita, peluang untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan melakukan investasi yang layak meru- pakan peluang yang harus ditanggapi dengan serius. Biometana terkompresi juga menciptakan kepastian mengenai harga bahan bakar di masa depan kare- na sayangnya harga minyak tidak akan turun dalam waktu dekat.