TUGAS KIMIA LINGKUNGANKETERKAITAN BIOGAS DENGAN KIMIA
LINGKUNGAN
Disusun Oleh :
Ahmad Naufal21080110120018
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS
DIPONEGOROSEMARANG2014
1.1 Pengertian BiogasBiogas adalah gas mudah terbakar
(flammable) yang dihasilkan dari prosespenguraian bahan organik
oleh bakteri yang hidup dalam kondisi kedap udara (bakteri anaerob)
terhadap limbah-limbah organik baik di digester (pencerna) anaerob
maupun di tempat pembuangan akhir sampah (sanitary landfill). Gas
ini sering dimanfaatkan untuk pemanas, memasak, pembangkit listrik
dan transportasi.Biogas dihasilkan dari fermentasi anaerob oleh
bakteri metanogenesis pada bahan-bahan organik seperti
kayu/tumbuhan, buah-buahan, kotoran hewan dan manusia merupakan gas
campuran gas Metana (60-70%), CO2 dan gas lainnya. Komposisi biogas
bervariasi tergantung pada limbah organik dan proses fermentasi
anaerob, dengan komposisi lengkap sebagai berikut:
Tabel 1 Komposisi Kandungan BiogasKomponen%
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
Biogas dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar
konvensionalyang sudah umum digunakan seperti minyak tanah
(kerosene) atau kayu bakar,serta penggunaan biogas juga
meyelamatkan lingkungan dari pencemaran danmengurangi kerusakan
lingkungan hidup. Saat ini pemanfaatan biogas menjadipenting
ditengah isu pemanasan global karena gas metan sebagai
kandunganutama dalam biogas memberikan efek rumah kaca (green house
gases) yang 21kali lebih bersifat polutan daripada gas
CO2Sifatsifat kimia dan fisika dari biogas antara lain : 1. Tidak
seperti LPG yang bisa dicairkan dengan tekanan tinggi pada suhu
normal, biogas hanya dapat dicairkan pada suhu 178 oC sehingga
untuk menyimpannya dalam sebuah tangki yang praktis mungkin sangat
sulit. Jalan terbaik adalah menyalurkan biogas yang dihasilkan
untuk langsung dipakai baik sebagai bahan bakar untuk memasak,
penerangan dan lainlain. 2. Biogas denganudara (oksigen) dapat
membentuk campuran yang mudah meledak apabila terkena nyala api
karena flash point dari metana (CH4) yaitu sebesar -188 C dan
autoignition dari metana adalah sebesar 595 C.
3. Biogas tidak menghasilkan karbon monoksida apabila dibakar
sehingga aman dipakai untuk keperluan rumah tangga. 4. Komponen
metana dalam biogas bersifat narkotika pada manusia, apabila
dihirup langsung dapat mengakibatkan kesulitan bernapas dan
mengakibatkan kematian (Purnama, C., 2009).
1.2 Proses Penguraian Limbah OrganikSecara umum, alur proses
pencernaan/digesting limbah organik sampai menjadi biogas dimulai
dengan pencernaan limbah organik yang disebut juga dengan
fermentation/digestion anaerob. Pencernaan tergantung kepada
kondisi reaksi dan interaksi antara bakteri methanogens,
non-methanogens dan limbah organik yang dimasukkan sebagai bahan
input/feedstock kedalam digester. Menurut Sufyandi (2001) dalam
Mayasari, dkk (2010) ada tiga tahapan proses yang terjadi dalam
anaerobic digestion, yaitu :1. HidrolisisPada tahap hidrolisis
bahan organic dienzimatiksecara ekternal oleh enzim ekstraseluler
(sellulose, protease, amylase dan lipase) mikroorganisme. Bakteri
memutuskan rantai terpanjang karbohidrat kompleks, protein dan
lipid menjadi monosakarida sedangkan protein diubah menjadi asam
amino.2. AcetogenesisPada tahap ini bakteri akan menghasilkan asam,
mengubah senyawa rantai pendek hasil proses pada tahap hidrolisis
menjadi asam asetat, hydrogen dan karbondioksida. Proses ini lebih
dikenal dengan proses fermentasi anaerob. Bakteri yang digunakan
adalah bakteri yang dapat tumbuh dan berkembang dalam kondisi asam.
Untuk menghasilkan asam asetat, bakteri acetogenesis memerlukan
oksigen yang diambil dari oksigen yang terlarut dalam larutan.
Pembentukan asam asetat dalam kondisi anaerobic ini sangat
dibutuhkan oleh bakteri methanogenesis untuk memproduksi gas metana
pada tahapan proses selanjutnya. Selain asam asetat, pada tahapan
acetogenesis juga terbentuk alcohol, asam organic, asam amino,
karbondioksida, H2S dan sedikit CH4 dari senyawa bermolekul
rendah.3. MethanogenesisPada tahap ini, bakteri-bakteri methanogen
akan mendekomposisikan senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai
contoh, bakteri methanogenik dapat menggunakan gas hydrogen, CO2
dan asam asetat untuk membentuk metana (CH4) dan CO2. Pada dasarnya
bakteri acetogenesis dan bakteri methanogenesis bekerjasama secara
simbiosis. Bakteri acetogenesis membentuk kondisi yang ideal bagi
bakteri methanogen untuk tumbuh. Sedangkan bakteri methanogen
menggunakan asam yang diproduksi oleh bakteri acetogenesis untuk
metabolismenya sehingga kadar keasaman dalam anaerobic digestion
terjaga. Tanpa simbiosis ini makan akan menyebabkan keadaan yang
toksik bagi mikroorganisme yang ada dala reactor anaerobic
digestion. seperti gambar berikut:
Gambar 2 Tiga Tahapan Proses Fermentasi Anaerob Limbah
Organik
Sebagai contoh, reaksi kimia proses pembuatan gas metan dari
limbah organik (limbah tebu/carbs sugar) dan jumlah yang
dihasilkannya sebagai berikut:
Carbs sugars carbon dioxide methaneC6H12O6 3(CO2) +
3(CH4)...(1)180 g/mol 46 g/mol 16 g/mol
Dari reaksi di atas dapat diasumsikan tiap 1 kg proses
fermentasi limbah tebu (carbs sugar) diperoleh total 0,16 Kg gas
metan.
Ada tiga kelompok dari bakteri dan Arkhaebakteria yang berperan
dalam proses pembentukan biogas, yaitu:1.Kelompok bakteri
fermentatif:Steptococci,Bacteriodes, dan beberapa
jenisEnterobactericeae2. Kelompok bakteri
asetogenik:Desulfovibrio3. Kelompok Arkhaebakteria dan bakteri
metanogen:Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan
MethanococcusMaterial organik yang terkumpul pada digester
(reaktor) akan diuraiakan dalam dua tahap dengan bantuan dua jenis
bakteri. Tahap pertama material organik akan didegradasi menjadi
asam-asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini
akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi.
Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai
panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang
sederhana. Sedangkan asidifikasi yaitu pembentukan asam dari
senyawa sederhana.
Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap
kedua dari proses anaerob adalah pembentukan gas metana dengan
bantuan Arkhaebakteria pembentuk metana sepertiMethanococus,
Methanosarcina, Methanobacterium.1.3 Manfaat BiogasProses ini
memiliki kemampuan untuk mengolah sampah atau limbah organik yang
keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang
lebih bernilai. Pembuatan biogas dilakukan pada pengolahan limbah
industri, limbah pertanian, dan limbah peternakan.Biogas
dimanfaatkan sebagaisumber energi alternatifuntuk keperluan rumah
tangga, sebagai pengganti minyak tanah, kayu bakar, dan elpiji.
Bahan baku pembuatan biogas berupa senyawa-senyawa organik yang
terdapat pada limbah kotoran ternak (sapi, ayam, kambing), limbah
organik rumah tangga dan pasar, limbah pertanian (jerami, sekam,
bonggol jagung), limbah organik industri (ampas tebu, ampas tahu),
dan limbah kotoran manusia. Setiap bahan baku memiliki perbedaan
karakter sehingga akan menghasilkan kuantitas dan kualitas biogas
yang berbeda.Selama beberapa tahun, masyarakat pedesaan di seluruh
dunia telah memanfaatkan limbah pertanian dan peternakan yang
mereka miliki menjadi bahan bakar gas. Pada umumnya, biogas
dimanfaatkan pada skala rumah tangga. Namun tidak menutup
kemungkinan untuk dimanfaatkan pada skala yang lebih besar
(komunitas). Beberapakeuntunganbagi rumah tangga dan komunitas
antara lain:1. Mengurangi penggunaan bahan bakar lain (minyak
tanah, kayu, dsb) oleh rumah tangga atau komunitas2. Menghasilkan
pupuk organik berkualitas tinggi sebagai hasil sampingan3. Menjadi
metode pengolahan sampah (raw waste) yang baik dan mengurangi
pembuangan sampah ke lingkungan (aliran air/sungai)4. Meningkatkan
kualitas udara karena mengurangi asap dan jumlah karbodioksida
akibat pembakaran bahan bakar minyak/kayu bakar5. Secara ekonomi,
murah dalam instalasi serta menjadi investasi yang menguntungkan
dalam jangka panjang
LAMPIRAN
