Pemurnian biogas dengan proses adsorpsi Co2

ANDARDINI, Puri, Sang Kompiang Wirawan, ST., MT., Ph.D

2010 | Tesis | S2 Magister Sistem Teknik

Biogas merupakan salah satu alternatif energi terbarukan yang bersumber dari proses penguraian biomassa. Teknologi biogas cukup banyak digunakan dibandingkan teknologi energi terbarukan lainnya karena memiliki beberapa kelebihan diantaranya, ketersediaan bahan dasar yang berlimpah, seperti limbah organik padat maupun cair. Selain itu, penggunaaan biogas secara langsung dapat mempertahankan keseimbangan lingkungan. Biogas dapat diperoleh dengan proses yang bertahap dan dapat berlangsung secara terus menerus. Selain gas metan sebagai produk utama, produk samping yang dihasilkan adalah gas yang tidak mudah terbakar seperti karbondioksida, hidrogen sulfida dan uap air. Untuk meningkatkan kualitas gas metan perlu adanya proses pemurnian dengan mengurangi kadar gas lain terutama CO2.. Salah satu cara untuk mengurangi kadar CO2 adalah dengan memanfaatkan zeolit alam sebagai media penjerap atau adsorben CO2. Zeolit alam terbentuk karena adanya perubahan alam (zeolitisasi) dari bahan vulkanik dan dapat digunakan secara langsung untuk beberapa proses sederhana seperti sebagai zat tambahan pada produksi pupuk organik, adsorpsi limbah cair dan lain lain, namun daya jerap atau daya tukar ion zeolit belum maksimal. Untuk memperoleh zeolit dengan daya jerap yang lebih tinggi diperlukan suatu perlakuan yang disebut aktivasi. Aktivasi zeolit sebagai adsorben dapat dilakukan secara termal maupun asam basa. Pada penelitian ini dilakukan proses aktivasi dengan asam kuat yaitu dengan penambahan asam sulfat karena proses lebih hemat energi.. Aktivasi dilakukan pada dua tipe zeolit yaitu zeolit alam yang mempunyai ukuran mesh tertentu melalui proses size reduction (skala lab), dan zeolit alam dengan ukuran lebih besar (seperti yang dijual di pasaran) untuk diaplikasikan pada proses adsorpsi skala industri kecil. Adsorber CO2 skala industri kecil dirancang 3 tingkat yang berisi zeolit aktif. Umpan biogas dari sentra produksi dilewatkan dari bagian bawah dan kadar metan dianalisis pada output di bagian atas.. Sedangkan aktivasi zeolit skala lab menggunakan zeolit ukuran 140 mesh, dengan tujuan mengetahui luas permukaan aktif zeolit (BET) setelah diaktivasi yang diasumsikan berhubungan langsung dengan kemampuan penjerapan CO2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, proses aktivasi zeolit alam skala lab dapat meningkatkan luas permukaan zeolit aktif melalui analisis BET. Luas permukaan sebelum aktivasi 74,99 m2/g dan setelah aktivasi 159,19 m2/g. Hal ini mengindikasikan aktivasi berhasil meningkatkan kemapuan jerap dari zeolit alam. Pada proses adsorpsi skala indistri kecil, diperoleh adanya peningkatan konsentrasi metan setelah dilewatkan pada adosrber dari 47,72% menjadi 73,97%. Hal menunjukkan bahwa proses adsorpsi CO2 dengan adsorber terpasang dapat meningkatkan kemurnian biogas, walupun belum pada level yang sangat tinggi. Hasil ini bisa ditingkatkan dengan lebih mengoptimalkan proses aktivasi zeolit dan rancangan proses adsorpsi secara keseluruhan.

Biogas is an alternative renewable energy sourced from biomass decomposition process. Biogas technology is widely used compared to other renewable energy technologies because it has several advantages, among others, the availability of abundant raw materials, such as solid or liquid organic wastes. In addition, the use of biogas is directly able to maintain environmental balance. Biogas can be obtained by a process that can take place gradually and continuously. In addition to methane gas as primary products, by products produced is non flammable gases such as carbon dioxide, hydrogen sulfide and water vapor. To improve the quality of methane gas purification process is necessary to reduce the levels of other gases, especially CO2 . One way to reduce CO2 levels is by using natural zeolite as a CO2 adsorbent. Natural zeolite is formed due to natural changes (zeolititation) of volcanic material and can be used directly for a few simple processes such as additives in the production of organic fertilizer, adsorption and other liquid waste, but the power of sorption or ion exchange capacity of zeolite is not maximal. To obtain the zeolite with a higher sorption capacity required a treatment called activation. Activation of zeolite as an adsorbent can be either thermal or acid-base. In this study the activation process with a strong acid is the addition of sulfuric acid because more energy efficient of the process. Activation performed in two types namely natural zeolite zeolite having a specific mesh size through a process of size reduction (lab scale), and natural zeolite with larger sizes (such as those sold in the market) to be implemented on a small industrial scale adsorption processes. Small industrial scale CO2 adsorber designed three levels containing the active zeolite. The feed from the central production of biogas is passed from the bottom and methane levels were analyzed at the output at the top. While the activation of the lab-scale zeolite zeolite mesh size of 140, with the aim of knowing the active surface area of zeolites (BET) after activation of which is assumed to relate directly to the CO2 adsorption capacity. Results showed that, in the activation of natural zeolite lab scale can increase the surface area of zeolite active through BET analysis. The surface area before the activation of 74.99 m2 / g and after the activation of 159.19 m2 / g. This indicates activation increased adsorption capacity of natural zeolite. In the adsorption process small industrial scale, obtained an increase in methane concentration after adosrber passed on from 47.72% to 73.97%. This indicates that the process of adsorption of CO2 with adsorber installed can increase the purity of biogas, even though not yet at a very high level. These results can be improved by optimizing the activation process and the design of zeolite adsorption process.

Kata Kunci : Biogas,Adsorber,Zeolit alam,Aktivasi,Natural Zeolite, Activation