PERANCANGAN DAN APLIKASI INSTRUMEN MONITORING BIOGAS PADA MODEL DIGESTER

HELMY RAHADIAN, Ir. Bambang Sutopo, M.Phil.

2011 | Tesis | S2 Mag.Teknik Instrumentasi

Biogas adalah salah satu alternatif sumber energi terbarukan. Biogas biasanya mengandung metana, karbondioksida, hidrogen, hidrogen sulfida, uap air serta silikon polimer. Energi biogas umumnya berasal dari gas metana dan hidrogen. Gas tersebut memiliki konsentrasi LEL sekitar 40000 hingga 50000 ppm dan mudah terbakar maupun meledak pada suhu dan tekanan standar. Sebuah instrumen dengan sensor metal oksida TGS2611 dapat dibuat untuk memonitor konsentrasi biogas hingga 25% LEL atau 10000 ppm. Beberapa sampel biogas dari model digester digunakan untuk pengujian karakteristik instrumen. Bahan baku digester dibuat dari campuran air dan kotoran sapi. Setelah pengujian karakteristik, instrumen diaplikasikan untuk memonitor proses pembentukan biogas dari dua digester yang berbeda suhu selama delapan hari. Proses monitoring dilakukan untuk mengetahui kinerja instrumen dan pengaruh suhu pada pembentukan biogas. Konsentrasi gas dalam ppm diperoleh melalui regresi nilai hambatan keluar (RO) yang direkomendasikan oleh datasheet TGS2611. Penelitian ini menunjukkan bahwa tegangan keluar sensor TGS2611 berubah sebanding dengan perubahan suhu, dengan perubahan rata-rata sebesar 12,125 mV/°C pada sensor gas A dan 12,875 mV/°C pada sensor gas B. Instrumen memerlukan inisialisasi selama satu menit sebelum digunakan untuk monitoring. Instrumen mampu memonitor kenaikan dan penurunan konsentrasi biogas yang terjadi lebih dari 10 detik dan 25 detik serta mampu memonitor konsentrasi biogas di atas 10000 ppm namun dengan sensitivitas semakin berkurang. Digester bersuhu rata-rata 34,48°C menghasilkan biogas lebih cepat dan lebih tinggi konsentrasinya daripada digester bersuhu rata-rata 26,98°C setelah 34 jam monitoring dimulai. Proses regresi yang mengubah tegangan menjadi ppm menghasilkan konsentrasi biogas dalam ppm dengan ketelitian sekitar 20% yang dipengaruhi toleransi hambatan keluar (RO).

Biogas is one of an alternative renewable energy source. Biogas typically contains methane, carbon dioxide, hydrogen, hydrogen sulfide, water vapor and silicon polymers. The energy of biogas mostly derived from the methane and hydrogen. These gas with an LEL concentration about 40000 to 50000 ppm are highly flammable and explosive at standard temperature and pressure. An instrument with metal oxide based sensor, TGS2611, can be made to monitor the concentration of biogas up to 25% LEL or 10000 ppm. Biogas samples from the digester model were used for the instrument characteristic test. A mixture of water and cow dung was made as raw material for this digester. Afte characteristic test, the instrument was applied to monitor the process of biogas formation in two digester at different temperature during eight days. This monitoring was conducted to determine the performance of the instruments and the influence of temperature on the formation of biogas. Biogas concentration in ppm was obtained from the regression of the output resistor (RO) value recommended by the TGS2611 datasheet. This research shows that the TGS2611 sensor output voltage has proportionally changed to the temperature change, with an average value of 12,125 mV/°C at gas sensor A dan 12,875 mV/°C at gas sensor B. The instrument requires initialization for one minute before start the monitoring process. The instrument is able to monitor any increase or decrease of the biogas concentration that occurred more than 10 seconds or 25 seconds, also it’s able to monitor the biogas concentration above 10000 ppm but with diminishing sensitivity. Digester with an average temperature of 34,48°C produces biogas faster and higher concentration than the digester with an average temperature of 26,98°C after 34 hours of monitoring. Output resistance (RO) regression process resulting in biogas concentration in ppm with an accuracy about 20%, due to the output resistor (RO) tolerance.

Kata Kunci : biogas, konsentrasi, metana, hidrogen, LEL, instrumen, monitoring, TGS2611