1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Berkurangnya cadangan sumber energi dan kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi di Indonesia dewasa ini membutuhkan solusi yang tepat, terbukti dengan dikeluarkannya kebijakan pemerintah dalam konversi minyak tanah ke gas. Namun pemanfaatan energi fosil seperti gas bumi sebagai sumber energi pengganti minyak tanah perlu untuk dikaji kembali. Hal ini penting karena sumber energi tersebut memiliki jumlah cadangan yang terbatas dan bersifat tidak dapat diperbaharui lagi (non renewable) sehingga konversi minyak tanah ke gas hanya berlangsung sementara. Dengan ketersediaan cadangan energi fosil yang terbatas diiringi peningkatan konsumsi energi, memaksa banyak peneliti untuk mencari sumber energi alternatif baru yang mudah, murah, dan ramah lingkungan. Salah satu sumber energi alternatif yang saat ini cukup potensial untuk diterapkan di Indonesia adalah biogas (Purnomo, 2009). Biogas berasal dari berbagai macam limbah organik seperti sampah biomasa, kotoran manusia, kotoran hewan yang dapat dimanfaatkan menjadi energi melalui proses mikrobial bersifat anaerobik. Mengingat sebagaian besar penduduk Indonesia masih mengandalkan sektor pertanian dan peternakan sebagai penggerak perekonomian, maka pengembangan biogas merupakan peluang besar untuk menghasilkan energi alternatif yang akan mempengaruhi penggunaan energi fosil. Karena kandungan methana (CH4) yang tinggi dan nilai kalornya yang cukup tinggi yaitu berkisar antara 4.800 6.700 kkal/m 3. Methana (CH4) yang hanya memiliki satu karbon dalam setiap rantainya, dapat membuat pembakarannya lebih ramah lingkungan dibandingkan bahan bakar berantai karbon panjang. Hal ini disebabkan karena jumlah CO2 yang dihasilkan selama pembakaran bahan bakar berantai karbon pendek adalah lebih sedikit (Harahap, 1980). Peluang pengembangan biogas yang masih terbuka luas dan tingginya nilai kalor yang dihasilkan dari biogas, memerlukan penelitian kehandalan biogas yang harus terus dikembangkan tidak hanya sebagai keperluan rumah tangga namun juga keperluan industri. Pemanfaatan biogas dewasa ini kurang optiman. Hal ini karena
2 disebabkan biogas masih mengandung unsur-unsur pengotor yang dapat mempengaruhi nilai kalor dari biogas. Nilai kalor tergantung dari komposisi metana, karbondioksida, dan kandungan air dalam biogas. Biogas banyak mengandung kandungan air karena pengaruh tempratur pada saat pembuatanya, dimana kandungan air dalam bahan dapat menguap dan bercampur dengan metana. Kandungan methana yang cukup tinggi dalam biogas dapat menggantikan peran LPG dan petrol (bensin). Tapi ada kandungan lain lagi selain methana dalam biogas yang perlu adanya proses desulfurisasi gas tersebut adalah gas hidrogen sulfida H2S (Purnomo, 2009). Hidrogen sulfida merupakan gas yang sangat toksit, gas pengotor yang terdapat dalam gas-gas komersial, hasil pembakaran gas yang mengandung hidrogen sulfida (H2S) menghasilkan belerang dan asam sulfat yang sangat korosif terhadap berbagai jenis logam sehingga membatasi penggunanya untuk bahan bakar pada mesin. Hasil pembakaran belerang pada konsentrasi yang sangat rendah 0,0002 ppm sudah dapat tercium, pada konsentrasi yang sangat tinggi mencapai 200 ppm dapat menyebabkan kematian dalam waktu 30 menit. Standar keamanan dan kesehatan memberikan ijin maksimum pada tingkat 20 ppm. (Gibbons, 1978; Winchester, 2002; Smith, 2003; Yani dkk, 2009). Hidrogen sulfida (H2S) mempunyai pengaruh yang sangat signifikan terhadap pembakaran dan hasil pembakaran biogas. Hal ini disebabkan karena selain beracun, H2S ini apabila ikut terbakar dan terbebas dengan udara dapat teroksidasi menjadi SO2 dan SO3 yang bersifat sangat korosif, dan apabila teroksidasi lebih lanjut dengan H2O akan menyebabkan timbulnya hujan asam. Maka selain CO2 gas H2S dan kandungan air (H2O) yang terdapat di dalam biogas juga perlu dikurangi atau bahkan dihilangkan, sehingga kualitas dari biogas menjadi lebih baik (Yani dkk, 2009). Oleh karena itu pembuatan suatu mekanisme desulfurisasi biogas sangatlah penting untuk meningkatkan kualitas biogas sebagai penunjang upaya pemanfaatan potensi dari biogas secara lebih optimal. Sehingga dapat digunakan sebagai energi alternatif pengganti bahan bakar minyak BBM, baik untuk keperluan rumah tangga maupun untuk penggerak mesin pembangkit listrik (Genset) dan bahkan sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermotor. Di dalam prosesnya keunggulan penelitian
3 ini adalah untuk memurnikan biogas dari gas pengotor H2S yang berakibat pada pembakaran yang tidak sempurna yang menyebabkan kerusakan korosi pada komponen yang digunakan, gas yang membahayakan yang harus diminimkan kandungannya dalam biogas dan untuk mesin-mesin pembakaran dalam sehingga memurnikan dari kandungan pengotor gas H2S adalah suatu keharusan karena gas pengotor akan menyebabkan kerusakan ruang bakar pada mesin yang menurunkan kwalitas minyak pelumas (Kursijadi dkk, 2009). Salah satu cara untuk mengurangi kandungan H2S adalah dengan mereaksikan gas H2S dengan logam. Didalam mekanisme pemurnian biogas ini metode yang akan digunakan adalah dengan memanfaatkan limbah gram besi dimana gram besi tersebut merupakan paduan antara besi dengan karbon yaitu baja dan gram aluminium dari proses manufaktur yang digunakan sebagai penangkap gas hidrogen sulfida di dalam biogas. Dikarenakan logam yang bereaksi dengan gas H2S akan membentuk ion + dan endapan. Logam yang digunakan adalah campuran gram besi dan gram aluminium, karena untuk memanfaatkan limbah proses pembubutan ataupun skrap, selain itu juga logam mampu mengikat unsur H2S. Proses pemurnian biogas ini dilakukan dengan mereaksikan gram besi dengan oksigen (O2) untuk membentuk besi (III) hidroksida ataupun besi (III) oksida (Grafen dkk, 2000). Pemanfaatan limbah gram besi dan gram aluminium dari sisa pembubutan dalam bidang industri yang dimanfaatkan untuk mengatasi korosi yang diakibatkan H2S dapat dilihat pada gambar 1.1. (a) (c)
4 (b) Gambar 1.1 (a) Gram baja, (b) Gram aluminium, dan (c,d) Genset terkorosi akibat gas H2S (d) Didalam mekanisme desulfurisasi biogas ini metoda yang akan digunakan adalah dengan menggunakan limbah gram baja yang dicampur dengan gram aluminium. Gram baja dan gram aluminium yang digunakan adalah gram baja dan gram aluminium yang berukuran kecil. Gram baja yang berbentuk spiral digunakan untuk dibentuk bilet yang kemudian akan ditaruh hanya dibagian kedua ujung pipa penyaringan, sedangkan sisa gram baja akan dicampurkan dengan gram aluminium yang kemudian diletakan di dalam pipa penyaring. Untuk mendapatkan bentuk desulfurizer dengan lebih sempurna proses yang dilakukan adalah dengan memasukan gram baja dan gram aluminium sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan, kemudian ditekan dengan alat pres hingga memenuhi tabung desulfurizer, sehingga penyerapan H2S dapat berlangsung sempurna dan biogas mampu mengalir dengan lancar tanpa terjadi sumbatan. Adapaun tujuan mencampurkan limbah gram aluminium adalah untuk mendapatkan korosi galvanik. Yaitu korosi yang terjadi karena perbedaan potensial bahan pada setiap logam, dimana aluminium memiliki resistensi korosi yang lebih tinggi dibandingkan dengan logam paduan besi dengan karbon (baja). Sehingga jika dilakukan pencampuran dengan gram besi akan membuat laju korosi dari logam aluminium akan meningkat, sehingga mampu mengikat gas H2S lebih baik (Fontana, 1987). Bertolak dari hal tersebut dilakukan penelitian desulfurisasi biogas dari gas pengotor H2S menggunakan gram baja dengan aluminium untuk menangkap gas hidrogen sulfida dalam biogas.
5 1.2 Rumusan Permasalahan Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya, maka dapat dirumuskan suatu permasalahan yang harus diselesaikan adalah berapakah komposisi terbaik campuran gram baja dengan gram aluminium sebagai desulfurizer biogas dari gas pengotor hidrogen sulfida (H2S)?. 1.3 Batasan Permasalahan Melihat banyaknya permasalahan yang ada dan agar penelitian ini dapat dilaksanakan lebih terarah tanpa mengurangi ketepatan hasil penelitian, maka perlu diberikan batasan-batasan permasalahan sebagi berikut : 1. Biogas yang digunakan dalam penelitian ini adalah biogas yang berasal dari kotoran ternak (dalam hal ini ternak sapi) yang diambil dari instalasi peternakan sapi. 2. Digester biogas yang digunakan adalah ukuran standar bantuan dari pemerintah yang diberikan kepada masyarakat. 3. Limbah gram yang digunakan adalah gram baja dan gram aluminium. 4. Laju aliran biogas yang digunakan dalam penelitian ini adalah 3 liter / menit 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui komposisi terbaik dari campuran limbah gram baja dan gram aluminium yang digunakan sebagai desulfurizer biogas. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang diharapkan nantinya dari penelitian ini adalah : Dapat mendesulfurisasi biogas dari gas pengotor H2S sehingga tidak mengandung gas yang bersifat korosif yang dapat digunakan untuk bahan bakar untuk keperluan rumah tangga dan bahan bakar untuk mesin pembakaran dalam. Meningkatkan nilai tambah dari kotoran ternak yang dahulu digunakan sebagai pupuk ternyata dapat dipergunakan sebagai sumber energi alternatif yang tidak mencemari lingkungan.
6 Dapat mengurangi kasus-kasus korosi pada sistem perpipaan dan peralatan yang menggunakan sumber energi alternatif biogas.