Produksi biogas pada skala rumah tangga umumnya menggunakan teknologi fermentasi anaerobik di dalam satu biodigester (satu tahap), yang mengakomodasi dua tahap utama prinsip pembentukan biogas, yakni tahap asetogenesis dan tahap metanogenesis. Permasalahan yang muncul dari penggunaan digester biogas satu tahap adalah ketidakseimbangan proses fermentasi (peningkatan laju beban organik, waktu retensi senyawa organik yang lebih cepat, dan produktivitas biogas yang menjadi tidak maksimal). Untuk mengatasi hal tersebut, dilakukan penelitian yang bertujuan melakukan produksi biogas melalui sistem fermentasi anaerobik dua-tahap (two-stage anaerobic digestion), yang didukung dengan pengaturan pH pada proses metanogenik. Pada penelitian ini telah dilakukan proses aklimatisasi (aktivasi) bakteri yang menunjang proses asetogenik dan metanogenik pada skala laboratorium (19 L), dan selanjutnya menjadi inokulum untuk proses fermentasi skala pilot dengan kapasitas biodigester asetogenik 125 L dan metanogenik 500 L. Hasil proses aklimatisasi bakteri asetogenik pada media kotoran sapi menunjukkan adanya kestabilan pH yang dibutuhkan untuk reaksi asetogenik, yaitu pada kisaran pH 5-6, sedangkan kontrol menunjukkan perubahan pH yang masih ada di rentang pH netral yaitu 6-7. Kotoran sapi yang telah melalui proses asetogenik selama 2 minggu (pH awal 5,5), menjadi bahan baku pembuatan biogas pada digester metanogenik. Hasil dari proses metanogenik menunjukkan terjadinya peningkatan volume biogas dan komposisi gas metana (CH4) di dalam biogas. Komposisi CH4 tertinggi diperoleh pada hari ke-20 yakni 74,82% dengan volume produksi biogas tertinggi ada pada hari ke-22, dengan laju 8,87 L/hari. Potensi energi tertinggi yang diperoleh mencapai 217,66 kJ/hari.Generally, biogas production on the household scale is using one-stage anaerobic fermentation technology, which accommodates two main processes of biogas production, namely acetogenesis and methanogenesis. An obstacle of using one-stage biogas digester is the imbalance of the fermentation process that indicated by the increase of organic load rate and shorter retention time that lead to un-optimal biogas productivity. This research undertook the application of two-stage anaerobic digestion, supported by adjusting the initial pH for both acetogenic and methanogenic processes. Firstly, the research initiated by acclimatization (activation) process of acetogenic and methanogenic bacteria via fermentation in laboratory scale (19 L) digesters, separately. The results of acetogenic bacteria acclimatization process on cow dung media showed the pH stability needed for the reaction acetogenic, in the range of 5-6, while the control showed the pH changes still in the neutral pH range (6-7). The substrate from lab-scale acetogenic and methanogenic digester, then used as a starter for pilot-scale digester (125 L and 500 L, respectively). The mixture of water and cow dung were adjusted at initial pH 5.5 on acetogenic digester for 2 weeks. Those material were used for biogas production in the methanogenic digester. The result of the methanogenic process showed an increasing volume of biogas and the composition of methane (CH4) in the biogas. The highest CH4 composition was obtained on the 20th day, which reached 74.82%, and the highest volume of biogas production was at day 22, with the rate of 8.87 L/day. The highest energy potential obtained was 217.66 kJ/day.

ABSTRAKPemerintah menargetkan peningkatan peran energi terbarukanhingga mencapai 24% pada tahun 2050. Biogas sebagai salah satu dari sumber energi terbarukan harus memiliki nilai kalor yang memadaiagar dapat bersaing dengan sumber energi fosil. Zat yang memiliki kontribusi terbesar dalam menentukan nilai kalor biogas adalah Metana (CH4). Namun, biogas juga memiliki kandungan Karbon dioksida (CO2) yang bersifat tidak terbakar. Upaya untuk meningkatkan nilai kalor biogas dapat ditempuh dengan menurunkan kandungan CO2, salah satunya melalui proses adsorpsi. Penelitian ini menggunakan kolom adsorpsi seri berukuran 2,43 L untuk meningkatkan waktu kontak antara adsorben karbon aktif dengan gas-gas kontaminan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kandungan CO2 dapat ditekan hingga di bawah 14% pada waktu adsorpsi 10 menit,dan diperoleh kandungan CH4 hingga minimal 78,73%. Hasil optimum kinerja kolom adsorpsi seri yaitu pada laju alir 2,4 L/menit dan waktu adsorpsi 10 menit, mampu memurnikan biogas hingga mengandung CH4 91,60%. Pada kondisi optimum tersebut, efektifitas kolom adsorpsi adalah sebesar 98,31%.Kata kunci: biogas, pemurnian, karbon aktif, waktu adsorpsi, efektifitas kolom adsorpsi.ABSTRACTIndonesian government had targettedthe role of renewable energy, up to 24% in 2050. Biogas, as one of renewable energy, should have sufficient calorific valuein order to be efficiently used and competitive compared to fossil fuels. Methane (CH4) in biogas is the most important substance that determine biogas calorific value. On the other hand, another component of biogas, Carbon dioxide (CO2), the one that inhibit combustion process must be reduced. One of the methods to reduce CO2 content can be conducted through adsorption process. This research utilized serial adsorption column to increase contact between activated carbon as adsorbent and contaminant gases. The result showed that CO2 content can be suppressed below 14% in 10 minutes adsorption time, so that CH4 content can be upgraded above 78.73%. The optimum performance of serial adsorption column obtained at 2.4 lpm of biogas flow in 10 minutes adsorption time, able to purify biogas to 91.60% of CH4 content. In optimum condition, serial adsorption column effectiveness was 98.31%.Keywords: biogas, purification, activated carbon, adsorption time, serial adsorption column effectiveness.

Berdasarkan data Dinas Peternakan tahun 2014, kegiatan ternak sapi perah di Jawa Barat mampu menghasilkan 254.361.179 L susu sapi dengan 31,02% dipasok dari Kabupaten Bandung Barat (Disnakjabar, 2015). Aktivitas ternak sapi perah tersebut, tentunya turut menghasilkan limbah berupa kotoran sapi. Potensi limbah kotoran sapi yang dihasilkan mampu mencapai 185 ton/hari di wilayah Bandung Barat. Limbahlimbah tersebut ada yang telah dimanfaatkan sebagai pupuk alami dan untuk pembuatan biogas. Namun, sebagian limbah yang belum termanfaatkan hanya dibuang/disalurkan menuju aliran pembuangan air yang bermuara ke Daerah Aliran Sungai (DAS) Citarum. Salah satu dampak nyata dari belum optimalnya pemanfaatan dan pembuangan langsung limbah tersebut adalah menurunnya kualitas air. Selain itu, pemanfaataan kotoran sapi untuk menjadi bahan baku pembuatan biogas masih belum diketahui dengan baik oleh para peternak sapi. Kondisi tersebut dijumpai di salah satu kelompok usaha tani ternak sapi daerah Lembang-Bandung. Berdasarkan hal tersebut, telah dilakukan upaya pemanfaatan limbah kotoran ternak sapi melalui program Pengabdian kepada Masyarakat yang diselenggarakan UPPM Polban, tim P2M dari Jurusan Teknik Konversi Energi, yakni melalui kegiatan pemanfaatan limbah ternak sapi perah untuk produksi biogas. Unit masyarakat yang dijadikan mitra dalam hal ini adalah kelompok usaha Tani Ternak Sapi Sukatinggi 1, Kampung Cisaroni, Desa Cikahuripan, Lembang-Bandung. Dari kegiatan Pengabdian kepada Masyarakat ini, telah menghasilkan luaran yakni instalasi biodigester kapasitas 5m3 beserta perangkat pendukungnya, modul pelatihan, dan SOP pengoperasian. Kata kunci : pemanfaatan limbah, biogas, kelompok tani ternak sapi, pengabdian kepada masyarakat

No abstract

Biogas hasil anaerobic digestion merupakan sumber energi alternatif yang potensial. Kandungan utamanya adalah gas metana (50-70%), disertai dengan gas lain, yaitu 25–50% CO2, 0,3–3% N2, 1–5% H2 dan H2S yang sangat rendah. Keberadaan gas CO2 dalam biogas berpotensi menurunkan nilai kalor biogas. Teknologi pemisahan CO2 yang memiliki prospektif diantaranya adalah adsorpsi. Proses ini dilakukan dengan cara melewatkan biogas ke dalam kolom adsorpsi yang berisi adsorben, yang dapat memerangkap gas CO2. Beberapa penelitian telah menunjukkan kinerja adsorpsi yang baik dari adsorben karbon aktif dan juga adsorben zeolit. Mendayagunakan potensi dua adsorben tersebut diharapkan dapat lebih mengoptimalkan kinerja penyerapan CO2 dari biogas. Maka, pada penelitian ini diuji kinerja adsorpsi campuran adsorben karbon aktif-zeolit, dan juga ditentukan komposisi optimal yang memberikan kinerja adsorpsi tersebut. Variasi yang digunakan adalah lima campuran karbon aktif (C) – zeolit (Z) sebagai penangkap CO2 dalam kolom adsorpsi, yaitu dengan komposisi C:Z=30:70, C:Z=40:60, C:Z=50:50, C:Z=60:40, dan C:Z=70:30. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi adsorben yang memberikan kinerja terbaik adalah C:Z=70:30 dengan output kandungan CO2 sebesar 0,15%, kandungan CH4 sebesar 87,56%, efektivitas adsorpsi sebesar 99,68%, nilai kalor sebesar 28,73 MJ/m3, dan potensi energi sebesar 775,74 kJ. Kata Kunci: adsorpsi; campuran adsorben; karbon aktif; karbon dioksida; zeolit