Biogas Lemvig berkapasitas 0,7 MW di kota Lemvig, Denmark (sumber gambar: www.lemvigbiogas.com)

Di negara-negara Eropa seperti Inggris, Jerman, Swedia, serta Finlandia, pemanfaatan biogas dan biomassa sebagai salah satu sumber utama energi terbarukan bukanlah hal yang mengherankan. Seperti dikutip dari laman ec.europa.eu, biogas dan biomassa bahkan telah mengambil peran sebesar 65% dalam kategori sumber energi terbarukan pada tahun 2014. Pemanfaatan biogas ini tidak hanya untuk keperluan memasak rumah tangga seperti yang telah dilakukan di Indonesia, tetapi juga untuk kebutuhan penghangat ruangan, bahan bakar kendaraan, pembangkit listrik dan bahkan disalurkan melalui jaringan pipa gas alam.


Komposisi produksi energi terbarukan di Eropa pada tahun 2014.

Untuk dapat memanfaatkan biogas secara optimal seperti yang dilakukan oleh negara-negara Eropa tersebut, biogas yang dihasilkan dari biodigester harus dilakukan peningkatan kualitas (upgrading) gas terlebih dahulu agar diperoleh biogas dengan kandungan gas metana lebih dari 95%, terutama jika biogas tersebut dimanfaatkan untuk bahan bakar kendaraan atau akan dimasukkan ke jaringan pipa gas alam. Peningkatan kualitas biogas ini terkadang juga disebut sebagai proses pemurnian (purification). Biogas yang akan dimasukkan ke jaringan pipa gas alam ataupun untuk kebutuhan lainnya setidaknya harus memenuhi tiga syarat berikut:

  1. Tinggi kandungan metana, karena semakin tinggi kandungan metana, maka nilai kalor biogas akan semakin tinggi.
  2. Rendah kandungan hidrogen sulfida, karena belerang dapat menyebabkan karat pada sistem perpipaan atau pada sistem generator listrik.
  3. Rendah kandungan karbondioksida, karena kandungan karbondioksida menurunkan nilai kalor biogas.

Mengapa biogas harus ditingkatkan kualitasnya? Dan bagaimana caranya?

Biogas mentah yang dihasilkan dari biodigester merupakan gas hasil fermentasi bakteri yang memiliki komposisi metana (CH4), karbondioksida (CO2), hidrogen sulfida (H2S), uap air, serta berbagai macam gas lainnya. Gas selain metana yang ada pada biogas mentah tersebut justru dapat merusak sistem pembakaran jika langsung digunakan. Gas hidrogen sulfida, misalnya, dapat menyebabkan karat pada sistem pipa gas jika ia tidak dibuang sementara gas karbondioksida, uap air, dan gas lainnya menyebabkan nilai kalor dari pembakaran biogas menjadi rendah. Oleh karena itu, gas-gas selain metana sering disebut sebagai gas pengotor (impurities) di dalam biogas.

Gas-gas pengotor tersebut dapat dikurangi menggunakan beberapa metode, salah satu diantaranya adalah metode scrubbing yaitu dengan melewatkan biogas pada adsorbent atau material yang dapat menyerap gas pengotor tersebut. Gas karbondioksida dan hidrogen sulfida dapat dikurangi menggunakan metode water scrubbing. Gas hidrogen sulfida juga dapat diatasi menggunakan adsorbent berupa karbon aktif, yaitu karbon yang memiliki permukaan sangat luas sehingga dapat menyerap gas lebih banyak. Proses pembersihan biogas dari hidrogen sulfida ini juga terkadang disebut sebagai proses desulfurisasi. Sementara itu, kelembaban biogas yang berkaitan dengan kandungan air di dalam biogas dapat diatasi dengan menggunakan gel silika.

Biasanya, proses pemurnian biogas ini mengikuti alur berikut:

Setelah diperoleh biogas dengan kandungan metana di atas 95% (atau sesuai dengan standar gas alam masing-masing negara) maka biogas telah siap untuk didistribusikan melalui jaringan pipa gas negara ataupun untuk pemanfaatan lainnya. Perlu dicatat bahwa jika biogas hasil olahan ini akan didistribusikan bersama gas alam melalui jaringan pipa gas, biogas hasil olahan tersebut harus diberi bau atau dilakukan odorisasi agar jika terjadi kebocoran pada pipa gas maka dapat dideteksi dengan mudah. Namun jika langsung digunakan untuk bahan bakar generator pada pembangkit listrik atau pada kendaraan bermotor, biogas tidak perlu diberi bau dan bisa langsung digunakan.

Lalu bagaimana metode yang digunakan untuk mengubah biogas menjadi listrik?

Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengubah biogas menjadi listrik.

  1. Biogas dapat digunakan secara langsung untuk memanaskan air dan menghasilkan uap bertekanan. Uap air yang bertekanan tinggi ini kemudian digunakan untuk menggerakkan generator turbin yang kemudian menghasilkan listrik, seperti sistem pembangkit listrik konvensional yang biasa digunakan.
  2. Biogas dapat digunakan secara langsung untuk menggerakkan motor stirling. Kelebihan dari metode ini adalah biogas yang digunakan tidak harus dimurnikan terlebih dahulu karena motor stirling menggunakan sistem pembakaran eksternal (yaitu proses pembakaran dilakukan di luar sistem mesin) namun metode ini memiliki kelemahan pada efisiensinya yang rendah.
  3. Biogas digunakan sebagai bahan bakar pada generator yang menggunakan BBM sebagai bahan bakarnya, baik diesel maupun bensin. Untuk metode ini, generator dapat menggunakan biogas murni maupun menggunakan sistem hibrid bersama dengan solar ataupun bensin.

Diantara ketiga metode di atas, metode ketiga adalah yang paling banyak digunakan. Hal ini karena metode ini memungkinkan hibridisasi dengan bahan bakar lain dan memiliki efisiensi yang paling tinggi. Pak Yusmin, salah satu pengguna Biogas Rumah (BIRU), pun menggunakan metode ketiga yang digunakan untuk menggerakkan genset miliknya baik untuk menghasilkan listrik jika terjadi pemadaman listrik maupun untuk menggerakkan mesin pencacah rumput miliknya. Meski demikian, Pak Yusmin tidak melakukan pembersihan gas pengotor terlebih dahulu dan langsung mengalirkan biogas ke genset miliknya. Hal ini menyebabkankan Pak Yusmin harus membersihkan katup saluran bahan bakar pada genset miliknya secara berkala karena adanya kerak akibat kandungan belerang pada biogas.

Untuk dapat memanfaatkan biogas agar dapat digunakan untuk menghasilkan listrik yang terus menerus, maka ukuran biodigesternya pun harus berukuran besar, bergantung pada masukan daya yang dibutuhkan oleh generator yang digunakan. Hal ini diperlukan agar pasokan biogas selalu mencukupi agar generator terus berputar dengan stabil. Dikutip dari majalah Trendsetter Report, agar listrik yang dihasilkan oleh biogas ini memiliki nilai ekonomis, maka biogas yang dihasilkan setidaknya harus lebih dari 700 Nm3/jam, yaitu lebih dari 700 m3/jam jika diukur pada suhu kamar dan tekanan 1 atmosfer. (Jihan A. As-sya’bani)