Penulis: Ridwan Arif (Knowledge Management Coordinator, Koaksi Indonesia)
Bioenergi adalah energi yang dihasilkan dari lingkungan biologis. Lingkungan biologis yang dimaksud termasuk biomassa dan produk-produk hasil proses metabolismenya. Pada prosesnya, bioenergi terbagi menjadi dua proses utama yaitu proses Anabolisme dan Katabolisme. Anabolisme merupakan proses pembentukan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, seperti proses pembentukan biomassa. Sedangkan Katabolisme adalah proses sebaliknya, yaitu memecah rantai senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana. Pada proses Katabolisme inilah energi dihasilkan.
Proses Katabolisme dapat terjadi melalui proses kimia dan fisika untuk memecah senyawa kompleks dari biomassa. Terdapat berbagai jenis senyawa yang dihasilkan, baik dalam bentuk cair atau dalam bentuk gas. Senyawa cair dapat dikategorikan sebagai biofuel seperti biodiesel dan bioethanol. Sedangkan senyawa yang berupa gas biasa disebut biogas, umumnya berupa gas metana dan synthetic gas. Biofuel dan biogas ini adalah bentuk bioenergi yang kemudian dapat dikonversi lagi menjadi energi lain seperti energi listrik.
Pembahasan dalam artikel ini dikerucutkan pada produksi biogas melalui proses metabolisme anaerob dengan bahan baku palm oil mill effluent (POME) yang merupakan produk samping dari produksi crude palm oil (CPO). Dalam proses produksinya, CPO dari kelapa sawit akan menghasilkan POME sebagai produk samping utama selain cangkang, serabut, dan tandan kosong sawit. Produksi CPO dengan bahan baku 1 ton tandan buah segar (TBS) akan menghasilkan 0,6 ton limbah cair yang mengandung POME.
POME hasil produksi CPO jika dibiarkan saja atau dibuang maka akan berdampak buruk terhadap lingkungan, terutama pada kualitas air dan udara karena kandungan chemical oxygen demand (COD) yang tinggi yaitu diatas 500.000 ppm dalam produksi 1 ton TBS. Selain itu, faktor lainnya adalah terlepasnya gas metana (CH4) yang merupakan emisi gas rumah kaca. Bayangkan saja jika pada tahun 2017 Indonesia memproduksi CPO mencapai 37 juta ton, berapa banyak gas metana yang dihasilkan? Jika gas metana tersebut dilepas begitu saja ke udara maka akan mengakibatkan pencemaran udara.
Diperlukan proses tambahan untuk menangkap gas metana tersebut untuk dapat dimanfaatkan kembali dan tidak mencemari udara. Biogas adalah salah satu teknologi yang umum digunakan untuk mengolah POME dan mengkonversinya menjadi energi listrik. Konversi biogas ini menggunakan digester yang merupakan tempat terbentuknya gas metana hasil metabolisme mikroorganisme pada bahan baku POME. Proses metabolisme ini berlangsung secara anaerob yaitu dengan sedikit udara, sehingga digester harus dibuat kedap udara.
Bahan baku POME dapat disederhanakan menjadi campuran senyawa karbohidrat, lipid, dan protein. Terdapat empat proses penguraian bahan baku POME dengan produk akhir berupa gas CH4 dan CO2. Proses pertama adalah Hidrolisis, yaitu proses memecah bahan baku menjadi asam lemak, asam amino, gula. Proses kedua adalah Asidifikasi yang menghasilkan asam organic rantai pendek dan alkohol. Proses ketiga yaitu Asetogenesis yang akan menghasilkan asam asetat, karbon dioksida, dan hidrogen. Proses keempat adalah Metanogenesis yang akan menghasilkan gas CH4, CO2, dan H2S. Gas yang dihasilkan akan memasuki proses pemurnian gas sebelum masuk ke biogas engine dan dikonversi menjadi listrik.
Masing-masing proses pada digester dikerjakan oleh mikroorganisme yang berbeda. Pada proses Hidrolisis, misalnya, membutuhkan mikroba seperti Steptococci, Bacteriodes, dan beberapa jenis Enterobactericeae. Perubahan hasil dari proses Hidrolisis menjadi asam-asam lemak rantai pendek yang umumnya asam asetat dan asam format dilakukan mikroba jenis Desulfovibrio. Sedangkan untuk menghasilkan gas metana dibutuhkan mikroba seperti Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus.
Jika dilihat dari proses keseluruhan, konversi energi listrik dari sistem biogas diawali dengan proses pre-treatment bahan baku. Secara konvensional proses pre-treatment ini terjadi pada kolam terbuka dan bahan baku disesuaikan pH serta suhunya terlebih dahulu sebelum masuk ke dalam digester. Pengaturan pH sekitar 6,5 hingga 7,5 dan suhu sekitar 350C agar sesuai dengan lingkungan hidup mikroorganisme dalam digester. Setelah proses pre-treatment, bahan baku masuk ke dalam digester untuk proses konversi menjadi gas seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.
Gas yang dihasilkan dari digester, umumnya masih mengandung H2S dan pengotor lain sehingga perlu dibersihkan sebelum masuk ke biogas engine. Dalam membersihkannya diperlukan proses biogas treatment, dimana H2S dihilangkan dengan bio scrubber dan kandungan air dihilangkan dengan dehumidifier. Dalam biogas treatment ini juga dibutuhkan blower untuk transportasi gas dan flare untuk alat keamanan. Setelah biogas sudah bersih dari pengotor, selanjutnya biogas memasuki biogas engine untuk proses konversi menjadi listrik. Listrik yang dikonversi dapat dimanfaatkan untuk kebutuhan pabrik atau dapat disambungkan pada jaringan yang sudah disediakan oleh perusahaan listrik negara untuk selanjutkan dimanfaatkan memenuhi kebutuhan manusia.
