Tel: (021) 75791355 Email: sekr-ptseik@bppt.go.id

Mengenal Tipe-Tipe Reaktor Biogas

MENGENAL TIPE-TIPE REAKTOR BIOGAS

 

Dr.-Ing. M. Abdul Kholiq, MSc.

This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

Limbah organik (baik limbah padat maupun air limbah) dari industri kelapa sawit, industri tapioka, dan sebagainya, berpotensi untuk disulap menjadi sumber energi. Kandungan organik dari air limbah industri tersebut dapat diubah menjadi biogas yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar, termasuk untuk pembangkit listrik (PLTBg).

Komponen utama dari PLT Biogas adalah reaktor atau digester biogas di mana bahan organik di dalam limbah diubah oleh konsorsium mikroorganisme anaerobik menjadi biogas melalui serangkaian tahapan penguraian (hidrolisa dan asidifikasi, acetogenesis, methanogenesis) dengan komponen utama gas metana, karbondioksida, dan gas-gas ikutan lainnya seperti H2S dan ammonia.

Prinsip kerja dari semua tipe reaktor biogas kurang lebih sama, yaitu menciptakan kondisi anaerobik (kedap udara) dengan mempertimbangkan kemudahan sistem inlet dan outlet bahan baku dan kecukupan mikroorganisme di dalam reaktor. Untuk mewujudkan hal tersebut ada beberapa desain atau tipe reaktor biogas.

Semua tipe reaktor biogas didesain untuk memastikan adanya kontak yang cukup intens antara substrat/bahan organik dengan mikroorganisme pendegradasi dan menghindari potensi kehilangan mikroorganisme (washing out) di dalam reaktor. Berikut adalah beberapa desain reaktor atau digester biogas:

1.   Covered lagoon

Prinsip dari sistem covered lagoon adalah dengan menutup kolam dengan bahan penutup yang kedap gas untuk menangkap biogas yang terbentuk di dalam kolam. Covered lagoon biasanya terdiri dari dua kolam, kolam pertama ditutup bahan penutup yang kedap, dan kolam kedua terbuka untuk proses lanjut. Kelebihan dari sistem ini adalah kemudahan dalam kontruksi, pengoperasian, dan perawatan, namun membutuhkan lahan yang lebih luas dan memiliki keterbatasan proses. Kinerja covered lagoon dapat ditingkatkan dengan menyiapkan sistem yang memungkinkan adanya pengadukan cairan di dalam kolam.

 

 

Gambar 1. Prinsip Desain Covered Lagoon

 

2.    Continuous Stirred Tank Reactors (CSTR)

Salah satu reaktor dasar adalah sistem CSTR, di mana reaktor berbentuk tangki diisi secara kontinyu dan dilengkapi dengan sistem pengadukan. Substrat yang dialirkan ke dalam reaktor mendorong sejumlah substrat yang sama keluar.  Pengadukan dapat dilakukan secara terus-menerus atau bisa berkala. Sistem CSTR dapat dilakukan dalam satu tangki, namun bisa juga dalam beberapa tangki secara berseri. Pada proses biogas ada one stage process atau two stage process. Pada two stage process asidifikasi pada reaktor pertama dan pada reaktor kedua terjadi proses pembentukan gas metana (metanogenesis).

Gambar 2. Skema CSTR

 

3.    CSTR dengan Resirkulasi Padatan

Pekerja utama proses anaerobik adalah konsorsium mikroorganisme yang bekerja sama dalam beberapa tahapan proses mulai hidrolisis, asidifikasi, acetogenesis dan metanogenesis. Semakin lengkap dan semakin banyak jumlah mikroorganisme, maka proses penguraian bahan organik yang terkandung di dalam limbah bisa lebih cepat. Proses penguraian lebih cepat berarti waktu tinggal lebih kecil, sehingga bisa menghemat biaya investasi. Salah satu cara mempertahankan mikroorganisme aktif tersebut adalah dengan meresirkulasi mikroorganisme aktif tersebut kembali ke reaktor setelah melalui proses pengendapan di clarifier. Sistem ini biasa disebut sebagai contact stabilization digester atau anaerobic contact digester.

 

 

Gambar 3. Skema CSTR dengan Resirkulasi Padatan

 

4.    Plug Flow Digester

Ide dasar dari plug flow digester adalah sama dengan sistem CSTR, di limbah organik  dialirkan ke dalam digester dan mendorong bahan atau substrate yang berada di dalam reaktor keluar. Material yang dialirkan biasanya cukup kental sehingga tidak terjadi proses pengendapan ke bawah. Sedikit pencampuran terjadi dan sistem plug flow digesters ini tidak memerlukan pengadukan atau pencampuran secara manual. Plug flow digester biasanya berbentuk memanjang dengan panjang sekitar lima kali lebar reaktor

 

 

Gambar 4. Skema Plug Flow Digester.

 

5.    Fixed Bed Reactor (FBR)/Fixed Film Digester

Reaktor sistem FBR ini terdiri dari tangki anaerobik yang dilengkapi dengan support material sebagai tempat melekatnya mikroorganisme. Material lekat dapat berupa kerikil atau plastik atau material yang lain yang gunanya untuk menyediakan luas area yang besar untuk tempat tumbuh bakteri atau mikroorganisme pendegradasi. Semakin luas area lekat, maka semakin cepat proses berlangsung. Keuntungan dari sistem reaktor ini adalah stabilitas biologis karena mikroorganisme yang ada melekat sehingga peluang terjadinya wash out lebih kecil. Namun demikian, sistem ini perlu investasi support media yang biasanya tidak murah.

 

Gambar 5. Skema Fixed Bed Digester

 

6.    Fluidized/Expanded Bed Digester

Pada fluidized bed digester dan expanded bed digester, mikroorganisme pengurai menempel pada partikel kecil, Partikel-partikel kecil (antrasit, plastik, pasir atau bahan yang lain) tersebut terangkat dan agak mengembang oleh aliran influen ke atas. Dengan sistem ini reaktor masih bisa mengolah bahan padatan tersuspensi yang berukuran kecil, tapi tidak buntu. Pada expanded bed reactor, pasir atau material tempat menempel mikroorganisme tersebut akan mengembang sebesar 10% - 20%, sedangkan untuk fluidized bed reactor antara 30% - 90%. Resiko terbesar dari sistem FBR ini adalah hilangnya partikel-partikel pembawa tersebut dari reaktor karena perubahan dari berat jenis, debit, dan sebagainya. Pada sistem ini harus dilakukan pengaturan terkait ukuran partikel dan berat jenis dari flok. Oleh karena itu, sistem ini termasuk yang sulit untuk dioperasikan.

 

 

Gambar 6. Skema Fluidized Bed Digester

 

7.    Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Digester

Pada sistem Upflow Anaerobic Sludge Blanket ( UASB) air limbah masuk ke dalam tangki anaerobik dengan aliran ke arah atas reaktor vertikal yang sudah terdapat sludge yang menggandung mikroorganisme atau biasa disebut sludge bed atau blanked.

Sistem UASB sangat menitik beratkan pada pertumbuhan bakteri tersuspensi yang sesuai dengan waktu tinggal atau hidrolic retention time (HRT). Laju beban organik  atau organic load rate (OLR) harus dijaga untuk memfasilitasi proses granulasi. Dengan sistem ini jumlah mikroorganisme di dalam reaktor cukup tinggi sehingga waktu tinggal (HRT) bisa kecil. Sistem ini tergolong high rate digester dan memerlukan volume reaktor yang relatif kecil, namun memerlukan sistem pengendalian proses yang lebih kompleks.

 

Gambar 7. Skema Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) Digester.

 

 

 

REFERENSI

1.      B. Castermans, et al. (editors) (2015) Handbook POME-to-Biogas: Project Development in Indonesia. Winrock International.

2.      http://mebig.marmara.edu.tr/Enve424/Chapter7.pdf

3.      http://articles.extension.org/pages/30307/types-of-anaerobic-digesters

4.      http://www.anchor-international-llc.com/slide3.html

5.      http://www.climatetechwiki.org/technology/jiqweb-anbt

6.      http://www.marchesbiogas.com/cs_tank_system

 

7.      http://www.airlimbah.com/2012/10/anaerobic-filter-reactor/

Statistik Pengunjung

4.png4.png9.png7.png4.png
Today71
Yesterday101
This week71
This month1144
2
Online

Hubungi Kami

Gedung Energi 625 Klaster V
Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Tangerang Selatan 15314

Tel: (021) 75791355

Fax: (021) 75791355

Web: ptseik.bppt.go.id