## PROSES ABSORBSI GAS CO 2 DALAM BIOGAS MENGGUNAKAN ALAT ABSORBER TIPE PACKING DENGAN ANALISA PENGARUH LAJU ALIR ABSORBEN NaOH
Sri Ardhiany 1)

## 1Program Studi Teknik Pengolahan Migas Politeknik Akamigas Palembang, 30257, Indonesia
Abstract: Biogas  produced  from  organic  waste,  like rubbish, last night food, animal feces, and waste from food industries.  Fermentation  process  from  thus  components  can  produce  biogas  which  is  contain  CH 4 (55%  –  75%)  and CO 2 (25% -  45%).  Now,  biogas  still  used  in  household  scale  and  did  not  optimally  used.  Because  it  is  still  contain high  presence  of  CO 2 so heating value also getting low. To reduce presence of CO 2 in this biogas, the NaOH solution could be taken to absorb CO 2 continously in reactor (absorber). In this experiment, use variable of  NaOH rate to how much CO 2 got absorb and CH 4 got produce. CO 2 absorption process starting by use NaOH solution continuosly on the top of the tower with fixed rate, then biogas sprayed from the bottom of the tower. Gas and liquid would have contact process and chemical recation held. Every 3 minutes, NaOH solution after getting absorb analyzed the presence of CO 2 that getting absorb with acidi-alkalymetri method. From this analysing and calculation, CO 2 that have been absorb and CH 4 could  be  produce,  increases  in  a  row  with  the  smaller  rate  of  NaOH  solution.  Maximum  %  CO 2 that  getting absorb is 58,11% and % CH 4 that could be produce is 74,13%. Keyword : Biogas, absorber, CH 4 , CO 2 , NaOH
Abstrak : Biogas dapat dihasilkan dari limbah organik seperti sampah, sisa-sisa makanan, kotoran hewan dan limbah industri makanan.   Hasil fermentasi dari bahan-bahan diatas menghasilkan  biogas  dengan  kadar  komponen  terbesar yaitu  CH 4 (55%  -  75%)  dan  CO 2 (25%  -  45%). Pemanfaatan biogas sebagai bahan bakar masih dalam skala rumah tangga dan belum terpakai secara optimal. Hal ini disebabkan biogas masih mengandung CO 2 dalam kadar yang tinggi sehingga  effisiensi  panas  yang  dihasilkan  rendah.  Untuk  mengurangi  kadar  CO 2 yang  terkandung  dalam  biogas adalah dengan mengabsorbsi CO 2 menggunakan larutan NaOH secara kontinyu dalam suatu reactor (absorber). Pada penelitian  ini,  variabel  yang  diteliti  adalah  pengaruh  laju  alir  NaOH  terhadap  CO 2 yang  terserap  dan    CH 4 yang dihasilkan.  Absorbsi   CO 2 dilakukan   dengan   mengumpankan   larutan   NaOH   secara kontinyu  pada bagian  atas menara  pada  konsentrasi  dan  laju  alir  tertentu,  sementara  biogas  dialirkan  pada  bagian  bawah  menara.  Gas  dan cairan  akan  saling  kontak  dan  terjadi  reaksi  kimia.  Tiap  interval  waktu  3  menit,  larutan  NaOH  setelah  diabsorbsi diambil  untuk  dianalisa  jumlah  CO 2 terserap  dengan  metode  acidi  alkalimetri.  Dari  hasil  analisa  dan  perhitungan didapatkan jumlah CO 2 yang terserap dan CH 4 yang  dihasilkan  semakin  besar  seiring  berkurangnya  laju  alir  NaOH serta % CO 2 yang terserap maksimum 58,11% dan kadar CH 4 yang dihasilkan sebesar 74,13%. Kata Kunci : Biogas, absorber, CH 4 , CO 2 , NaOH

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Permasalahan kelangkaan  bahan  bakar minyak  yang  terjadi  di  Indonesia  saat  ini, dibutuhkan suatu sumber energi alternatif yang murah  dan  ramah  lingkungan.  Potensi  biogas sebagai  bahan  bakar  alternatif  sebenarnya sangat  banyak  diproduksi  terutama  pada pengolahan  limbah  cair  industri  makanan, peternakan,  dan  pertanian.  Biogas  ini  selain murah,  juga  ramah  lingkungan.  Biogas  dapat dihasilkan dari limbah organik seperti sampah, sisa-sisa  makanan,  kotoran  hewan  dan  limbah industri makanan.
Pada  umumnya  kotoran  ternak  belum dimanfaatkan  sepenuhnya  dan  sebagian  hanya digunakan  menjadi  pupuk,  padahal  alternatif energi bakar dari kotoran ternak tadi cukuplah besar,  dalam  hal  ini  kotoran  sapi  untuk digunakan  sebagai  biogas.  Hal  ini  merupakan sebuah  potensi  yang  besar  sekali  sebagai sumber energi alternatif.
Masyarakat
telah terbiasa menggunakan  LPG  untuk  keperluan  rumah tangga  sehingga  pengeluaran  ekstra  rumah tangga  adalah  hal  yang  tidak  terelakkan. Sebenarnya  hal  tersebut  dapat  digantikan dengan  sumber  bahan  bakar  gas  yang  lebih murah, yaitu biogas.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian
ini adalah mengetahui  hubungan  mol  XZ  CO 2 sisa dengan  waktu  pada  tiap  laju  alir  NaOH  dan mengetahui hubungan % CH 4 yang dimurnikan dengan laju alir NaOH. 1.5. Manfaat Penelitian Manfaat  penelitian  ini  adalah  dapat mengetahui  kondisi  variabel  (laju  alir  larutan NaOH)  optimum  untuk  absorbsi  CO 2 dari campuran biogas ke dalam larutan NaOH .

## 2. TEORI DASAR
2.1 Pengertian Absorber
Absorber adalah  alat  pemisahan  suatu komponen  gas  oleh  zat  cair  sebagai  pelarut. Absorber sendiri  merupkan  salah  satu  jenis alat  penyerapan  yang  digunakan  di  industri. Didalam absorber terjadi proses separasi yang disebut  absorpsi.  Absorpsi  adalah  pemisahan dengan  cara  menyerap  campuran  gas  dengan cara  mengkontakkan  dengan  suatu  cairan  di mana  suatu  komponen  terserap  sedangkan komponen lain tak terserap.
Pada  proses  absorpsi  komponen  yang diserap  disebut solute ,  sedangkan  komponen yang menyerap disebut solvent . Bila komponen  yang  dapat  diserap    hanya  satu komponen  yang  lain  tak  dapat  terserap  maka disebut  absorpsi  satu  komponen , bila  yang dapat  terserap  lebih  dari  satu  maka  proses absorpsi  disebut  absorpsi  multikomponen. Cairan  yang  dapat  melarutkan  bahan  yang akan  diabsorpsi  pada  permukaannya,  baik secara fisik atau reaksi kimia disebut absorben. Absorben  sering  juga  disebut  sebagai  cairan pencuci. Jenis-jenis bahan yang dapat digunakan  sebagai  absorben  adalah  air  (untuk gas-gas yang  dapat  larut, atau  untuk pemisahan  partikel  debu  dan  tetesan  cairan), natrium  hidroksida  (untuk  gas-gas  yang  dapat bereaksi  seperti  asam)  dan  asam  sulfat  (untuk gas-gas  yang  dapat  bereaksi  seperti  basa). Persyaratan absorben adalah sebagai berikut :
1. Memiliki  daya  melarutkan  yang  baik (kebutuhan  akan  cairan  lebih  sedikit, volume alat lebih kecil).
2. Bersifat  selektif  terhadap  apa  yang diserap.
3. Memiliki tekanan uap yang rendah.
4. Tidak  mudah  menyebabkan  terjadinya korosif pada peralatan.
5. Mempunyai viskositas yang rendah.
6. Stabil secara termis.
7. Murah dan mudah didapat
8. Tidak mudah berbusa.

## 2.2  Jenis-jenis Proses Absorpsi
Berdasarkan proses penyerapan, absorpsi dibedakan menjadi dua :

## 2.2.1   Absorpsi Fisik
Absorpsi  fisik  merupakan  absorpsi dimana  gas  terlarut  dalam  larutan  penyerap tidak  disertai  dengan  reaksi  kimia.  Contoh reaksi  ini adalah absorpsi  gas H 2 S dengan air, metanol,  propilen  karbonase.  Penyerapan terjadi karena adanya interaksi fisik.

## 2.2.2    Absorpsi Kimia
Absorpsi  kimia  merupakan  absorpsi dimana  gas  terlarut  dalam  larutan  penyerap disertai  dengan  adanya  reaksi  kimia.  Contoh absorpsi  ini  adalah  absorpsi  gas  CO 2 dengan larutan  MEA,  NaOH,  K 2 CO 3 dan  sebagainya. Aplikasi  dari  absorpsi  kimia  dapat  dijumpai pada  proses  penyerapan  gas  CO 2 pada  pabrik amoniak.
2.3 Faktor yang  Mempengaruhi Laju Absorpsi
1. Luas permukaan kontak
Semakin  besar  permukaan  gas  dan pelarut yang  kontak,  maka  laju absorpsi  yang  terjadi  juga  akan semakin  besar.  Hal  ini  dikarenakan, permukaan  kontak  yang  semakin  luas akan  meningkatkan  peluang  gas  untuk berdifusi ke pelarut.
2. Laju alir fluida Jika  laju  alir  fluida  semakin  kecil, maka  waktu  kontak  antara  gas  dengan pelarut  akan  semakin  lama.  Dengan demikian,  akan  meningkatkan  jumlah gas yang berdifusi.
3. Konsentrasi gas Perbedaan konsentrasi merupakan salah  satu driving  force dari  proses difusi yang terjadi antardua fluida.
4. Tekanan  operasi
Peningkatan tekanan akan meningkatkan efisiensi pemisahan. 5. Temperatur  komponen  terlarut  dan pelarut
Temperatur  pelarut  hanya  sedikit
berpengaruh terhadap laju absorpsi.
6. Kelembaban Gas
Kelembaban yang tinggi akan membatasi
kapasitas gas untuk mengambil  kalor  laten,  hal  initidak disenangi dalam proses absorpsi. Dengan demikian, proses dehumidification  gas sebelum  masuk
ke  dalam  kolom absorber sangat dianjurkan.

## 2.4 Kolom Absorpsi
Kolom  Absorpsi  adalah  suatu  kolom atau  tabung  tempat  terjadinya  proses  absorpsi (penyerapan/penggumpalan)  dari  zat  yang dilewatkan  di  kolom/tabung  tersebut.  Secara umum  ada  empat  jenis  kolom  absorpsi  yaitu: menara spray ,  menara  gelembung,  menara plate dan menara packing .
2.4.1 Menara Spray Menara spray memiliki  prinsip  yang sama sekali berbeda dengan menara gelembung.  Dalam  menara spray fasa  gasnya mengalir  naik  melalui  sebuah  ruang  terbuka berukuran  besar  dan  fasa  cairnya  dimasukkan dengan  menggunakan nozzle semprot  atau dengan  alat-alat  penyemprot  lainnya.  Cairan yang  dimasukkan  dalam  rupa  butiran-butiran halus, jatuh dengan arus yang berlawanan arah dengan  arus  gas  yang  naik  ke  atas. Nozzle semprot  didesain  untuk  menguraikan  cairan menjadi  tetesan-tetesan  kecil  dalam  jumlah yang  besar,  untuk  suatu  laju  aliran  tertentu, tetesan  yang  berukuran  lebih  kecil  akan memberikan  luas  kontak  antar  fase  melintang yang  lebih  besar.  Meskipun  begitu,  seperti yang juga dijumpai dalam menara gelembung, kehati-hatian dalam mendesain harus dilakukan  agar  tetesan  yang  dihasilkan  tidak terlalu halus sehingga akan terbawa oleh aliran arus berlawanan yang bergerak keluar.
Sumber  :  Fundamentals  Momentum,  Heat,  and  Mass Transfer, 4 TH ED
Gambar 2.1.  Menara Spray

## 2.4.2 Menara Gelembung
Menara  gelembung  terdiri  dari  ruang- ruang  terbuka  berukuran  besar  yang  dilalui oleh  fasa  cair  yang  mengalir  kedalam  ruang- ruang  ini  pula  gas  akan  disebarkan  ke  dalam fasa  cair  dalam  bentuk  gelembung-gelembung halus.  Gelembung-gelembung  gas  kecil  akan memberikan    luas  kontak  yang  diinginkan, gelembung-gelembung yang naik menimbulkan aksi pencampuran di dalam fasa cair,  sehingga  mengurangi  resistensi  fasa  cair tersebut  terhadap transfer massa.  Menara gelembung  digunakan  dengan  sistem  dimana fasa  cair  biasanya  mengontrol  laju transfer massa.
Volume 09 No. 02 Desember 2018 2.4.3 Menara Plate
Menara Plate atau tray  column adalah menara  yang  secara  luas  telah  digunakan dalamindustri  (Lihat  Gambar  2.3  Menara plate ).
Sumber  :  Fundamentals  Momentum,  Heat,  and  Mass Transfer, 4 TH ED Gambar 2.3. Menara Plate
Menara  ini  terdiri  dari  bebrapa  tipe, yaitu: Sieve  Tray,  Valve  Tray dan Bubble  Cup Tray .
1. Sieve Tray Sieve Tray atau Perforated Tray adalah tray yang  terbuat  dari  lapisan  logam  datar dengan  sejumlah  lobang.  Diameter  lobang berkisar  antara ⁄ - ⁄ inch ,  tetapi  yang  sering digunakan adalah ⁄ inch .
Sumber: R. K. Sinnott Chemical Engineering vol 6th .1983
Gambar 2.4. Sieve Tray
Setiap tray dilengkapi dengan satu atau lebih downcomer untuk membawa cairan turun dari tray yang  satu  ke tray lain  yang  ada  di bawahnya  (Lihat  Gambar  2.4 Sieve  Tray ). Pada  operasi  normal,  uap  mengalir  melalui lobang-lobang sehingga menyebabkan turbulensi  cairan  membentuk froth sepanjang tray ,  hingga  perpindahan  massa  uap  cairan lebih efisien. 2. Valve Tray Jenis  ini  adalah  modifikasi  dari sieve tray ,  yang  terdiri  dari  bukaan  kolom  dan bukaan valve (Lihat  Gambar  2.5 Valve  Tray ). Gerak  vertikal  dari cap yang  diizinkan  antara ¼  -  ½ inch .  Sekarang  penggunaannya menurun,  karena  tipe  kolom  ini  beroperasi pada  skala  besar  sehingga  biayanya  lebih tinggi 20% dari sieve tray .
Sumber: R. K. Sinnott Chemical Engineering vol 6th .1983 Gambar 2.5. Valve Tray
3. Bubble Cap Tray
Bubble  Cap  Tray adalah tray yang menggunakan bubble  cap untuk  mencapai tahap  keseimbangan. Bubble  cap berupa mangkok  terbalik  yang  terletak  di  atas riser , yang  mana  uap  dapat  masuk  dari  bagian bawah tray dan  terdispersi  pada  permukaan bawah  cairan  melalui  celah-celah  atau slot . Bubble  cap yang  dirancang  dengan  baik  akan memberikan  turbulensi  massa  uap-cairan membentuk froth dengan luas antar muka yang besar  hingga  efisiensi tray tinggi.  Jenis  ini penggunaannya sejak 100 tahun lalu, tapi sejak tahun  1950  telah  digantikan  oleh  jenis sieve atau valve tray .
Sumber: R. K. Sinnott Chemical Engineering vol 6th .1983
Gambar 2.6. Bubble Cap Tray
2.4.4 Menara Packing
Menara Packing adalah  menara  yang diisi  dengan  bahan  pengisi  (Lihat  Gambar  2.7 Menara Packing ).  Adapun  fungsi  bahan pengisi  ialah  untuk  memperluas  bidang kontak antara kedua fase.
Sumber  :  Fundamentals  Momentum,  Heat,  and  Mass Transfer, 4 TH ED
Gambar 2.7. Menara Packing
Di  dalam  menara  ini,  cairan  akan mengalir  ke  bawah  melaluipermukaan  bawah pengisi,  sedangkan  cairan  akan  mengalir  ke atas  secaraarus  berlawanan,  melalui  ruang kosong  yang  ada  diantara  bahan  pengisi. Bahan  pengisi  yang  banyak  digunakan  antara lain :
a. Rascing rings,
b. Berl saddle,
c. Intalox / metal,
d. Intalox / saddle,
e. Tellerete ,dan
f. Pall ring.
Sumber:  Perry’s  Chemical  Engineering  Hand’s  Book. 1996
Gambar 2.8. Packed Column

## 2.5  Prinsip Absorpsi
Udara  yang  mengandung  komponen terlarut  (misalnya  CO 2 )  dialirkan  dari  atas dialirkan  air.  Pada  saat  udara  dan  air  bertemu dalam  kolom  isian,  akan  terjadi  perpindahan massa.  Dengan  menganggap  udara  tidak  larut dalam  air  (sangat  sediki  terlarut),maka  hanya gas CO 2 saja yang berpindah ke dalam fase air (terserap).Semakin kebawah, aliran air semakin  kaya  CO 2 .  Semakin  keatas  aliran udara  semakin  miskin  CO 2 .  Sebagai  ilustrasi dapat diamati, bila gas ( rich gas ) yang mudah larut  dalam  air  dengan  konsentrasi  tertentu memasuki  bagian  bawah  kolom  absorpsi, bergerak naik secara berlawanan arah ( counter current ) dengan air murni yang bergerak turun melalui  bagian  atas  kolom,  akan  jelas  terlihat bahwa jumlah gas yang terlarut dalam total gas keluar  akan  turun  ( lean  gas )  dan  konsentrasi gas  dalam  air  akan  naik.  Pergerakan  molekul gas  ke liquid laju  yang  menunjukkan perpindahan  molekul  terlarut  yang  terabsorpsi dikenal  dengan interface  mass - transfer  rate dan  bergantung  dengan  jumlah  permukaan kontak  kedua  fluida.  Jumlah  area  kontak tersebut  berhubungan  erat  dengan  ukuran  dan bentuk  material  isian  ( packing ),  laju  cairan, distribusi  cairan  antar  permukaan packing , potensi  cairan  untuk  menggenang,  dan  sifat- sifat lain.

## 2.6  Karbon Dioksida
Karbon  dioksida  (CO 2 )  atau  zat  asam arang  adalah  sejenis  senyawa  kimia  yang
terdiri  dari  dua  atom  oksigen  yang  terikat secara  kovalen  dengan  sebuah  atom  karbon CO 2 berbentuk  gas  pada  keadaan  temperatur dan  tekanan  standar  dan  hadir  di  atmosfer bumi. Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer  bumi  kira-kira  387  ppm.  Walaupun jumlah  ini  bisa  bervariasi  tergantung  pada lokasi dan waktu. CO 2 adalah  gas rumah kaca yang  penting  karena  ia  menyerap  gelombang inframerah dengan kuat.
CO 2 dihasilkan  oleh  semua  hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme pada  proses  respirasi  dan  digunakan  oleh tumbuhan  pada  proses  fotosintesis.  Oleh karena itu,  CO 2 merupakan komponen penting dalam siklus karbon.  CO 2 juga dihasilkan dari hasil  samping  pembakaran  bahan  bakar  fosil. CO 2 anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan  proses  geotermal  lainnya  seperti  pada mata  air  panas.  CO 2 tidak  mempunyai  bentuk cair  pada  tekanan  di  bawah  5,1  atm,  namun langsung  menjadi  padat  pada  temperatur  di bawah  -78 °C.  Dalam  bentuk  padat,  CO 2 umumnya disebut sebagai es kering.
2.6.1    Sifat Fisika dan Kimia CO 2 Sifat fisika CO 2 dapat dilihat pada tabel 2.1 :
Tabel 2.1. Sifat-Sifat Fisik CO 2 No. Sifat Nilai
1
2 3 4 5 6
7 8 Titik didih Titik leleh Temperatur kritis Tekanan kritis Densitas (wujud gas) Kelarutan dalam air Keasaman (pKa) Viskositas -78,5 o C
56,6 o C
38 o C 0,6 kg/cm 2 .G
1.873 kg/m 3
1,45 g/L
6,35 s.d. 10,33 0,07 cp pada -78 o C Sumber: Perry’s Chemical Engineering Hand’s Book. 1997
Sifat kimia CO 2 adalah :
a. Memiliki rumus molekul CO 2 dengan berat molekul 44.01 gr/mol
b. Merupakan gas tidak berwarna dan berbau
c. Bentuk molekulnya linier dan tidak reaktif
2.6.2 Analisa Kandungan Konsentrasi CO 2
Untuk menganalisa sampel hasil operasi absorpsi dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :
a. Pengukuran pH dengan pH meter pH  meter  adalah  sebuah  alat  elektronik yang  berfungsi  untuk  mengukur  pH (derajat  keasaman  atau  kebasaan)  suatu cairan.  Sebuah  pH  meter  terdiri  dari sebuah  elektroda  yang  terhubung  ke sebuah alat elektronik yang mengukur dan menampilkan  nilai  pH.  Alat  ini  sangat berguna  untuk  industri  air  minum, laboratorium,  akuarium,  industri  pakaian terutama batik dan pewarna pakaian.
b. Gas kromatografi Kromatografi  gas  adalah  suatu  metode pemisahan campuran yang terdiri dari dua macam  komponen  atau  lebih,  yang didasarkan  pada  distribusi diferential diantara  dua  fasa  yaitu  fasa  diam  yang berupa padatan atau cairan dan fasa mobil yang berupa gas.
c. Refraktometer Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar / konsentrasi bahan terlarut berdasarkan indeks biasnya.
d.    Titrimetri Titrimetri  adalah  analisa  sampel  dengan melakukan  titrasi  dan  indikator  penunjuk sehingga diperolehkonsentrasi  gas terlarut dalam  cairan  dimana  konsentrasi  gas berbanding lurusdengan volume titran.
Reaksi  yang  terjadi  pada  proses  absorpsi antara CO 2 dan NaOH adalah :
CO 2(g) +2NaOH (aq) → Na 2 CO 3(aq) +H 2 O (aq) +O 2(g)

## 2.6.3  Pencemaran  Udara  oleh  Kadar Karbondioksida yang Berlebih
Karbondioksida  merupakan  suatu  gas yang penting, tetapi keberadaannya yang tidak seimbang akan membuat fenomena alam yang mampu merusak bumi.  Oleh karena itu, kadar konsentrasi  karbondioksida  yang  sesuai  harus dipertahankan  dan  komposisi  karbondioksida dalam  udara  bersih  seharusnya  adalah  314 ppm. Karbondioksida yang berlebihan efeknya:
a. Melubangi lapisan ozon
b. Efek  rumah  kaca,  cahaya  &  panas matahari  yang  masuk  kebumi  tidak  dapat di lepas ke luar angkasa secara kosmis.
c. Meningkatkan  suhu  bumi  secara  global beberapa derajat
d. Mencairkan es kutub sehingga meningkatkan permukaan air laut.

## 2.7  Oksigen
Oksigen  adalah  unsur  yang  sangat  umum diantara  unsur-unsur  golongan  VI  yang beranggotaan  O,  S,  Se,  Te,  dan  Po.  Oksigen mempunyai  konfigurasi  s 2 p 4 dalam  tingkat energy yang tertinggi. Oksigen dapat membuat ikatan  unsure  dan  ikatan  kovalen  dengan unsur-unsur lain. Tentang sifat fisika dan sifat kimia oksigen akan dijelaskan dibawah ini.

## 2.7.1  Sifat Fisika dan Kimia Oksigen
Oksigen  mempunyai  beberapa  sifat fisika,diantaranya  adalah  yang  terdapat  dalam tabel berikut. Sifat fisika oksigen dapat dilihat pada tabel 2.2 :

## Tabel 2.2. Sifat Fisik dan Kimia Oksigen
Sifat Fisika Oksigen Massa atom relatif 15,9944 Nomor atom 8 Konfigurasi electron 2s 2 2p 4 Jari-jari atom (nm) 0,074 Jari-jari X 2- (nm) 0,140 Keelektronegatifan 3,5 Energy ionisasi I (kJ/mol) 1.316 Energy ionisasi II (kJ/mol) 3.396 Kerapatan (g/cm 3 ) 1,27 (padatan) Titik leleh (˚C) -183 Titik beku (˚C) -219 Potensial elektroda (V) +0,401 X 2(g) + 2e + (aq) → 2X - (aq)
-
Sumber: Perry’s  Chemical  Engineering  Hand’s  Book. 1997
Untuk  sifat  kimia  oksigen  membentuk senyawa  kimia  dengan  semua  elemen  lain kecuali  gas inert cahaya.  Menjadi  bukan logam  yang  paling  aktif,  oksigen  berinteraksi
langsung  dengan  unsur-unsur  yang  paling reaktif.

## 2.8  Natrium Hidroksida (NaOH)
Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai  soda  kaustik,  soda  api,  atau  sodium hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkali yang kuat ketika  dilarutkan  ke  dalam  air.  NaOH digunakan  pada  beberapa  bidang  industri, kebanyakan  digunakan  sebagai  basa  dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air  minum,  sabun  dan  deterjen.  Natrium hidroksida  adalah  basa  yang  paling  umum digunakan  dalam  laboratorium  kimia.  Sifat fisik Natrium Hidroksida sebagai berikut:

## Tabel 2.3. Sifat-sifat Fisik Natrium Hidroksida
No. Sifat Nilai 1 2 3 4 5 6 7 Titik didih Titik lebur Massa molar Specific gravity Densitas Kelarutan dalam air Kebasaan (pKb) 1390 °C 318 °C 39,9971 g/mol 2,13 2,1 g/cm³ 111 g/100 ml (20 °C) -2,34
Sumber: Perry’s  Chemical  Engineering  Hand’s  Book.
1997
Sifat kimia Natrium Hidroksida adalah:
a. Memiliki rumus molekul NaOH.
b. NaOH murni berbentuk padatan berwarna putih dan berbau.
c. NaOH membentuk basa kuat bila dilarutkan dalam air.
d.    Mudah larut dalam air dan etanol tetapi tidak larut dalam eter.
2.9. Biogas
Biogas  adalah  campuran  gas  hasil proses  fermentasi  anaerob  dari  kotoran ternak  (sapi).  Campuran  gas  yang dihasilkan, antara lain : CH 4 (metana), CO 2 (karbondioksida),  N 2 (nitrogen)  dan  lain-lain. Gas  metana  ini  dapat  menghasilkan  energi yang  bisa  dimanfaatkan  untuk  memenuhi kebutuhan  rumah  tangga  seperti  memasak. Metana  (CH 4 )  merupakan  komponen  gas terbesar  dari  beberapa  gas  yang  dihasilkan oleh bakteri tertentu pada saat menghancurkan
(fermentasi) material organik  seperti  :  kotoran hewan  dan  manusia,  sampah  dan  lain-lain yang  terendam  dalam  air  pada  kondisi anaerob.  Secara  alamiah,  gas  metana  selalu terjadi,  namun  perlu  adanya  peralatan  dan kondisi spesifik untuk mempercepat pembentukan gas tersebut.
Tahapan  untuk  terbentuknya  biogas  dari proses  fermentasi  anaerob  dapat  dipisahkan menjadi  tiga  tahap;  tahap  pertama  adalah tahap  hidrolisis,  pada  tahap  hidrolisis,  bahan- bahan  biomassa  yang  mengandung  selulosa, hemiselulosa  dan  bahan  ekstraktif  seperti protein,  karbohidrat  dan  lipida  akan  diurai menjadi  senyawa  dengan  rantai  yang  lebih pendek. Tahap kedua adalah tahap pengasaman,  pada  tahap  pengasaman,  bakteri akan  menghasilkan  asam  yang  akan  berfungsi untuk  mengubah  senyawa  pendek  hasil hidrolisis  menjadi  asam  asetat,  H 2 dan  CO 2 . Bakteri  ini  merupakan  bakteri  anaerob  yang dapat  tumbuh  pada  keadaan  asam.  Untuk menghasilkan  asam  asetat,  bakteri  tersebut memerlukan oksigen dan karbon yang diperoleh  dari  oksigen  yang  terlarut  dalam larutan.  Selain  itu,  bakteri  tersebut  juga mengubah  senyawa  yang  bermolekul  rendah menjadi  alkohol,  asam  organik,  asam  amino, CO 2 ,  H 2 S  dan  sedikit  gas  CH 4 .  Tahap  ketiga adalah  tahap  pembentukan  gas  CH 4 ,  Pada tahap  pembentukan  gas  CH 4 ,  bakteri  yang berperan adalah bakteri metanogenesis. Bakteri ini akan membentuk gas CH 4 dan CO 2 dari  gas  H 2 ,  CO 2 dan  asam  asetat  yang dihasilkan pada tahap pengasaman.
Komponen biogas, yaitu:

## Tabel 2.4 Komponen Biogas
Komponen % Metana (CH 4 ) 55 - 75 Karbondioksia (CO 2 ) 25 - 45 Nitrogen (N 2 ) 0 - 0,3 Hidrogen (H 2 ) 1 - 5 Hidrogen Sulfida (H 2 S) 0 - 3 Oksigen (O 2 ) 0,1 - 0,5
Dari  tabel  di  atas  terlihat  bahwa kadar CO 2 didalam biogas masih besar. Hal ini
menyebabkan  efisiensi  panas  yang  dihasilkan masih    rendah    sehingga    kualitas    nyala    api biogas    masih    belum    optimal.    Untuk mengurangi    kadar    CO 2 tersebut,  bisa dilakukan dengan melewatkan biogas ke dalam larutan NaOH sehingga terjadi proses Absorbsi. Gas  CO 2 langsung  bereaksi  dengan larutan  NaOH  sedangkan  CH 4 tidak.  Dengan berkurangmya  konsentrasi CO 2 sebagai  akibat reaksi  dengan  NaOH,  maka  perbandingan konsentrasi  CH 4 dengan  CO 2 menjadi  lebih besar  untuk konsentrasi CH 4 .

## 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Alat
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini sebagai berikut:
1. Absorber,
2. Tabung biogas,
3. Tanki penampungan NaOH,
4. Tanki penampungan hasil absorpsi,
5. Pompa sentrifugal,
6. Pressure indicator,
7. Kompresor,
8. Needle valve,
9. Stopwatch,
10. Alat titrasi,
11. Elenmeyer,
12. Beaker glass , dan
13. Pipet tetes.

## 3.2 Bahan
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian ini sebagai berikut:
1. Biogas,
2. Aquadest,
3. NaOH 0,2 N, dan
4. Indikator PP dan MO (Methyl Orange).

## 3.3 Cara Kerja
Langkah  kerja  yang  digunakan  pada penelitian ini sebagai berikut:
1. Mengisi  tangki  penampungan  dengan NaOH 0,2 N sampai penuh.
2. Menghidupkan  kompresor,  dan  membuka valve kompresor  sesuai  dengan  laju  alir yang ditetapkan.
3. Hidupkan  pompa  air,  buka globe  valve NaOH sesuai bukaan yang ditentukan.
Laju Alir NaOH (mL/s)
% CH 4 Maksimum yang Dimurnikan 1,12 74,13 2,75 72,95 4,25 72,85 5,67 71,77 7,625 70,31
4. Membuka valve tabung  biogas,  buka sampai dengan laju alir yang ditetapkan.
5. Tunggu  lebih  kurang  5  menit  hingga aliran stabil.
6. Mengambil  sampel  produk  yang  keluar pada  bagian  bawah  kolom absorber sebanyak 50 ml.
7. Mengulangi  proses  mulai  dari  no.  1 dengan  laju  alir  udara  dari  kompresor tetap  dan  laju  alir  Biogas  yang  berbeda sesuai dengan aliran yang ditentukan
8. Menganalisa  hasil  sampel  yang  diambil dengan metode titrasi.

## 3.4 Prosedur Analisa Hasil
Prosedur analisa hasil dilakukan
dengan cara sebagai berikut:
1. Persiapkan  alat  titrasi  yang  telah  di  isi dengan HCl 0,2 N
2. Atur  posisi  biuret  supaya  lurus  sehingga tepat dalam pembacaan skala.
3. Ambil  sampel  50  ml  dengan  gelas  ukur, masukkan  ke  dalam  erlenmeyer  250  ml, tambahkan 3 tetes indikator PP.
4. Lakukan  proses  titrasi  sambil  digoyang perlahan–lahan agar pencampuran merata. Jika  sampel  sudah  berwarna  bening  maka hentikan  proses  titrasi  HCl  dan  catat volume titran yang diproleh (V 1 ).
5. Tambahkan indikator MO (Methyl
Orange ) sebanyak 2-3 tetes, dan lanjutkan titrasi  hingga  berubah  warna  menjadi merah mudah.
6. Catat  volume  titran  yang  diperoleh  dari hasil titrasi HCl (V 2 ).
6.    Mencatat  V 3 sebagai  volume  titran  untuk menghitung konsentrasi produk (V 3 = V 2 – V 1 )
7.    Lakukan  proses  titrasi  kembali  dan  ambil angka rata – rata.
8.    Catat  dan  analisa  pada  tabel  yang  telah disediakan  untuk  dibahasatau  dilakukan perhitungan lebih lanjut.
4. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan data hasil penelitian, diperoleh  hubungan  %  mol  CO 2 terabsorbsi dengan  waktu  pada  tiap  laju  alir  NaOH, ditunjukkan dalam gambar 4.1.
Gambar 4.1 Hubungan mol CO 2 Sisa dengan Waktu Tiap Laju Alir NaOH
Sisa CO 2 terabsorbsi pada laju alir 1,12 mL/s  minimal sebanyak 0,0667 mol,  sisa  CO 2 terabsorbsi  pada  laju  alir  2,75  ml/s  minimal sebanyak  0,0767  mol,  sisa  CO 2 terabsorbsi pada  laju  alir  4,25  ml/s  minimal  sebanyak 0,0867  mol,  sisa CO 2 terabsorbsi pada laju alir 5,67  ml/s  minimal  sebanyak  0,0967  mol  dan sisa  CO 2 terabsorbsi  pada  laju  alir  7,625  ml/s minimal sebanyak 0,1117 mol.
Terlihat  bahwa  semakin  besar  laju  alir NaOH,  jumlah  CO 2 terserap  semakin  kecil. Hal  ini  dikarenakan  pada  operasi  absorbsi dengan  laju  alir  besar,  waktu  kontak  antara NaOH  dengan  CO 2 untuk  jumlah  molekul yang sama akan semakin kecil.  Waktu  kontak yang  singkat  ini  menyebabkan  transfer  massa yang  terjadi  lebih  sedikit  dan  jumlah  CO 2 yang terserap juga lebih sedikit.
Berdasarkan    data    hasil    penelitian    di atas,  diperoleh  hubungan  laju  alir  NaOH terhadap % CH 4 maksimum yang dimurnikan.
Tabel 4.1 % CH 4 Maksimum yang Dimurnikan pada Tiap Laju Alir NaOH (mL/s)
Terlihat  bahwa  semakin  besar  laju  alir NaOH,  jumlah  CH 4 yang  dihasilkan  semakin kecil.  Hal  ini  dikarenakan  pada  operasi absorbsi  dengan  laju  alir  besar,  waktu  kontak antara  NaOH  dengan  CO 2 untuk  jumlah molekul yang sama akan semakin kecil. Waktu kontak  yang singkat ini  menyebabkan  transfer massa  yang  terjadi  lebih  sedikit  dan  jumlah CH 4 yang dihasilkan juga lebih sedikit .

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan  uraian  dan  pembahasan, maka  dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan sebagai berikut :
a. Semakin  besar  laju  alir  NaOH,  maka CO 2 yang terserap semakin kecil.
b. Semakin  besar  laju  alir  NaOH,  maka CH 4 yang dimurnikan semakin kecil.
c. Besarnya % CO 2 yang terserap
maksimum 58,11 %.
d. Besarnya  %  CH 4 yang  dimurnikan maksimum 74,13%.

## DAFTAR PUSTAKA
Aditya,  Kusuma.    dkk..  2012.  Pemurnian biogas  dari  kandungan  hidrogen  sulfida  (H 2 S) dengan NaOH, CuSO 4, Fe(SO 4 ) 3 dalam colum secara  kontinyu,              Teknologi  kimia  dan industri 4 (1): 389 – 395.
Aditya,
Muhammad.
2018. Pengaruh Penyerapan  CO 2 terhadap  Laju  Alir Absorber NaOH  dan  Waktu  Kontak  pada  Alat Revamping Absorber Tipe Sieve              Tray, Palembang.
Perry,  R.H.  and  Green,  D.W..1996. Perry’s Chemical  Engineers  Handbook ,  7 th edition, New York: McGraw-Hill Book Company.
Sinnott,  R.K..  1983.  Chemical  Engineering Design. Vol. 6. New York: Pergamon Press.
Welty,  James.  R,  Charles  E.Wicks,  Gregory rorrer,  etc..  2001.  Fundamentals  Momentum, Heat,  and Mass  Transfer, 4 TH ED, New York.