ISSN (e): 2459-9638
Pemurnian Biogas untuk meningkatkan Nilai Kalor melalui Adsorpsi Dua Tahap Susunan Seri dengan Media Karbon Aktif
YANTI SUPRIANTI
Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Bandung Email: yanti.suprianti@polban.ac.id

## ABSTRAK
Pemerintah  menargetkan  peningkatan  peran  energi  terbarukan  hingga  mencapai 24%  pada  tahun  2050.  Biogas  sebagai  salah  satu  dari  sumber  energi  terbarukan harus memiliki nilai kalor yang memadai agar dapat bersaing dengan sumber energi fosil.  Zat  yang  memiliki  kontribusi  terbesar  dalam  menentukan  nilai  kalor  biogas adalah  Metana  (CH 4 ).  Namun,  biogas  juga  memiliki  kandungan  Karbon  dioksida (CO 2 )  yang  bersifat  tidak  terbakar.  Upaya  untuk  meningkatkan  nilai  kalor  biogas dapat ditempuh dengan menurunkan kandungan CO 2 , 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  CO 2 dapat  ditekan hingga di bawah 14% pada waktu adsorpsi 10 menit, dan diperoleh kandungan CH 4 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 CH 4 91,60%. Pada kondisi optimum tersebut, efektifitas kolom adsorpsi adalah sebesar 98,31%.
Kata  kunci :  biogas,  pemurnian,  karbon  aktif,  waktu  adsorpsi,  efektifitas  kolom adsorpsi.

## ABSTRACT
Indonesian government had targetted the role of renewable energy, up to 24% in 2050. Biogas, as one of renewable energy, should have sufficient  calorific value in order to be efficiently used and competitive compared to fossil fuels. Methane (CH 4 ) in biogas is the most important substance that determine biogas calorific value. On the other hand, another component of biogas, Carbon dioxide (CO 2 ), the one that inhibit  combustion  process  must  be  reduced.  One  of  the  methods  to  reduce  CO 2 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  CO 2 content  can  be  suppressed  below 14%  in  10  minutes  adsorption  time,  so  that  CH 4 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 CH 4 content. In optimum condition, serial adsorption column effectiveness was 98.31%.
Keywords : biogas, purification, activated carbon, adsorption time, serial adsorption column effectiveness.

## 1. PENDAHULUAN
Pengembangan  energi  terbarukan  menjadi  salah  satu  fokus  pemerintah  Indonesia  dalam mereduksi  ketergantungan  terhadap  bahan  bakar  fosil  yang  cadangannya  makin  menipis. Menurut  data statistik  yang  diterbitkan  oleh  Kementerian  Energi dan  Sumber  Daya Mineral melalui  Outlook  Energi  Indonesia  2014,  cadangan  potensial  minyak  Indonesia  pada  tahun 2013 sebesar 3,85 miliar barel sedangkan cadangan terbukti sebesar 3,69 miliar barel. Dan bila  tidak  ada  penemuan  cadangan  baru,  13  tahun  mendatang  cadangan  minyak  bumi  di Indonesia  akan  habis (Outlook  Energi  Indonesia,  2015). Sementara,  menurut  sumber yang  sama,  konsumsi  energi  final  cenderung  mengalami  peningkatan.  Pada  rentang  tahun 2000-2013, pertumbuhan rata-rata konsumsi energi final adalah sebesar 3,46%.
Sebagai  langkah  antisipasi,  pemerintah  menargetkan  untuk  mengarahkan  bauran  energi primer yang dituangkan dalam Kebijakan Energi Nasional pada Peraturan Pemerintah No. 79 Tahun 2014. Bauran energi primer yang ditargetkan Indonesia dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Bauran Energi Primer Indonesia Tahun 2025 dan 2050 (Sumber: Diolah dari PP No. 79 Tahun 2014)
Seperti  terlihat  dalam  Gambar  1,  pemerintah  menargetkan  peningkatan  peran  energi terbarukan, dari 22% pada tahun 2025 hingga mencapai 24% pada tahun 2050. Salah satu dari  sumber  energi  terbarukan  adalah  produksi  biogas,  yang  juga  memberikan  kontribusi pada penurunan emisi gas rumah kaca dan pemeliharaan lingkungan dari sisi pemanfaatan limbah pertanian/peternakan.
Biogas  harus  memiliki  kualitas  yang  bersaing  dengan  sumber  energi  fosil  ataupun  sumber energi terbarukan lainnya, sehingga dapat digunakan secara efisien. Kualitas ini dapat dilihat melalui  nilai  kalor  yang  memadai.  Pada  umumnya,  biogas  yang  dihasilkan  dari  fermentasi bahan  baku  memiliki  komposisi  yang  disajikan  dalam  Tabel  1.  Kandungan  biogas  yang menentukan nilai kalor adalah gas Metana (CH 4 ). Makin tinggi kandungan Metana, semakin tinggi nilai kalor yang terkandung dalam biogas. Dengan komposisi gas yang terdapat dalam Tabel  1,  kandungan  energi  dalam  gas  tersebut  adalah  sekira  500-700  Btu/scf.  Sedangkan nilai  kalor  metana  sebagai  zat  murni  adalah  sekira  1000  Btu/scf.  Dengan  demikian, peningkatan  nilai  kalor  biogas  dapat  dilakukan  dengan  meningkatkan  kandungan  Metana, dan menurunkan kandungan gas lainnya yang tidak berkontribusi dalam proses pembakaran, seperti gas karbon dioksida (CO 2 ).

## Pemurnian Biogas melalui Jalur Adsorpsi Dua Tahap Susunan Seri dengan Media Karbon Aktif
Salah  satu  upaya  untuk  meningkatkan  nilai  kalor  biogas  dapat  ditempuh  dengan menurunkan  kandungan  CO 2 di  dalamnya,  sehingga  kandungan  biogas  didominasi hidrokarbon,  dalam  hal  ini  CH 4 .  Salah  satu  upaya  menurunkan  kandungan  CO 2 adalah dengan proses adsorpsi.
Tabel 1. Komposisi Biogas Secara Umum (Sumber: Zhang, 2012)
Komponen Rumus Kimia  Komposisi (%) Metana CH 4 50-70 Karbon dioksida CO 2 30-49 Nitrogen N 2 , NH 3 0-1 Hidrogen H 2 0-5 Hidrogen sulfida H 2 S 0,1-0,3 Air H 2 O jenuh
Penelitian  mengenai  penurunan  kandungan  biogas  melalui  jalur  adsorpsi,  telah  dilakukan banyak pihak menggunakan jenis adsorben yang berbeda-beda. Hasil penelitian melalui jalur absorpsi  biogas menggunakan  media larutan  Ca(OH) 2 menunjukkan  penurunan  kandungan CO 2 hingga mencapai 30% (Chege dkk., 2014). Sementara melalui jalur adsorpsi dengan media  arang  aktif  730  g  dan  laju  biogas  0,025  L/s  menunjukkan  penurunan  kadar  CO 2 sebesar 35,04 % (Iriani dkk., 2014). Proses adsorpsi ini dilakukan dalam kolom adsorpsi satu tahap, dimana biogas hanya memiliki waktu tinggal yang singkat dalam kolom tersebut.
Untuk  keperluan  penyediaan  biogas  yang  kontinyu  dengan  kandungan  energi  yang memadai,  diperlukan  usaha  lebih  lanjut  dengan  meningkatkan  waktu  tinggal  biogas, sehingga  dapat  melakukan  kontak  yang  lebih  intensif  dengan  adsorben  yang  tersedia  dan diharapkan  lebih  banyak  CO 2 yang  terperangkap  dalam  karbon  aktif.  Peningkatan  waktu tinggal dapat diartikan sebagai peningkatan panjang kolom. Penambahan panjang kolom ini bisa juga diwakili dengan penambahan kolom lain dengan ukuran yang sama yang disusun secara seri. Dengan demikian, kontak intensif dengan waktu tinggal yang lebih lama terjadi antara biogas dan adsorben.

## 2. METODOLOGI
Kolom adsorpsi dibuat dari pipa PVC kelas AW berukuran 2,5 inchi, yang dilengkapi dengan peralatan  penunjang  aliran  gas.  Adapun  adsorben  yang  digunakan  adalah  karbon  aktif berbahan  dasar  batok  kelapa.  Sebelum  digunakan,  adsorben  diberi  pra  perlakuan  terlebih dahulu, yaitu pemanasan di dalam oven selama 1 jam, dengan temperatur pemanasan 300 o C,  yang  bertujuan  untuk  menyiapkan  kondisi  adsorben  hingga  siap  pakai.  Bahan  baku berupa biogas diambil  dari digester biogas di  peternakan  milik  warga  di  Desa  Tugu  Mukti, Cisarua  Lembang.  Bahan  baku  pembuatan  biogas  berasal  dari  kotoran  sapi  yang didekomposisi  di  dalam  biodigester  fiber  bervolume  4  m 3 .  Adapun  biogas  yang  dihasilkan dari digester memiliki tekanan 7,45 kPa. Kondisi lingkungan pada saat pengambilan sampel yaitu pada  temperatur 24+1 o C,  655+2 mmHg dan  kelembapan  relatif rata-rata 63,4+8%. Saat  ini,  biogas  yang  dihasilkan  baru  digunakan  untuk  kebutuhan  rumah  tangga,  seperti memasak.
Kolom adsorpsi terbagi menjadi dua bagian (Gambar 2), yaitu bagian masukan biogas dan bagian  adsorpsi  yang  berisi  adsorben  penuh.  Kedua  bagian  tersebut  dibatasi  oleh  ram nyamuk, yang berguna sebagai saringan untuk meyangga agar karbon aktif tidak jatuh area masukan biogas. Gas dialirkan masuk ke kolom dari arah bawah dan keluar melalui saluran di atas kolom. Konfigurasi pengujian alat adsorpsi biogas ditunjukkan pada Gambar 3.

## Gambar 2. Spesifikasi Kolom Adsorpsi

## Gambar 3. Skema Instalasi Pemurnian Biogas
Pada  proses  adsorpsi,  gas  dilewatkan  melalui  kolom  adsorpsi  dua  tahap  dengan  susunan seri.  Adapun  karbon  aktif  diisikan  ke  dalam  kolom  hingga  memenuhi  kolom.  Untuk mendapatkan  profil yang  komprehensif,  proses pengambilan  sampel  dilakukan  tiga  (3)  kali pengambilan sampel untuk setiap titik pengukuran yang sama dengan jeda waktu 5 menit untuk setiap pengambilan sampel.  Hal ini dilakukan untuk melihat perubahan kondisi biogas sumber dari digester dan juga kondisi biogas setelah melewati kolom adsorpsi.
Material : Pipa PVC kelas AW Tekanan Max : 9,8 bar (wavin.co.id) Diameter luar : 2 ½” (7,6 cm)
Diameter dalam : 7 cm Tinggi ruang adsorber : 50 cm
Volume ruang adsorber : 1,92 liter
Tinggi kolom total : 63 cm
Volume kolom total : 2,43 liter

## Pemurnian Biogas melalui Jalur Adsorpsi Dua Tahap Susunan Seri dengan Media Karbon Aktif
Pengambilan sampel dilakukan di tiga (3) titik, yaitu:
a. Pada  aliran  biogas  yang  menjadi  input  kolom  adsorpsi  pertama,  untuk  menguji komposisi biogas sumber.
b. Pada  aliran  keluaran  kolom  adsorpsi  pertama,  yang  juga  menjadi  input  kolom adsorpsi ke-dua, untuk mengidentifikasi komposisi biogas setelah mengalami proses adsorpsi, sekaligus untuk mengetahui kinerja kolom adsorpsi satu tahap.
c. Pada  aliran  keluaran  kolom  adsorpsi  yang  ke-dua,  untuk  menguji  komposisi  biogas setelah  mengalami  proses  adsorpsi  dua  tahap,  dan  sekaligus  untuk  mengetahui kinerja kolom adsorpsi dua tahap susunan seri.
Pengujian  ini  dilakukan  dengan  memvariasikan  5  (lima)  laju  alir  biogas,  yaitu  1,8  L/menit, 2,1  L/menit,  2,4  L/menit,  2,7  L/menit dan  3 L/menit.  Setiap  perubahan  laju  alir, dilakukan penggantian adsorben karbon aktif agar awal kolom bekerja pada kondisi yang sama.
Sampel  diambil  dengan  menggunakan  suntikan  ( syringe)  yang  juga  berfungsi  sebagai penampung  sampel  biogas  yang  akan  diuji  komposisinya.  Sampel,  baik  biogas  sebelum proses  adsorpsi,  maupun  setelah  proses  adsorpsi,  dibawa  dan  diukur  komposisinya menggunakan  alat Gas  Chromatography  (GC).  Hasil  uji  adalah  berupa  komposisi  gas-gas CH 4 , CO 2 , H 2 , dan N 2 .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Kandungan Biogas Sebelum Pemurnian
Berdasarkan  Gambar  4,  kandungan  biogas  sumber  menunjukkan  kondisi  yang  berbeda. Pengambilan  sampel  biogas  sumber  dilakukan  untuk  setiap  laju  alir  input  kolom  adsorpsi pertama,  dan  dilakukan  dalam  3 kali pengambilan,  yaitu pada  menit  ke-0, menit  ke-5 dan menit ke-10. Hasil uji kandungan biogas dari setiap sampel mengandung CH 4 , sebagai gas yang diinginkan, dan juga gas-gas yang akan dihilangkan dalam proses adsorpsi, yaitu CO 2 , dan  gas  lainnya,  seperti  N 2 ,  H 2 ,  dan  O 2 .  Gas  CO 2 merupakan  gas  utama  yang  ingin dihilangkan  dari  aliran  biogas.  Terlihat  bahwa  untuk  laju  alir  yang  sama,  menunjukkan kecenderungan  peningkatan  kandungan  CH 4 seiring  waktu.  Pada  menit  ke-10,  kandungan CH 4 merupakan  yang  tertinggi  di  hampir  setiap  laju  alir,  kecuali  laju  1,8  L/menit  dan  2,1 L/menit.  Sementara  untuk  gas  CO 2 ,  terjadi  penurunan  kandungan  seiring  waktu.  Hal  ini mengindikasikan bahwa gas-gas selain CH 4 tersebut telah terlebih dahulu mengalir menuju ke kolom adsorpsi.

## Gambar 4. Komposisi Biogas Sumber
Bila  dilihat  hasil  uji  sampel  pada  menit  ke-0,  kandungan  CO 2 dalam  biogas  berada  pada rentang  32-39%.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  biogas  memang  perlu  penanganan  untuk menghilangkan  kandungan  CO 2 tersebut.    Sementara  kandungan  CO 2 pada  menit  ke-10 sudah sangat kecil, antara 0,03-0,1%. Hal ini menunjukkan bahwa pada menit ke-10 biogas sudah pada kondisi yang baik untuk digunakan, tentunya setelah melewati kolom adsorpsi.

## 3.2. Hasil Kandungan Biogas setelah Pemurnian
Pemurnian biogas dilakukan dalam alat adsorpsi dua tahap, yang diwakili oleh dua kolom seri dengan  media  adsorben  karbon  aktif.  Untuk  mendeteksi  perubahan  yang  terjadi  pada  tiap kolom, maka selain pada sumber biogas, pengukuran dilakukan pada keluaran kolom tunggal (setelah melewati kolom pertama) dan keluaran kolom seri (setelah melewati kolom ke-2). Analisis hasil pemurnian biogas difokuskan pada kandungan CH 4 sebagai sumber energi, dan penurunan kandungan CO 2 sebagai kontaminan utama penghambat pembakaran.

## 3.2.1. Kolom Adsorpsi Tunggal
Berdasarkan Gambar 5 (kiri), peningkatan laju alir cenderung meningkatkan kandungan CH 4 keluaran  kolom  adsorpsi  tunggal,  baik  pada  menit  ke-0  maupun  menit  ke-10,  namun  di menit  ke-5  terjadi  fluktuasi  kandungan  CH 4 seiring  peningkatan  laju  alir.  Peningkatan kandungan  CH 4 menunjukkan  bahwa  gas-gas  lain  yang  menjadi  kontaminan  telah terperangkap  di  dalam  media  adsorpsi,  yaitu  karbon  aktif.  Makin  meningkatnya  laju  alir menyebabkan semakin banyak pula gas-gas yang terperangkap di adsorben karbon aktif.
Dari pengamatan yang dilakukan pada tiga variasi waktu, terlihat bahwa terjadi peningkatan kandungan CH 4 keluaran kolom tunggal. Hal ini menunjukkan bahwa dibutuhkan waktu yang cukup untuk mencapai kinerja optimal dari kolom adsorpsi. Pengamatan sesaat pada menit

## Pemurnian Biogas melalui Jalur Adsorpsi Dua Tahap Susunan Seri dengan Media Karbon Aktif
ke-0  belum  dapat  menunjukkan  kemampuan  atau  kinerja  alat  yang  terbaik,  karena  proses adsorpsi masih meningkat menuju kondisi yang lebih optimal.
Sebenarnya  apabila  dilihat  dari  data  sampel,  masih  terdapat  peluang  untuk  meningkatkan waktu  pengamatan  menjadi  lebih  lama,  sehingga  dapat  diperoleh  kondisi  waktu  optimal adsorpsi,  bahkan  sampai  menunjukkan  penurunan  kinerja  alat,  yang  menunjukkan  kondisi adsorben  menuju  kejenuhan.  Akan  tetapi,  bila  dilihat  pada  Gambar  5  (kanan)  kandungan CO 2 hasil uji sampel menit ke-0, peningkatan laju alir memberikan kecenderungan fluktuasi kandungan  CO 2 yang  cenderung  parabolik.  Artinya  nilai  kandungan  CO 2 tinggi  di  laju  alir terkecil  dan  laju  alir  terbesar.  Hal  ini  menunjukkan  kemampuan  adsorpsi  dari  media adsorben mencapai optimal pada variasi laju alir di tengah. Namun, hasil uji di menit ke-0 belum  dapat  disimpulkan,  karena  proses  adsorpsi  masih  menunjukkan  peningkatan  seiring semakin lama waktu pengamatan.
Gambar 5. Hasil Uji Kandungan CH 4 dan CO 2 dalam Biogas Keluaran Kolom Tunggal
Hasil  uji  di  menit  ke-5  dan  menit  ke-10  menunjukkan  bahwa  makin  cepat  laju  alir  biogas, kandungan  CO 2 keluaran  kolom  adsorpsi  tunggal  cenderung  semakin  meningkat.  Hal  ini mengindikasikan  penambahan  laju  alir  tidak  serta  merta  menyebabkan  adsorpsi  CO 2 di media  karbon  aktif.  Kemungkinan  bertambahnya  laju  alir  mendorong  CO 2 hanya  melewati ruang kosong di antara sela-sela butiran karbon aktif, sehingga tidak terperangkap di dalam pori-porinya.  Kemungkinan  lain  adalah  media  karbon  aktif  telah  terlebih  dahulu  menyerap gas-gas lain selain CO 2 .
Bila  dibandingkan  waktu  pengamatan  antara  menit  ke-0,  menit  ke-5  dan  menit  ke-10, terlihat  bahwa  semakin  lama  proses  adsorpsi  terjadi,  penurunan  kandungan  CO 2 sangat signifikan terjadi pada menit ke-10. Hal ini menunjukkan pada menit ke-10 proses adsorpsi sudah mencapai kondisi optimal. Hal ini pun sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Heru  Susanto (Susanto,2013) ,  bahwa  peningkatan  waktu  adsorpsi  dapat  meningkatkan adsorpsi CO 2 sehingga kandungannya semakin menurun.

## 3.2.2. Kolom Adsorpsi Seri
Hasil uji sampel setelah melewati dua kolom adsorpsi yang dipasang seri ditunjukkan pada Gambar 6. Disini terlihat bahwa peningkatan laju alir menyebabkan peningkatan kandungan CH 4 keluaran  kolom  adsorpsi  seri.  Namun,  pada  laju  alir  tertentu  mengalami  penurunan kembali. Hal ini menunjukkan bahwa kolom adsorpsi seri memiliki kinerja optimal pada laju alir tertentu, yaitu di laju alir 2,4 L/menit.
Bila  melihat  variasi  waktu,  di  menit  ke-0  dan  menit  ke-5,  kandungan  CH 4 tertinggi  terjadi pada laju 2,7 L/menit, yaitu berturut-turut 56,99% dan 58,77% (Gambar 6 kiri). Sementara di  menit  ke-10  kandungan  CH 4 tertinggi  terjadi  pada  laju  alir  2,4  L/menit,  yaitu  91,06%. Pada  menit  ke-10  ini  diasumsikan  proses  adsorpsi  sudah  mulai  optimal,  sehingga  dapat dikatakan  bahwa  kandungan  biogas  terbaik,  terjadi  di  laju  alir  2,4  L/menit.  Hal  ini  melihat aspek  kandungan  CH 4 tertinggi  pada  laju  alir  optimal  pemurnian  biogas  dengan  jalur adsorpsi seri.
Gambar 6 juga menunjukkan bahwa peningkatan waktu adsorpsi meningkatkan kandungan CH 4 . Hal ini sejalan dengan kondisi di kolom adsorpsi tunggal, bahwa semakin lama waktu pengamatan (waktu adsorpsi) maka proses menuju kondisi optimal.
Gambar 6. Hasil Uji Kandungan CH 4 dan CO 2 dalam Biogas Keluaran Kolom Seri Hasil uji kandungan CO 2 dalam biogas keluaran kolom adsorpsi seri pada Gambar 6 (kanan) menunjukkan  bahwa  semakin  tinggi  laju  alir  menyebabkan  kandungan  CO 2 meningkat kembali,  setelah  mengalami penurunan.  Hal ini menunjukkan  bahwa  kinerja  optimal kolom adsorpsi untuk menyerap CO 2 telah terlewati. Peristiwa ini terjadi pada menit ke-0 dan menit ke-10, yaitu peningkatan kembali terjadi pada laju alir tertinggi, yaitu 3 L/menit. Sementara di menit ke-5, kandungan CO 2 terkecil adalah saat laju alir 2,1 L/menit.
Bila diamati berdasarkan waktu pengamatan, maka pada menit ke-10 kandungan CO 2 berada pada nilai terendah. Seperti telah dijelaskan pada bahasan sebelumnya, bahwa peningkatan waktu  adsorpsi  mengantarkan  pada  kondisi  yang  lebih  optimal  untuk  mengadsorpsi  gas kontaminan,  dalam  hal ini adalah  CO 2 .  Nilai terendah  ini terjadi  pada  laju  alir 2,1  L/menit, yaitu 0,0296%.
Walaupun  kondisi  kandungan  CO 2 ini  terkecil  di  laju  alir  2,1  L/menit,  bila  digabungkan dengan data kandungan CH 4 yang terbesar (91,06%) terjadi pada laju alir 2,4 L/menit, maka kondisi  yang  lebih  diinginkan  adalah  kondisi  biogas  dengan  nilai  kalor  yang  baik,  yang ditandai  dengan  kandungan  CH 4 yang  tinggi.  Pada  laju  alir  tersebut,  kandungan  CO 2 pun sudah sangat kecil, yaitu 0,55%.

## 3.3. Efektifitas Adsorpsi CO 2
Efektifitas  adsorpsi  menyatakan  tingkat  kemampuan  alat  dalam  mengadsorpsi  CO 2 ,  yang diformulasikan sebagai berikut (Iriani, 2014):
𝐸𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑓𝑖𝑡𝑎𝑠 𝐴𝑑𝑠𝑜𝑟𝑝𝑠𝑖 𝐶𝑂 2 = (𝑘𝑎𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐶𝑂 2 𝑎𝑤𝑎𝑙 − 𝑘𝑎𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐶𝑂 2 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟) 𝑘𝑎𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐶𝑂 2 𝑎𝑤𝑎𝑙 𝑥100%          (1) Tabel 2. Kandungan CO 2 Sebelum dan Setelah Pemurnian Laju alir (L/menit) Waktu (menit ke) Kandungan CO 2 (%) Efektifitas (%) Sumber Kolom Tunggal Kolom Seri Kolom Tunggal  Kolom Seri 1,8 0 37,51 36,28 33,15 3,29% 11,61% 5 13,19 23,84 30,66 36,44% 18,27% 10 0,03 0,03 0,03 99,91% 99,97% 2,1 0 33,69 31,92 32,61 5,27% 3,22% 5 8,70 18,93 26,02 43,82% 22,78% 10 0,05 0,04 0,03 99,89% 99,91% 2,4 0 32,58 32,11 32,08 1,42% 1,53% 5 21,64 27,88 30,32 14,40% 6,91% 10 0,07 0,07 0,55 99,79% 98,31% 2,7 0 32,59 31,24 32,00 4,11% 1,79% 5 21,88 28,04 30,10 13,96% 7,63% 10 0,04 0,04 0,08 99,89% 99,75% 3,0 0 38,57 36,87 37,01 4,42% 4,03% 5 30,54 33,60 35,21 12,90% 8,70% 10 0,10 0,10 14,02 99,75% 63,65%
Dari Tabel 2, terlihat penerapan waktu adsorpsi selama 10 menit dapat menurunkan kandungan CO 2 ke nilai yang sangat  kecil, sehingga pada waktu ini  pengaruh laju alir  menjadi sangat kecil, terlihat dari  nilai  efektifitas,  baik  pada  kolom  adsorpsi  tunggal,  maupun  pada  kolom  adsorpsi  seri,  yang hampir seluruhnya menunjukkan efektifitas penyerapan CO 2 yang sangat baik.
Efektifitas penyerapan CO 2 yang terkecil hanya pada kolom seri dengan laju alir 3 L/menit (63,65%). Walaupun kandungan CO 2 di keluaran kolom tunggal sudah menunjukkan nilai 0,10%, namun terjadi peningkatan lagi  menjadi  14,02%. Hal ini mungkin disebabkan pada kolom  adsorpsi  ke-2, gas yang diserap  oleh  karbon  aktif  adalah  gas-gas  lain  selain  CO 2 ,  sehingga  mengakibatkan  persentase kandungan CO 2 terhadap keseluruhan aliran biogas menjadi lebih tinggi.
Pada  laju  alir  1,8  dan  2,1  L/menit,  efektifitas  kolom  adsorpsi  seri  sedikit  lebih  baik  dibandingkan dengan kolom adsorpsi tunggal. Namun, untuk laju alir yang lebih tinggi, hal ini tidak terjadi. Dengan demikian,  pada  waktu  10  menit,  hal  yang  menunjukkan  keunggulan  pemurnian  bukanlah  dari efektifitas penyerapan CO 2 , tapi dapat dilihat dari aspek lain, yaitu dampaknya terhadap nilai kalor.

## 3.4. Nilai Kalor Biogas
Nilai  kalor  biogas  dinyatakan  oleh  seberapa  besar  kandungan  CH 4 dalam  biogas.  Makin  tinggi kandungan  CH 4 ,  semakin  besar  kandungan  energi  (nilai  kalor)  pada  biogas,  dan  sebaliknya,  makin kecil kandungan CH 4 , semakin kecil nilai kalornya (Chisti, 2008).
Pengamatan  nilai  kalor  diambil  pada  kondisi  biogas  keluar  kolom  seri  dengan  waktu  adsorpsi  10 menit.  Dalam  Gambar  7  terlihat  bahwa  nilai  kalor  biogas  setelah  pemurnian  menggunakan  kolom tunggal, telah menunjukkan nilai yang baik, dan cenderung meningkat dengan peningkatan laju alir. Namun  setelah  melewati  kolom  adsorpsi  seri,  terjadi  kondisi  optimal,  dimana  nilai  kandungan  CH 4 tertinggi terjadi  pada laju alir 2,4 L/menit. Dengan demikian, nilai kalor terbaik juga diperoleh pada kondisi tersebut, yaitu kandungan CH 4 sebesar 91,06%.

## Gambar 7. Kandungan CH 4 Sebelum dan Sesudah Pemurnian
Dengan nilai kalor CH 4 sebesar 50.020 kJ/kg (Moran, 2004), dan densitas CH 4 sebesar 0,656 kg/m 3 , maka terhitung untuk kandungan CH 4 91,06%, nilai kalor biogas diperoleh sebesar 29.878,84 kJ/m 3 .
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏𝑖𝑜𝑔𝑎𝑠 = 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑘𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐶𝐻 4 𝑎𝑐𝑢𝑎𝑛 𝑥 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑠 𝐶𝐻 4 𝑥 𝑘𝑎𝑛𝑑𝑢𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐶𝐻 4 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑏𝑖𝑜𝑔𝑎𝑠           (2) ( 𝑘𝐽 𝑚3 )                 =                   ( 𝑘𝐽 𝑘𝑔 )                𝑥                 ( 𝑘𝑔 𝑚3 )  𝑥               (%)
Pemurnian Biogas melalui Jalur Adsorpsi Dua Tahap Susunan Seri dengan Media Karbon Aktif
Tabel 3. Kandungan CH 4 dan Nilai Kalornya Laju alir (L/menit) Kandungan CH 4 (%) Nilai Kalor Biogas (kJ/m 3 ) Sumber Kolom Tunggal Kolom Seri Sumber Kolom Tunggal Kolom Seri 1,8 53,45 80,26 83,59 17537,37 26336,93 27429,54 2,1 54,80 72,44 82,99 17982,02 23769,1 27233,18 2,4 55,61 88,74 91,06 18246,59 29118,89 29878,84 2,7 58,26 89,07 89,81 19118,20 29225,66 29469,82 3,0 52,71 89,65 78,73 17296,55 29415,62 25833,47

## 4. KESIMPULAN
Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa :
1. Kandungan  CO 2 untuk  setiap  laju  alir,  diperoleh  pada  nilai  di  bawah  14%  untuk waktu adsorpsi 10 menit.
2. Kandungan  CH 4 tertinggi  untuk  setiap  laju  alir,  diperoleh  pada  nilai  di  atas  78% untuk waktu adsorpsi 10 menit.
3. Hasil  optimum  untuk  kolom  adsorpsi  seri  diperoleh  pada  laju  alir  2,4  L/menit  dan waktu adsorpsi 10 menit, dengan nilai kalor biogas tertinggi, yaitu 91,60%.
4. Komposisi biogas pada saat optimum adalah: 91,6% CH 4 , 0,55% CO 2 , 6,41% N 2 , dan 1,99% O 2 .
5. Pada  kondisi optimum, efektifitas kolom adsorpsi seri adalah sebesar 98,31%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Politeknik Negeri Bandung yang telah mendanai penelitian ini.

## DAFTAR RUJUKAN
BPPT.  (2015). Outlook  Energi  Indonesia  2015.  Pengembangan  Energi  untuk  Mendukung Pembangunan Berkelanjutan. Pusat Teknologi Pengembangan Sumberdaya Energi Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi.
Chege, J.,  M.,  Bernard  W.  Ikua.  Mwangi  Njogu.  Neri Kahiu.  (2014). Studies on Adsorption Biogas Purification Reactor for Domestic Sized Digesters in Kenya. International Journal of Innovative Scientific & Engineering Technologies Research. 2 (2).
Chisti,  Y.  (2008). Biodiesel  from  Microalgae  Beats  Bioethanol.  Trends  Bioethanol.  Volume (26): 126-131.
Dewan  Energi  Nasional.  (2014). Outlook  Energi  Indonesia  2014.  Kementerian  Energi  dan Sumber Daya Mineral. Jakarta.
Iriani,  P.,  Heryadi,  A.  (2014). Pemurnian  Biogas  Melalui  Kolom  Beradsorben  Karbon  Aktif. SIGMA-MU. 6(2).
Moran,  Michael,  J.,  Howard,  N.,  Shapiro,  Daisie  D.  Boettner,  Margaret  B.  Bailey.  (2014). Fundamentals of Engineering Thermodynamics 8 th Edition. Wiley.
Republik  Indonesia.  (2014). Peraturan  Pemerintah  Republik  Indonesia  No.  79  Tahun  2014 tentang  Kebijakan  Energi  Nasional.  Lembaran  Negara  RI  Tahun  2014,  No.  300. Kementerian Hukum dan Hak Asasi manusia. Jakarta.
Susanto,  H.  (2013). Modifikasi  Karbon  Aktif  sebagai  Adsorben  untuk Pemurnian  Biogas.  E- journal Universitas Diponegoro.
Zhang, R. (2012). Biogas Production Technologies. Biogas and Fuel Cell Workshop. National Renewable Energy Laboratory.