Disetujui: 28 Februari 2019 Jl. Gegerkalong Hilir, Kab. Bandung Barat, Indonesia © 2019 Politeknik Negeri Malang
E-mail: yanti.suprianti@polban.ac.id

## Regenerasi In-Situ Adsorben Karbon Aktif Tipe Granul dengan Metode Termal

## Yanti Suprianti*, Annisa Syafitri Kurniasetyawati
Jurusan Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Bandung, Jl. Gegerkalong Hilir, Desa Ciwaruga, Parongpong, Kabupaten Bandung Barat, Jawa Barat 40012, Indonesia
*E-mail: yanti.suprianti@polban.ac.id

## ABSTRAK
Produk  biogas  memiliki  spesifikasi  yang  masih  perlu  ditingkatkan  (mengandung  metana,  CH 4 50-70%,  dan karbon  dioksida,  CO 2 30  –  49%),  agar  dapat  bersaing  dengan  gas  alam,  yaitu  lebih  dari  98%  metana.  Metode pemurnian  melalui  adsorpsi  CO 2 paling  banyak  diterapkan,  karena  tidak  memerlukan  biaya  tinggi,  jika dibandingkan  teknologi  pemisahan  konvensional  lain.  Tetapi,  media  adsorben  karbon  aktif  akan  mengalami kejenuhan dalam waktu tertentu. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk meregenerasi karbon aktif yang jenuh  oleh  CO 2 yaitu  dengan  peningkatan  temperatur  melalui  metoda  termal.  Pada  penelitian  ini  dilakukan regenerasi  in-situ  dengan  peningkatan  temperatur  karbon  aktif  di  dalam  kolom  adsorpsi-desorpsi,  dengan  alat dapat mengakomodasi tiga pola operasi,  yaitu adsorpsi, regenerasi/desorpsi, dan pengosongan gas.  Alat terdiri atas  kolom  yang  dilengkapi  perpipaaan, blower pendorong  udara, heater dan thermostat untuk  pemanas  dan pengatur temperatur udara. Hasil uji alat menunjukkan bahwa durasi proses adsorpsi hingga mencapai kejenuhan adalah  30  menit  pada siklus pertama  dan  40  menit  pada  siklus  kedua. Selanjutnya,  durasi  proses desorpsi dari siklus  pertama  hingga  ketiga  menunjukkan  peningkatan  linier,  dipengaruhi  oleh  temperatur  udara  pemanas, dengan  penurunan  konsentrasi  Ca(OH) 2 hingga  masih  menunjukkan  tren  peningkatan.  Setelah  dilakukan  tiga siklus proses adsorspi-desorpsi didapatkan bahwa performa dari karbon aktif masih belum mengalami penurunan kapasitas.
Kata kunci : adsorpsi, desorpsi, karbon aktif, karbon dioksida, regenerasi in-situ, temperatur

## ABSTRACT
Biogas have certain specifications that need to be improved (contain methane, CH 4 , 50-70%, and carbon dioxide, CO 2 , 30-49%), in order to compete with natural gas ( >98% methane). The adsorption of CO 2 is the most widely applied to purify biogas since it considered as low cost, in terms of energy supply and raw materials. However, activated carbon adsorbent will  be  saturated  and must be regenerated. One  of the  methods that can  be used to regenerate CO 2 -saturated activated carbon is using thermal method. In this research, the in-situ regeneration was carried  out  by  increasing  temperature  of  the  activated  carbon  in  adsorption-desorption  column,  which accommodate three operating patterns, namely adsorption, regeneration/desorption, and gas discharge. The tool consists of columns, piping, blower, heater and thermostat for air heating and controlling temperature. The result showed that the saturation time was 30 minutes and 40 minutes, respectively in 1 st and 2 nd cycle. The duration of the  desorption  from  the  1 st to  3 rd cycle  showed  a  linear  trend,  influenced  by  heating  air  temperature.  And  the reduction in Ca(OH) 2 concentration still showed increasing trend after three adsorption-desorption cycles carried out, so the performance or adsorption capacity of activated carbon had not yet been decreased.
Keywords : activated carbon, adsorption, carbon dioxide, desorption, in-situ regeneration, temperature

## 1. PENDAHULUAN
Biogas  merupakan  salah  satu  jenis  energi terbarukan  yang  dapat  dibuat  dari  limbah biomassa  yang  melimpah,  seperti  kotoran sapi,  limbah  tahu,  eceng  gondok,  sampah
organik,  dan  sebagainya.  Pemanfaatan limbah  biomassa  menjadi  biogas  dapat memecahkan permasalahan lingkungan dalam  penanganan  limbah,  dan  secara  tidak langsung juga dapat menjadi solusi alternatif
bagi  permasalahan  pengolahan  limbah organik  yang  terjadi  hampir  di  seluruh wilayah berpemukiman padat di Indonesia.
Kualitas  biogas  yang  diharapkan  memiliki konsentrasi  gas  metana  (CH 4 )  yang  tinggi (>90%).  Namun,  secara  umum  komposisi produk biogas yang alami terdiri atas metana (CH 4 )  sebesar  50-70%  dan  karbon  dioksida (CO 2 )  sebesar  30-49%,  dan  sedikit  gas  lain, seperti  H 2 ,  N 2 ,  H 2 S  dan  air  sebagai  trace element [1]. Karena gas CO 2 merupakan gas yang tidak mendukung terjadinya pembakaran  (nilai  kalor  nol),  maka  akan menyebabkan  panas  yang  dihasilkan  biogas mentah  (yang  belum  diolah)  tidak  optimal bila  dibandingkan  dengan  pembakaran  gas metana kadar tinggi (98%) [2].
Pilihan proses pemurnian biogas diantaranya adalah Pressure Swing Adsorption (PSA) [3], yang  umum  digunakan  di  industri,  karena memiliki keunggulan dibandingkan teknologi  pemisahan  konvensional,  seperti memerlukan  banyak  biaya,  baik  dari  segi suplai energi, maupun bahan baku prosesnya [4].  Hasil  penelitian  Eric  Chen,  et.al.  [5] merekomendasikan proses penangkapan CO 2 menggunakan  karbon  aktif  dibandingkan dengan  zeolit,  karena  zeolit  memerlukan perlakuan  khusus  penghilangan  uap  air sebelum proses adsorpsi. Dari sisi biaya juga lebih  ekonomis,  yaitu  $51  (zeolit)  dan  $37 (karbon aktif) per ton CO 2 yang terperangkap [5].
Namun,  pemurnian  dengan  jalur  adsorpsi terkendala dengan  besarnya luas permukaan pori  adsorben.  Karbon  aktif  memiliki  luas permukaan  yang  sangat  besar  karena mikropori yang dimilikinya, umumnya pada order sekitar 1000 m 2 /gram karbon, sehingga dapat menyerap polutan (termasuk gas CO 2 ) hingga  50%  dari  massa  karbon  [6]. Akibatnya,  dalam  waktu  tertentu,  hampir seluruh permukaan pori adsorben terisi oleh CO 2 dan menjadi jenuh, sehingga tidak dapat memerangkap  CO 2 lagi.  Adsorpsi  CO 2
dengan  adsorben  karbon  aktif  berukuran  32 mesh  pada  kolom  adsorpsi  2,43  L,  terbukti menjenuhkan adsorben pada menit ke-15 [7]. Penggunaan adsorben campuran karbon aktif 32  mesh  dan  zeolit  juga  hanya  mampu bertahan sampai 15 menit [8].
Melihat  fenomena  terbatasnya  kapasitas waktu  operasi  adsorben  dalam  menangkap CO 2 ,  maka  diperlukan  suatu  cara  untuk memperpanjang  masa  aktif  karbon  aktif dalam  kolom.  Pilihan  yang  pertama  yaitu, karbon  aktif  jenuh  harus  diganti  dengan karbon  aktif  baru,  atau  pilihan  yang  kedua yaitu  dilakukan  regenerasi.  Pilihan  pertama dapat  menjadi  solusi  termurah  untuk konsentrasi polutan rendah dengan pertimbangan masa operasional yang panjang. Solusi yang kedua, yaitu regenerasi memungkinkan  karbon  aktif  untuk  dapat digunakan kembali hingga beberapa kali, dan hal ini dapat dilakukan secara in-situ maupun di luar situs/ off site .
Dalam  penelitian  terdahulu,  baik  yang dilakukan oleh Suprianti [9] yang mengadsorpsi
CO 2 dalam biogas menggunakan karbon aktif dalam dua kolom adsorpsi seri, Kurniawan [7] yang mengadsorpsi CO 2 dalam biogas menggunakan  adsorben  berbagai  ukuran (mesh)  karbon  aktif,  Kurniawan  [8]  yang mengadsorpsi  CO 2 dalam  biogas  dengan campuran  adsorben  karbon  aktif  dan  zeolit, maupun  Pangestu  [10]  yang  melakukan adsorpsi  CO 2 dalam  biogas  dengan  ukuran kolom scale  up ,  pengisian  adsorben  karbon aktif dilakukan secara batch ke dalam kolom adsorpsi, sehingga selama ini solusi pertama selalu diaplikasikan, yaitu mengganti karbon aktif  (yang  sebelumnya  direaktivasi  terlebih dahulu). Sementara itu, kebutuhan pemurnian  biogas  terjadi  secara  terus- menerus.  Oleh  karena  itu,  penerapan regenerasi adsorben diharapkan dapat mencapai  proses  pemurnian  yang  lebih ekonomis.
Pada regenerasi
off-site diperlukan serangkaian tahapan untuk mengganti adsorben  karbon  aktif  hingga  kolom  siap digunakan, yaitu pembukaan kolom, pengeluaran  karbon  aktif  jenuh,  penyiapan (reaktivasi)  karbon  aktif  baru  secara termal, pendinginan  karbon  aktif,  dan  pengisian kembali  karbon  aktif  ke  dalam  kolom adsorpsi. Cara praktis dalam proses regenerasi adsorben dilakukan secara in-situ, dimana  karbon  aktif  tetap  berada  di  dalam kolom  dan  mengalami  dua  proses,  yaitu adsorpsi dan desorpsi (regenerasi adsorben).
Untuk  itu,  dalam  penelitian  ini  dibuat serangkaian  alat  kolom  adsorpsi-desorpsi menggunakan fenomena peningkatan temperatur (metode termal). Untuk mengakomodasi  hal  ini,  digunakan  material kolom  carbon  steel  yang  tahan  panas, dibandingkan  dengan  penelitian-penelitian terdahulu yang telah disebutkan sebelumnnya,  yaitu  menggunakan  material kolom  dari  PVC.    Selain  itu,  dilakukan pengujian  untuk  melihat  kinerja  dari  alat adsorpsi-desorpsi in-situ tersebut.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahapan:
1. Penentuan Konfigurasi dan Desain Alat
Kolom  adsorpsi  dibuat  sesuai  dengan kapasitas  2,4  liter.  Alat  yang  dibuat dimaksudkan  untuk  mengakomodasi  proses adsorpsi  dan  desorpsi/regenerasi  in-situ  dari gas CO 2 , sehingga tidak diperlukan pengeluaran  adsorben  karbon  aktif  dari kolom adsorpsi. Selain kedua proses tersebut, juga diperlukan pengosongan kolom dari gas lain  sebelum  dilakukan  proses  adsorpsi selanjutnya,  sehingga  diperlukan  proses pembersihan  gas  dalam  kolom  yang  dapat dilakukan dengan cara pemvakuman menggunakan satu sumber aliran udara yaitu dari blower .  Untuk  itu  konfigurasi  dibuat sedemikian rupa agar dapat mengakomodasi
ketiga  proses  yang  diperlukan,  sehingga dapat berlangsung secara berkesinambungan. Konfigurasi  yang  dibuat  dapat  dilihat  pada Gambar  1.  Dalam  konfigurasi  tersebut terdapat  tiga  pola  pengoperasian,  yaitu adsorpsi, regenerasi, dan pengosongan udara.
Pada pola adsorpsi, jalur yang dilewati biogas adalah mulai dari raw biogas storage , diukur lajunya  melalui  rotameter,  masuk  ke  kolom adsorpsi,  melewati  proses  analisa  biogas hasil  adsorpsi,  hingga  disimpan  dalam purified  biogas  storage .  Aliran  dijaga  pada jalur  tersebut,  dengan  menutup  katup  lain yang  mengarahkan  ke  aliran  yang  tidak diperlukan.
Pola  regenerasi/desorpsi  adalah  dengan menggunakan  metode  termal  menggunakan udara  panas  untuk  melepaskan  CO 2 yang telah  diadsorpsi  oleh adsorben  karbon  aktif. Jalur yang dilewati udara adalah udara yang diambil dari lingkungan kemudian didorong oleh blower agar  melewati  filamen heater yang  akan  memanaskan  udara  tersebut. Pemanasan  diatur  oleh  thermostat.  Udara panas  kemudian  masuk  ke  kolom  (yang berfungsi  sebagai  kolom  desorpsi),  dan diarahkan  menuju  ke  keluaran.  Di  area keluaran,  udara  panas  yang  membawa  CO 2 ini  dikontakkan  dengan  larutan  Ca(OH) 2 yang  akan  bereaksi  dengan  CO 2 dan membentuk  endapan  CaCO 3 .  Banyaknya endapan  atau  berkurangnya  konsentrasi Ca(OH) 2 dalam  larutan  mengidikasikan jumlah CO 2 yang berhasil didesorpsi.
Selanjutnya,  pola  pengosongan  udara  dari dalam kolom dilakukan untuk mencegah gas oksigen dan nitrogen dalam udara terperangkap  dalam  adsorben  karbon  aktif, agar  tidak  mengurangi  kapasitas  adsorpsi. Adapun jalur yang dilewatinya adalah udara ditarik  dari  dalam  kolom,  kemudian  pada splitter  diarahkan  menuju blower ,  dan dikeluarkan  ke  lingkungan.  Pada  saat  ini, heater tidak  dioperasikan,  karena  tidak dibutuhkan proses pemanasan.
Udara Panas output Karbon aktif input Karbon aktif output Raw Biogas Storage Rota meter Purified Biogas Storage Heater (on/off) Blower (on/off) Udara input Udara Panas input Udara output Larutan Ca(OH) 2
Gambar 1. Konfigurasi alat
2. Penyiapan Alat dan Bahan dan pembuatan alat
Bahan  yang  digunakan  mencakup  biogas yang  akan  dimurnikan  secara  adsorpsi,  dan adsorben karbon aktif yang disiapkan dengan ukuran  32  mesh.  Sementara  alat  yang disiapkan adalah komponen yang diperlukan untuk  mewujudkan  konfigurasi  pada  tahap sebelumnya.  Komponen  utamanya  adalah kolom  adsorpsi,  yang  sekaligus  berfungsi sebagai  kolom  desorpsi,  yang  dihubungkan dengan  peralatan  pemanas  dan blower yang mengalirkan udara.
Biogas  diperoleh  dari  warga  dengan menggunakan  bahan  baku  rumput  dan diambil  pada batch yang  berbeda.  Sehingga ada  perbedaan  kandungan  untuk  tiap batch eksperimen.
Untuk penggunaan pertama kali, karbon aktif berbahan  dasar  batok  kelapa  direaktivasi
terlebih  dahulu  dengan  pemanasan  dalam oven  pada  150 o C.  Hal  ini  dilakukan  untuk memastikan
kesiapannya dalam mengadsorpsi  CO 2 dalam  biogas,  karena mungkin  pada  proses  penyimpanan  di gudang  penjual,  karbon  aktif  menyerap  gas dari lingkungan.
Selanjutnya dilakukan perangkaian komponen yang telah disiapkan sebelumnya sesuai  konfigurasi  alat  yang  dibuat.  Untuk menjaga  panas  agar  tidak  terbuang  ke lingkungan  lewat  dinding  pipa,  maka  diberi insulasi glasswool dan aluminium foil untuk keamanan.
3. Pengujian Kinerja Alat
Pada  tahap  ini  dilakukan  pengujian  dengan tahapan proses, yaitu:
a. Proses  adsorpsi  biogas.  Hal  ini dilakukan untuk menentukan
kejenuhan  adsorben  oleh  CO 2 .  Selama
proses adsorpsi dilakukan pengambilan sampel  gas  inlet  dan  outlet  kolom adsorpsi  setiap  interval  10  menit sampai  perkiraan  waktu  jenuh.  Uji kandungan  gas  dilakukan  di  Labtek  X ITB. Profil kejenuhan adsorben ditunjukkan melalui breakthrough curve.
b. Proses  desorpsi.  Pada  tahap  ini dilakukan  proses  pemanasan  adsorben dengan  mengalirkan  udara  panas  pada temperatur  setting  150 o C.  Jumlah  gas CO 2 yang terlepas dari adsorben diukur melalui reaksi dengan larutan Ca(OH) 2 .
Larutan kemudian diuji konsentrasinya menggunakan TDS meter yang
menandakan  jumlah  sisa  Ca(OH) 2 terlarut.  Pada  temperatur  yang  dipilih, siklus dilakukan secara berulang adsorpsi-desorpsi sebanyak 3 kali.  Hal ini dilakukan untuk mengukur perubahan  kinerja  regenerasi  pada temperatur tersebut.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Adsorpsi
Perbandingan kinerja adsorpsi antara tahap/siklus  kesatu  dan  kedua  ditunjukkan Gambar  2  berupa  kurva breakthrough yang menyatakan  persentase  konsentrasi  CO 2 keluar  kolom  adsorpsi  terhadap  konsentrasi CO 2 umpan  kolom.  Terlihat  bahwa  dengan bertambahnya  waktu  adsorpsi,  jumlah  CO 2 yang  terserap  akan  mendekati  atau  bahkan mencapai nilai nol, sehingga persentase pada kurva  breakthrough  akan  mendekati  100%, atau dengan kata lain adsorben karbon  aktif mengalami kejenuhan [11].
Pada  adsorpsi-1  terlihat  bahwa  adsorben karbon aktif segera jenuh pada menit ke-30, sedangkan pada adsorpsi-2 kejenuhan mulai nampak  pada  menit  ke-40  dan  bahkan adsorben karbon aktif terindikasi masih jauh dari sepenuhnya menjadi jenuh. Melihat tren peningkatan serapan CO 2 dalam karbon aktif mulai  menit  ke-20  hingga  40,  dapat
diperkirakan  karbon  aktif  akan  jenuh  pada menit  ke-50  bila  tren  linear.  Uji  kandungan CO 2 di  menit  ke-50  tidak  dilakukan  karena melihat  tren  yang  terjadi  pada  adsorpsi-1 yang  jenuh  pada  menit  ke-30  dan  juga keterbatasan  bahan  baku  biogas  yang diperoleh  dari  warga.  Kapasitas  adsorpsi pada  adsorben  seharusnya  menurun  dengan beberapa  kali  siklus  seperti  yang  dijelaskan oleh Amicarelli [12]. Amicarelli menemukan bahwa  pada  siklus  adsorpsi  lanjutan, kapasitas  adsorpsi  yang  dimiliki  oleh adsorben  mengalami  penurunan  secara progressif.
Gambar  2. Perbandingan breakthrough curve proses adsorpsi tahap kesatu dan tahap kedua
Namun,  pada  percobaan  ini  yang  terjadi adalah sebaliknya.  Hal ini dapat disebabkan karena  perbedaan  perlakuan  awal  yang dialami  adsorben  karbon  aktif.  Pada persiapan adsorpsi pertama, setelah reaktivasi  di  dalam  oven  karbon  aktif didiamkan di dalam oven untuk didinginkan, dan  setelah  itu  baru  dimasukkan  ke  dalam kolom.  Adapun  selama  proses  pendinginan ini, penyimpanan karbon aktif selalu disertai dengan  desikan  (silika  gel)  untuk  menyerap kelembapan udara. Akan tetapi, kemungkinan  terjadi  penyerapan  beberapa gas  dari  lingkungan,  karena  silika  gel  lebih dominan  menangkap  uap  air.  Sementara, pada  persiapan  adsorpsi  kedua,  setelah regenerasi in-situ, adorben karbon aktif tetap berada dalam kolom hingga menjadi dingin. Hal ini nampaknya dapat meminimasi kontak dengan  udara  sekitar,  sehingga  kondisi
adsorben  lebih  terjaga  untuk  bekerja  pada proses  adsorpsi  selanjutnya.  Hal  ini  juga sekaligus menjadi keunggulan regenerasi in- situ,  yang  dapat  menjaga  kondisi  baik  pada adsorben  karbon  aktif,  dan  mencegah kontaminasi gas lain.
Sementara  pada  penelitian  Amicarelli  [12], zat yang diadsorpsi adalah zat cair yang telah dikondisikan  pada  konsentrasi  tertentu, sehingga  kemungkinan  ada  zat  lain  yang teradsopsi dapat diminimalisir.
Hasil  dari  proses  adsorpsi-1  dan  adsorpsi-2 ini  menunjukkan  peningkatan  kandungan CH 4 umpan  62,21%  dan  76,26%  ( raw biogas )  menjadi  72,12%  dan  90,16% ( purified  biogas ).  Adapun  hasil  adsorpsi-3 tidak  terbaca  oleh  alat  GC,  sehingga  tidak bisa dibandingkan.

## 3.2. Desorpsi
Untuk  dapat  mengetahui  jumlah  gas  CO 2 yang  dilepaskan  oleh  karbon  aktif  selama proses  regenerasi  termal,  maka  gas  CO 2 tersebut akan  ditangkap  oleh  larutan Ca(OH) 2(aq) sehingga bereaksi dengan persaman reaksi sebagai berikut:
Ca(OH) 2(aq) + CO 2(g) → CaCO 3(s) + H 2 O (aq)
Adapun  jumlah  gas  CO 2 terlarut  di  dalam larutan  Ca(OH) 2 bisa  diketahui  dengan mengetahui jumlah garam anorganik CaCO 3(S) yang  terbentuk  atau  dengan penurunan  konsentrasi  Ca(OH) 2 terlarut. Pada  saat  awal,  larutan  Ca(OH) 2 dengan konsentrasi yang ditentukan berwarna jernih, dan  kemudian  akan  mulai  berubah  menjadi lebih  keruh  hingga  akhirnya  menjadi  jenuh (tidak dapat melarutkan  CO 2 kembali) yang ditandai dengan terbentuknya endapan putih di dasar bejana penampung (gelas kimia).
Jumlah  dari  CaCO 3(S) yang  terbentuk dalam kurun  waktu  ini ditentukan  dengan  metode pendekatan hubungan antara nilai konsentrasi  dari  larutan  pada  kondisi  akhir dengan konsentrasi padatan terlarut yang ada
di  larutan,  yang  tidak  lain  adalah  padatan CaCO 3 .
Gambar 3. Endapan CaCO 3 yang terbentuk
Proses  desorpsi  juga  dilakukan  dalam  tiga kali  tahapan/siklus  sebagaimana  proses adsorpsi, walaupun terdapat beberapa perbedaan  kondisi  operasi  yang  terjadi, diantaranya,  yaitu  perbedaan  temperatur pemanasan  oleh  udara  dari heater ,  dan perbedaan kondisi awal dari adsorben karbon aktif  yang  digunakan.  Walaupun  setting temperatur  pemanas  pada  150 o C,  namun pada  saat  operasi,  temperatur  yang  menuju kolom  berada  pada  rentang  yang  berbeda- beda  (Tabel  1).  Penurunan  temperatur  pada desorpsi-3  terjadi  karena  diindikasikan sebagian filamen pemanas mengalami kerusakan  disebabkan  pemanasan  terus- menerus  dalam  waktu  yang  lama,  sehingga pasokan panas tidak maksimal.
Tabel 1. Rentang temperatur udara masuk kolom desorpsi
Des-1 Des-2 Des-3 Tmin ( o C) 100,2 106,1 43,3 Tmax ( o C) 120,5 116,5 82,9
Pada  pengujian  awal  tanpa  beban  (kolom tidak  diisi  karbon  aktif),  perambatan  panas yang dibawa udara menuju bagian atas kolom mencapai  46 o C,  namun  setelah  kolom  diisi karbon  aktif,  terjadi  penurunan  temperatur hingga 25,1 o C di bagian atas kolom. Hal ini terjadi  karena  udara  panas  yang  masuk  ke
kolom tertahan oleh beban desorpsi (adsorben),  sehingga  pemanasan  merambat melalui unggun ( bed ) adsorben karbon aktif, seperti  perambatan  panas  konduksi  melalui benda  padat.  Walaupun  adsorben  karbon aktif  masih  berupa  granul  kecil,  namun ternyata cukup kompak untuk menahan aliran udara  panas.  Hal  ini  sesuai  dengan  yang dijelaskan  oleh  Balakrishnan,  dkk  [13] perpindahan panas konduksi ini berdasarkan pada  asumsi  spot  kontak  terbatas  ( finite contact spot ) antar bola (dalam hal ini granul karbon aktif) di dalam unggun (karbon aktif) yang  dimensinya  bisa  diperoleh  dari  teori elastisitas Hertzian.
Berdasarkan  data  yang  didapatkan  selama tiga  tahapan  proses  desorpsi  terdapat  suatu korelasi,  yaitu  antara  waktu  proses  dan penurunan  konsentrasi  larutan  Ca(OH) 2 . Korelasi ini diilustrasikan melalui dua kurva pada Gambar 4.
Pada mekanisme kerja alat ini, kinerja proses awal/ sebelum akan berpengaruh pada proses setelahnya,  dalam  hal  ini  apabila  terdapat kejanggalan hasil dari proses desorpsi, maka dapat  dilakukan  peninjauan  dari  proses pengosongan  udara  dan  proses  adsorpsi sebelumnya. Adapun korelasi yang ditunjukkan oleh kedua kurva tersebut, yaitu bahwa tahap per tahap dari desorpsi-1 hingga desorpsi-3,  kurva  pengurangan  konsentrasi larutan  Ca(OH) 2 menunjukkan trend naik yang linier dan begitu pula pada kurva waktu proses.
Apabila diamati mulai dari proses adsorpsi-1, yaitu  dikarenakan  metode  persiapan  karbon aktif,  yang  tidak  dapat  mengisolasi  karbon aktif  sehingga  terhindarkan  dari  kontak dengan  lingkungan,  maka  jumlah  gas  CO 2 yang teradsorpsi juga tidak banyak. Kemudian, pada tahap desorpsi-1, dikarenakan  jumlah  CO 2 yang  diadsorpsi memang  tidak  terlalu  banyak,  maka  jumlah CO 2 yang  dapat  dilepaskan  selama  proses desorpsi  juga  tidak  banyak  (210  ppm). Namun, justru dikarenakan jumlah CO 2 yang
sedikit  ini  maka  reaksi  yang  terjadi  dengan larutan Ca(OH) 2 berlangsung lama (pengurangan  konsentrasi  larutan  Ca(OH) 2 berlangsung sedikit demi sedikit).
Gambar  4. Korelasi  antara  waktu  desorpsi  dan pengurangan konsentrasi larutan Ca(OH) 2
Pada  proses  adsorpsi-2,  karena  tahap penyiapan karbon aktif melalui regenerasi/desorpsi-1, yang setelahnya meminimalkan  kontak  karbon  akif  dengan lingkungan,  maka  jumlah  karbon  aktif  yang diadsorpsi  juga  lebih  banyak  sebagaimana yang  terlihat  pada  kurva breakthrough. Hal ini  menyebabkan,  pada  proses  desorpsi-2 jumlah  gas  CO 2 yang  dapat  dikurangi  juga lebih  banyak  dari  desorpsi-1,  yaitu  1283 ppm.  Fenomena  yang  terjadi  pada  proses adsorpsi-3  tidak  dapat  dijelaskan  melalui kurva breakthrough, karena  hasil  uji  gas menggunakan GC tidak terbaca. Akan tetapi dari  proses  desorpsi-3  dapat  diketahui, ternyata  CO 2 telah  teradsorpsi,  sehingga dapat  terdeteksi  pada  proses  desorpsi-3, larutan Ca(OH) 2 semakin menurun konsentrasinya,  yang  diindikasikan  telah bereaksi  dengan  CO 2 yang  didesorpsi  dari adsorben  karbon  aktif. Terlihat  pula  bahwa jumlah CO 2 yang terdesorpsi semakin banyak (1547  ppm).  Melihat  tren  ketiga  desorpsi, dapat  dikatakan  bahwa  pada  setelah  tiga siklus  adsorpsi-desorpsi  ini,  kemampuan karbon  aktif  masih  belum  mengalami penurunan kapasitas, berbeda dengan eksperimen Amicarelli [12]. Pada percobaan yang dilakukan Amicarelli [12] tersebut, zat
yang  diadsorpsi  adalah  zat  cair,  dan didesorpsi  pada  temperatur  450 o C,  dengan sepuluh kali siklus adsorpsi-desorpsi. Sedangkan pada penelitian ini yang diadsorpsi adalah zat gas dengan temperatur desorpsi  yang  lebih  rendah,  dan  dilakukan sebanyak  tiga  kali  siklus  adsorpsi-desorpsi. Sehingga, kemungkinan terjadinya penurunan kapasitas lebih lambat dibandingkan  dengan  yang  terjadi  pada penelitian Amicarelli tersebut.

## 4. KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini  adalah  lama  waktu  proses  adsorpsi  yang dibutuhkan  untuk  mencapai  kejenuhan  pada adsorpsi-1 yaitu 30 menit dan pada adsorpsi- 2  yaitu  40  menit.  Waktu  yang  dibutuhkan untuk  proses  desorpsi-1  hingga  desorpsi-3 menunjukkan peningkatan linear, dipengaruhi oleh jumlah CO 2 yang teradsorpsi, serta temperatur udara pemanas. Besarnya  delta  pengurangan  konsentrasi larutan  Ca(OH) 2 hingga  pada  desorpsi-3 masih menunjukkan tren peningkatan (performa  adsorpsi  CO 2 masih  belum  pada kondisi  optimum).  Setelah  dilakukan  tiga tahapan atau siklus proses adsorspi-desorpsi didapatkan bahwa performa dari karbon aktif masih belum mengalami penurunan kapasitas.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian ini didukung oleh pendanaan dari Unit  Penelitian  Pengabdian  Masyarakat (UPPM) Politeknik Negeri Bandung melalui Program  Penelitian  Pemula  Dana  DIPA Politeknik Negeri Bandung.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] R. Zhang, Biogas Production
Technologies,  Colorado:  Biogas  and Fuel Cell Workshop, National Renewable Energy Laboratory, 2012.
[2] Soil and Science Water Department of University  of  Florida,  "University  of
Florida,"  20  Maret  2018.  [Online].
Available:http://biogas.ifas.ufl.edu/us es.asp.
[3] M. P. S. Santos, C. A. Grande, and A. E. Rodrigues, Pressure Swing
Adsorption  for  Biogas  Upgrading. Effect  of  Recycling  Streams  in Pressure  Swing  Adsorption  Design,
Ind.  Eng.  Chem.  Res .,  vol.  50,  no.  2, hal. 974–985, 2011.
[4] P.  A.  Cremonez,  A.  Feiden,  E.  d. Rossi, W. C. Nadaleti and J. Antonelli, Main technologies available for biogas purification, Applied  Research  & Agrotecnology , vol. 7, no. 1, hal 113- 119,  2014.
[5] E.  Chen,  K.  Rolin  and  Z.  Stillman, Activated Carbon-based Carbon
Dioxide  Adsorption  Process,  Senior Design Reports, Philadelphia, 2017.
[6] Fischer  and  V.  Marco,  In  situ electrochemical regeneration of activated  carbon,  Ph.D.  Dissertation, Faculty  of  Mathematics  and  Natural Sciences,  University  of  Groningen,
Groningen, Netherlands, 2001.
[7] A. Kurniawan, Pembuatan dan
Pengujian  Alat  Pemurnian  Biogas menggunakan Metode Adsorpsi dengan  Variasi  Ukuran  Karbon  Aktif sebagai  Adsorben,  Tugas  Akhir, Jurusan  Teknik  Konversi  Energi, Politeknik Negeri Bandung, Bandung, 2016.
[8] Kurniawan, Pembuatan dan Pengujian Kolom Adsorpsi Biogas menggunakan Campuran Adsorben Karbon Aktif dan Zeolit,  Tugas  Akhir,  Jurusan  Teknik
Konversi  Energi,  Politeknik  Negeri Bandung, Bandung, 2017.
[9] Y. Suprianti, Pemurnian Biogas untuk meningkatkan  Nilai  Kalor  melalui
Adsorpsi  Dua  Tahap  Susunan  Seri dengan Media Karbon Aktif,
Elkomika , vol. 4, no. 2, hal. 185-196,
2016.
[10]   Y.  R.  Pangestu,  Pembuatan  dan Pengujian  Kolom  Adsorpsi  Biogas menggunakan Adsorben Variasi Campuran  Bentuk  Karbon  Aktif,
Tugas Akhir, Jurusan Teknik Konversi
Energi,  Politeknik  Negeri  Bandung,
Bandung, 2018.
[11]   W.  L.  McCabe,  J.  C.  Smith  and  P. Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw-Hill, Inc.,
1993.
[12]   V.  Amicarelli,  G.  Baldassarre  and  L. Liberti, Investigation of Low- Temperature Regeneration of Activated Carbon, Journal of Thermal
Analysis , vol. 18, hal. 155-160, 1980.
[13]   A.  R.  Balakrishnan  and  D.  C.  T.  Pei, Heat  Transfer  in  Gas-Solid  Packed Bed  Systems.  2.  The  Conduction Mode, Industrial  &  Engineering
Chemistry Process Design and Development ,  vol.  18,  no.  1,  hal.  40-
46, 1979.