## ANALISIS PENGARUH ADSORBENT PADAT TERHADAP KUALITAS KANDUNGAN BIOGAS

## ANALYSIS OF THE EFFECT OF SOLID ADSORBENTTS ON THE QUALITY OF BIOGAS
Harmiansyah 1) , Lathifa Putri Afisna 2)* , Sugatra Dwi Atmaja 3) , Fitrah Qalbina 4) ,
Rustam Efendi 5)
1 Program Studi Teknik Biosistem, Jurusan Teknologi Produksi dan Industri, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
2,3 Program Studi Teknik Mesin, Jurusan Teknologi Produksi dan Industri, Institut Teknologi Sumatera, Lampung Selatan, Indonesia
4 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Padang, Padang, Indonesia
5 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sulawesi Tenggara, Kendari, Indonesia email: harmibm@gmail.com 1) , putri.afisna@ms.itera.ac.id 2)* , fitrah.qalbina@ft.unp.ac.id 4) , rustamefendi032@gmail.com
5) Received: 24 Desember 2022 Accepted: 30 Desember 2022 Published: 30 Desember 2022 © 2022 SJME
Kinematika All Rights Reserved.

## Abstrak
Jumlah  penduduk  semakin  besar  setiap  tahun  dengan  seiring  pertumbuhan penduduk yang meningkat, dengan pertumbuhan penduduk maka penggunaan senergi  fosil  menjadi  tinggi  sehingga  ketersediaan  energi  semakin  terbatas. Energi  terbarukan  merupakan  salah  satu  cara  dapat  mengatasi  ketersediaan energi yang semakin berkurang, salah satunya yaitu biogas. Biogas merupakan bahan  bakar  gas  dapat  diperbaharui (renewable) yang  dihasilkan  dari  proses fermentasi bahan organik oleh bakteri anaerob yang hampa udara, biogas juga termasuk kategori energi yang ramah lingkungan dan mudah digunakan. Tujuan penelitian  ini  adalah  mengoptimalkan  kinerja  biogas  dengan  menggunakan variasi adsorbent .  Optimalisasi  kinerja  biogas  dapat  dilakukan  dengan pemurnian  kandungan  biogas  menggunakan  metoda  adsorpsi.  Pada  penelitian ini menggunakan adsorbent zeolit alam dan karbon aktif dengan 3 variasi massa yaitu 250, 500 dan 750 gram. Berdasarkan hasil pengujian yang telah dilakukan, adsorbent berpengaruh terhadap kandungan biogas, semakin banyak adsorbent yang digunakan maka semakin besar gas CH 4 (pada 250 gram sebesar 46,29%, 500 gram sebesar 48,33%, dan 750 gram sebesar 51,84%) diikuti menurunnya CO 2 (pada 250 gram sebesar 47,38%, 500 gram sebesar 47,47%, dan 750 gram sebesar  43,02%)  dan  semakin  bagus  pula  kualitas  biogas.  Tekanan  minimum yang dibutuhkan untuk melewati adsorbent sebanyak 750 gram adalah 7 mbar
(700 Pa) atau tekanan minimum yang diberikan oleh floating drum .
Kata Kunci: adsorpsi, biogas, energi, zeolit alam

## Abstract
The population is getting bigger every year as population growth increases, with population  growth  the  use  of  fossil  energy  becomes  high  so  that  energy availability is increasingly limited. Renewable energy  is one way to overcome the  diminishing  availability  of  energy,  one  of  which  is  biogas.  Biogas  is  a renewable gas fuel produced from the fermentation process of organic matter
by  anaerobic  bacteria  in  a  vacuum,  biogas  is  also  included  in  the  energy category  which  is  environmentally  friendly  and  easy  to  use.  Optimization  of biogas performance can be carried out by purifying the biogas content using the adsorption method. In this study using natural zeolite adsorbentts and activated carbon with 3 mass variations, namely 250, 500 and 750 grams. Based on the results of the tests that have been carried out, the  adsorbentt has an effect on the biogas content, the more adsorbentt used, the greater the CH4 gas (at 250 grams it is 46.29%, 500 grams is 48.33%, and 750 grams is 51.84%) followed by a decrease in CO2 (at 250 grams of 47.38%, 500 grams of 47.47%, and 750 grams of 43.02%) and the better the quality of biogas. The minimum pressure required  to  pass  through  the  750 gram  adsorbentt  is  7  mbar  (700 Pa) or  the minimum pressure provided by the floating drum.
Keywords: adsorption, biogas, energy, natural zeolite
DOI: 10.20527/sjmekinematika.v7i2.238 How to cite : Harmiansyah., Afisna, L.,P., Atmaja, S., D., Qalbina, F.,  & Efendi, R., “Analisis Pengaruh Adsorbent  Padat  Terhadap  Kualitas  Kandungan  Biogas”. Scientific  Journal  of  Mechanical  Engineering Kinematika, 7(2), 108-119, 2022.

## PENDAHULUAN
Penggunaan  energi  semakin  meningkat  seiring  dengan  jumlah  populasi  penduduk yang  tinggi,  penggunaan  energi  yang  berlebih  dipengaruhi  juga  oleh  perkembangan teknologi.. penggunaan eneri yang berlebih dapat mengakibatkan ketersediaan energi fosil semakin berkurang dalam memenuhi kebutuhan konsumsi energi masyarakat, energi fosil merupakan  energi  non renewable yang  terbatas  kapasitasnya  serta  membutuhkan  waktu yang  sangat  lama  agar  dapat  terbentuk  kembali  [1].  Disisi  lain  kotoran  hewan  ternak seringkali menjadi suatu permasalahan yag dihadapi oleh peternak karena menjadi limbah, limbah  kotoran  hewan  ternak  dapat  berupa  feses,  sisa  pakan,  limbah  berbentuk  cair  yang berasal  dari  urin,  serta  udara  lingkungan  yang  kurang  baik.  Limbah  yang  berasal  dari aktivitas  memilihara  ternak menimbulkan  pencemaran  lingkungan  serta  dapat  berdampak gangguan  yang  terjadi  pada  hewan  ternak  [2].  Pemanfaatan  yang  dapat  dilakukan  untuk mengatasi  permasalahan  limbah  ternak  adalah  dengan  mengolah  menjadi  biogas  sebagai salah satu energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat [1-4].
Biogas merupakan bahan bakar gas dapat diperbaharui (renewable) yang dihasilkan dari proses fermentasi bahan organik oleh bakteri anaerob yang hampa udara, biogas juga termasuk kategori energi yang ramah lingkungan dan mudah digunakan [5]. Biogas yang dihasilkan  dapat  dimanfaatkan  untuk  berbagai  hal  seperti  sebagai  pengganti  LPG, pembangkit listrik, dan sebagai bahan bakar kompor serta produk sampingan biogas dapat digunakan sebagai pupuk tanaman [6]. Komposisi utama dari biogas adalah 50-70% metana (CH 4 ), 25-45% karbon dioksida (CO2), sisanya merupakan gas dalam jumlah kecil termasuk H2S [7], metana (CH 4 ) merupakan salah satu komposisi biogas yang memiliki presentasi relatif tinggi tetapi secara keseluruhan presentase metana kurang baik karena masih terdapat karbon dioksida dengan presentasi diatas 25%, karbon dioksida memiliki sifat mengurangi panas,  menggangu  pembakaran  dan  memiliki  sifat  korosif  sehingga  dapat  menyebabkan kinerja biogas sebagai bahan bakar genset menjadi tidak optimal [8].
Beberapa metode pemurnian kandungan gas seperti pemisahan membran, pemisahan kriogenik,  penggunaan  teknologi  biologis  dan  adsorpsi.  Pada  penelitian  ini  dilakukan pemurnian  untuk  meningkatkan  kinerja  biogas  dengan  menggunakan  metode  adsorpsi, metode  adsorpsi  adalah  kontak  antara  padatan  dengan  suatu  campuran  fluida,  sehingga sebagian  zat  terlarut  dalam  fluida  tersebut  teradsorpsi  yang  menyebabkan  terjadinya perubahan  komposisi  fluida  [9],  Material  yang  digunakan  sebagai adsorbentt umumnya
berpori.  Salah  satu adsorbent t  padat  yang  berpotensi  untuk  memurnikan  metana  adalah zeolit. Zeolit memiliki stabilitas yang tinggi terhadap asam dan panas. Struktur zeolit dapat melakukan adsorpsi dan absorbsi terhadap senyawa H 2 O, CO 2 , SO 2 , H 2 S [8]. Berdasarkan uraian  di  atas,  penelitian  yang  dilakukan  adalah  menganalisis  pengaruh adsorbent padat terhadap kualitas kandungan biogas.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di  Sentral  Ternak  Sanjaya  Farm  yang  berlokasi  Jl.  Pulau Singkep No.59, Sukarame, Kec. Sukabumi, Kota Bandar Lampung, Lampung. Penelitian ini menggunakan  metode  eksperimental  dengan  kerangka  berpikir  yang  ditampilkan  dalam bentuk diagram alir (Gambar 1).

## Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  meliputi  reaktor  yang  digunakan  sebagai penampung  limbah  kotoran  sapi  terfermentasi,  kran,  selang, pressure  gauge sebagai  alat ukur tekanan, rangkaian filter , tempat penyimpanan gas 1, tempat penyimpanan gas 2, dan sample bag . Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah kotoran sapi yang didapatkan di Sanjaya Farm, air, gas kramotografi, zeolit alam dan karbon aktif

## Prosedural Penelitian
Pada  penelitian  dibagi  menjadi  2  tahapan,  yaitu  produksi  biogas  dan  pengujian kandungan biogas di laboratorium. Berikut penjelasan dari tahapan-tahapan tersebut :
1. Prosedur Pembentukan Biogas
a. Penyiapan bahan pembuatan biogas dengan mencampurkan air dan kotoran sapi dengan perbandingan 2:1 (2 kotoran sapi dan 1 air) hingga terbentuk lumpur yang kemudian  dimasukkan  ke  dalam  reaktor.  Volume  lumpur  yang  masuk  reaktor adalah 850 liter. Menutup reaktor agar terjadi fermentasi pada lumpur tersebut. Sebelumnya  EM4  sudah  dicampurkan  pada  makanan  sapi  agar  sapi  sehat  dan kotorannya lebih cepat ter fermentasi
b. Mengalirkan biogas ke dalam tangki 1 dengan cara membuka keran pada tutup reaktor  yang  terhubung  dengan  tangki  1.  Gas  yang  dihasilkan  dari  hari  ke  1 sampai hari ke 7 biasanya tidak digunakan karena dihasilkan CO2 sehingga sulit untuk dibakar. Pada hari ke 7, gas yang terdapat di penampungan 1 akan dialirkan kedalam filter yang  sudah  diisi  zeolit  alam,  karbon  aktif  sebanyak  masing- masing 250 gram
c. Buka keran tangki 2 agar biogas mengalir ke tangki 2, yang selanjutnya  dapat digunakan di genset dan kompor gas.
2. Prosedur Pengujian Biogas
a. Memasukkan biogas kedalam penampungan 1
b. Setelah menempatkan biogas di tangki 1, biogas dialirkan ke filter dan ke tangki 2 dengan perubahan massa 250, 500 dan 750 gram. Memasukkan biogas yang telah dimurnikan ke dalam sample bag
c. Bawa biogas yang sudah dikantongi ke Laboratorium Teknologi Hasil Pertanian Universitas Lampung untuk uji kromatografi gas

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  menganalisis  pengaruh  adsropsi  terhadap  kandungan biogas  sehingga  didapatkan  kandungan  CH 4 yang  lebih  besar  dan  membuat  pembakaran lebih  baik.  Penelitian  ini  juga  bertujuan  untuk  mengetahui  apakah  semakin  banyak adsorbent yang digunakan maka kandungan CH 4 semakin banyak. Kandungan biogas yang sering dijumpai adalah CH 4 , CO 2 dan N 2 dengan CH 4 sebagai kandungan utama sedangkan CO 2 dan N 2 sebagai pengotor sehingga biogas dapat terbakar. Pada penelitian ini, adsorbent yang digunakan adalah zeolit alam dan karbon aktif dengan massa masing-masing sebanyak 250,  500  dan  750  gram.  Data  pengujian  yang  diperoleh  dengan  menggunakan  gas chromatography  adalah  persentase  kandungan  biogas  berupa  CH 4 ,  CO 2 dan  N 2 yang dilewatkan menggunakan adsorbent dan tanpa adsorbent . Data pengujian didapatkan pada hari  ke-7  pukul  8-9  dengan  temperatur  biogas  pada  floating  drum  sebesar  29,4 o C,  pH kotoran sebesar 6,98 dan temperatur kotoran sebesar 30,5 o C. Untuk data pengamatan yang didapat  adalah  perubahan  warna adsorbent setelah  dilakukan  pemurnian  selama  14  hari dimulai pada hari ke-7 sampai hari ke-21 Berikut adalah data dan analisis dari pengujian yang telah dilakukan.
Tabel 1. Pengolahan data No Massa adsorbe nt (gram) Waktu (menit) Tekanan (P) CH 4 (%) CO 2 (%) N 2 (%) H2S (%) 1 0 2 700 Pa 46,29 47,38 5,69 0,65 2 250 5 2 kPa 47,76 48,15 3,81 0,28 3 500 10 2 kPa 48,33 47,47 4,2 - 4 750 15 2 kPa 51,84 43,02 4,69 0,45

## Hasil Uji Sampel
Kandungan energi biogas tergantung pada konsentrasi metana (CH 4 ). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin tinggi juga kandungan energi (nilai kalori) dari biogas, dan  sebaliknya  rendahnya  kandungan  metana  maka  berdampak  pada  rendahnya  nilai kalorinya.  Beberapa  pengaturan  parameter  kandungan  yang  dapat  meningkatkan  kualitas biogas  yaitu:  menghilangkan  kandungan hidrogen  sulfida, air  dan  karbon  dioksida  (CO 2 ) atau yang disebut proses pemurnian [10].

## Perlakuan Biogas Tanpa Pemurnian
Gambar  2  adalah  merupakan  grafik  perbandingan  antara  persentase  gas  dengan kandungan biogas tanpa dilakukannya pemurnian. Biogas tersebut langsung dialirkan dari penampungan 1 ( floating drum ) ke penampungan 2 dalam waktu 2 menit yang kemudian dimasukkan ke dalam sample bag . Waktu 2 menit digunakan agar tidak terlalu lama dalam pengambilan sampel karena sampel yang digunakan hanya sedikit. Tekanan yang digunakan sebesar 7 mbar (700 Pa) yang merupakan tekanan terkecil yang dapat diberikan oleh floating drum  atau  penampungan  1,  dikarenakan  tekanan  terkecil  dari  floating  drum  sudah cukup untuk mengalirkan biogas, maka penulis menggunakan tekanan tersebut. Pada grafik diatas dapat  kita  lihat  bahwa  gas  karbon  dioksoda  dan  metana  mendominasi  biogas  tanpa pemurnian dengan kandungan CO 2 sebesar 47,38% dan CH 4 sebesar 46,29%, gas N 2 hanya sebesar 5,69% sedangkan gas H 2 S hanya sebesar 0,65%. Kualitas biogas yang dihasilkan dari fermentasi anaerob kotoran sapi dengan perbandingan kotoran sapi dan air sebesar 2:1 ini sudah cukup baik mengingat gas yang dihasilkan dapat dibakar, sedangkan kandungan metana  lebih  sedikit  dari  karbon  dioksida,  hal  ini  dapat  terjadi  karena  sampel  yang digunakan adalah biogas pada hari ke-7 sehingga kandungan CO 2 masih lebih banyak dari kandungan CH 4 dimana menurut penelitian Elly, et al. [1] gas yang sudah baik dan dapat diambil hanya gas dari hari ke-10 sampai ke-21. Walaupun kandungan CO 2 lebih banyak, tetapi  karena  kandungan  CH 4 sudah  lebih  dari  45%,  biogas  ini  dapat  digunakan  untuk menghidupkan genset yang karburatornya sudah dimodifikasi. Biogas yang dihasilkan juga sedikit  berbeda  dari  yang  dinyatakan  oleh  Pertiwiningrum  [2]  dengan  kandungan  CH 4 sebesar 55-75%. Hal ini dapat dipengaruhi oleh sistem yang digunakan adalah semi continue dengan  menambah  dan  mengurangi  kotoran  setiap  hari  sehingga  proses  fermentasi anaerobik tidak maksimal.

## Gambar 2. Kandungan Biogas Tanpa Adsorbent

## Pemurnian Biogas Menggunakan Adsorbent 250 gram
Berdasarkan  hasil  pengujian  (Gambar  3),  didapatkan  grafik  perbandingan  antara persentase  gas  dengan  kandungan  biogas.  Pada  penelitian  ini  menggunakan adsorbent dengan massa 250 gram. Biogas tersebut dialirkan dari penampungan 1 (floating drum) lalu ke filter yang kemudian ke penampungan 2 dalam waktu 5 menit dengan tekanan sebesar 20 mbar (2 kPa) yang kemudian dimasukkan kedalam sample bag . Tekanan sebesar 20 mbar (2 kPa) dipilih karena tekanan tersebut merupakan tekanan terbesar yang dapat diberikan oleh  floating  drum  dan  agar  CO 2 dapat  ter filter dengan  sempurna.  Menurut  penelitian, Gunawan  [10]  semakin  tinggi  tekanan,  maka  semakin  banyak  pula  CO 2 yang  terserap. Sedangkan waktu 5 menit dipilih adalah agar sampel yang digunakan tidak terlalu sedikit karena pada awal pemurnian gas tersebut akan dibuang untuk menghilangkan udara bebas dari filter sehingga  tidak  terkontaminasi  oleh  N 2 .  Pemilihan  5  menit  juga  untuk memvariasikan  waktu,  apakah  waktu  juga  berpengaruh  terhadap  proses  pemurnain.  Pada grafik diatas dapat kita lihat bahwa gas karbon dioksoda dan metana mendominasi biogas dengan  kandungan  CO 2 sebesar  48,15%  dan  CH 4 sebesar  47,76%,  gas  N 2 hanya  sebesar 3,81%  sedangkan  gas  H 2 S  hanya  sebesar  0,28%.  Terjadi  perbedaan  jumlah  kandungan biogas  dari  sebelum  di  murnikan,  yaitu  gas  CH 4 meningkat  sebesar  1,47%.  Hal  ini berbanding  lurus  dengan  meningkatnya  CO 2 sebesar  0,77%  sehingga  pemurnian menggunakan adsorbent sebanyak 250 gram ini masih kurang efektif. Hal ini dapat terjadi karena  waktu  kontak  biogas  dengan adsorbent yang  singkat  dan  massa  yang  digunakan masih kurang banyak. Sedangkan untuk gas pengotor lain seperti N 2 dan H 2 S mengalami penurunan sebesar 1,88% dan 0,37%. Kualitas biogas yang dihasilkan sudah sedikit lebih baik karena terdapat peningkatan gas CH 4 , walaupun gas CO 2 nya masih lebih banyak dari CH 4 .
Gambar 3. Kandungan Biogas Dengan Adsorbent 250 gram

## Pemurnian Biogas Menggunakan Adsorbent 500 gram
Berdasarkan  Gambar  4,  perbandingan  antara  persentase  gas  dengan  kandungan biogas.  Pada  penelitian  ini  menggunakan adsorbent dengan  massa  500  gram.  Biogas tersebut  dialirkan  dari  penampungan  1  ( floating  drum )  lalu  ke filter yang  kemudian  ke penampungan  2  dalam  waktu  10  menit  dengan  tekanan  sebesar  20  mbar  (2  kPa)  yang kemudian dimasukkan ke dalam sample bag .
Gambar 4. Kandungan Biogas Dengan Adsorbent 500 gram
Tekanan sebesar 20 mbar (2 kPa) dipilih karena tekanan tersebut merupakan tekanan terbesar  yang  dapat  diberikan  oleh  floating  drum  dan  agar  CO 2 dapat  ter filter dengan sempurna. Menurut Gunawan [10] semakin tinggi tekanan, maka semakin banyak pula CO 2 yang terserap. Sedangkan waktu 10 menit dipilih adalah agar sampel yang digunakan tidak terlalu sedikit karena pada awal pemurnian gas tersebut akan dibuang untuk menghilangkan udara bebas dari filter sehingga tidak terkontaminasi oleh N 2 . Pemilihan 10 menit juga untuk memvariasikan waktu, apakah waktu juga berpengaruh terhadap proses pemurnain.. Pada grafik diatas dapat kita lihat bahwa gas karbon dioksoda dan metana mendominasi biogas
dengan  kandungan  CO 2 sebesar  47,47%  dan  CH 4 sebesar  48,33%,  gas  N 2 hanya  sebesar 4,2% dan tidak terdapat gas H 2 S. Terjadi perbedaan jumlah kandungan biogas dari sebelum di  murnikan,  yaitu  gas  CH 4 meningkat  sebesar  2,04%.  Hal  ini  berbanding  lurus  dengan meningkatnya CO 2 sebesar 0,09% sehingga pemurnian menggunakan adsorbent sebanyak 500 gram ini masih kurang efektif. Hal ini dapat terjadi karena waktu kontak biogas dengan adsorbent yang singkat dan massa yang digunakan masih kurang banyak. Sedangkan untuk gas pengotor lain seperti N 2 sudah turun sebesar 1,% dan tidak terdapat H 2 S. Kualitas biogas yang dihasilkan sudah sedikit lebih baik karena terdapat peningkatan gas CH 4 .

## Pemurnian biogas menggunakan adsorbent 750 gram
Gambar 5 merupakan grafik perbandingan antara persentase gas dengan kandungan biogas.  Pada  penelitian  ini  menggunakan adsorbent dengan  massa  750  gram.  Biogas tersebut  dialirkan  dari  penampungan  1  ( floating  drum )  lalu  ke filter yang  kemudian  ke penampungan  2  dalam  waktu  15  menit  dengan  tekanan  sebesar  20  mbar  (2  kPa)  yang kemudian  dimasukkan  ke  dalam sample  bag .  Tekanan  sebesar  20  mbar  (2  kPa)  dipilih karena  tekanan  tersebut  merupakan  tekanan  terbesar  yang  dapat  diberikan  oleh floating drum dan  agar  CO 2 dapat  ter filter dengan  maksimum.  Menurut  Gunawan  [10]  semakin tinggi tekanan, maka semakin banyak pula CO 2 yang terserap. Sedangkan waktu 15 menit dipilih adalah agar sampel yang digunakan tidak terlalu sedikit karena pada awal pemurnian gas  tersebut  akan  dibuang  untuk  menghilangkan  udara  bebas  dari filter sehingga  tidak terkontaminasi oleh N 2 . Pemilihan 15 menit juga untuk memvariasikan waktu, apakah waktu juga berpengaruh terhadap proses pemurnain.. Pada grafik diatas dapat kita lihat bahwa gas karbon dioksoda dan metana mendominasi biogas dengan kandungan CO 2 sebesar 43,02% dan  CH 4 sebesar  51,84%,  gas  N 2 hanya  sebesar  4,69%  dan  H 2 S  sebesar  0,45%.  Terjadi perbedaan jumlah kandungan biogas dari sebelum di murnikan, yaitu gas CH 4 meningkat sebesar  5,55%.  Hal  ini  berbanding  terbalik  dengan  menurunnya  gas  CO 2 sebesar  4,36% sehingga  pemurnian  menggunakan adsorbent sebanyak  750  gram  ini  sudah  efektif. Sedangkan untuk gas pengotor lain seperti N 2 sudah turun sebesar 1,49% dan 0,2% untuk H 2 S. Kualitas biogas yang dihasilkan sudah lebih baik karena terdapat peningkatan gas CH 4 dan penurunan gas CO 2 .
Setelah  dilakukan  analisis  pada  data  hasil  pengujian  dan  pengamatan  di  lapangan, maka dapat diketahui bahwa tekanan minimum yang dibutuhkan untuk melewati adsorbent yaitu  7  mbar  (700  Pa)  atau  tekanan  minimum  dari floating  drum ,  sedangkan  untuk penyerapan CO 2 paling efektif menggunakan tekanan sebesar 12 bar (1200 kPa), jika lebih dari itu, maka CH 4 akan ikut tersaring juga [10]. Waktu dan massa yang paling efektif untuk dilakukan pemurnian adalah 750 gram dengan waktu 15 menit, dimana dapat disimpulkan bahwa  semakin  banyak adsorbent yang  digunakan  maka  semakin efektif  pula  pemurnian tersebut. Menurut penelitian Sugiarto, et al. [11] waktu pemurnian yang semakin meningkat, dan jumlah adsorber yang semakin banyak, menyebabkan persentase gas CO 2 menurun dan gas CH 4 semakin banyak. Dengan kandungan CO 2 sebanyak 21,3%, sedangkan CH 4 sebesar 74,7%.  Menurut  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Apriyanti  [9]  waktu  memiliki  pengaruh yang signifikan terhadap proses adsorpsi yaitu kemampuan zeolit dalam menyerap CO 2 yang dipengaruhi oleh selektivitasnya. Uji adsorpsi dilakukan pada interval waktu 5 sampai 60 menit  untuk  mengetahui  pengaruh  waktu  terhadap  laju  adsorpsi  CO 2 .  Pengaruh  waktu terhadap jumlah CO 2 yang diserap oleh zeolit [9]. Lamanya waktu adsorpsi digunakan untuk meningkatkan  jumlah  CO 2 yang  diserap.  Zeolit  memiliki  kemampuan  yang  tinggi  untuk menyerap  CO 2 selama  adsorpsi  karena  porositasnya  yang  tinggi.  Pada  penelitian  yang dilakukan  oleh  Apriyanti  [9],  beliau  menggunakan  3  ukuran  zeolit  alam  yang  digunakan yaitu 100, 200 dan 300 gram, didapatkan kesimpulan bahwa zeolit dengan massa 300 gram optimal untuk adsorpsi CO 2 . Proses adsorpsi dipengaruhi oleh konsentrasi CO 2 dan laju alir,
karena  semakin  tinggi  konsentrasi  dan  laju  alir  maka  semakin  besar  kapasitas  atau  daya adsorpsi yang diberikan. Laju alir yang digunakan dalam penelitian Apriyanti [9] adalah 0,5 L/menit, 1 L/menit, 1,5 L/menit dan 2 L/menit, dengan konsentrasi CO 2 optimal 19,71 % dan  debit  CO 2 2  L/menit.  Pada  titik  ini,  zeolit  dapat  menyerap  hingga  0,00156  %  mol. Apriyanati  [9]  mengungkapkan  bahwa  zeolit  Zeochem  4A  dapat  menurunkan  kadar  CO 2 sebesar 18,70% dan meningkatkan kemurnian CH 4 sebesar 30,4 persen.
Gambar 5. Kandungan Biogas Dengan Adsorbent 750 gram

## Analisis Perubahan Warna Pada Adsorbent
Dalam  prosedur  pemurnian,  gas  CO 2 yang  diserap  dalam  zeolit  menempati  ruang berpori di dalam zeolit, sehingga mencegah penguapan zeolit. Jika terjadi kejenuhan, zeolit dalam purifier harus diubah agar pemurnian lebih efektif. Menurut penelitian Sugiarto, et al. [11] penyerapaan CO 2 juga ditunjukkan dengan perubahan warna yang terjadi pada zeolit setelah  dilakukannya  pemurnian.  Zeolit  yang  sudah  melalui  proses  pemurnian,  warnanya cenderung gelap kehitaman (Gambar 8-9). Berbeda dengan penelitian ini, setelah dilakukan pengamatan  selama  14  hari,  dimulai  pada  hari  ke-7  hingga  hari  ke-21  dapat  dilihat  tidak terjadi  perubahan  warna  pada adsorbent .  Hal  ini  dapat  terjadi  karena  kurang  efektifnya penyerapan yang dilakukan oleh zeolit yang digunakan dan dapat dari rangkaian filter yang digunakan memang kurang efektif. Dengan warna yang tidak berubah menandakan bahwa adsorbent yang digunakan masih belum jenuh dan dapat digunakan lagi untuk pemurnian biogas  selama  14  hari  kedepan.  Untuk  karbon  aktif  ada  sedikit  perubahan  warna  yaitu menjadi sedikit putih (Gambar 6-7), hal ini dapat terjadi karena debu dari zeolit alam masuk kedalam kolom karbon aktif.

## Efektivitas Adsorbent
Dalam mengadsorpsi CO 2 , dibutuhkan adsorbent dan instalasi rangkaian filter yang baik.  Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan,  ada  beberapa  faktor  yang  dapat mempengaruhi kinerja adsorbent , yaitu tekanan, banyaknya adsorbent yang digunakan dan waktu yang digunakan untuk pemurnian. Rangkaian filter yang digunakan pada penelitian ini  adalah  rangkaian  dengan  bentuk  kolom  dan  disusun  secara  horizontal.  Kemudian rangkaian tersebut diisi dengan 2 jenis adsorbent yang berbeda yaitu zeolit alam dan karbon aktif. Aliran biogas masuk melalui adsorbent zeolit alam lalu ke karbon aktif. Dilakukan variasi massa pada adsorbent tersebut dengan massa yaitu 250, 500 dan 750 gram. Hal ini bertujuan  untuk  melihat  manakah  variasi  massa  yang  efektif  untuk  mengadsorpsi  CO 2 . Berikut adalah nilai efektivitas dari CO 2 yang ter-adsorpsi [12].
Tabel 2 menunjukkan bahwa CO2 baru berkurang saat dilakukan pemurnian dengan massa adsorbent sebanyak 750 gram dengan efektivitas sebesar 9,21%. Sedangkan untuk massa 250 dan 500 gram CO2 malah bertambah sehingga menyebabkan efektivitas bernilai minus. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Suprianti [12] semakin lama waktu adsorpsi, maka semakin banyak pula kandungan CO2 yang ter adsorpsi, terlihat dari nilai efektivitas yang dihasilkan dengan menggunakan kolom adsorpsi tunggal atau kolom adsorpsi seri.
Gambar 6. Karbon Aktif Sebelum Pemurnian Gambar 7. Karbon Aktif Sesudah Pemurnian Gambar 8. Zeolit Alam Sebelum Pemurnian Gambar 9. Zeolit Alam Setelah Pemurnian Tabel 2. Efektivitas adsorpsi CO 2 No  Massa adsorbent (gram) CO 2 Efektivitas Tanpa pemurnian Pemurnian 1 0 47,38% - 0 2 250 - 48,15% -1,62 % 2 500 - 47,47% -0,1 % 3 750 - 43,02% 9.21 % Tabel 3. Efektivitas CH 4 No Massa adsorbent (gram) CH 4 Efektivitas Tanpa pemurnian Pemurnian 1 0 46,29% - 0 2 250 - 47,76% 3,17 % 2 500 - 48,33% 4,41% 3 750 - 51,84% 11,99 %
Efektivitas CH4 terbesar terdapat pada massa adsorbent 750 gram dengan efektivitas sebesar 11,99% dan efektivitas CH4 terkecil terpadat pada adsorbent 250 gram (Tabel 3), maka  dapat  disimpulkan  semakin  banyak  massa adsorbent ,  semakin  efektif  pula
peningkatan CH4 dan penurunan CO2. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Iriani and Heryadi  [13]  efisiensi  kolom  maksimum  berdasarkan  komposisi  gas  bio  adalah  96,03  % dengan massa karbon aktif 730 gram dan laju alir gas 0,025 L / s. Karena kandungan CH 4 memiliki persentase yang paling tinggi (86,52 %) dan kandungan CO2 yang diserap tinggi, efisiensi  kolom  96,03  %  dilaporkan  sebagai  efisiensi  maksimum  (35,04  %).  Efisiensi 99,72% pada laju aliran 0,02 L/s dalam kolom adsorbent bermassa 615 g tidak diindikasikan sebagai efisiensi kolom maksimum, karena konsentrasi CH 4 pada kondisi ini lebih rendah (70,6%)  dan  kandungan  nitrogen  relatif  tinggi  (34%)  dibandingkan  dengan  perubahan kecepatan dan berat adsorbent lain, meskipun CO 2 yang teradsorpsi tinggi (36,39%).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Gantina [8], kolom dibuat dalam dua ukuran: satu dengan tinggi 60 cm dan lebar 2 inci dan yang lainnya dengan tinggi 120 cm dan lebar 2 inci. Setiap kolom memiliki jumlah pengisi zeolit yang sama. Zeolit memiliki berat 1,13 kg pada kolom 60 cm dan 2,44 kg pada kolom 120 cm. Dengan ukuran kolom dan pembebanan zeolit tersebut, kolom 60 cm memiliki nilai efisiensi 87,86 % dan kolom 120 cm memiliki nilai efisiensi 99,72%. Ukuran tinggi kolom mempengaruhi waktu kontak adsorbat dengan adsorbent , serta jumlah zeolit yang digunakan sebagai adsorbent . Semakin lama adsorbat bersentuhan dengan adsorbent , maka proses adsorpsi akan semakin baik. Kandungan biogas dapat  mempengaruhi  kualitas  biogas  sebagai  bahan  bakar.  Biogas  dengan  konsentrasi metana lebih dari 45% merupakan bahan bakar yang mudah terbakar dan cukup baik karena nilai kalornya yang tinggi. Namun, jika kadar CO 2 melebihi 45%, biogas akan memiliki nilai kalor  yang  rendah.  Dan  nilai  H 2 S  yang  melebihi  0,5%  dapat  menyebabkan  korosif  pada peralatan.  Setelah  dilakukan  pemurnian,  biogas  yang  didapatkan  penulis  aman  untuk digunakan dalam kehidupan sehari-hari, karena nilai CH 4 sudah lebih dari 45% sedangkan nilai CO 2 masih ada yang lebih besar dari 45% tetapi sudah dapat digunakan dengan baik dan nilai H 2 S tidak lebih dari 0,5% meskipun fokus utama dari penelitian ini bukan untuk mengurangi H 2 S.

## KESIMPULAN
Setelah dilakukan pemurnian dan pengujian, maka didapatkan hasil kandungan CH 4 , CO 2 ,  N 2 dan  H 2 S  sebagai  berikut  :  pada adsorbent 250  gram  kandungan  CH 4 sebesar 46,29%, CO 2 sebesar 47,38%, N 2 sebesar 5,69% dan H 2 S sebesar 0,65%. Pada adsorbent 500 gram kandungan CH 4 sebesar 48,33%, CO 2 sebesar 47,47%, N2 sebesar 4,2% dan tidak terdapat gas H 2 S. Pada adsorbent 750 gram kandungan CH 4 sebesar 51,84%, CO 2 sebesar 43,02%, N 2 sebesar 4,69% dan H 2 S sebesar 0,45%. Massa dan waktu yang paling efektif untuk dilakukan pemurnian adalah saat massa adsorbent sebesar 750 gram dengan waktu pemurnian  15  menit  dan  menghasilkan  kandungan  CH 4 sebesar  51,84%,  CO 2 sebesar 43,02%, N 2 sebesar 4,69% dan H 2 S sebesar 0,45%. Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  telah  dilakukan, adsorbent berpengaruh  terhadap kandungan biogas, semakin banyak adsorbent yang digunakan maka semakin besar gas CH 4 (pada 250 gram sebesar 46,29%, 500 gram sebesar 48,33%, dan 750 gram sebesar 51,84%) diikuti menurunnya CO 2 (pada 250 gram sebesar 47,38%, 500 gram sebesar 47,47%, dan 750 gram sebesar 43,02%) dan semakin bagus pula kualitas biogas. Adsorbent yang paling baik pada penilitian ini adalah adsorbent dengan massa 750 gram. Tekanan minimum yang dibutuhkan  untuk  melewati adsorbent sebanyak  750  gram  adalah  7  mbar  (700  Pa)  atau tekanan  minimum  yang  diberikan  oleh  floating  drum.  Tidak  terjadi  perubahan  warna adsorbent yang menandakan kejenuhan adsorbent selama dilakukan penelitian dari hari ke- 7 sampai hari ke-21. Sehingga adsorbent dapat digunakan lagi untuk pemurnian biogas.

## REFERENSI
[1] F. H. Elly, A. Lomboan, C. L. Kaunang, D. Polakitan, and J. Kalangi, "Teknologi Biogas dengan Bahan Baku Bersumber dari Limbah Sapi," in PROSIDING SNITT POLTEKBA , 2020, vol. 4, pp. 455-459.
[2] A. Pertiwiningrum, Instalasi Biogas . Yogyakarta: CV. Kolom Cetak, 2015.
[3] C.  Afrian,  A.  Haryanto,  U.  Hasanudin,  and  I.  Zulkarnain,  "Produksi  Biogas  Dari Campuran Kotoran Sapi Dengan Rumput Gajah (Pennisetum Purpureum)," Jurnal Teknik Pertanian Lampung, vol. 6, no. 1, pp. 23-30, 2017.
[4] D.  A.  Y.  Aysia,  T.  W.  S.  Panjaitan,  and Y.  R.  Adiputra,  "Pembuatan  Biogas  dari Kotoran Sapi dengan Metode Taguchi," in Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi XV Program Studi MMT-ITS, Surabaya 4 Pebruari 2012 Surabaya, 2012, no. 1-8.
[5] A.  M.  Ritonga  and  M.  Masrukhi,  "Optimasi  Kandungan  Metana  (CH4)  Biogas Kotoran Sapi Menggunakan Berbagai Jenis Adsorben," Rona Teknik Pertanian, vol. 10, no. 2, pp. 11-22, 2017.
[6] I.  Oktavia  and  A.  Firmansyah,  "Pemanfaatan  Teknologi  Biogas  Sebagai  Sumber Bahan  Bakar  Alternatif  Di  Sekitar  Wilayah  Operasional  PT.  Pertamina  Asset  2 Prabumulih Field," Jurnal Resolusi Konflik, CSR dan Pemberdayaan, vol. 1, no. 1, pp. 32-36, 2016.
[7] R.  Goswami et  al. ,  "An  overview  of  physico-chemical  mechanisms  of  biogas production  by  microbial  communities:  a  step  towards  sustainable  waste management," 3 Biotech, vol. 6, no. 1, p. 72, 2016/02/16 2016, doi: 10.1007/s13205- 016-0395-9.
[8] T. Gantina, "Penurunan CO2 Biogas dengan Metoda Adsorpsi Menggunakan Zeolit Alam," Jurnal Teknik Energi, vol. 10, no. 1, pp. 49-52, 2020.
[9] E. Apriyanti, "Adsorpsi CO2 menggunakan zeolit: aplikasi pada pemurnian biogas," Jurnal Universitas Pandanaran, vol. 10, no. 22, pp. 81-91, 2012.
[10] K.  S.  Gunawan,  "Optimisasi  Desain  Pressure  Swing  Adsorption  sebagai  Carbon Capture pada Studi Kasus PLTU Paiton dan PLTG Muara Tawar," Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2017.
[11] S. Sugiarto, T. Oerbandono, D. Widhiyanuriyawan, and F. S. P. Putra, "Purifikasi Biogas Sistem Kontinyu Menggunakan Zeolit," Jurnal Rekayasa Mesin, vol. 4, no. 1, pp. 1-10, 2013.
[12] Y. Suprianti, "Pemurnian Biogas untuk meningkatkan Nilai Kalor melalui Adsorpsi Dua Tahap Susunan Seri dengan Media Karbon Aktif," Jurnal ELKOMIKA: Jurnal Teknik Energi Elektrik, Teknik Telekomunikasi, Teknik Elektronika, vol. 4, no. 2, pp. 185-196, 2016.
[13] P. Iriani and A. Heryadi, "Pemurnian Biogas Melalui Kolom Beradsorben Karbon Aktif," Sigma-Mu, vol. 6, no. 2, pp. 36-42, 2014.