Uji Kinerja Campuran Adsorben Karbon Aktif dan Zeolit untuk Pemisahan Karbon Dioksida dari Biogas dengan Metode Adsorpsi

Yanti Suprianti; Kurniawan Kurniawan; Purwinda Iriani; Aditya Fajar Nugraha

doi:10.31315/jmel.v5i1.3872

Uji Kinerja Campuran Adsorben Karbon Aktif dan Zeolit untuk Pemisahan Karbon Dioksida dari Biogas dengan Metode Adsorpsi

Yanti Suprianti, Kurniawan Kurniawan, Purwinda Iriani, Aditya Fajar Nugraha

Abstract

Biogas hasil anaerobic digestion merupakan sumber energi alternatif yang potensial. Kandungan utamanya adalah gas metana (50-70%), disertai dengan gas lain, yaitu 25–50% CO₂, 0,3–3% N₂, 1–5% H₂ dan H₂S yang sangat rendah. Keberadaan gas CO₂ dalam biogas berpotensi menurunkan nilai kalor biogas. Teknologi pemisahan CO₂ yang memiliki prospektif diantaranya adalah adsorpsi. Proses ini dilakukan dengan cara melewatkan biogas ke dalam kolom adsorpsi yang berisi adsorben, yang dapat memerangkap gas CO₂. Beberapa penelitian telah menunjukkan kinerja adsorpsi yang baik dari adsorben karbon aktif dan juga adsorben zeolit. Mendayagunakan potensi dua adsorben tersebut diharapkan dapat lebih mengoptimalkan kinerja penyerapan CO₂ dari biogas. Maka, pada penelitian ini diuji kinerja adsorpsi campuran adsorben karbon aktif-zeolit, dan juga ditentukan komposisi optimal yang memberikan kinerja adsorpsi tersebut. Variasi yang digunakan adalah lima campuran karbon aktif (C) – zeolit (Z) sebagai penangkap CO₂ dalam kolom adsorpsi, yaitu dengan komposisi C:Z=30:70, C:Z=40:60, C:Z=50:50, C:Z=60:40, dan C:Z=70:30. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi adsorben yang memberikan kinerja terbaik adalah C:Z=70:30 dengan output kandungan CO₂ sebesar 0,15%, kandungan CH₄ sebesar 87,56%, efektivitas adsorpsi sebesar 99,68%, nilai kalor sebesar 28,73 MJ/m³, dan potensi energi sebesar 775,74 kJ.

Kata Kunci: adsorpsi; campuran adsorben; karbon aktif; karbon dioksida; zeolit

Full Text:

PDF

References

Achinas, S., Achinas, V., & Euverink, G. J. (2017). A Technological Overview of Biogas Production from Biowaste. Engineering, 299-307.

Bazan, R. E., Bastos-Neto, M., Moeller, A., Dreisbach, F., & Staudt, R. (2011). Adsorption equilibria of O2, Ar, Kr and Xe on activated carbon and zeolites: single component and mixture data. Adsorption, 371-383.

Blais, J. F., Dufresne, S., & Mercier, G. (2000). State Of The Art of Technologies for Metal Removal from Industrial Effluents. Rev. Sci. Eau, 687-711.

Deng, L., & Hägg, M.-B. (2010). Techno-economic evaluation of biogas upgrading process using CO2 facilitated transport membrane. International Journal of Greenhouse Gas Control, 638-646.

Hamidi, N., Wardana, I., & Widhiyanuriyawan, D. (2011). Peningkatan Kualitas Bahan Bakar Biogas melalui Proses Pemurnian dengan Zeolit Alam. Jurnal Rekayasa Mesin, 227-231.

Jiang, Y., Ling, J., Xiao, P., He, Y., Zhao, Q., Chu, Z., . . . Webley, P. A. (2018). Simultaneous biogas purification and CO2 capture by vacuum swing adsorption using zeolite NaUSY. Chemical Engineering Journal, 2593-2602.

Karagöz, M., Sarıdemir, S., Deniz, E., & Çiftçi, B. (2018). The effect of the CO2 ratio in biogas on the vibration and performance of a spark ignited engine. Fuel, 634-639.

Li, P., & Tezel, H. (2007). Adsorption separation of N2, O2, CO2 and CH4 gases by b-zeolite. Microporous and Mesoporous Materials, 94-101.

Li, Y., Yi, H., Tang, X., Li, F., & Yuan, Q. (2013). Adsorption separation of CO2/CH4 gas mixture on the commercial. Chemical Engineering Journal, 50-56.

Miyamoto, M., Nakashimada, Y., & Uemiya, S. (2015). Membrane reactors for biogas production and processing. In M. Miyamoto, Y. Nakashimada, & S. Uemiya, Membrane Reactors for Energy Applications and Basic Chemical Production (pp. 345-365). Woodhead Publishing.

Moran, M. J., Saphiro, H. N., Boettner, D. D., & Bailey, M. B. (2014). Fundamentals Engineering of Thermodynamics 8th Edition. John Wiley & Sons, Inc.

Polak, A., Chmielewski, A., & Harasimowicz, M. (2008). Biogas Separation. Ars Separatoria, 288-291.

Schell, J., Casas, N., Pini, R., & Mazzotti, M. (2012). Pure and binary adsorption of CO2, H2, and N2 on activated carbon. Adsorption, 49-65.

Sugiarto, Oerbandono, T., Widhiyanuriyawan, D., & Putra, F. S. (2013). Purifikasi Biogas Sistem Kontinyu Menggunakan Zeolit. Jurnal Rekayasa Mesin, 1-10.

Suryawan, B. (2004). Karakteristik Zeolit Indonesia sebagai Adsorben Uap Air. Jakarta: Universitas Indonesia.

Susanto, H., Wijaya, W., & Widiasa, I. N. (2013). Modifikasi Karbon Aktif sebagai Adsorben untuk Pemurnian Biogas. TEKNIK, 34(1), 4-8.

Tippayawong, N., & Thanompongchart, P. (2010). Biogas quality upgrade by simultaneous removal of CO2 and H2S in a packed column reactor. Energy, 4531-4535.

Widyastuti, A., Sitorus, B., & Jayuska, A. (2013). Karbon Aktif dari Limbah Cangkang Sawit sebagai Adsorben Gas dalam Biogas Hasil Fermentasi Anaerobik Sampah Organik. Jurnal Kimia Khatlistiwa, 30-33.

Yin, G., Liu, Z., Liu, Q., & Wu, W. (2013). The role of different properties of activated carbon in CO2 adsorption. Chemical Engineering Journal, 113-140.

Yuan, B., Wu, X., Chen, Y., Huang, J., Luo, H., & Deng, S. (2013). Adsorption of CO2, CH4, and N2 on Ordered Mesoporous Carbon: Approach for Greenhouse Gases Capture and Biogas Upgrading. Environmental Science & Technology, 5474-5480.

Zhang, Z., Zhang, W., Chen, X., Xia, Q., & Li, Z. (2010). Adsorption of CO2 on Zeolite 13X and Activated Carbon with Higher Surface Area. Separation Science and Technology, 710-719.

DOI: https://doi.org/10.31315/jmel.v5i1.3872

DOI (PDF): https://doi.org/10.31315/jmel.v5i1.3872.g4242