Tahapan Proses Pembuatan Biogas: Teknik, Cara, dan Alur Sederhana

Membuat biogas banyak dilakukan oleh peternak terutama untuk ternak sapi. pemanfaatan kotoran ternak atau feses dengan biogas ini memanfaatkan gas metan yang ada dalam feses.

Ada tiga tahapan dalam pembentukan biogas yaitu Pemecahan polimer  (hidrolisis), Pembentukan asam (asidogenesis), Pembentukan metan (metanogenesis).

Pemecahan polimer atau hidrolisis

Pada tahap hidrolisis terjadi pelarutan bahan-bahan organik mudah larut dan pencernaan bahan organik yang komplek menjadi sederhana, perubahan struktur bentuk primer menjadi bentuk monomer (Tarumengkeng dan Purwantara, 2003). Komponen organik sederhana yang larut dalam air (monomer-monomer) digunakan oleh bakteri pembentuk asam. Digesti pada fase ini mengubah protein menjadi asam amino, karbohidrat menjadi gula sederhana, dan lemak menjadi asam lemak rantai panjang. Laju hidrolisis tergantung pada jumlah substrat yang tersedia dan konsentrasi bakteri serta faktor lingkungan seperti suhu dan pH

Pembentukan asam (asidogenesis)

Pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari gula-gula sederhana pada tahap ini akan dihasilkan asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hidrogen, dan amonia

Pembentukan metan (metanogenesis)

Bakteri-bakteri anaerob yang berperan dalam ketiga fase diatas terdiri dari: bakteri pembentuk asam ( acidogenic bacteria) yang merombak senyawa organik menyadi senyawa yang Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 %) berupa metana. Material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana.

ALUR BAHAN ORGANIK DALAM BIOGAS TERCERNA SEHINGGA MENGAHASILKAN GAS METAN SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF

Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil. Ada beberapa jenis reactor biogas yang dikembangkan diantaranya adalah reaktor jenis kubah tetap (Fixed-dome), reactor terapung (Floating drum), raktor jenis balon, jenis horizontal, jenis lubang tanah, jenis ferrocement. Dari keenam jenis digester biogas yang sering digunakan adalah jenis kubah tetap (Fixed-dome) dan jenis Drum mengambang (Floating drum). Beberapa tahun terakhi ini dikembangkan jenis reactor balon yang banyak digunakan sebagai reactor sedehana dalam skala kecil.

Biogas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesistanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil

Tahap lengkap pencernaan material organik adalah sebagai berikut:

• Hidrolisis. Pada tahap ini, molekul organik yang komplek diuraikan menjadi bentuk yang lebih sederhana, seperti karbohidrat (simple sugars), asam amino, dan asam lemak; 
• Asidogenesis. Pada tahap ini terjadi proses penguraian yang menghasilkan amonia, karbon dioksida, dan hidrogen sulfide
• Asetagenesis. Pada tahap ini dilakukan proses penguraian produk acidogenesis; menghasilkan hidrogen, karbon dioksida, dan asetat 
• Methanogenesis. Ini adalah tahapan terakhir dan sekaligus yang paling menentukan, yakni dilakukan penguraian dan sintesis produk tahap sebelumnya untuk menghasilkan gas methana (CH4). Hasil lain dari proses ini berupa karbon dioksida, air, dan sejumlah kecil senyawa gas lainnya.

Digesti anaerobik bertujuan untuk memproduksi gas metan sebagai sumber energi, menstabilkan limbah organik, reklamasi nutrien dan inaktivasi organisme patogen. Reaksi biologi selama digesti anaerobik di dalam digester gas bio menurunkan kandungan bahan organik 30 sampai 60% dan memproduksi sludge yang stabil yang dapat digunakan sebagai pupuk. Di dalam limbah organik masih terdapat unsur N, P dan K tetapi dalam bentuk senyawa organik yang sukar diambil oleh tanaman. Digesti anaerobik limbah organik diuraikan menjadi asam-asam organik sederhana (asam format, asetat, butirat dan propionat), gas CH4, CO2, H2, NO2, NH3, H2S dan biomasa mikrobia. Digesti anaerobik tidak menghancurkan nutrien di dalam limbah organik tetapi menguraikan dan mentranformasi menjadi bentuk yang lebih tersedia bagi tanamanlebih sederhana, yaitu berupa asam organik, CO2, H2, H2S, 2) bakteri pembentuk asetat (Acetogenic bacteria), yang merubah asam organik, dan senyawa netral yang lebih besar dari metanol menjadi asetat dan hidrogen, 3) bakteri penghasil metan (metanogen), yang berperan dalam merubah asam-asam lemak dan alkohol menjadi metan dan karbondioksida. Bakteri pembentuk metan antara lain methanococcus, methanobacterium, dan methanosarcina