Menghilangkan H2S pada Teknik Pemurnian Biogas

Menghilangkan H2S pada Teknik Pemurnian Biogas

Biogas adalah salah satu sumber daya terbarukan yang paling menarik karena kemampuannya untuk mengubah limbah menjadi energi.  Biogas diproduksi selama proses pencernaan anaerobik dari sumber limbah organik yang berbeda dengan kombinasi terutama CH4 (~50 mol/mol), CO2 (~15 mol/mol), dan beberapa traces  gas. Pencernaan anaerobic (AD)  adalah serangkaian reaksi biokimia berturut-turut, yaitu hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis, dan metanogenesis, yang dilakukan di bawah kondisi anaerobik yang ketat

Reaksi-reaksi ini menghasilkan produksi campuran gas yang dikenal sebagai gas pencernaan atau biogas.

Perlu diketahui bahwa Gas utama yang bernilai ekonomis di antara komponen-komponen ini adalah metana. Untuk alasan ini, istilah “biogas” adalah istilah yang tidak tepat, karena gas karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan oleh dekomposisi aerobik juga “biogas” dalam arti — sama seperti biogas lainnya, itu adalah hasil dari biodegradasi.  Namun, istilah “biogas” secara khusus digunakan untuk merujuk pada campuran mudah terbakar CH4-CO2 yang dihasilkan oleh dekomposisi anaerobik bahan organic.

Biogas ini terdiri dari 45-75% metana (CH4), sisanya terutama CO2 antara 20-55%, dengan  senyawa gas lainnya  sebagai pengotor,  seperti hidrogen sulfida (H2S), nitrogen (N2), hidrogen ( H2), oksigen (O2), dan lain-lain.   Biogas ini menjadi mudah terbakar pada tingkat metana lebih dari 45%. Gas pengotor muncul karena berbagai alasan dalam biogas mentah. Tergantung dari  bahan baku yang dimasukkan ke dalam reactor. Pengotor itu antara lain : Siloksan, Amonia dan hidrogen

Factor lain, yakni   suhu di dalam reaktor dan volatilitas senyawa, dan air. Pengotor-pengotor tersebut cukup banyak yang berbau tidak sedap, di antaranya adalah H2S, HCl, HF, H2, CO, O2, N2, NH3, dan senyawa organik volatil (VOC).   Senyawa itu,  dibagi menjadi senyawa organik dan anorganik. Senyawa organik, selain mengandung metana, juga termasuk VOC seperti siloksan, iodometana, toluena, xilena, eter, benzena, keton, naftalena, alkohol, ester, furan, dan undekana.

 VOC ini juga mengandung senyawa nitrogen  (degradasi limbah protein), asam lemak volatil (VFA), dan senyawa sulfur volatil (VSC). Gas anorganik yang dihasilkan dalam digester anaerobik karena terjadinya respirasi anoksik (denitrifikasi) adalah nitrous oxide (N2O) dan molekul nitrogen (N2). Penambahkan beberapa senyawa untuk meningkatkan alkalinitasnya,   seperti natrium nitrat (NaNO3) atau dengan respirasi nonoksidatif selama transfer lumpur ke digester dengan transfer ion nitrat (NO3), menguntungkan selama proses reaksi dalam reactor biogas.

Di antara gas anorganik dan yang paling tidak diinginkan, yang dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan digester dan dihasilkan selama pencernaan anaerobik, adalah  hidrogen sulfida (H2S) , diklorin monoksida (Cl2O), klorin (Cl2), asam klorat (HClO3), dan asam hipoklorit (HClO).  Produksi H2S disebabkan oleh senyawa protein yang mengandung belerang yang dipindahkan ke digester dari limbah organik. Bagaimana proses menghilangkan  gas H2S ini?

Teknik penghilangan Hidrogen Sulfida (H2S) dalam produksi Biogas.

H2S adalah komponen umum lainnya dari biogas mentah. Kuantitasnya antara 100 dan 10.000 ppm dan variasinya tergantung pada kombinasi substrat. Jika substrat kaya akan kandungan protein, produksi H2S akan tinggi.  Karena efek negatifnya seperti menyebabkan korosi pada pipa, pompa, dan mesin, itu harus dibersihkan sebelum ditingkatkan ke biometana atau penggunaan biogas lainnya. H2S dapat diubah menjadi SO2 dan asam sulfat (H2SO4) yang meningkatkan masalah lingkungan dan risiko korosi.

Metode desulfurisasi paling sederhana dilakukan dengan memasukkan oksigen murni atau udara ke dalam fase gas atau menambahkan besi hidroksida atau klorida ke fase cair.  Penambahan besi hidroksida atau klorida ke fase cair menyebabkan pembentukan dan pengendapan besi sulfida dan dapat secara signifikan mengurangi konsentrasi H2S dalam fase gas.

O2 yang ditambahkan ke fase gas dikonsumsi oleh bakteri Thiobacillus bersama dengan oksidasi H2S menjadi unsur belerang yang diendapkan pada permukaan atau diserap oleh bubur.  Teknik-teknik ini menciptakan biaya operasi dan investasi tambahan yang minimum tetapi dapat menghilangkan konsentrasi H2S sampai 80-99%. Namun, diketahui kurang efisien dalam memperoleh kandungan sulfur yang stabil dan rendah yang diperlukan untuk produksi biometana.

Kerugian dari metode ini adalah oksigen dapat mempengaruhi proses pencernaan anaerobik secara negatif jika terlalu banyak udara yang disuntikkan. Selain itu, sisa nitrogen bisa menjadi masalah untuk proses di masa depan. Misalnya, sulit untuk ditingkatkan dengan memisahkan nitrogen dan metana.  Aplikasi untuk reaktor filter umumnya digunakan pada keluaran pipa biogas. Dengan metode ini, kombinasi H2S dalam biogas mentah dapat mencapai kisaran 50-100 ppm .

Selama reaksi, Fe3+ direduksi menjadi Fe2+. Selama proses pembersihan H2S, sejumlah kecil larutan Fe3+/EDTA digunakan untuk langkah regenerasi. Penghilangan H2S sampai tingkat  90-100% dicapai ketika biogas mentah dan laju aliran larutan masing-masing adalah 1 dm3/menit dan 83,6 cm3/menit.

Teknologi