Pembaruan Energi Dari Sludge (part 1)

Energi Dari Sludge

Setelah air limbah mengalami serangkaian pengolahan, kita akan dihadapkan pada tantangan untuk mengelola sludge (lumpur). Pengelolaan sludge sendiri memerlukan proses tersendiri serta biaya yang tidak sedikit. Biaya pengelolaan sludge bahkan dapat mencapai lebih dari 50% dari total biaya pengolahan air limbah.

Pada praktek terdahulu, sludge hasil pengolahan limbah digunakan sebagai pupuk karena dianggap memiliki kandungan nutrien yang tinggi. Akan tetapi hal ini tidak dapat diberlakukan untuk limbah industri maupun limbah yang mengandung bahan kimia. Selain itu, pengaplikasian sludge sebagai pupuk dapat membahayakan kesehatan manusia, karena ada kemungkinan kontaminasi bakteri patogen maupun cacing.

Komposisi sewage sludge

Sludge dikategorikan ke dalam padatan (solids), namun sebenarnya wujudnya sangat cair. Berikut ini adalah komponen-komponen yang terdapat di dalam sludge:

1. Senyawa karbon organik non-toksik (rata-rata 60% berat kering)
2. Senyawa nitrogen dan fosforus
3. Polutan inorganik dan organik yang bersifat toksik (logam berat, PCB, PAH, pestisida, LAS, dan lain-lain)
4. Patogen dan polutan mikrobiologi lainnya
5. Senyawa inorganik
6. Air, yang jumlahnya dapat berkisar dari beberapa persen hingga lebih dari 95% dari total keseluruhan sludge

Yang menjadi masalah di dalam pengelolaan sludge adalah bahwa semua komponen tersebut bercampur menjadi satu. Ditambah lagi, untuk kemudahan dalam transport dan pembuangan akhir, porsi air dari sludge harus dikurangi. Rangkaian pengolahan untuk mengurangi komponen air dari sludge antara lain sludge thickening dan sludge dewatering.

Pilihan untuk Pembaruan Energi dari Sludge

Berbagai penelitian dilakukan untuk mencari nilai tambah dari sludge. Hal ini dilakukan mengingat biaya pengelolaan sludge yang cukup tinggi. Salah satu nilai tambah dari sludge adalah sumber energi yang berasal dari senyawa organik di dalam sludge. Beberapa pilihan untuk pembaruan energi dari senyawa organik yang terkandung di dalam sludge antara lain:

1. Anaerobic digestion
2. Produksi biofuel
3. Produksi listrik dengan microbial fuel cell
4. Insinerasi sludge dengan proses pembaruan energi
5. Ko-insinerasi sludge di dalam instalasi pembangkit listrik tenaga batu bara
6. Gasifikasi dan pirolisis sludge
7. Pemanfaatan sludge sebagai sumber energi dan bahan baku dalam produksi semen Portland dan material bangunan lainnya
8. Oksidasi superkritis
9. Pengolahan hidrotermal

 Anaerobic Digestion

Proses anaerobic digestion terdiri dari 3 tahap, yaitu hidrolisis, asidogenesis, asetogenesis, dan metanogenesis. Setelah melalui proses anaerobic digestion, sludge diharapkan dapat menjadi stabil serta dapat menghasilkan biogas yang dapat bermanfaat sebagai sumber energi. Tahapan dimana terjadi pembentukan biogas dalam stabilisasi sludge secara anaerob adalah metanogenesis. Pada tahapan ini akan diproduksi biogas berupa gas metan.

Produksi Biofuel

Pada pemanfaatan sludge dalam produksi biofuel, terdapat tiga tahap utama yang merupakan proses konversi mikrobiologi. Tahap pertama merupakan tahap pretreatment yang diperlukan untuk membuat substrat mudah difermentasi. Tahapan ini terutama dilakukan bagi material yang kompleks, misalnya tanaman yang mengandung lignoselulosa. Karena lignoselulosa tersusun dari kompleks polimer, maka proses pretreatment diperlukan agar substrat mudah untuk difermentasi. Langkah selanjutnya adalah fermentasi, dimana terjadi konversi secara biologi. Setelah fermentasi, proses dilanjutkan dengan post-treatment. Biofuel yang dihasilkan sangat tergantung dari tipe mikroorganisme yang digunakan, antara lain berupa metan, etanol, aseton, butanol, atau hidrogen. Pada kenyataannya, yang paling sering diinginkan adalah produksi biofuel berupa gas metan.

Produksi Listrik dengan Microbial Fuel Cell (MFC)

MFC terdiri dari ruang katoda dan anoda yang dipisahkan dengan cation-exchange membrane. Oksidasi senyawa organik terjadi di ruang anoda. Elektron yang dihasilkan dari proses oksidasi ditransfer ke katoda (di dalam ruang katoda) menggunakan suatu kawat listrik. Di ruang katoda terjadi proses reduksi oksigen. Transfer electron dari bakteri ke anoda dapat terjadi baik secara langsung oleh bakteri yang melekat pada permukaan anoda maupun secara tidak langsung melalui suatu mediator. Skema MFC dapat dilihat pada gambar berikut.

Sumber: www.airlimbah.com

Baca Juga :

Bagaimana Mengidentifikasi Penghematan Energi Termudah Di Fasilitas Anda

Energi Matahari Menjadi Bahan Bakar Cair