Pengaruh Tekanan terhadap Adsorpsi CO2 pada Biogas Menggunakan Zeolit 13X untuk Meningkatkan Kemurnian Metana

Abstract

Karbon dioksida yang terkandung dalam biogas dapat mempengaruhi nilai kalor biogas sehingga perlu dipisahkan. Salah satu metode yang digunakan untuk menghilangkan karbon dioksida pada biogas dapat melalui proses adsorpsi. Peningkatan tekanan pada proses adsorpsi diduga akan meningkatkan tumbukan antar partikel gas pada kolom adsorpsi sehingga kontak antara molekul CO2 dengan adsorben semakin besar. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh tekanan adsorpsi terhadap performansi penjerapan gas CO2 oleh Zeolit 13X untuk meningkatkan kemurnian metana. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan tekanan terhadap proses adsorpsi akan meningkatkan kapasitas adsorpsinya. Hal ini mengindikasikan proses adsorpsi berlangsung secara fisika akibat gaya Van der Waals. Melalui keseimbangan adsorpsi Langmuir, diperoleh kapasitas adsorpsi maksimum sebesar 24,51 mg/g dan konstanta Langmuir sebesar 0,63 bar-1. Nilai ARE pada penelitian ini lebih kecil dari 5% menunjukkan model isotermal Langmuir dapat digunakan untuk menduga mekanisme adsorpsi pada Zeolit 13X, meskipun model tersebut menggunakan asumsi bahwa molekul adsorbat membentuk lapisan monolayer. Disamping menjerap gas CO2, Zeolit 13X juga menjerap gas CH4 meski dalam jumlah yang lebih sedikit. Peningkatan tekanan hingga 2 bar berdampak positif terhadap penjerapan CO2 pada Zeolit 13X karena memiliki selisih dengan kapasitas adsorpsi CH4 yang paling besar.

Carbon dioxide contained in biogas can affect the calorific value of biogas, thereby has to be removed. One of the methods used to remove carbon dioxide in biogas is the adsorption process. Increasing pressure in the adsorption process is expected to increase the collision between gas particles in the adsorption column so that the contact between CO2 molecules and the adsorbent is also increasing. This study aims to examine the effect of adsorption pressure on the performance of CO2 adsorption by Zeolite 13X in order to increase the purity of methane. The results showed that increasing the pressure in the adsorption process would increase the adsorption capacity. This indicates that the adsorption process takes place physically due to the Van der Waals force. Through the Langmuir adsorption equilibrium, the maximum adsorption capacity was 24,51 mg/g and the Langmuir constant was 0,63 bar-1. The ARE value in this research was less than 5% indicates the Langmuir isotherm model is valid with the experimental results, even though the model assuming that the adsorbate molecules form a monolayer. Besides adsorbing CO2, Zeolite 13X also adsorb CH4 with smaller capacity. Increasing pressure up to 2 bar gives positive impact to CO2 adsorption since it gives larger difference with adsorption capacity of CH4.