Proses Kimia Pembentukan Biogas

Secara umum, langkah-langkah pembentukan biogas ada 3 yaitu :

1. Hidrolisis

Pada tahap hidrolisis, bahan organik di enzimatik secara eksternal oleh enzim ekstra selular (selulose, amilase, protease dan lipase) mikroorganisme. Bakteri memutuskan rantai panjang karbohidrat komplek, protein dan lipida menjadi senyawa rantai pendek. Sebagai contoh polisakarida diubah menjadi monosakarida sedangkan protein diubah menjadi peptida dan asam amino.

2. Asidifikasi

Pada tahap ini bakteri menghasilkan asam, mengubah senyawa rantai pendek hasil proses pada tahap hidrolisis menjadi asam asetat (CH₃COOH), hidrogen (H₂) dan karbondioksida (CO₂). Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerobik yang dapat tumbuh dan berkembang pada keadaan asam. Untuk menghasilkan asam asetat, bakteri tersebut memerlukan oksigen dan karbon yang diperoleh dari oksigen yang terlarut dalam larutan. Pembentukan asam pada kondisi anaerobik tersebut penting untuk pembentuk gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Selain itu, bakteri tersebut juga mengubah senyawa yang bermolekul rendah menjadi alkohol, asam organik, asam amino, karbondioksida, H2S, dan sedikit gas metana.

3. Pembentukan Metana

Pada tahap ini bakteri metanogenik mendekomposisikan senyawa dengan berat molekul rendah menjadi senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai contoh bakteri ini menggunakan hidrogen, CO2 dan asam asetat untuk membentuk metana dan CO2. Bakteri penghasil asam dan gas metana bekerjasama secara simbiosis. Bakteri penghasil asam membentuk keadaan atmosfir yang ideal untuk bakteri penghasil metana. Sedangkan bakteri pembentuk gas metana menggunakan asam yang dihasilkan bakteri penghasil asam. Tanpa adanya proses simbiotik tersebut, akan menciptakan kondisi toksik bagi mikroorganisme penghasil asam.

Persamaan Kimia

1. Proses Hidrolisis:

C₆H₁₂O₆à2CH₃CH₂COOH + O₂

C₆H₁₂O₆ àCH₃CH₂CH₂COOH + CH₃COOH + O₂

2. Proses Asidogenesis

2 CH₃CH₂CH₂COOH + SO₄^-2 àCH₃CH₂COOH + 3H₂O

4CH₃COOH + H₂S à CH₃COOH + HCO₃^– + 2H⁺ + 6H₂

2CH₃COOH + 4H₊ àCH₃CH₂CH₂COOH + 2H₂O

3. Proses Metanogenesis

HCO₃^– + 4H₂ + 2H⁺ à CH₃COOH

2CH₄ + 6H₂O à CH₄ + CO₂

Parameter Proses pada Tipikal Instalasi Komersial Biogas