Di tengah pasokan CO₂ yang ketat dan harga yang melonjak, pabrik bir berpaling ke sistem pemulihan CO₂ untuk memangkas biaya, mengamankan pasokan, dan menjaga rasa bir tetap bersih.
Pasar CO₂ makin mahal dan tak menentu—laporan terbaru memperingatkan lonjakan harga untuk pasokan minuman akibat feedstock yang naik dan pasokan yang mengetat (chemanalyst.com). Dalam beberapa tahun terakhir, “CO₂ bottleneck” bahkan sempat membuat sejumlah pabrik berhenti operasi, memaksa banyak produsen bir mempertimbangkan opsi pemulihan CO₂ internal (gea.com).
Padahal, fermentasi bir menghasilkan CO₂ dalam jumlah besar: sekitar 2–4 kg per hektoliter/hl (100 liter) bir (researchgate.net) (cassmanbrew.com). Aturan praktisnya: sekitar ~2,066 g ekstrak wort menghasilkan 0,956 g CO₂—implikasinya ≈2 kg CO₂/hl (researchgate.net). Sistem modern dapat menangkap 50–95% gas ini; praktiknya sekitar 2 kg/hl yang benar-benar tertangkap (cassmanbrew.com).
Poin kritisnya: gas mentah dari fermentasi sarat uap air dan senyawa volatil. Pada awal batch, CO₂ yang terbuang “mengandung komponen sulfur, alkohol, dan aldehida” sehingga belum layak pakai sebelum dibersihkan (beverage.matterofgas.eu). Impuritas seperti H₂S, dimethyl sulfide/DMS, merkaptan, bahkan oksigen yang masuk ke fermenter (oxygen split into the fermenter) harus dihapus karena berdampak pada cita rasa dan stabilitas bir (cassmanbrew.com) (norit.com).
Ledakan Alga di Kolam Budidaya: Kimia Tumbang Kilat vs Biologi dan Aerasi
Produksi CO₂ fermentasi dan kemurnian target
Beberapa pemasok menekankan bahwa satu pabrik bir lazimnya “memproduksi sekitar 4 kg CO₂ per hl bir” tetapi yang realistis untuk dipulihkan adalah ~2 kg/hl—kurang lebih setara kebutuhan internal CO₂ pabrik itu sendiri (cassmanbrew.com). Agar aman untuk kontak minuman, CO₂ hasil pemulihan harus sangat murni (≈95–99,7%) sehingga residu O₂ nyaris nihil dan tidak memicu off-flavor (cassmanbrew.com).
Rantai tangkap dan pencucian gas
Rangkaian dimulai dari headspace fermenter menuju skid pemulihan (skid-mounted unit: sistem modular di atas rangka). Di hulu, ada foam trap/pemisah gas-cair untuk menangkap droplet bir/yeast yang terbawa (cassmanbrew.com).
Booster compressor (kompresor penguat) mempertahankan over-pressure ringan di fermenter—sering ~0,2–0,5 bar—dan mendorong gas melewati tahapan pemurnian (cassmanbrew.com).
Kemudian, gas masuk CO₂ scrubber (umumnya packed column—kolom berisi isian untuk kontak gas-cair) dan dicuci dengan air minum (potable). Step wet-scrubber ini efektif melarutkan impuritas larut air seperti etanol, asam asetat, merkaptan, hingga protein yang belum menggel (cassmanbrew.com). Sumber yang sama menekankan scrubber “memberi penyisihan massal impuritas larut air secara efisien menggunakan air minum” (cassmanbrew.com).
Kompresi, pendinginan, pengeringan, dan penyimpanan
Setelah scrubbing, CO₂ dikompresi ulang (sering satu atau dua tahap kompresi berpendingin) untuk memungkinkan likuifikasi. Aftercooler/precooler kemudian mendinginkan gas—biasanya memakai glycol loop (sirkuit glikol pabrik)—sehingga sisa uap air terkondensasi, bahkan sebagian CO₂ memasuki fase cair (cassmanbrew.com).
Gas dingin melewati dryer/adsorber (pengering/adsorben; contoh: molecular sieve atau desiccant—adsorben pengering) untuk menghapus sisa uap air. Selanjutnya, aliran dibiarkan berlikuifikasi lebih lanjut di bawah tekanan dan disimpan dalam cryogenic tank (tangki kriogenik) atau high-pressure vessel (bejana bertekanan tinggi) sebagai CO₂ cair untuk dipakai kemudian (cassmanbrew.com).
Vendor merancang tahapan ini sebagai unit skid. Untuk pabrik kecil, GEA menawarkan “Craft CO₂” yang menghilangkan refrigeran tambahan berkat desain kompresor khusus dan memanfaatkan jalur glikol pabrik (gea.com) (cassmanbrew.com).
Polishing karbon aktif untuk senyawa flavor-active
Meskipun sudah dicuci dan dikeringkan, jejak senyawa organik pada level ppm–ppb (parts per million–parts per billion) masih tersisa. Di sinilah activated carbon filter (filter karbon aktif) berperan untuk menangkap komponen sangat “flavor‑active” seperti H₂S, DMS, merkaptan, dan organik lainnya (norit.com). Media karbon aktif—sering pellet ekstrusi dengan luas permukaan sangat tinggi—mengadsorpsi molekul target tanpa mengadsorpsi CO₂; bed adsorben diregenerasi (atau diganti) secara berkala untuk menjaga kapasitas.
Sebagai rujukan komersial untuk media, opsi karbon aktif food & beverage tersedia seperti activated carbon. Setelah polishing, CO₂ memenuhi spesifikasi food-grade: pada dasarnya CO₂ murni dengan oksigen <0,6% dan tanpa sulfur atau nada aldehida yang terdeteksi (cassmanbrew.com) (norit.com).
Aerasi Tambak Modern: Bandingkan Paddlewheel, Diffuser, Oksigen
Biaya modal, OPEX, dan ROI
Investasi awal signifikan, tetapi payback bisa cepat. Untuk skala “craft”, harga peralatan kompak berada di kisaran puluhan ribu dolar AS—sekitar ~$70–120 ribu untuk unit ringkas (craftbrewingbusiness.com). Pada skala besar yang beroperasi kontinu, nilainya bisa beberapa ratus ribu hingga di atas satu juta; contoh ~€650 ribu untuk sistem 500 kg/jam yang melayani pabrik 1 juta hl/tahun (researchgate.net). Biaya operasi mencakup listrik untuk kompresor dan refrigerasi, plus pemeliharaan scrubber dan filter.
Manfaat finansial datang dari pengurangan pembelian CO₂ (sering >95% food‑grade) dan mitigasi risiko pasokan. Dengan patokan €180/ton (≈$200/t), pabrik 1 juta hl dengan kebutuhan ~1,5 Mt CO₂ mengeluarkan ~€270 ribu/tahun; sistem pemulihan yang menangkap CO₂ tersebut pada dasarnya dapat menghemat seluruh beban ini (researchgate.net). Dalam contoh perhitungan itu, sistem €650 ribu balik modal ~2,4 tahun (650000/270000) (researchgate.net)—setara penghematan ~€0,0027 per liter bir. Dengan utilisasi lebih tinggi (menjual kelebihan gas atau menangkap CO₂ secara penuh), payback bisa ~1,6 tahun (researchgate.net). Pemasok peralatan seperti GEA menyebut instalasi mereka kerap teramortisasi “sekitar tiga tahun” bergantung harga CO₂ (gea.com). Secara praktik, pabrik menengah yang menangkap sebagian besar CO₂ sendiri bisa mengharapkan ROI 2–4 tahun jika harga CO₂ tetap tinggi.
Teknologi Klarifikasi Air Akuakultur: Air Jernih, Risiko Penyakit Turun
Batasan skala kecil dan manfaat non-finansial
Untuk pabrik sangat kecil, ekonominya lebih sulit. Secara teori, sistem bisa dipasang di semua skala, tetapi “micro‑scale breweries might find it unattractive” karena biaya spesifik yang tinggi (cassmanbrew.com). Sumber “craft” menggemakan hal ini: peralatan $100 ribu+ adalah beban awal berat untuk volume rendah (craftbrewingbusiness.com). Titik impas sangat bergantung pada harga dan pemakaian CO₂: bahkan jika 95% tertangkap, pabrik mini yang hanya butuh beberapa ton per tahun bisa memerlukan waktu hingga satu dekade untuk balik modal, sedangkan fasilitas yang lebih besar memendekkan ROI secara drastis.
Di luar hitung-hitungan, ada manfaat intangible: mengurangi ketergantungan pada pemasok CO₂—menghindari “CO₂ bottleneck” yang sesekali membuat pabrik terhenti (gea.com)—dan menurunkan jejak CO₂ produk karena CO₂ industri sering berasal dari sumber intensif energi (cassmanbrew.com). Catatan samping: unit pemulihan sendiri mengonsumsi listrik dan pendinginan, menambah jejak (side effects) (cassmanbrew.com)—tetapi studi mengasumsikan efek bersihnya tetap positif bagi iklim saat menggantikan produksi CO₂ fosil.
Sinyal pasar kian jelas: survei terbaru menemukan lebih dari 80% craft brewer yang diwawancarai menyatakan kesediaan berinvestasi pada unit pemulihan CO₂ yang tersedia (dengan satu di antaranya mempertimbangkan) (tandfonline.com). Dengan tren saat ini—kekurangan CO₂, biaya meningkat, bahkan pajak karbon yang mulai diperkenalkan secara global—pemulihan CO₂ kian dipandang sebagai strategi keberlanjutan yang masuk akal, memberi penghematan, konsistensi produk, dan keamanan pasokan (gea.com).
