Dari Pengolahan Limbah Ke Sistem Bioenergi Sirkular Cerdas: Review Komprehensif Biodigester, Optimasi Proses, Keberlanjutan, Dan Adopsi Teknologi

Small-scale biodigesters have evolved from organic-waste treatment devices and simple biogas producers into components of circular bioenergy systems that integrate energy recovery, nutrient management, emission reduction, food security, and rural development. This critical integrative review synthesizes 74 Scopus-indexed articles published between 2020 and 2026 from a pre-selected literature corpus, focusing on reactor design, co-digestion, operational control, predictive modeling, artificial intelligence, techno-economic assessment, life-cycle assessment, multicriteria decision analysis, circular bioeconomy, safety, and sustained technology adoption. The evidence shows that biodigester performance cannot be explained by a single technical variable. Feedstock composition, organic loading rate, hydraulic retention time, pH, temperature, insulation, pretreatment, digestate management, and gas purification interact to determine methane production and quality. Recent studies show a shift from reactor-centered optimization toward predictive systems using ANN, ANFIS, RSM, kinetic models, and process simulation, while sustainability assessment increasingly includes economics, emissions, health, safety, energy access, and user acceptance. Although biodigesters can replace fuelwood or LPG and improve waste management, their long-term performance remains constrained by maintenance failures, methane leakage or venting, H2S risks, investment costs, feedstock mismatch, and weak post-installation services. The review proposes an intelligent circular bioenergy framework linking design, monitoring, prediction, by-product valorization, sustainability assessment, and governance as a research agenda for the next generation of biodigester systems. ABSTRAK Biodigester skala kecil berkembang dari teknologi pengolahan limbah organik dan penyedia biogas menjadi komponen penting dalam sistem bioenergi sirkular yang mengintegrasikan pemulihan energi, pengelolaan nutrien, pengurangan emisi, ketahanan pangan, dan pembangunan pedesaan. Review kritis-integratif ini mensintesis 74 artikel terindeks Scopus periode 2020-2026 dari korpus literatur yang telah dipraseleksi, dengan perhatian khusus pada perkembangan desain reaktor, ko-digesti, pengendalian kondisi operasi, pemodelan prediktif, kecerdasan buatan, analisis teknoekonomi, life cycle assessment, multicriteria decision analysis, circular bioeconomy, keselamatan, serta faktor sosial dan kelembagaan yang menentukan keberlanjutan penggunaan biodigester. Literatur menunjukkan bahwa peningkatan kinerja tidak dapat dijelaskan oleh satu variabel teknis. Komposisi substrat, organic loading rate, hydraulic retention time, pH, temperatur, insulasi, pretreatment, pengelolaan digestate, dan pemurnian gas saling berinteraksi dalam menentukan produksi dan kualitas metana. Perkembangan terbaru memperlihatkan pergeseran dari optimasi reaktor menuju sistem prediktif menggunakan ANN, ANFIS, RSM, model kinetik, dan simulasi proses, disertai penilaian multidimensi yang mempertimbangkan kelayakan ekonomi, emisi, kesehatan, keselamatan, akses energi, dan penerimaan pengguna. Meskipun berbagai studi menunjukkan manfaat penggantian kayu bakar, LPG, atau pengelolaan limbah konvensional, hambatan pemeliharaan, kebocoran atau venting, H2S, biaya investasi, ketidaksesuaian kapasitas dengan ketersediaan substrat, serta lemahnya dukungan purnainstalasi masih membatasi keberlanjutan sistem. Review ini mengusulkan kerangka sistem bioenergi sirkular cerdas sebagai agenda penelitian biodigester generasi berikutnya.