BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Energi merupakan kebutuhan pokok bagi kegiatan sehari-hari mulai dari kebutuhan rumah tangga sampai dengan kebutuhan di bidang industri. Di Indonesia pada umumnya masih menggunakan sumber energi yang tak terbarui, sumber energi itu berasal dari minyak fosil atau yang sering dikenal dengan nama minyak bumi. Karena tidak bisa diperbarui hal ini menyebabkan adanya kekhawatiran akan terjadinya kekurangan energi yang besar di masa depan. Dengan semakin berkurangnya energi tak terbarui ini, maka banyak penelitian yang dilakukan untuk memanfaatkan dan mengoptimalkan penggunaan dari energi yang dapat terbarukan. Energi terbarukan ini merupakan energi yang jumlahnya bisa diperbanyak dan masih jarang dimanfaatkan. Ada beberapa macam anergi yang dapat terbaharukan seperti energi surya, energi panas bumi, energi angin, energi gelombang, energi biomassa dan lain sebagainya. Energi biomassa adalah energi yang bersumber dari bahan biologis dari tumbuh-tumbuhan seperti kayu, sekam padi, bongkol jagung, dan lain sebagainya. Sementara pemanfaatan energi biomassa di Indonesia belum maksimal hanya sebesar 0,91 % (ESDM, 2009) dari potensi yang bisa dimanfaatkan. Salah satu contoh biomassa yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif adalah serutan kayu. Keberadaan biomassa serutan kayu
1
2
di Indonesia sangat banyak, megingat Indonesia merupakan negara kehutanan dan produsen kerajinan kayu, dalam proses produksi kayu akan menyisakan limbah berupa serutan kayu, namun limbah tersebut belum bisa dimanfaatkan secara maksimal, kenyataannya masih ada yang di tumpuk, sebagian dibuang ke aliran sungai (pencemaran air), atau dibakar secara langsung (ikut menambah emisi karbon di atmosfir), padahal serutan kayu tersebut bisa dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi alternatif yang dapat terbarukan. Oleh sebab itu limbah serutan kayu cocok digunakan sebagai bahan bakar biomassa untuk energi alternatif. Proses konversi biomassa menjadi energi dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu pembakaran, pirolisis, dan gasifikasi. Gasifikasi sebagai salah satu proses thermal konversi biomassa menjadi energi menawarkan efisiensi yang tinggi dibandingkan dengan proses pembakaran, sedangkan pirolisis saat ini masih dalam proses pengembangan lanjut (Bridgwater, 2002). Proses gasifikasi merupakan proses pemanfaatan biomassa dengan cara mengkonversi energi dari bahan baku padat (biomassa) menjadi syn-gas (gas hasil sintesa) yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan bakar. Proses gasifikasi ini hampir mempunyai kesamaan dengan proses pembakaran, hanya saja udara yang dimasukkan ke sistem gasifikasi sangat terbatas. Salah satu contoh gasifikasi yang telah dikembangkan adalah sistem downdraft. Untuk jenis gasifikasi downdraft kelebihannya adalah gas output lebih ramah lingkungan karena menghasilkan gas output dengan kandungan tar dan abu yang lebih rendah jika dibandingkan dengan jenis gasifikasi yang lainnya
3
karena hampir 99% tar yang terbentuk mampu dibakar atau dikonsumsi di dalam proses gasifikasi downdraft (Ciferno, 2002). Proses gasifikasi memiliki beberapa faktor yang dapat mempengaruhi proses dan kandungan syngas yang dihasilkkannya. Faktor –faktor tersebut berkaitan dengan karakteristik biomassa, desain gasifier, jenis agen gasifikasinya, dan air-fuel ratio (AFR) (Hidayat, 2013). Untuk disain gasifikasi yang menjadi salah satu ciri khas dari jenis gasifikasi downdraft adalah adanya cekikan venturi pada bodi reaktornya. Untuk agen gasifikasinya yang sudah pernah digunakan adalah udara, oksigen, dan steam. Pada umumnya proses gasifikasi menggunakan udara sebagai agennya, namun gas yang dihasilkan tentunya tidak sebagus jika menggunakan oksigen murni, karena dalam udara terdapat berbagai unsur lain yang tidak dibutuhkan dalam proses pembakaran seperti kandungan nitrogen. Untuk proses kontrol biasanya yang menentukan performa dari proses gasifikasi adalah volume dari reaktor tersebut dan laju aliran massa agen gasifikasi yang digunakan. Kebutuhan oksigen sebagai agen pada proses gasifikasi berada di antara batas konversi energi pirolisis dan pembakaran, karena itu dibutuhkan rasio yang tepat jika menginginkan hasil syngas yang maksimal. Dari uraian di atas maka telah dibuat desain alat gasifikasi jenis downdraft dengan menggunakan agen gasifikasi oksigen untuk mendapatkan gas output yang lebih ramah lingkungan. Agar mendapatkan performa dan gas output yang terbaik perlu dilakukan eksperimen terhadap laju aliran massa oksigen sebagai agen gasifikasi yang digunakan. Selain itu pengaruh perbandingan cekikan venturi dengan bodi dari reaktor gasifikasi tersebut juga perlu dilakukan
4
ekperimen. Dengan melakukan ekperimen-ekperimen tersebut telah diperoleh desain reaktor gasifikasi yang terbaik untuk mendapatkan gas output yang ramah lingkungan.
1.2 Rumusan Masalah Mengingat kompleksnya permasalahan dalam pembahasan sistem gasifikasi downdraft, maka dalam penyusunan proposal tesis ini menitik beratkan pada permasalahan laju aliran massa oksigen yang dibutuhkan pada desain gasifikasi downdraft serta perbandingan antara cekikan leher venturi terhadap bodi reaktor yang dibutuhkan untuk mendapatkan efisiensi gasifikasi yang paling baik.
1.3 Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang diharapkan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui laju aliran massa oksigen yang dibutuhkan pada desain gasifikasi downdraft serta perbandingan antara cekikan leher venturi terhadap bodi reaktor yang dibutuhkan untuk mendapatkan efisiensi yang paling baik.
5
1.4 Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang sangat diinginkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Mengembangkan desain gasifikasi downdraft menjadi lebih efisien. 2. Memberikan sumbangan pengetahuan tentang system gasifikasi terutama jenis downdraft dalam kehidupan sehari-hari. 3. Desain gasifikasi downdraft diharapkan dapat menjadi referensi sebagai desain yang tepat guna dalam pemanfaatan serbuk kayu.
1.5 Ruang Lingkup Penelitian Untuk membatasi permasalahan yang terjadi berkaitan dengan penelitian, ada beberapa hal yang menjadi batasan yaitu : 1. Fluida yang digunakan adalah oksigen yang selama proses dianggap tidak mengandung unsur-unsur lain. 2. Penelitian dan pembahasan hanya dilakukan dengan menggunakan model (prototype) reaktor gasifikasi, dengan jenis gasifikasi aliran searah (downdraft gasification). 3. Biomassa yang digunakan adalah serutan kayu dari insdustri kerajinan dengan properti yang dianggap konstan. 4. Debu dan kotoran yang ada di dalam bahan bakar dan yang ada disekitar sistem reaktor gasifikasi diabaikan.
