Evaluasi Kinerja Kompor UB-03-1 Berbahan Bakar Limbah Industri Kayu Olahan, Tempurung Kelapa, Pelepah Sawit, dan Ranting Kayu Akasia

Evaluasi Kinerja Kompor UB-03-1 Berbahan Bakar Limbah Industri Kayu Olahan, Tempurung Kelapa, Pelepah Sawit, dan Ranting Kayu Akasia

Eko Karmiza, Sri Helianty, dan Zulfansyah

Laboratorium Pengendalian dan Perancangan Proses Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Riau Kampus Binawidya Km 12,5 Simpang Baru Panam, Pekanbaru 28293 Email : [email protected]

ABSTRAK The availability of biomass as a source of primary energy in Indonesia is very abundant, reaching 280 million barrels of oil equivalent (BOE) and approximately 84% of the biomass has been used for the household sector. The application of gasification stove especially in cooking purposes can increase the efficiency of fuel usage. This research used UB-03-1 semi-gasification with various of biomass, such as acacia of branches, palm frond, tropical wood and coconut shell. The moisture content measurement of biomass fuels was determined using oven-dry method. The efficiency of the biomass fuels in UB-03-1 stove between 13,18 – 45,91%. Tropical wood had the highest energy efficiency of 45,91% and coconut shell had the lowhest energy efficiency of 13,18%. UB-03-1 stove works in the range of 3,5 to 11,5 kWth of fire power. The research obtained indicate that a variety of biomass fuels in Riau can perform well in UB-03-1 stove, such as acacia branches having 4,2 kWth fire power, palm frond having 4,86 kWth fire power, tropical wood having 11,5 kWth fire power and coconut shell having 3,5 kWth fire power, thus the need for adoption to combat crisis energy household sector problem Keywords : biomass, semi-gasification stove, water boiling test, UB-03-1

Jom FTEKNIK Volume 1 No.2 Oktober 2014

1

Nurhuda[2011] membuat kompor

1. Pendahuluan satu

semigasifikasi UB-03-1 jenis natural

alternatif untuk memenuhi kebutuhan

draft. Kompor ini menggabungkan

energi

tangga

konsep gasifikasi dan pembakaran

pedesaan.

sempurna, efisiensi termal 40-50%

Kompor gasifikasi mengubah bahan

dengan bahan bakar cangkang sawit.

bakar padat menjadi gas mudah

Secara

terbakar seperti karbonmonoksida

ditujukan untuk mempelajari kinerja

(CO), hidrogen (H2), dan metan

kompor semigasifikasi yang meliputi

(CH4) yang selanjutnya bereaksi

fase start up, cold start dan hot start,

dengan oksigen menjadi nyala api.

pengaruh kadar air, dan periode

Kompor

gasifikasi salah

sektor

khususnya

di

rumah daerah

Kompor gasifikasi telah diteliti oleh

beberapa

peneliti.

Kompor

nyala

umum,

penelitian

dengan

metode

ini

WBT,

temperatur dan efisiensi thermal.

gasifikasi PP-Plus dengan sistem

Biomassa

aliran udara natural draft diteliti oleh

penelitian ini terdiri dari limbah

Joel dan Sunarya [2012] yang bahan

industri kayu olahan, pelepah sawit,

bakarnya pelepah sawit, pelepah

tempurung kelapa, dan ranting kayu

sawit tandan kosong, kayu akasia,

akasia sebagai bahan bakar kompor

kayu balam dan kayu kulim, hasil

UB-03-1. Penelitian ini diharapkan

efisiensi termal kompor tersebut 27 -

melengkapi

34% dengan waktu operasi antara 7-

kompor

31 menit dan temperatur nyala api

biomassa

o

o

yang

digunakan

informasi

gasifikasi

UB

limbah

industri

pada

tentang dengan kayu

mencapai 570 C – 824 C. Damanik

olahan, pelepah sawit, tempurung

[2012]

penelitian

kelapa, dan ranting kayu akasia yang

gasifikasi

selama

melakukan

menggunakan

kompor

ini

belum

banyak

turbo stove dengan aliran force draft

dimanfaatkan

dengan bahan bakar limbah industri

memasak.

kayu olahan, tempurung kelapa,

pemanfaatan

cangkang sawit dan pelepah sawit.

industri kayu olahan, pelepah sawit,

Efisiensi termal mencapai 36% dan

tempurung kelapa, dan ranting kayu

o

temperatur nyala api 574 - 722 C.


masyarakat Selain

untuk

itu,

dengan

biomassa

limbah

akasia dapat membantu mengurangi

2

ketergantungan masyarakat terhadap

gasifier sehingga gas producer

bahan bakar fosil.

terkonversi menjadi syngas (H2,

Gasifikasi biomassa merupakan reaksi

konversi

mengubah

bahan

CO dan CH4). Selanjutnya gas

termal

yang

tersebut dengan oksigen dalam

bakar

padat

udara menghasilkan nyala api.

menjadi gas yang mudah terbakar (gas producer) seperti CO, H2, CH4 [1].

Tahapan

reaksi

yang

2. Metodologi Penelitian

evaluasi

kinerja

berlangsung simultan dan kontinu

kompor UB-03-1 berbahan bakar

dalam reaktor gasifikasi sebagai

ranting

berikut :

tempurung kelapa, limbah industri

1. Pengeringan (25oC – 150oC),

kayu olahan dilakukan secara batch.

ditujukan untuk menguapkan air

Gambar 1. Menampilkan rangkaian

biomassa

alat percobaan kompor UB-03-1.

yang

digunakan

sebagiannya

untuk

reaksi

selanjutnya. 2. Pirolisa

akasia,

pelepah

sawit,

Sebelum digunakan, bahan bakar dikeringkan di bawah sinar matahari

o

(150 C

-

o

800 C),

untuk mengurangi kadar air yang

merupakan reaksi endotersmis

tedapat dalam bahan bakar. Bahan

dalam kondisi tanpa oksigen

bakar

untuk mendekomposisi biomassa

disimpan dalam bungkusan plastik

menjadi arang (C), tar, minyak,

yang ditutup.

yang

telah

dikeringkan

gas dan produk pirolisa lain secara endotermis. 3. Oksidasi merupakan

(800oC

–

1400oC),

reaksi

sangat

eksotermis yang ditandai dengan temperatur yang tinggi

yang

dapat dimanfaatkan kembali oleh tahap pengeringan dan pirolisa. 4. Reduksi

(600oC

-

900oC),

berlangsung pada zona reduksi


Gambar 1. Rangkaian alat percobaan UB-03-1

3

Variabel tetap yang dipilih pada

Pengaruh jenis biomassa terhadap

penelitian evaluasi kinerja kompor

densitas unggun ditampilkan pada

UB-03-1 adalah dimensi kompor.

gambar 2.

dipelajari pada penelitian ini adalah jenis bahan bakar. Start-up

dimulai

dengan

memasukkan bahan bakar ke dalam

densitas unggun (g/cm3)

Adapun variabel berubah yang akan

0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 RA

kompor, lalu masukkan kayu sisa

PS

TW

TM

Biomassa

ketaman tipis dan kerosene 5-7 ml untuk

mempermudah

waktu

penyalaan kompor. Setelah nyala api stabil

berarti

gas

sudah

RA = Ranting Akasia PS = Pelepah Sawit TW = Tropical wood TM = Tempurung

Gambar 2. Pengaruh jenis biomassa terhadap densitas unggun.

mulai

terbentuk, dilakukan water boiling

2. Start-up Kompor UB-03-1

test. Temperatur air pada WBT

Akhir proses start-up ditandai

diukur setiap satu menit sampai air

dengan nyala api yang dihasilkan

Shut

mendidih.

down

dilakukan

kompor telah stabil. Start-up pada

merata,

penelitian kompor UB-03-1 berbahan

kemudian arang dan biomassa sisa

bakar limbah kayu olahan (limbah

ditimbang.

industri kayu olahan) yaitu antara 3

setelah

air

mendidih

sampai 6 menit. Proses start-up pada 3. Hasil dan Pembahasan

tahap

lebih

cepat

1. Densitas Unggun Bahan Bakar

dibandingkan tahap cold

start

hot

start

Densitas unggun yang diperoleh

karena pada tahap hot start kompor

bervariasi berdasarkan massa bahan

sudah dalam keadaan panas sehingga

bakar yang digunakan. Semakin

tidak membutuhkan energi yang

besar massa bahan bakar maka

besar untuk memanaskan kompor.

semakin

besar

densitas

yang

Jenis biomassa yang dijadikan

diperoleh sedangkan semakin kecil

bahan bahan bakar mempengaruhi

massa bahan bakar semakin kecil

waktu

densitas unggun yang diperoleh.

paling singkat diperoleh dari kompor


start-up.

Waktu

start-up

4

berbahan ranting kayu akasia pada

akasia yaitu 16 menit pada tahap hot

tahap hot start yaitu 1,5 menit dan

start.

waktu start up paling lama diperoleh

disebabkan

dari kompor dengan bahan bakar

densitas

tempurung pada tahap cold start

digunakan.

biomassa terhadap waktu start-up

waktu start-up (menit)

ditampilkan pada gambar 3. 16 14 12 10 8 6 4 2 0

boiling time (menit)

yaitu 15 menit. Pengaruh variasi

Lamanya jenis

unggun

boiling

time

biomassa

dan

biomassa

yang

18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 RA

PS

TW

TM

biomassa cold start RA = Ranting Akasia PS = Pelepah Sawit hot start TW = Tropical wood TM = Tempurung RA

PS

TW

TM

Gambar 4. Pengaruh jenis biomassa

Biomassa Cold Start Hot Start

terhadap boiling time.


Gambar 3. Pengaruh jenis biomassa terhadap waktu start-up

4. Efisiensi Termal Pada percobaan ini digunakan 2.5 liter air sebagai media transfer panas untuk menghitung besarnya energi

3. Boiling time

yang

Jenis biomassa yang dijadikan bahan bakar mempengaruhi boiling time.

Pengaruh

jenis

biomassa

terhadap boiling time ditampilkan

dihasilkan

oleh

kompor.

Efisiensi termal dapat dipengaruhi oleh jenis biomassa. Grafik pengaruh jenis biomassa terhadap efisiensi termal dapat dilihat pada gambar 5.

pada gambar 4. Boiling time tercepat diperoleh

menggunaka

kompor

dengan bahan bakar limbah industri kayu olahan yaitu 10,7 menit pada tahap hot start dan boiling time terlama

diperoleh

menggunakan

kompor dengan bahan bakar ranting


5

efisiensi termal (%)

oleh Sunarya(2012) yang berkisar

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

10,46%-27,32%. 5. Laju Pembakaran. Laju

pembakaran

merupakan

banyaknya massa bahan bakar yang terpakai selama beroperasi. Pengaruh RA

PS

TW

TM

jenis

biomassa

terhadap

laju

Biomassa cold start RA = Ranting Akasia PS = Pelepah Sawit hot start TW = Tropical wood TM = Tempurung

Gambar 5. Pengaruh jenis biomassa terhadap efisiensi termal

dengan bahan bakar limbah industri kayu olahan yaitu mencapai 45,91%,

dihasilkan bakar

efisiensi

terendah

menggunakan

tempurung

yaitu

ditampilkan

pada

gambar 6. Laju pembakaran paling besar

yaitu

37,13

gram/menit

dihasilkan menggunakan tempurung

Efisiensi termal tertinggi dicapai

sedangkan

pembakaran

bahan

pada tahap cold start sedangkan laju pembakaran paling kecil yaitu 11,51 gram/menit dengan menggunakan limbah industri kayu olahan pada tahap cold start.

13,18%.

cenderung lebih tinggi dibandingkan tahap cold start, hal ini disebabkan pada tahap cold start sebagian panas yang

dihasilkan

pada

porses

pembakaran

terpakai

untuk

memanaskan

kompor

terlebih

dahulu, sehingga mengurangi energi yang dapat ditransfer.

Laju Pembakaran (g/menit)

40

Efisiensi termal pada tahap hot start

35 30 25 20 15 10 5 0 RA

PS

TW

TM



Efisiensi termal pada penelitian

terhadap laju pembakaran

kinerja kompor UB-03-1 dengan berbagai jenis bahan bakar relatif lebih

tinggi

dibandingkan

dari

penelitian kompor gasifikasi PP-Plus

6. Fire Power Fire kompor

power

yang

dipengaruhi

dihasilkan oleh

jenis

biomassa. Pengaruh jenis biomassa Jom FTEKNIK Volume 1 No.2 Oktober 2014

6

gambar 7. Fire power paling besar dihasilkan

menggunakan

bahan

bakar tempurung yaitu 11,49 kWth dan

paling

kecil

diperoleh

menggunakan limbah industri kayu

Lama Operasi (menit)

terhadap fire power ditampilkan pada

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 RA

olahan yaitu 3,5 kWth.

PS

TW

TM

Biomassa 12


Fire Power (KWth)

10 8


6

terhadap waktu operasi

4 2 0 RA

PS

TW

TM

4. Kesimpulan Kompor


Gambar 7. Pengaruh jenis biomassa terhadap fire power.

UB-03-1

dengan variasi jenis bahan bakar, yaitu ranting akasia, pelapah sawit, limbah

industri

tempurung

7. Waktu Operasi Kompor UB-03-1

gasifikasi

kayu

kelapa

olahan,

membutuhkan

waktu start-up antara 1,5 - 15 menit

dapat

dengan waktu pendidihan 2,5 liter

menentukan waktu operasi kompor.

antara 10 - 17 menit. Fire power

Pengaruh jenis biomassa terhadap

yang dihasilkan adalah 3,5 - 11,5

waktu operasi kompor dapat dilihat

kWth dengan efisiensi termal 13,18 -

dari gambar 8. Waktu operasi paling

45,91%. Kompor gasifikasi UB-03-1

lama

dengan

dengan

limbah

menghasilkan nyala api berkisar

Jenis

biomassa

juga

dihasilkan

menggunakan

biomassa

industri kayu olahan yaitu mencapai

variasi

jenis

biomassa

antara 516 – 769 oC.

46 menit dan waktu operasi paling sebentar menggunakan

dihasilkan biomassa

dengan ranting

akasia yaitu 18 menit.


7

[6] Mukunda, H.S., S. Dassapa, P.J.

Daftar Pustaka [1] Rajvanshi, A.K., 1986, Biomass Gasification, in DY Guswani (ed),

Alternative

Agriculture,

Energy

CRC

in

Press,

Maharashtra, vol. 2, pp. 83-102. [2] ESDM, 2012. Statistik Minyak Bumi http://www.esdm.go.id.

Deogaonkar,

2010,

‘Gasifier

Stove-Science, Technology And Field Outreach’, Current Science, vol. 98, no. 5, pp. 627-638.

13

on Some Experiments with the

Handbook,

Appropriate Technology Center, of

M.

[7] Andreatta, D., 2007, ‘A Report

[3] Belonio, A.T., 2005, Rice Husk

Department

Rajan,

Yagnaraman, D.R. Kumar, & M.

Top-Lit

Stove

N.K.S.

2012.

februari 2013

Gas

Paul,

Up

Draft

(TLUD)

Stove’, prosiding ETHOS 2007 Conference,

Kirkland,

Washington, 27 Januari.

Agriculture

Engineering and Environmental Management,

Collage

of

Agriculture, Central Philippine University,

Iloilo

City,

Philippines. [4] Panwar, N.L., 2009, ‘Design and Performance Energy

Evaluation

Efficient

of

Biomass

Gasifier Based Cookstove on Multi Fuels’, Mitig Adapt Strateg Glob Change, vol. 14, pp. 627633. [5] Sunarya, Rio, 2012. Unjuk Kerja Kompor

Gasifikasi

PP-plus

Berbahan Bakar Limbah Kayu Olahan.

Pekanbaru,

Oktober

2012


8

Evaluasi Kinerja Kompor UB-03-1 Berbahan Bakar Limbah Industri Kayu Olahan, Tempurung Kelapa, Pelepah Sawit, dan Ranting Kayu Akasia

Recommend Documents