Penelitian Strategis Perubahan iklim dan Nasional Tahun ke-3 pelestrarian lingkungan (biodiversity)
LAPORAN HASIL PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL TAHUN KE – 3
PENINGKATAN REAKTIFITAS ABSORBENT Ca(OH)2 UNTUK PENYISIHAN SO2 HASIL PEMBAKARAN SAMPAH MENGGUNAKAN BAG FILTER REKTOR: PERCOBAAN DAN MODELING (PENGARUH CO DAN HC TERHADAP PENGYISIHAN SO2) Oleh: Dr. Ir. Mariana, M.Si Dr. Ir. Syahrul, M.Sc. Dr. Ir. Farid Mulana, M.Eng Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan Nasional, sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penugasan Penelitian Strategis Nasional Nomor : 399/SP2H/PL/Dit.Litabmas/IV/2011, tanggal 14 April 2011
JURUSAN KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA NOPEMBER, 2011
RINGKASAN Gas hasil pembakaran sampah terdiri dari gas-gas yang berbahaya seperti SO2, HC, CO dan lain sebagainya. Kehadiran gas-gas tersebut di dalam udara dapat berekasi dengan radikal bebas (seperti O • dan OH • ) membentuk asam dan dapat menyebabkan hujan asam. Teknologi penghilangan gas hasil pembakaran sampah dapat dilakukan dengan menggunakan proses kering dengan menggunakan sorbent maupun proses basah. Penghilangan dengan proses kering lebih ekonomis bila dibandingkan dengan proses basah karena sederhana, mudah pemeliharaan dan tidak menghasilkan limbah cair.
Namun
demikian, kelemahan proses kering adalah konversi absorpsi rendah dan efisiensi penyisihan gas relatif kecil. Salah satu cara mengatasi masalah tersebut di atas adalah dengan menggunakan sorbent yang mempunyai reaktifitas yang tinggi. Sorbent yang umum digunakan dan murah adalah Ca(OH)2. Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan reaktifitas sorbent Ca(OH)2 dengan menggunakan tanah diatomeae sebagai sumber silika dan kompos sebagai sumber biosorbent. Tanah diatomea umumnya mengandung CaO, SiO2 dan Al2O3. Reaksi antara SiO2 dengan Ca(OH)2 membentuk kalsium silicate hidrat (CaO.SiO2.2H2O) yang mempunyai porositas dan reaktifitas yang tinggi. Kompos mengandung bakteri sebagai biosorbent yang dapat mengubah gas CO menjadi CO2 dan CH4. Hasil penelitian menunjukkan bahwa reaktifitas sorbent Ca(OH)2 meningkat dengan penambahan DE dan kompos. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa penyerapan gas SO2, CO dan HC meningkat dengan meningkatnya tinggi unggun sorbent dan temperatur. Penyerapan gas SO2, CO dan HC tertinggi diperoleh pada penggunaan modifikasi sorbent Ca(OH)2/DE/kompos (3:1:1), temperatur 150oC dan tinggi unggun sorbent 6 cm dari variabel yang dilakukan.
ii
SUMMARY Incinerator emissions contain dangerous gases such as SO2, HCl, CO and etc. These gases can react with free radicals to form acidic and can cause acid rain. Technology for the acid gas from incinerator results can be done by using a dry process and a wet process. The dry process is more economical when compared with wet processes because of simple process, easy maintenance and produces no liquid waste. However, the weakness of the dry process is the low efficiency of gas removal and sorbent utilization. To enhance the efficiency of gas removal and the sorbent utilization, various additives have been examined. Sorbents obtained by mixing hydrated lime with different sources of silica have led to significantly higher conversion of calcium compared to the conversion obtained using pure hydrated lime. The aim of this research is to increase the reactivity Ca(OH)2 sorbent by using diatomea earth as a source of silica and compost as a biosorbent. Diatomea earth generally contains CaO, SiO2 and Al2O3. The reaction between SiO2 with Ca(OH)2 to form calcium silicate hydrate (CaO.SiO2.2H2O) which has a porosity and high reactivity. The compost contains bacteria as a biosorbent that can convert CO to CO2 and CH4. The results showed that the reactivity of Ca(OH)2 sorbent increased with the addition of the DE and the compost. The results also showed that the sorption of gaseous SO2, CO and HC increases with increasing height of sorben bed and temperature. The highest sorption of gaseous SO2, CO and HC obtained at temperature of 150oC and sorbent bed height of 6 cm using the modified sorbent of Ca(OH)2/DE/kompos (3:1:1) under the current experimental study.
iii
PRAKATA Segala Puji dan rasa syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT, dengan berkat rahmat, dan hidayahNya kami telah dapat melaksanakan penelitian yang berjudul “Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling”. Penelitian ini dapat terlaksana dengan dukungan dana dari program hibah penelitian dengan Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan Nasional, sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penugasan Penelitian Strategis Nasional Nomor : 399/SP2H/PL/Dit.Litabmas/IV/2011, tanggal 14 April 2011. . Sebagai suatu penelitian yang berhubungan dengan perubahan iklim dan pelestarian lingkungan akibat adanya proses pembakaran yang terjadi di alam, pengamatan terhadap variabel proses yang berhubungan dengan peningkatan reaktifitas sorbent sehingga dapat menyerap gas-gas hasil pembakaran serta model matematik yang dapat menggambarkan fenomena pemisahan gas menggunakan sorben padat telah disusun. Pada kesempatan ini, kami juga menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang tak terhingga kepada semua pihak yang telah mendukung kegiatan penelitian ini, terutama jurusan Teknik Kimia Universitas Syiah Kuala, para laboran, dan teknisi di laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia, Badan pengendalian Dampak Lingkungan (Bapedal) Provinsi NAD serta para mahasiswa.
Banda Aceh, Nopember 2011
Dr. Ir. Mariana, M.Si
iv
DAFTAR ISI HALAMAN PENGESAHAN ...............................................................................................i A. LAPORAN HASIL PENELITIAN RINGKASAN ........................................................................................................................ii SUMMARY ...........................................................................................................................iii PRAKATA .............................................................................................................................iv DAFTAR ISI .........................................................................................................................v DAFTAR TABEL ..................................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................vii DAFTAR LAMPIRAN ..........................................................................................................ix BAB I
PENDAHULUAN .................................................................................................1
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .........................................................................................3 2.1 Emisi Gas Hasil Pembakaran Sampah ............................................................3 2.2 Persiapan Sorbent Ca(OH)2 yang Mempunyai Reaktifitas yang Tinggi dengan Penambahan Additive DE dan Kompos ............................................5 2.3 Pengetesan Reaktifitas Sorbent Ca(OH)2/DE/Kompos ...................................8 BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ..........................................................12 3.1 Tujuan Penelitian ..............................................................................................12 3.2 Manfaat Penelitian ............................................................................................12 BAB IV METODE PENELITIAN .......................................................................................13 4.1 Persiapan Sorbent Ca(OH)2 yang mempunyai Reaktifitas yang Tinggi dengan Penambahan Additive DE dan Kompos ...........................................13 4.1.1 Penghalusan sampel tanah diatomea dan kompos.................................15 4.1.2 Pengayakan sampel tanah diatomea dan kompos .................................15 4.2 Test Aktifitas (Penyisihan SO2, CO dan HC menggunakan Sorbent Ca(OH)2/DE/Kompos) ....................................................................................15 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................................19 5.1 Pengaruh jenis sorbent terhadap efesiensi penyerapan gas .............................19 5.2 Pengaruh tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas ...........................21 5.3 Pengaruh temperatur terhadap konsentrasi gas yang terserap .........................23 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................................26 6.1 Kesimpulan .......................................................................................................26 6.2 Saran .................................................................................................................26 Ucapan terima kasih ...............................................................................................26 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................27 LAMPIRAN ...........................................................................................................................28
v
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Komposisi gas yang keluar dari incinerator dan kualitas udara standar .. 3
vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram skematik pembentukan proses kimia yang disebabkan oleh emisi gas di lapisan stratosphere ........................................................ 4 Gambar 2.2 Diagram skematik kimia di lapisan troposfer dan hubungannya dengan lapisan ozone (NASA, 1996)................................................... 5 Gambar 2.3 Model reaksi pozzolanic Ca(OH)2 dengan silika yang mengandung DE (mariana, 2003) ............................................................................. 6 Gambar 2.4 Treatment gas menggunakan proses kering ........................................ 9 Gambar 2.5 Gambar konsep sistem reaktor filter .................................................. 11 Gambar 4.1 Persiapan sorbent (Skema) ................................................................... 14 Gambar 4.2 Diagram alir persiapan sorbent yang dilakukan ................................. 15 Gambar 4.3
Skema tes aktifitas sorbent ................................................................. 16
Gambar 4.4
Skema rangkaian proses penyerapan gas ........................................... 16
Gambar 5.1
Pengaruh jenis sorbent terhadap efesiensi penyerapan gas pada temperatur 150oC dan tinggi unggun 6 cm ........................................ 19
Gambar 5.2 Pengaruh jenis sorbent terhadap diameter pori (Mariana, 2003) ....... 20 Gambar 5.3
Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2 pada temperatur operasi 50oC ....................... 21
Gambar 5.4
Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent DE pada temperatur operasi 50oC................................. 22
Gambar 5.5
Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent kompos pada temperatur operasi 50 oC ....................... 22
Gambar 5.6 Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2+DE pada temperatur operasi 50oC ................ 22 Gambar 5.7
Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2+DE+kompos pada temperatur operasi 50 oC 23
Gambar 5.8 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2 ........................................................................ 23 Gambar 5.9 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent tanah diatome ............................................................... 24
vii
Gambar 5.10 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent kompos .......................................................................... 24 Gambar 5.11 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2/DE………………………………………….. 25 Gambar 5.12 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2/DE/kompos .................................................... 25
viii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran Instrumen Penelitian Lampiran 2 Curiculum Vitae
ix
BAB I PENDAHULUAN
Jutaan sampah dibuang ke lingkungan setiap harinya. Sebagian besar sampah ditumpuk dalam bentuk landfill di permukaan tanah, dibuang ke sungai atau laut tanpa penenganan terlebih dahulu. Sampah merupakan masalah yang paling serius terutama untuk daerah perkotaan yang berpenduduk pesat. Salah satu penanganan sampah dapat dilakukan melalui proses pembakaran di dalam sebuah incinerator (alat pembakaran sampah). Gas-gas hasil pembakaran sampah dalam incinerator unumnya mengandung: (1) debu; (2) gas-gas seperti sulfur dioksida (SO2), nitrogen oksida (NOx), carbon monoksida (CO), asam hydroklorik, HC; (3) dan logam-logam. Gas-gas tersebut di atas dapat berekasi dengan radikal bebas di udara membentuk asam yang dapat menyebabkan terjadinya hujan asam dan penipisan lapisan ozone sehingga menyebabkan terjadinya panas global bumi serta dapat menyebabkan berbagai penyakit seperti iritasi pernapasan, batuk dan sebagainya yang dapat meningkatkan angka kematian (Pearlman dkk., 1971; Goldstein dkk., 1973; Bates, 1972; Fairchild dkk, 1972). Berbagai teknologi proses penyisihan gas-gas hasil pembakaran telah dilakukan. Proses yang umum digunakan adalah proses kering dan proses basah. Penggunaan proses kering mempunyai beberapa keunggulan dari proses basah antara lain: (1) murah; (2) mudah penanganan; dan (3) tidak menghasilkan limbah cair. Salah satu proses pemisahan gas secara kering yang efektif, sederhana, mudah penanganan dan murah adalah menggunakan reaktor bag filter dengan menggunakan absorbent Ca(OH)2. Namun demikian proses ini juga mempunyai beberapa kelemahan antara lain adalah rendahnya konversi sorbent dan effisiensi pemisahan gas (Mariana dkk., 2003; Seno dkk., 1996; Uchida dkk., 1979). Untuk meningkatkan efisiensi pemisahan gas dan meningkatkan reaktifitas sorbent (konversi kalsium), berbagai variasi bahan tambahan (additive) dapat ditambahkan ke dalam sorbent. Sorbent yang diperoleh dengan mencampur kalsium (Ca(OH)2) di dalam air dengan bahan mengandung silika dapat meningkatkan konversi kalsium dibandingkan dengan koversi kalsium yang diperoleh tanpa campuran additive (Garea dkk., 1996). Tanah
1
diatome (DE) atau fly ash (FA) merupakan material pozzolonic yang mengandung SiO2, Al2O3, dan CaO (Jozewicz dkk., 1988). penelitian FA sebagai sumber silika telah banyak dilakukan tetapi penelitian penggunaan DE sebagai sumber silika hampir tidak ada. Penambahan kompos ke dalam sorbent Ca(OH)2 bisa meningkatkan pemisahan gas CO yang disebabkan oleh bakteri sebagai biosorbent akan mengubah gas CO menjadi gas CO2 dan CH4 (Suprapto, 2003). Penelitian tentang modifikasi sorbent Ca(OH)2 dengan DE dan kompos sejauh ini belum diketemukan. Penelitian ini difokuskan pada dua kajian utama yaitu: (1) persiapan absorbent Ca(OH)2 yang mempunyai reaktifitas yang tinggi dengan penambahan additive tanah diatome (DE) dan kompos; dan (2) pengetesan reaktifitas sorbent Ca(OH)2/DE/kompos untuk menyisihkan gas-gas hasil pembakaran. Tanah diatomeae (DE) yang digunakan berasal dari Desa Krueng Raya NAD yang selama ini belum dimanfaatkan dengan kandungan silika sebesar 33,8%. Kompos yang digunakan merupakan pupuk kompos olahan limbah sawit dengan komposisi: air = 45-50%, abu = 12,6%, N = 2-3%, C = 35,1%, P = 0,2-04%, K = 4-6%, Ca = 1-2%, Mg = 0,8-1,0%, C/N = 15,03% dan bahan organik > 50% (Supriyono, 1999).
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Emisi Gas Hasil Pembakaran Sampah Jutaan sampah dibuang ke lingkungan setiap hari. Kebanyakan ditimbun didalam tanah dan sebagian dibuang ke laut tanpa pengolahan. Peningkatan pembuangan sampah dapat menurunkan lualitas lingkungan. Masalah sampah merupakan masalah yang paling urgen yang harus segera diatsi. Untuk memperkecil volume sampah umumnya sebagian sampah padat akan dibakar dalam sebuah incinerator. Emisi gas yang keluar incinerator umumnya mengandung: (1) debu; (2) gas-gas seperti sulfur dioksida (SO2), nitrogen oksida(NOx), karbon monoksida (CO), dan asam chlorida (HCl), HC; (3) logam-logam; and (4) lain - lain. Gas-gas tersebut dapat bereaksi dengan ion-ion bebas di udara dan akan menyebabkan terjadinya proses penipisan ozon dan membentuk hujan asam. Kompisisi gas yang keluar dari incinerator dan kualitas udara standar ditunjukkan pada Tabel 2.1. Sedangkan diagram skematik pembentukan proses kimia yang disebabkan oleh emisi gas pada lapisan stratosfer ditunjukkan pada Gambar 2.1 (NASA, 1994). Tabel 2.1 Kompisisi gas yang keluar dari incinerator dan kualitas udara standar No
Pollutan
1 2 3 4 5
SO2 HCl Dust CO NO2
Flue gas (mg/m3) 50 – 3000 50 – 2000 5 – 5000 50 – 100 60 - 500
European Community Rule, 16-12-1994 (mg/m3) 50 10 10 50 -
Sumber: NASA, 1996
Efek kegiatan pembentukan proses kimia terhadap lapisan troposphere (perkiraan ketinggian 18 km dari permukaan bumi) secara sistimatika ditunjukkan pada Gambar 2.1. Komponen-komponen kimia meningggalkan permukaan bumi akan teroksidasi di lapisan atmosfer. Spesies kimia di lapisan troposphere terdiri dari hidrokarbon metana dan nonmetana akan teroksidasi dengan komponen organic seperti CO, NO membentuk asam
3
nitrate dan peroxyacetyl nitrate (PAN), komponen hydrogen (terutama ion radikal OH and HO2 membentuk hydrogen peroxides), ozone, dan komponen sulfur [dimethylsulfide (DMS), sulfur dioksida and asam sulfur]. Radikal hidroksil (OH) umumnya paling kuat bereaksi dengan komponen kimia dan akan menyebabkan reaksi oksidasi di atmosphere. 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gambar 2.1 Diagram skematik pembentukan proses kimia yang disebabkan oleh emisi gas di lapisan stratosphere Gambar 2.2 menunjukkan diagram skematik terhadap komponen kimia dan proses photo kimia yang terjadi pada lapisan troposphere (NASA, 1996). Ozon juga mempunyai peranan penting terhadap proses di lapisan troposphere: bersama dengan uap air yang merupakan radikal bebas OH. Kehadiran gas-gas di dalam lapisan troposphere tidak hanya disebabkan oleh intrusi ozon di stratospheric (Kira-kira 50 km dari permukaan bumi) juga disebabkan karena massa udara yang melewati lapisan tropopause. Hal ini juga akan membentuk reaksi photochemical termasuk nitrogen oksida, hidrokarbon, and karbon monoksida. Satu pertanyaan utama adalah bagaimana kegiatan oksidasi di atmosfer yang disebabkan oleh aktifitas manusia?. Akhirnya, komponen sulfur yang meninggalkan bumi akan teroksidasi di atmosfer membentuk cairan dan partikel padat yang akan tersuspensi di atmosphere. Partikel padatan menyebabkan kesetimbangan radiasi di atmosfer yang dapat menyebabkan terbentuknya hujan asam. Reaksi antara gas-gas dengan radikal bebas (O dan OH) akan menyebabkan penipisan lapisan ozon yang akan menyebabkan terjadinya panas bumi meningkat. Proses kimia ini secara linear akan mempengaruhi penipisan lapisan ozon yang ada di atmosfer.
4
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Gambar 2.2 Diagram skematik kimia di lapisan troposfer dan hubungannya dengan lapisan ozone (NASA, 1996)
2. 2 Persiapan Sorbent Ca(OH)2 yang Mempunyai Reaktifitas yang Tinggi dengan Penambahan Additive DE dan Kompos Berbagai literature mengemukakan bahwa reaksi pozzolanic antara silika dengan Ca(OH)2 di dalam larutan (slurry) membentuk kalsium silikat hidrat (hydrated calcium silicates (CSHs)) dan kalsium alumina (CAHs) yang tinggi yang dapat meningkatkan reaktivitas dari sorbent Ca(OH)2 (Liu dkk., 2002; Ho dan Shih, 1992; Ishizuka dkk., 2000). Gambar 2.3 menunjukkan model reaksi pozzolanic Ca(OH)2 dengan silika yang mengandung DE.
5
Hydrated Calcium Silicate (CSHs) Ca(OH) 2 D.E.
Slurring
Gambar 2.3 Model reaksi pozzolanic Ca(OH)2 dengan silika yang mengandung DE (Mariana, 2003)
Beberapa literature juga menyebutkan bahwa reaktifitas sorbent sangat tergantung pada luas permukaan kontak sorbent (specific surface area) (Klinspor dkk., 1983; 1984). Secara jelas pengaruh luas permukaan kontak terhadap laju reaksi dengan menggunakan Ca(OH)2 sebagai sorbent padat telah direport oleh beberapa literatur (Irabien dkk., 1992; Ortiz dkk., 1993). Tsuchiai dkk. (1995) menyebutkan bahwa penghilangan SO2 maksimum diperoleh ketika pada waktu sebuah sorbent mencapai diameter pori rata-rata (mean pore diameter) maksimum, tetapi pada saat itu luas permukaan kontak spesifik (specific surface area) belum mencapai maksimum. Renado dkk. (1999) menunjukkan bahwa volume mesopore dan macropore merupakan komponen yang paling utama yang berhubungan dengan reaktifitas sorbent dan konversi penyisihan gas. Lin dan Shih (2003) menyebutkan bahwa peningkatan luas permukaan kontak spesifik (specific surface area) sangat dipengaruhi oleh peningkatan volume total pori. Jozewicz dkk. (1987) menyebutkan bahwa peningkatan spesies hidrat (hydrated species) yang terdapat di dalam permukaan sorbent
dapat meningkatkan reaktifitas padatan dan
diharapkan untuk menghilangkan hidrasi air dengan pengontakan sorbent dan gas panas untuk menghasilkan pori baru yang mempunyai luas permukaan kontak baru. Peristiwa ini umumnya dikenal dengan proses kalsinasi. Jika reaktifitas sorbent sangat tergantung pada luas permukaan kontak spesifik (specific surface area) dan volume total pori, maka sangatlah penting untuk meningkatkan luas permukaan kontak spesifik dan volume pori dari sebuah sorbent padat melalui proses kalsinasi. 6
Kompos adalah hasil penguraian parsial atau tidak lengkap dari campuran bahan-bahan organik yang dapat dipercepat secara artifisial oleh populasi berbagai macam mikroba dalam kondisi lingkungan yang hangat, lembab, dan aerobik atau anaerobic. Pengomposan adalah proses dimana bahan organik mengalami penguraian secara biologis, khususnya oleh mikroba-mikroba yang memanfaatkan bahan organik sebagai sumber energi. Membuat kompos adalah mengatur dan mengontrol proses alami tersebut agar kompos dapat terbentuk lebih cepat. Proses ini meliputi membuat campuran bahan yang seimbang, pemberian air yang cukup, mengaturan aerasi, dan penambahan aktivator pengomposan. Kompos sangat bermanfaat untuk mengurangi tingkat cemaran udara yang berasal dari sumber-sumber zat pencemar berupa bahan organik mudah-menguap yang banyak digunakan sebagai pelarut pada industri kimia, industri polimer, dan laboratorium seperti SO2, CO, NO2, H2S, NH3, dan senyawa hidrokarbon lainnya (Supriyono, 1999). Menurut Suprapto (2003), kehadiran kompos di dalam sorbent Ca(OH)2 dapat meningkatkan penurunan konsentrasi CO di dalam gas hasil pembakaran. Penurunan konsentrasi CO ini dikarenakan terdapat beyono, berupa bakteri anaerobic seperti Methanobacterium dan Methanocarcina dapat mengubah gas CO menjadi metana dengan adanya hydrogen. Hidrogen terbentuk dari reaksi antara Ca(OH)2 dengan gas CO hasil pembakaran (Alizar, 2005). CO(g) + Ca(OH)2(s)
Ca(CO)3(s) + H2(g)………….....(2-1)
Karbonmonoksida dioksidasi dan berlaku sebagai donor electron selama pertumbuhan berbagai bakteri Clostridia. Beberapa bakteri aerobik yan lain dalam bentuk populasi campuran dapat mengubah gas CO menjadi metana dengan adanya hidrogen (Suprapto, 2003): CO(g) + 3H2(g)
CH4(g)+ H2O(l)………………..(2-2)
Beberapa bakteri anaerobik Methanocarcina dan Methanobacterium dengan adanya hidrogen dapat mengubah gas CO menjadi CH4 dan tanpa menggunakan oksigen dapat mengoksidasi CO menjadi CO2 (Kluyver dan Schellen, 1974). 4CO + 2H2O
3CO2 +CH4 ........................................ (2-3)
7
Spesies seperti Carboxydomonas, Hydrogennomonas, Bacillus dan bakteri pengoksidasi tanah dapat mengoksidasi gas CO menjadi CO2 (Hubley, 1974). CO(g) + 1/2O2(g)
CO2(g) …………………....…..(2-4)
2. 3 Pengetesan Reaktifitas Sorbent Ca(OH)2/DE/Kompos Gas hasil pembakaran sampah megandung polutan-polutan yang sangat berbahaya seperti sulfur dioksida (SO2), karbon monoksida (CO), HC, partikel padatan, dan lain-lain. Perkembangan proses yang ekonomis untuk menghilangkan polutan-polutan tersebut sangat dibutuhkan. Untuk tujuan tersebut di atas, sebuah reaktor bag filter dengan menggunakan sorbent Ca(OH)2 sangat menjanjikan karena merupakan proses yang sederhana, mudah penanganan, ekonomis dan tidak perlu penanganan limbah cair. Namun demikian, proses ini mempunyai kelemahan yaitu kecilnya konversi dari sorbent dan rendahnya efisiensi pemisahan gas (Uchida dkk., 1979; Seno dkk., 1996). Untuk menyelesaikan masalah kecilnya efisiensi pemisahan gas tersebut, perlu dipersiapkan sorbent Ca(OH)2/DE/kompos. Pengetesan reaktifitas sorbent dapat dilakukan dengan berbagai cari seperti menggunakan fixed bed reactor, bag filter, dan lain sebaginya. Sistem pengontakan gas dengan sorbent padat dipat dilakukan dengan berbagai cara antara lain: (1) sistem pengontakan secara fixed bed; (2) sistem pengontakan menggunakan fluidized bed; dan (3) sistem pengontakan menggunakan bag filter. Umumnya proses penyerapan gas yang selama ini dilakukan di dalam sebuah incinerator menggunakan bag filter adalah dengan melakukan spray sorbent pada pipa gas masuk filter seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4. Sistem pengontakan ini mempunyai banyak kelemahan antara lain: 1) Rendahnya penyerapan gas pada saat awal gas masuk bag filter 2) Penyerapan gas akan meningkat seiring dengan meningkatnya waktu pengaliran gas ke bag filter karena ketebalan tempelan sorbent di permukaan filter akan terus meningkat terhadap waktu seperti diperlihatkan pada Gambar 2.5.
8
Peningkatan efisiensi penyerapan gas dalam sorbent padat dapat dilakukan dengan menabur/menempelkan sorbent di seluruh permukaan filter dimana proses penyerapan akan terjadi bukan hanya pada saat spray sorbent pada pipa gas masuk bag filter, tetapi penyerapan gas juga terjadi pada permukaan filter dalam reaktor. Oleh karena itu penyerapan gas akan terjadi mulai saat awal pengontakan gas dengan sorbent sampai dengan waktu tertentu dimana permukaan pori filter sudah ditutupi oleh sorbent. Pada saat tersebut perlu dilakukan back wash untuk menghilangkan sorbent di permukaan pori filter. CW
Bag Filter
Flue Gas Boiler
Lime Silo
Stack
Air Preheater Evaporative Type Cooler
ID Fan Injection Blower To Disposal
To Disposal Waste Incinerator
Injection Blower
Gambar 2.4 Treatment gas menggunakan proses kering Sistem treatment gas menggunakan proses kering yang dilakukan dalam bsebuag bag filter bertujuan untuk membersihkan gas dari komponen-komponen yang berbahaya. Penggunaan sistem bag filter untuk membersihkan gas buangan dari komponen yang berbahaya sangatlah tepat untuk digunakan karena strukturnya simple/sederhana, mudah penanganan, ekonomis dan tidak menghasilkan limbah cair. Gambar 2.4 merupakan salah satu contoh sistem pengelolaan gas dengan menggunakan proses. Sistem ini terdiri dari empat peralatan utama: (1) sebuah evaporator tipe cooler; (2) sebuah bag filter; dan (3) sebuah storage and sebuah peralatan injeksi/spray batu kapur. Flue gas (emisi gas) yang keluar dari incinerator diumpankan ke sebuah evaporator tipe cooler untuk menurunkan temperature gas dengan menginjeksikan air., sehingga temperatur gas yang masuk bag filter dapat dikontrol untuk proses reaksi antara gas dengan
9
sorbent, sehingga dihasilkan efisiensi penghilangan gas yang tinggi dan mencegah terbentuknya garam seperti CaCl2 and dioksin. Setelah sesuai dengan temperature yang diinginkan, flue gas dicampur dengan padatan Ca(OH)2 dimana serbuk Ca(OH)2 akan bereaksi dengan pollutant seperti SO2, SO3, HCl and HF (jika ada). Serbuk Ca(OH)2 akan bereaksi dengan pollutant pada permukaan sorbent tetapi inti dari sorbent (Core) tidak ikut bereaksi. Campuran flue gas dan padatan diumpankan ke sebuah bag filter, dimana padatan terdiri dari produk hasil reaksi, sorbent sisa (Ca(OH)2) dan debu dari emisi gas, akan terpisah secara efektif dari flue gas melewati kain filter. The pollutant gas (gas yang tidak diinginkan) akan mengalami pengontakan dengan sisa Ca(OH)2 di dalam bag filter dan akan terjadi reaksi lanjutan. Cake filtrate akan dihilangkan dari kain filter dengan menggunakan kompres udara pulse jet yang diinjeksi ke untuk membersihkan filter. Konsep dari sebuah reaktor jenis filter ditunjukkan pada Gambar 2.5. Gas yang terkandung debu dan batu kapur dilewatkan melalui sebuah kain filter, dimana hanya gas yang akan melewati kain filter. Kenyataannya pemisahan debu menggunakan sistem filtrasi bukan merupakan pemisahan yang sederhana, jika porositas filter lebih besar dari ukuran partikel debu yang akan dipisahkan. Ketika gas yang mengandung debu pertama sekali dilewatkan melalui kain filter, efisiensi pemisahan debu sangat rendah sampai cukup debu menempel pada pori filter. Pada saat awal debu menempel di pori filter, dimana tidak terjadi pemisahan debu. Penempelan debu ke pori filter mengikuti sistem gravity settling and the Brownian di dalam pori. Pembentukan lapisan padatan (precoat layer) akan terbentuk beebrapa menit. Ketika lapisan ini terbentuk, maka efesiensi pemisahan pollutan gas akan mencapai 99%.
10
Dengan cara yang sama pada pemisahan debu, reaksi antara gases and batu kapur tidaklah sederhana juga. Ketika pertama sekali gas yang mengandung batu kapur melewati kain filter, reansi hamper dikatakan nol (zero) sampai cukup batu kapur terbentuk di pori filter membentuk lapisan batu kapur (precoated layer). Derajat reaksi akan meningkat dengan meningkatnya lapisan batu kapur di pori filter sedangkan pressure drop melewati filter meningkat. Operasi akan berhenti jika pressure drop meningkat pada level tertentu
Particle layer
Filter
Unreacted Lime
Gas in
Gas out
Reacted Lime
Dust
Precoated layer Mixed deposit dust and special dose
Gambar 2.5 Gambar konsep sistem reaktor filter
11
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 3.1 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1) Mempersiapkan absorbent Ca(OH)2 yang mempunyai reaktifitas yang tinggi. Persiapan absorben tersebut dilakukan dengan penambahan additive tanah diatome (DE) dan kompos ke dalam sorben Ca(OH)2 2) Pemanfaatan sumber daya alam yaitu tanah diatomeae dan kompos sawit yang melimpah ruah di NAD yang selama ini belum dimanfaatkan 3.2 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian adalah: 1) Menghasilkan sorbent yang reaktif sehingga dapat digunakan untuk mengabsorp gas-gas yang berbahaya dari proses pembakaran sampah 2) Hasil penelitian ini sangat memberi konstribusi dalam pengembangan ilmu Neraca Massa dan Energi yang menuju pada pengembangan Ipteks, sehingga dapat menambah wawasan dan ketrampilan peneliti seta sebagai wahana pertukaran informasi perkembangan penelitian. 3) Melalui aktivitas penelitian dan pendidikan yang berkesinambungan diharapkan dapat menangani problem-problem yang dihadapi oleh industriindustri kimia terkait yang ada di Indonesia dan Nanggroe Aceh Darussalam khususnya.
12
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1. Persiapan Sorbent Ca(OH)2 yang mempunyai Reaktifitas yang Tinggi dengan Penambahan Additive DE dan Kompos Persiapan bahan yang diperlukan meliputi pengadaan bahan-bahan berikut: 1. Ca(OH)2 2. Tanah diatome 3. Aquades 4. Kompos 5. Sampah (karet, kayu, tempurung kelapa,daun-daun kering, kertas) 6. Bahan bakar solar Tanah diatome dan kompos dihaluskan untuk memperoleh ukuran partikel masing-masing adalah 350 mesh. Sedangkan peralatan yang dipersiapkan meliputi: A.
B.
Persiapan Sorbent Ca(OH)2/DE/Kompos: 1.
Erlenmeyer
2.
Pipet volum
3.
Aluminium foil
4.
Corong pemisah
5.
Gelas ukur
6.
Magnetic stirrer/water batch
7.
Termometer
Tes Aktifitas Sorbent Ca(OH)2/DE/Kompos: 1.
Drum tempat pembakaran sampah
2.
Selang untuk mengalirkan gas ke Compressor
3.
Compressor untuk mengumpulkan gas hasil pembakaran sampah
4.
Furnace rakitan suhu 50 – 500oC
5.
Inpektor Tipe GL-18
13
6.
Bag Filter Reactor
7.
Thermocouple rakitan
8.
Temperatur Control Model EV-600
9.
Bacharach. INC ECA 450
Kapur hidrat (hydrated lime) yang digunakan dalam percobaan ini adalah Ca(OH)2 murni (99.9% - Ca(OH)2), sedangkan tanah diatome yang digunakan berasal dari NAD.
1. Ca(OH)2 + additive 2. Water
1
3. Mixer 5
4. Water bath 5. Heater
4
6. Magnetic stirrer
2 3 6
Gambar 4.1 Persiapan sorbent (Skema) Persiapan sorbent ditunjukkan pada Gambar 4.1. Kapur hidrat dan additive DE, bersamasama dengan 100 g air dimasukkan ke dalam beaker polypropylene conical pada berbagai variasi rasio Ca(OH)2/additives dengan rasio berat air/padatan (Ca(OH)2+additives) adalah 10. Beaker kemudian ditutup dan dimasukkan ke dalam was water bath pada temperatur 65oC. Kemudian diaduk dengan magnetic stirrer selama 2 jam. Setelah diaduk, slurry dikeringkan selama 24 jam pada temperature 120oC dan solid kemudian dikalsinasi pada berbagai variasi temperature selama 2 jam. Cake hasil pengeringan dihaluskan dan kemudian setelah dilakukan analisa spesifik surface area (SBET). Cake sorbent Ca(OH)2/DE dengan kehalusan 350 mesh dicampur dengan kompos 350 mesh dengan perbandingan 3:1:1. Adapau diagram alir persiapan sorbent ditunjukkan pada Gambar 4.2. Kompos yang digunakan merupakan pupuk kompos olahan limbah sawit dengan komposisi: air = 45-50%, abu = 12,6%, N = 2-3%, C = 35,1%, P = 0,2-04%, K = 4-6%, Ca = 1-2%, Mg = 0,8-1,0%, C/N = 15,03% dan bahan organik > 50% (Supriyono, 1999). Sorbent Ca(OH)2/DE/kompos kemudian dimasukkan ke dalam fixed bed reaktor pada
14
keteinggian tertentu (2 cm, 4 cm, 6 cm) untuk test aktifitas. SEM, Hitachi S-3000N digunakan untuk melihat marfologi sorbent. Konsentrasi gas masuk dan keluar reaktor dianalisa dengan menggunakan Bacharach.Inc 450 Analyzer.
Ca(OH)2
DE
Kompos Slurry
Air Dihaluskan
Diaduk
Dikeringkan Sorbent Ca(OH)2/DE
Dihaluskan
Sorbent Ca(OH)2/DE/Kompos
Gambar 4.2 Diagram alir persiapan sorbent yang dilakukan 4.1.1 Penghalusan sampel tanah diatomea dan kompos Penghalusan tanah diatomea dan kompos dilakukan dengan menggunakan Ball Mill di Laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia Unsyiah. Penghalusan ini dilakukan untuk mempersiapkan tanah diatomea dalam berbagai varisi ukuran partikel.
4.1.2 Pengayakan sampel tanah diatomea dan kompos Proses pengayakan sampel diatome dan kompos dilakukan dengan menggunakan Ayakan Shaker di Laboratorium Proses dan Operasi Teknik Kimia Unsyiah. Pengayakan ini bertujuan untuk mempersiapkan ukuran partikel tanah diatome seperti yang diharapkan. Ukuran partikel yang dipersiapkan adalah masing-masing adalah 350 mesh 4.2. Test Aktifitas (Penyisihan SO2, CO dan HC menggunakan Sorbent Ca(OH)2/DE/Kompos) Percobaan untuk reaksi sorbent dengan gas SO2, CO dan HC dilakukan dalam sebuah reaktor fixed bed. Pembakaran sampah dilakukan dalam sebuah drum. Gas-gas hasil pembakaran sampah dalam drum dicollect/dikumpulkan dalam sebuah compressor melalui pipa. Gas dari compressor dilakukan analisa konsentrasi gas awal sebelum dialirkan
15
kedalam fixed bed reaktor. Aliran gas dari kompressor dialirkan ke fixed bed reaktor dengan laju alir 0,5 liter/min melewati sebuah pemanas listrik untuk menaikkan temperature menjadi 50 oC, 100 oC, dan 150 oC dan kemudian direaksikan dengan sorbent padat di dalam sebuah fixed bed dengan tinggi unggun sorbent 2 cm, 4 cm dan 6 cm dengan waktu reaksi dilakukan selama 480 sec. Adapun skema pengetesan aktifitas sorbent dalam fixed bed reaktor ditunjukkan pada Gambar 4.3. Sedangkan skema rangkaian proses penyerapan gas dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gas hasil pembakaran sampah
Kompresor
Fixed Bed Reactor
Analisa : Konsentrasi CO, SO2, HC
Inpektor
Gambar 4.3 Skema tes aktifitas sorbent
5 6 2
3
1
4
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Alat pembakaran sampah Kompressor Furnace Fixed Bed Reaktor Thermocouple Temparatur kontrol Inspektor Bacharach Inc. 450
8
7
Gambar 4.4 Skema rangkaian proses penyerapan gas
16
. 1.
Pembakaran Sampah
Untuk mendapatkan gas SO2, CO dan HC hasil pembakaran, maka dilakukan pembakaran bahan-bahan yang terdiri dari daun-daun kering, karet, kayu, tempurung kelapa, dll dalam sebuah drum. 2.
Pengumpulan Gas Hasil Pembakaran
Gas hasil pembakaran sampah dalam sebuah drum dialirkan ke dalam sebuah compressor untuk dikumpulkan sebelum gas dialirkan ke fixed bed reaktor. Setelah compressor penuh, maka pembakaran sampah dihentikan. Konsentrasi gas yang dikumpulkan di dalam compressor dianalisa dengan jalan memasukkan sensor Bacharach.Inc 450 Analyzer ke dalam pipa gas keluar dari compressor. 3.
Penyerapan Gas Hasil Pembakaran 1) Mengalirkan umpan berupa gas SO2, CO dan HC ke dalam Compressor ke dalam
fixed bed reactor yang telah diisikan sorbent dengan tinggi unggun tertentu selama waktu reaksi 480 detik 2) Gas keluaran reaktor dialirkan ke inpektor untuk melihat ada tidaknya gas yang
keluar dari fixed bed reactor 3) Banyaknya SO2, CO dan HC yang diserap di analisa dengan analisis emisi gas
menggunakan alat BACHARACH INC. ECA 450 dengan memasukkan sensor alat tersebut ke dalam pipa gas keluar dari fixed bed reactor. 4.
Analisa Gas a. Menghitung Konsentrasi Gas Gas hasil pembakaran sampah dapat dianalisa secara langsung dengan melihat hasil konsentrasi yang ditampakkan pada layar monitor gas analyzer. Dimana dengan adanya nilai tersebut maka konsentrasi gas yang diserap absorben adalah: Gas yang terserap = Gas umpan – Gas hasil analyzer.............. (4-1) b. Menghitung Efesiensi Penyerapan Gas Efesiensi penyerapan gas dihitung berdasarkan persamaannya berikut :
17
x =
gas umpan - gas hasil analizer x 100 % gas umpan
.............. (4-2)
dimana : x
= Konversi (%)
gas umpan
= Konsentrasi gas umpan (ppm)
gas analyzer = Konsentrasi gas akhir (ppm)
18
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Pengaruh jenis sorbent terhadap efesiensi penyerapan gas Pengaruh jenis sorbent terhadap efesiensi penyerapan gas CO, SO2 dan HC ditunjukkan pada Gambar 5.1. Gambar 5.1 menunjukkan bahwa efisiensi penyerapan gas CO untuk semua jenis sorbent berada diatas 10%. Efesiensi penyerapan gas CO, SO2 dan HC yang paling tinggi adalah pada sorbent Ca(OH)2+DE+kompos masing-masing sebesar 48,761%, 48,087% dan 65,385% dalam variabel percobaan yang dilakukan. Hal ini disebabkan karena tanah diatome memiliki kandungan silika sedangkan kompos memiliki kandungan seperti C, C/N, air dan lain-lain.
Gambar 5.1 Pengaruh jenis sorbent terhadap efesiensi penyerapan gas pada temperatur 150oC dan tinggi unggun 6 cm Disamping hal tersebut di atas penyerapan gas SO2, CO dan HC lebih tinggi menggunakan modifikasi sorbent Ca(OH)2/DE/kompos dikarenakan porositas sorbent Ca(OH)2+DE lebih besar dibandingkan sorbent Ca(OH)2 murni. Hal ini dapat dijelaskan bahwa porositas sorbent Ca(OH)2+DE lebih besar daripada porositas sorbent Ca(OH)2 murni, sehingga efesiensi penyerapan gas lebih tinggi pada sorbent Ca(OH)2+DE. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Mariana (2003) yang menyatakan bahwa sorbent Ca(OH)2+DE mempunyai porous yang lebih besar dari sorbent Ca(OH)2 murni. Reaksi
19
pozzolanic antara silika dengan Ca(OH)2 di dalam larutan (slurry) membentuk kalsium silikat hidrat (hydrated calcium silicates (CSHs)) dan kalsium alumina (CAHs) yang tinggi yang dapat meningkatkan reaktivitas dari sorbent Ca(OH)2 (Liu dkk., 2002), seperti yang ditunjukkan pada reaksi berikut: Ca(OH)2 + SiO2 + H2O
CaO.SiO2.2H2O …….……….... (5-1) Kalsium silikat hidrat
Gambar 5.2 Pengaruh jenis sorbent terhadap diameter pori (Mariana, 2003) Kehadiran kompos di dalam sorbent Ca(OH)2 dapat meningkatkan penurunan konsentrasi CO di dalam gas hasil pembakaran (Suprapto, 2003). Penurunan konsentrasi CO ini dikarenakan terdapat beyono, berupa bakteri anaerobic seperti Methanobacterium dan Methanocarcina dapat mengubah gas CO menjadi metana dengan adanya hydrogen. Reaksi yang terjadi antara CO dengan sorbent Ca(OH)2/DE/kompos adalah sebagai berikut: CO(g) + Ca(OH)2(s)
Ca(CO)3(s) + H2(g)………….....(5-2)
CO(g) + 3H2(g)
CH4(g)+ H2O(l)………………..(5-3)
4CO + 2H2O
3CO2 +CH4 ..............................(5-4)
20
5.2 Pengaruh tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas Tinggi unggun berpengaruh terhadap efesiensi penyerapan gas, semakin tinggi unggun maka efesiensi penyerapan gas akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena kontak antara sorbent dengan gas semakin lama, sehingga gas yang terserap akan semakin besar. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Suprapto (2003) yang menyatakan bahwa semakin tinggi unggun maka efesiensi penyerapan gas akan semakin besar, pada tinggi unggun 15 cm gas yang terserap adalah 45% sedangkan pada tinggi unggun 75 cm gas yang terserap adalah 91,06%. Gambar 5.3 s/d Gambar 5.7 memperlihatkan pengaruh ketinggian unggun terhadap efesiensi penyerapan gas untuk masing-masing sorbent.
Gambar 5.3 Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2 pada temperatur operasi 50oC.
21
Gambar 5.4 Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent DE pada temperatur operasi 50oC
Gambar 5.5 Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent kompos pada temperatur operasi 50 oC
Gambar 5.6 Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2/DE pada temperatur operasi 50oC 22
Gambar 5.7 Hubungan antara tinggi unggun terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2/DE/kompos pada temperatur operasi 50 oC 5.3 Pengaruh temperatur terhadap konsentrasi gas yang terserap Temperatur berpengaruh terhadap efesiensi penyerapan gas. Gambar 5.8 s/d Gambar 5.12 menunjukkan bahwa semakin tinggi temperatur maka efesiensi penyerapan gas akan semakin meningkat dalam variabel penelitian yang dilakukan. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Jozewicz (1987) yang menyatakan bahwa semakin tinggi temperatur maka luas permukaan sorbent akan semakin luas, sehingga gas yang terserap semakin banyak. Efesiensi penyerapan gas CO yang paling bagus adalah 48,761%, gas SO2 57,534% dan gas HC 65,383% pada sorbent Ca(OH)2+DE+kompos pada temperatur 150oC.
Gambar 5.8 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2
23
Gambar 5.9 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent tanah diatome
Gambar 5.10 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent kompos
24
Gambar 5.11 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2/DE
Gambar 5.12 Hubungan antara temperatur reaksi terhadap efesiensi penyerapan gas pada sorbent Ca(OH)2/DE/kompos
25
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1
Kesimpulan
Dari hasil pembahasan penelitian ini dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi unggun dan temperatur, maka efesiensi penyerapan gas semakin tinggi. Sorbent yang paling baik untuk menyerap gas CO, SO2 dan HC adalah sorbent Ca(OH)2/DE/kompos masing-masing sebesar 48,761%, 48,087% dan 65,385% pada tinggi unggun 6 cm dan temperatur 150oC 6.2
Saran
Berdasarkan hasil dan pembahasan pada penulisan laporan ini, disarankan untuk melakukan penelitian selanjutnya untuk mengukur konsentrasi CH4 yang terbentuk dari reaksi antara gas CO dengan sorbent Ca(OH)/DE/kompos serta melakukan penyerapan gas menggunakan variabel yang lebih banyak seperti tinggi unggun > 10 cm untuk memperolah penyerapan gas yang memenuhi baku mutu gas menurut Peraturan Pemerintah No. 41 Tahun 1999 tentang baku mutu kualitas udara. Demikian juga perlu pengembangan model yang bisa menggambarkan fenomena pemisahan gas secara simultan menggunakan sorben padat. Ucapan terima kasih Dengan selesainya penelitian ini kami mengucapkan terima kasih atas bantuannya sehingga penelitian ini berjalan dengan baik. Terima kasih kepada member Lab Operasi Teknik Kimia, Unsyiah. Terima kasih khusus kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan Nasional yang telah membiayai penelitian ini sesuai dengan Surat Perjanjian
Pelaksanaan
Penugasan
Penelitian
Strategis
Nasional
Nomor
:
399/SP2H/PL/Dit.Litabmas/IV/2011, tanggal 14 April 2011.
26
DAFTAR PUSTAKA BARISTAND, “Laporan Hasil Uji Komposisi Kimia Tanah Diatome”, Laboratorium Penguji Balai Riset dan Standardisasi Industri Banda Aceh (2009) Djoko, S, “Pengolahan Gas Karbon Monoksida dalam Gas Buang dengan Biofilter” Universitas Diponegoro, Semarang (2003) Elsa M, Fahrul dan Ratna Mutiara, “Emisi Hasil Pembakaran” (2010) Hadiwiyoto, S, “Hasil-hasil Olahan Susu, Ikan, Daging dan Telur”. Edisi ke-2. Penerbit Liberty, Yogyakarta (1983) Irabien, A. F. Cortabitart and I. Ortiz, “Kinetics of Flue Gas Desulfurization at Low Temperatutes, Nonideal Surface Adsorption Model”, Chem. Eng. Sci. 47, pp. 1533-1543 (1992) Iswandi, “Pengaktifan Tanah diatomea sebagai BleachingEarth untuk Pemucatan Minyak Kelapa Sawit”, Fakultas Teknik Unsyiah, Banda Aceh (1996) Jozewicz, W. Chang, J. Brna, T. Sedman, C, “Reactivation of Solids from Furnace Injection of Limestone for SO2 Control”, Environ. Sci. Technol. 21, 7, pp. 664670 (1987) Lin, R.B and S.M. Shih, “Characterization of Ca(OH)2/fly ash sorbent for flue gas desuldurization”, Power Tech, 131, pp. 212-222 (2003) Liu, C.F, S.M. Shih and R.B. Lin, “Kinetic of the Reaction of Ca(OH)2/Fly Ash Sorbent with SO2 at Low Temperatures”, Chem. Eng. Sci., 57, pp. 93-104 (2002) Mariana, C. Chen, Y. Tsujimura, A. Maezawa and S. Uchida., “Experiments on SO2 Absorption in a Bag Filter Based on the Grain Model,” J. Chin. Inst. Chem. Engrs., 34, 2, pp. 2011-209 (2003) McCabe, W. L and Smith, J.C, “Operasi Teknik Kimia”, jilid 2, Erlangga, Jakarta (1999) Partington, J. R, “General for inorganic chemistry”, 3rd ed., Macmillan and Co Ltd, London (1961) Petrucci, R. H., “Prinsip dan Terapan Modern”, Diterjemahkan oleh Suminar, Edisi Keempat, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta :138 (1992) Soemanto, I, “Lembar Data Keselamatan Bahan Vol. 1”, Puslitbang Kimia Terapan – LIPI (1998) Supriyono, “Pencemaran udara bisa merusak ruku dan gangguan kesehatan staf perpustakaan”. Media pustakawan 4:3-9 (1999) Tchobanoglous, G. Theisen, H and Vigil, S. “Integrated Solid Waste Management: Engineering Principles and Management Issues”. McGraw-Hill, Inc.Singapore (1993) Tsuchiai, H, T. Ishizuka, T. Ueno, H. Hattori and H. Kita, ”Highly Active Sorbent for SO2 Removal prepared from Coal Fly Ash”, Ind. Eng. Chem. Res. 34, pp 14041411 (1995) Wood, C.W, and Holiday, A.K, “Inorganic Chemistry”, an Intermediate Text, Third Edition, The English Language Book Society and Bufferworths, London, 68 (1972)
27
Lampiran 1 Instrumen Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia Universitas Syiah Kuala (Unsyiah). Sarana pendukung penelitian ini yang tersedia di Laboratorium Operasi Teknik Kimia Unsyiah dan Badan pengandalan Dampak Lingkungan (Bapedal) Provinsi NAD ditunjukkan pada Tabel L.1. Tabel L.1 Sarana pendukung penelitian ini yang tersedia di Laboratorium Operasi Teknik Kimia Unsyiah dan Badan pengandalan Dampak Lingkungan (Bapedal) Provinsi NAD No
Peralatan yang ada
1
Oven driyer
2
Water batch
3
Heater
Kegunaan 1. Untuk mengeringkan slurry sorbent setelah dicampur dengan DE 2. Untuk mengkalsinasi sorbent Ca(OH)2/DE setelah dikeringkan 1. Untuk memanaskan slurry (air + Ca(OH)2 + DE) sehingga sesuai dengan yang diinginkan pada proses persiapan sorbent 2. Untuk menjaga temperatur slurry tetap konstant pada proses persiapan sorbent Untuk menaikkan temperatur water batch sehingga dapat meningkatkan temperatur slurry pada proses persiapan sorbent
Kemampuan
Keterangan
Dapat digunakan sampai temperature > 1000oC
Lab OTK Teknik Kimia Unsyiah
Sangat bagus
Lab OTK Teknik Kimia Unsyiah
Kondisinya bagus
Lab OTK Teknik Kimia Unsyiah
4
Erlenmeyer
Wadah persiapan sorbent dan analisa hasil percobaan
5
pH meter
Untuk mengukur pH slurry sorebnt pada proses persiapan sorbent
Ketelitiannya cukup bagus
6
Bacharach.Inc 450 Analyzer
Untuk menganalisa konsentrasi SO2, CO dan HCsetiap saat pada proses pengetesan aktifitas
Ketelitiannya cukup bagus
Jumlahnya cukup
Lab OTK Teknik Kimia Unsyiah Lab OTK Teknik Kimia Unsyiah Badan pengandalan Dampak Lingkungan (Bapedal) Provinsi NAD
Disamping sarana pendukung di atas, Fakultas Teknik Unsyiah juga memiliki sebuah bengkel yang dapat dimanfaatkan untuk merangkai peralatan pengetesan keaktifan penyerapan SO2 oleh sorbent Ca(OH)2/DE/kompos.
28
Teknik Kimia Unsyiah juga mempunyai Program Magister (S2). Hal ini sangat membantu pelaksanaan penelitian yang akan dilakukan baik dalam membantu mahasiswa S1 dalam percobaan maupun pengolahan dan analisa data dan pengembangan model matematik.
29
Lampiran-2 Curiculum Vitae Tim Peneliti CURRICULUM VITAE KETUA PENELITI 1. Nama Lengkap dan Gelar
: Dr. Ir. Mariana, M.Si.
2. Jenis Kelamin
:P
3. Tempat/Tanggal Lahir
: Aceh Besar/15 Juli 1967
4. Alamat
: Desa Nusa, Kecamatan Lhoknga, Aceh Besar
5. NIP
: 19670715 199303 2 003
6. Pangkat/Golongan
: Penata TK. I/IIId
7. Jabatan Fungsional
: Lektor
8. Jabatan Struktural
: Staf Pengajar Fakultas Teknik Jurusan T. Kimia Unsyiah
9. Jurusan/prodi
: Teknik Kimia
10. Fakultas
: Teknik
11. Riwayat Pendidikan
:
No 1
PENDIDIKAN
IJAZAH/TAHUN
SPESIALISASI
1992
Teknik Kimia
1997
Teknologi Proses, Pemisahan dan Modeling
2004
Teknologi Proses, Pemisahan dan Modeling
S1 (Teknik Kimia Unsyiah)
2
S2 (Teknik Kimia ITB)
3
S3 (Material Scinece & Chemical Engineering, Shizuoka University, Hamatasu, Jepang)
12. Pengalaman Penelitian (5 Tahun Terakhir) No
JUDUL PENELITIAN
TAHUN
SUMBER BIAYA
1
Treatment of Flue Gas from Incinerators using Dry and Wet Scrubber Systems
2004
Monbusho Scholarship, Jepang
2
Waste Water Treatment (Metal Separation from Aqueous Solution by Alkaline Solution)
2005 - 2006
Post Doctoral Shizuoka University, Jepang
3
Cr(III) Removal from Aqueous Solution by Alkaline Solution (Batch process): Modeling and Experiment, Fundamental Research, DIKTI, 2008
2008
Fundamental Research, DIKTI, 2008
30
4
Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling
2009
Rusnas, DIKTI, 2009
5
Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling (Lanjutan)
2010
Rusnas, DIKTI, 2010
13. Publikasi (5 Tahun Terakhir) No
JUDUL PENELITIAN
TAHUN
1
Experimental and Modeling Study on CO2 Absorption in a Cyclone Scrubber by Phenomenological Model and Neural Networks, Korean J. Chem. Eng., 21,3, pp. 589-594, 2004
2004
2
Ca(OH)2/Diatomaceous Earth Sorbents for HCl Removal in a Bag Filter Reactor J. Chin. Inst. Chem. Engrs., 35, 4, pp.285-288, 2004
2004
3
Preparation of Ca(OH)2/Diatomaceous Earth Sorbents by Calcination for HCl Removal in a Bag Filter Reactor, The 3rd Hokkaido Indonesian Student Association Scientific Meeting, Hokkaido, Japan, March, 2004
2004
4
Modeling Study of Dust Collection Efficiencies in a Wet Cyclone Scrubber, Annual Meeting of The Society of Separation Process Engineers, Japan (SSPEJ), Tokyo, Japan, June, 2004
2004
5
odeling of Cr(III) Removal from Aqueous Solution by Alkaline Solution, Indonesian 14th Indonesian Student Scientific Meeting in Japan, Nagoya, Japan, September, 2005
2005
6
Cr(III) Removal from Aqueous Solution by Alkaline Solution, J. Chem. Eng. Japan., 39, 7, pp. 724-730, 2006
2006
7
Cr(III) Removal from Aqueous Solution by Alkaline Solution: Modeling and Theoretical Study, Proc. of Rgional Symposium on Computational Mechanics and Numerical Analysis (CMNA-2006), Banda Aceh, Indonesia, May, 2006.
2006
8
Effect of pH on Cr(III) Removal from Aqueous Solution by Alkaline Solution: Modeling and Theoretical Study, Proc. of Annual symposium of Chemical Engineering Syiah Kuala University, Banda Aceh, Indonesia, September, 2006.
2006
9
Cr(III) Removal from Aqueous Solution by Alkaline Solution, J. Chem. Eng. Japan., 39, 7, pp. 724-730, 2006
2006
10
Gas Absoprption by Alkaline Solution in a Cylcone Scrubber : Experimental and Modeling, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 1 , Hal. 1- 6, 2007
2007
11
HCl Removal By Ca(OH)2/Fly Ash Sorbent in A Bag Filter Reactor, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 6 No. 2 , Hal. 60- 63,
2007
31
2007 12
13 14 15
Pengaruh pH terhadap Penghilangan Cr(III) dari Limbah Cair menggunakan Larutan Alkali: Modeling dan eksperiment Studi, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 7 No. 2 , Hal. 67 - 72, 2008 Gas Absorption by Alkaline Solution in a Cyclone Scrubber: Experimental and Modeling Study, Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan Vol. 7 No. 1, Hal. 9 - 14, 2008 Peningkatan Reaktivitas Sorbent Ca(OH)2 Menggunakan Tanah Diatome (DE) (accepted) Kinetika Reaksi Ca(OH)2 dengan SiO2 dalam Reaktor Batch Berpengaduk (sending)
2008
2008 2011 2011
Banda Aceh, 21 Nopember 2011 Ketua Peneliti, Dr. Ir. Mariana, M.Si NIP 19670715 199303 2 003
32
CURRICULUM VITAE ANGGOTA PENELITI 1. Nama Lengkap dan Gelar
: Dr. Ir. Syahrul, M.Sc.
2. Jenis Kelamin
: L
3. Tempat/Tanggal Lahir
: Banda Aceh, 11 Desember 1963
4. Alamat
: Jln.Tgk. Chik Dipineung1X No. 3 Gp. Pineung Kec. Shiah Kuala , Banda Aceh
5. NIP
: 19631211 199002 1 001
6. Pangkat/Golongan
: III/c
7. Jabatan Fungsional
: Lektor
8. Jabatan Struktural
: Staf Pengajar Fakultas Pertanian Jurusan Teknik Pertanian Unsyiah
9. Jurusan/prodi
: Teknik Pertanian
10. Fakultas
: Pertanian
11. Riwayat Pendidikan
:
No 1 2 3
PENDIDIKAN
IJAZAH/TAHUN
SPESIALISASI
1989
Soil and water Engineering
1996
Hydrologika Modelling
1999
Watershed Management and Hydrology
S1 (Teknik Pertanian IPB) S2 (Dept. Of Agricultura and Eavironmental Engineering, Utsonomiya Unifersity-Japan ) S3 (Agricultural EngineeringTokyo University of Agriculture And Technology-Japan)
12. Pengalaman Penelitian (5 Tahun Terakhir) No 1
2
3
JUDUL PENELITIAN Pendugaan Limpasan (run off) di sub DAS Kr. Seulimum Aceh Besar Dengan Simulasi Tank Modal Menggunakan Genetic Algorithm Cr(III) Removal from Aqueous Solution by Alkaline Solution (Batch process): Modeling and Experiment, Fundamental Research, DIKTI, 2008 Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling
TAHUN
SUMBER BIAYA
2004
DIKS Unsyiah
2008
Fundamental Research, DIKTI, 2008
2009
Rusnas, DIKTI, 2009
33
4
Peningkatan reaktifitas absorbent Ca(OH)2 untuk penyisihan SO2 hasil pembakaran sampah menggunakan bag filter reaktor: Percobaan dan Modeling (Lanjutan)
2010
Rusnas, DIKTI, 2010
13. Publikasi (5 Tahun Terakhir) No 1 2 3 4 5
JUDUL PENELITIAN
TAHUN
Evaluasi Respon Hidrologis Sub DAS Krueng Jreue dengan Simulasi Komputer Tank Modal , Jurnal Agrista Vol.6 No. 1 , 2002 , pp. 7-18 Evaluasi Aspek-aspek Hidropedologis Sub DAS Lawe Alas Bagian Hulu Kabupaten Aceh Tenggara, Jurnal Agrista Vol. 7 No. 2 , 2003 , pp, 110-117 Ketersediaan Hara N, P , dan K Tanah Salin dengan Aplikasi Berbangai jenis Bahan Organik, Jurnal Ilmiah Tambua Vol. VI No. 1, 2007, pp. 96-100 Peningkatan Reaktivitas Sorbent Ca(OH)2 Menggunakan Tanah Diatome (DE) (accepted) Kinetika Reaksi Ca(OH)2 dengan SiO2 dalam Reaktor Batch Berpengaduk (sending)
2002 2003 2007 2011 2011
Banda Aceh, 21 Nopember 2011 Ketua Peneliti, Dr. Ir. Syahrul, M.Sc NIP 19631211 199002 1 001
34
CURRICULUM VITAE ANGGOTA PENELITI BIODATA ANGGOTA PENELITI
1. 2. 3. 4.
Nama lengkap dan gelar Jenis kelamin Tempat/tanggal lahir Alamat Aceh 5. NIP 6. Pangkat/Golongan 7. Jabatan Fungsional 8. Jabatan Struktural 9. Jurusan/Prodi 10. Fakultas 11. Riwayat pendidikan No 1 2 3
Pendidikan S1 S2 S3
: : : :
Dr. Farid Mulana, ST., M.Eng. Laki-laki Aceh Besar, 8 Februari 1972 Jl. Prada 1 Lr. Seulanga No. 20 Kp. Pineung Banda
: : : : : :
19720802 199702 1 001 Penata Muda Tk. I / III/b Lektor Ketua Bidang Teknologi Proses Jurusan Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Unsyiah Teknik
Ijazah//tahun Sarjana Teknik Kimia/1996 Master Teknik/2002 Doktor Teknik/2005
Spesialisasi Proses Teknik Kimia Materials Science Functional Materials Engineering
12. Pengalaman Penelitian (5 Tahun Terakhir) No Judul Penelitian 1 Studi Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Kapas dan Kinerja Mesin 2 Studi Penghilangan Cr(III) dari Limbah Cair dengan Menggunakan Larutan Alkali: Percobaan dan Modelling 3 Pembuatan Kayu Komposit dari Limbah serbuk Kayu dan Plastik Polietilen 4 Peningkatan Mutu Minyak Nilam Aceh Menggunakan Proses Adsorpsi Dan Pengkelatan Serta Distilasi Fraksinasi 5 Hydrogen Absorbing Materials in CarbonaceousMetal Hydride
Tahun Sumber Biaya 2009 DIPA NAD 2008
Dikti
2008
Swadaya
2007
BRR NADNias
2006
Monbukogaku, Jepang Monbukogaku, Jepang Monbukogaku, Jepang
6
Application of Mechanical Milling to Synthesize a 2006 Novel Quarterly Hydride
7
Application of Ball Milling Method to Synthesize Multi-Component Hydrogen Storage Materials Based on Lithium
2005
35
13. Publikasi (5 Tahun Terakhir) No Judul Publikasi 1 Kinetika Reaksi Ca(OH)2 dengan SiO2 dalam Reaktor Batch Berpengaduk (sending)
Tahun 2011
2
Peningkatan Reaktivitas Sorbent Ca(OH)2 Menggunakan Tanah Diatome (DE) (accepted)
2011
3 4
Studi Produksi Biodiesel dari Minyak Biji Kapas dan Kinerja Mesin Studi Penghilangan Cr(III) dari Limbah Cair dengan Menggunakan Larutan Alkali: Percobaan dan Modelling Penggunaan Proses Adsorpsi Dan Pengkelatan untuk Pemurnian Minyak Nilam Peningkatan Mutu Minyak Nilam Aceh Menggunakan Proses Adsorpsi Dan Pengkelatan Serta Distilasi Fraksinasi Pembuatan Tungku Briket bioarang sebagai sumber energi alternative di Aceh paska gempa dan tsunami seiring dengan naiknya bbm Hydrogen Absorbing Materials in Carbonaceous-Metal Hydride Application of Mechanical Milling to Synthesize a Novel Quarterly Hydride Application of Ball Milling Method to Synthesize Multi-Component Hydrogen Storage Materials Based on Lithium Preparation and Characterization of Carbonaceous Material-Based Hydrogen Absorbing Composite Metal Hydride–Carbonaceous Composites Prepared By Mechanical Milling Synthesis of Hydrogen Sorbing Carbonaceous Composites by Mechanical Milling Application of Ball Milling Method to Synthesize a Novel Ternary Hydride
2009 2008
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2008 2007 2007 2006 2006 2005 2004 2004 2004 2004
Banda Aceh, 21 Nopember 2011 Anggota Peneliti
Dr. Farid Mulana, ST.,M.Eng. NIP 19720802 199702 1001
36
