PENGARUH FAKTOR HIDRODINAMIKA (JENIS IMPELER)TERHADAP PROSES PRODUKSI HIDROGEN SECARA FERMENTATIF DI DALAM REAKTOR BERPENGADUK Oleh : Christina Wahyu K. 2307100094 Iss Gagha Astried N. 2307100131 Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Sugeng Winardi, M.Eng. Dr. Tantular Nurtono, ST. M.Eng. Laboratorium Mekanika Fluida dan Pencampuran Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
LOGO
Latar Belakang Ketergantungan pada bahan bakar fosil Tidak menghasilkan CO2 dan CO 122 kJ/gr Menipisnya bahan bakar fosil Perubahan iklim global, kerusakan lingkungan, dan masalah kesehatan
HIDROGEN
Sumber energi alternatif yang ramah lingkungan
Produksi Hidrogen Secara Fermentatif
Rumusan Masalah Pada produksi hidrogen selama ini hidrogen yang dihasilkan tidak bisa dilepaskan secara maksimal sehingga menyebabkan yield gas H2 yang diperoleh kurang maksimal.
Tujuan Penelitian Mempelajari pengaruh jenis impeller terhadap proses pelepasan hidrogen dari substrat dalam proses produksi hidrogen secara fermentatif di dalam reaktor berpengaduk sehingga diharapkan dapat meningkatkan yield gas H2.
Penelitian Terdahulu Lee et al., 2000
Menggukan impeller flat type dan pitched type menghasilkan produk yang lebih tinggi pada penggunaan impeller pitched type untuk kecepatan yang sama.
Ding et al., 2010
Impeler dengan tipe (normal impeller dan optimized impeller) dan kecepatan berbeda menghasilkan pola alir yang berbeda pula, yang akhirnya mempengaruhi efisiensi produksi bio-hidrogen.
Kinasih dan Safitri, 2010
Mempelajari pengaruh kecepatan pengadukan terhadap yield hidrogen dengan menggunakan impeller tipe pitched blade turbine. Yield meningkat dari 0,08 mol H2/mol glukosa (46 rpm) menjadi 0,107 mol H2/mol glukosa (165 rpm)
Pengaruh Faktor Hidrodinamika Proses Fermentasi Hidrogen
Multi fasa (Padat, Cair, Gas)
C6H12O6 + 2H2O C6H12O6
mikroba
mikroba
2CH3COOH + 4H2 + 2CO2
CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + 2H2
Fungsi Pengadukan: Menghomogenkan media cair (substrat) dan bakteri Memeratakan suhu dan pH Pelepasan gas dari substrat
Pola Aliran Fluida Berdasarkan Jenis Impeler Pitched Blade turbine axial flow
Rushton turbine radial flow
Skema Reaktor
Dimensi Impeler 6 blade 45° pitched blade turbine impeller
6 blade Rushton turbine impeller
Prosedur Eksperimen
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Pertumbuhan Bakteri dan Konsumsi Glukosa (Pada Clearance tetap 1/3 H) 165 rpm 6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
6 blade Rushton turbine impeller
6 blade Rushton turbine impeller
Fase adaptasi
110000 90000 70000 50000
1.5 1
30000
0.5
10000 -10000
0
5
10
15
20
25
Waktu (jam)
30
35
40
0
2.5
150000 2
130000 110000 90000 70000 50000
1.5 1
30000
0.5
10000 -10000
0
5
10
15
20
25
Waktu (jam)
30
35
40
0
Konsentrasi Glukosa % (w/v)
2
130000
Fase stasioner
Fase adaptasi
150000
Fase log
170000
2.5
Fase stasioner
Jumlah Bakteri (sel/mm3)
Fase log
Konsentrasi glukosa %(w/v)
170000 Jumlah Bakteri (sel/mm3)
200 rpm
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Konsentrasi Gas Hidrogen (Pada Clearance tetap 1/3 H)
165 rpm
200 rpm
165 rpm
200 rpm
6 blade 45 pitched blade turbine
6 blade 45 pitched 6 blade Rushton turbine impeler
impeler 30,32
blade turbine
6 blade Rushton turbine impeler
impeler 29,8
29,36
32,5
Catatan: konsentrasi gas hidrogen merupakan hasil rata-rata
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Volume Gas Hidrogen (Pada Clearance tetap 1/3 H) 165 rpm
200 rpm
12000
12000
10000
Volume biogas
8000
Volume Gas H2
10935
Volume Biogas
10000
6000 4350 4000 2000
Volume (mL)
Volume (mL)
Volume Gas H2 8000 6000 4000
3257.63
2000
1254.56 240.00
570
71.52
0
185.25
0 6 Blade 45 Pitched 1 Blade Turbine Impeler
6 Blade Rushton Turbine Impeler
6 Blade 45 Pitched 1 Blade Turbine Impeler
6 Blade Rushton Turbine Impeler
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Yield Gas Hidrogen (Pada Clearance tetap 1/3 H) 165 rpm
200 rpm 0.3 6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
0.25
6 blade Rushton Turbine Impeller
0.2 0.15 0.1008 0.1 0.05
0.02992
0
Yield (mol H2/mol glukosa terkonsumsi)
Yield (mol H2/mol glukosa terkonsumsi)
0.3
0.27418
0.25
6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
0.2
6 blade Rushton Turbine Impeller
0.15 0.1 0.0483
0.05 0
1 Tipe Pengaduk
1 Tipe Pengaduk
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Pertumbuhan Bakteri dan Konsumsi Glukosa (Pada Kecepatan Putar Impeler Tetap 200 rpm) 1/3 H 6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
6 blade Rushton turbine impeller
6 blade Rushton turbine impeller
Fase adaptasi
80000 60000 40000
1.5 1 0.5
20000 0
0 0
5
10
15
20
25
Waktu (jam)
30
35
40
Fase log
2.5
Fase stasioner
160000 140000
2
120000 100000 80000
1.5 1
60000 40000
0.5
20000 0
0 0
5
10
15 20 25 30 Waktu (jam)
35
40
Konsentrasi Glikosa % (w/v)
2
120000
Jumlah Bakteri (sel/mm3)
140000
100000
180000
2.5
Fase adaptasi
Fase stasioner
Konsentrasi Glukosa % (w/v)
Fase log
160000 Jumlah Bakteri (sel/mm3)
1/2 H
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Konsentrasi Gas Hidrogen (Pada Kecepatan Putar Impeler Tetap 200 rpm) 1/3 H
1/2 H
1/3 H
1/2 H
6 blade 45 pitched blade turbine
6 blade 45 pitched 6 blade Rushton turbine impeler
impeler 29,36
blade turbine
6 blade Rushton turbine impeler
impeler 32,5
39,65
18,9
Catatan: konsentrasi gas hidrogen merupakan hasil rata-rata
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Volume Gas Hidrogen (Pada Kecepatan Putar Impeler Tetap 200 rpm) 1/3 H 12000
1/2 H 12000
10935
Volume Biogas
Volume Biogas 10000
10000
Volume Gas H2
8000
Volume (mL)
Volume (mL)
Volume Gas H2
6000 4000
3257.63
2000
8000 6000 4000 2000
570
1952.49 1110
185.25
0 6 Blade 45 Pitched 1 Blade Turbine Impeler
5110
6 Blade Rushton Turbine Impeler
281.13 0 6 Blade 45 Pitched1 Blade Turbine Impeler
6 blade Rushton impeller
Hasil Percobaan dan Pembahasan Pengaruh Jenis Impeler Terhadap Yield Gas Hidrogen (Pada Kecepatan Putar Impeler Tetap 200 rpm) 1/3 H 0.27418
0.25
6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
0.2
6 blade Rushton Turbine Impeller
0.15 0.1 0.0483
0.05 0
0.3
Yield (mol H2/mol glukosa terkonsumsi)
Yield (mol H2/mol glukosa terkonsumsi)
0.3
1/2 H 6 Blade 45 Pitched Blade Turbine Impeller
0.25
6 blade Rushton Turbine Impeller 0.2
0,1848
0.15 0.1 0.05
0,0206
0 1 Tipe Pengaduk
Tipe 1Pengaduk
Simpulan
Pada kecepatan putar impeler yang sama jenis Impeler tidak memberikan pengaruh yang besar pada pertumbuhan bakteri dan konsumsi glukosa. Jenis impeler sangat berpengaruh pada keluaran gas hidrogen dari reaktor.
Jenis impeler 6 Blade 45° Pitched Blade Turbine Impeller Menghasilkan yield gas hidrogen yang jauh lebih baik dari pada 6 blade Rushton turbine impeller pada kecepapan putar impeler 165 dan 200 rpm maupun clearance 1/3 H dan 1/2 H.
Mohon Saran dan Bimbingan
Laboratorium Mekanika Fluida dan Pencampuran Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
LOGO
