SKRIPSI PEMURNIAN BIOGAS DARI GAS PENGOTOR CO2 DENGAN MENGGUNAKAN BUTIRAN PADAT KALSIUM HIDROKSIDA
Oleh: I MADE RAI DWIJA ANTARA 1104305031
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
PEMURNIAN BIOGAS DARI GAS PENGOTOR CO2 DENGAN MENGGUNAKAN BUTIRAN PADAT KALSIUM HIDROKSIDA Oleh
: I Made Rai Dwija Antara
Dosen Pembimbing
: Prof. Dr. Tjokorda Gde Tirta Nindhia, ST, MT Prof. Dr. Ir. I Wayan Surata, M. Erg
ABSTRAK Biogas merupakan energi terbarukan, gas ini dapat dihasilkan dari kotoran ternak yang terbentuk melalui proses fermentasi dalam kondisi anaerob. Pada pembibitan sapi yang ada di Bali terdapat sekitar 20 sapi, yang kotorannya dapat dimanfaatkan sebagai biogas. Biogas mengandung metana (CH4) sebesar 55.-.75%, karbondioksida (CO2) sebesar 25.-.45%. Kadar CO2 yang tinggi dapat menurunkan nilai kalor dari biogas, sehingga dibutuhkan cara untuk memurnikan biogas dari kandungan karbondioksida (CO2), oleh karena itu kandungan CO2 perlu dihilangkan dengan alat pemurni biogas. Pemurnian biogas yang digunakan pada penelitian ini yaitu kalsium hidroksida (CaOH)2 yang dibilet kemudian dibentuk menjadi butiran padat yang berukuran 16 mesh. Hasil pengujian dan analisis menunjukkan bahwa proses pemurnian dengan aliran 3 liter/menit menggunakan kalsium hidroksida butiran padat pada massa 100 gram dapat memurnikan biogas 100% sampai aliran biogas ke 15 liter. Pada kalsium hidroksida butiran padat yang massanya 150 gram dapat mengurangi kadar CO2 100% sampai aliran biogas ke 25 liter. Pada kalsium hidroksida butiran padat yang massanya 200 dan 250 gram dapat mengurangi kadar CO2 sampai 100% sampai aliran biogas ke 30 liter. Kata kunci : biogas, CO2, kalsium hirdroksida butiran padat.
BIOGAS PURIFICATION OF GAS IMPURITIES CO2 USED CALCIUM HYDROXIDE SOLID GRANULES Oleh
: I Made Rai Dwija Antara
Dosen Pembimbing
: Prof. Dr. Tjokorda Gde Tirta Nindhia, ST, MT Prof. Dr. Ir. I Wayan Surata, M. Erg
ABSTRACT Biogas is a renewable energy, this gas can be produced from the manure that is formed through a process of fermentation under anaerobic conditions. In cattle breeding in Bali there are about 20 cows, the manure can be used as biogas. Biogas contains methane (CH4) at 55 - 75%, carbon dioxide (CO2) at 25 - 45%. High CO2 levels can lower heating value of biogas, and so need a way to purify biogas from carbon dioxide (CO2), and therefore the CO2 content needs to be eliminated by means of purifying biogas. Purification of biogas used in this study is calcium hydroxide (CaOH)2 which billet then formed into solid granules sized 16 mesh. ………………………………………………. The test results and analysis show that the purification process with a flow of 3 liters / minute using calcium hydroxide granules on the solid mass of 100 grams can purify biogas biogas flow of 100% up to 15 liters. Calcium hydroxide granules on the solid mass of 150 grams can reduce CO2 levels of 100% up to 25 liters of biogas flow. Calcium hydroxide granules on solid mass 200 and 250 grams can reduce CO2 levels to 100% up to 30 liters of biogas flow. Keywords : biogas , CO2 , calcium hydroxide solid granules
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “PEMURNIAN
BIOGAS
DARI
GAS
PENGOTOR
CO2
DENGAN
MENGGUNAKAN BUTIRAN PADAT KALSIUM HIDROKSIDA” Dalam penyusunan skripsi ini penulis tidak sedikit mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita, MT., selaku Ketuan Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 2. Bapak Prof. Dr. Tjokorda Gde Tirta Nindhia, ST.,MT., selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan skripsi ini. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. I Wayan Surata, M. Erg, selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan skripsi ini. 4. Bapak Prof. Ir. Ngakan Putu Gede Suardana,MT., PhD., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 5. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. 6. Rekan-rekan Jurusan Teknik Mesin, keluarga dan semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari berbagai pihak. Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf apabila terdapat kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi ini.
Bukit Jimbaran, 20 Februari 2016
Penulis
DAFTAR ISI Halaman
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................... LEMBAR PENGESAHAN . .............................................................................. LEMBAR PERNYATAAN. ............................................................................... ABSTRAK ........................................................................................................... ABSTRACT. ........................................................................................................ KATA PENGANTAR......................................................................................... DAFTAR ISI ...................................................................................................... DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... DAFTAR TABEL .................................................................... .......................... DAFTAR LAMPIRAN. ......................................................................................
ii iii iv v vi vii viii x xi xii
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................. 1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 1.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 1.4 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................
1 1 3 3 4 4
BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................... 2.1 Pengertian Biogas .................................................................................... 2.2 Proses Pembentukan Biogas .................................................................... 2.3 Hidrogen Sulfida. ...................................................................................... 2.4 Metana. ..................................................................................................... 2.5 Karbondioksida ......................................................................................... 2.6 Kalsium Hidroksida .................................................................................. 2.6.1 Reaksi kimia dari Ca(OH)2 dan CO2 ...................................... 2.6.2 Reaksi kimia dari Ca(OH)2 dan H2S .......................................
5 5 6 7 8 9 9 10 10
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................... 3.1 Metode Penelitian………………………………………………………… 3.2 Variabel Penelitian ………………………………………………………. 3.3 Alat dan Bahan Penelitian.......................................................................... 3.3.1 Alat penelitian…………………………………………………….. 3.3.2 Bahan penelitian………………………………………………....... 3.4 Pembuatan Pemurni Biogas…………………………………………....... 3.5 Instalasi Alat Penelitian. ........................................................................... 3.6 Diagram Alir Penelitian. ........................................................................... 3.7 Metode Pengolahan dan Pengambilan Data ............................................. 3.7.1 Pelaksanaan penelitian.
11 11 11 11 11 13 14 15 16 17
3.7.2 Pengolahan data ............................................................................... 3.8 Tempat Penelitian. ....................................................................................
17 18 18
3.9 Hipotesa ...................................................................................................
19
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. ........................................................ 4.1 Data dan Hasil Penelitian. ................................................................... 4.2 Grafik Penurunan Kadar CO2 Pada Proses Pemurnian Biogas. .......... 4.2.1 Grafik persentase penurunan kadar CO2. ...................................
20 20 23 23
BAB V PENUTUP ........................................................................................... 5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 5.2 Saran ........................................................................................................
28 28 28
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
29
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Kalsium Hiroksida Padat ........................................................ Timbangan Digital.................................................................. Volume Meter ......................................................................... Pompa Udara........................................................................... Biogas Gas Detector ............................................................... Mesin Ekstruksi ...................................................................... Kalsium Hidroksida ............................................................... Kalsium Hidroksida Telah Dibilet .......................................... Kalsium Hidroksida Butiran Padat ......................................... Rangkaian Instalasi Pemurni Biogas Menggunakan Pemurni….. Kalsium Hidroksida ........................................... Diagram Aliran Penelitian Pemurnian Biogas ........................ Grafik persentase penurunan kadar CO2 menggunakan pemurniaan biogas kalsium hidroksida butiran padat dengan massa 100 gram. ......................................................... Grafik persentase penurunan kadar CO2 menggunakan pemurniaan biogas kalsium hidroksida butiran padat dengan massa 150 gram .......................................................... Grafik persentase penurunan kadar CO2 menggunakan pemurniaan biogas kalsium hidroksida butiran padat dengan massa 200 gram .......................................................... Grafik persentase penurunan kadar CO2 menggunakan pemurniaan biogas kalsium hidroksida butiran padat dengan massa 250gram ........................................................... Grafik persentase penurunan kadar CO2 menggunakan pemurniaan biogas kalsium hidroksida butiran padat dengan massa 100, 150, 200, 250 gram ..................................
10 11 12 12 12 13 14 14 14 15 16
23
24
24
25
25
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Komposisi Jenis Gas dan Jumlahnya Pada Suatu Unit Biogas ........ Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Kadar CO2 . ......................................................... Tabel 4.2 Perhitungan Persentase Rata-Rata Penurunan CO2..........................
6 20 22
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 8
Data Pemurnian Biogas Menggunakan Kalsium Hidroksida……... Butiran Padat Massa 100 gram……………………………...................... 31 Data Pemurnian Biogas Menggunakan Kalsium Hidroksida……... Butiran Padat Massa 150 gram…………………………………………… 32 Data Pemurnian Biogas Menggunakan Kalsium Hidroksida……... Butiran Padat Massa 200 gram……………………………...................... 33 Data Pemurnian Biogas Menggunakan Kalsium Hidroksida……... Butiran Padat Massa 250 gram……………………………...................... 34 Pembuatan Pemurnian Butiran Padat Kalsium Hidroksida………... 35 Foto Persiapan Instalasi Penelitian………………………..…………..... 36 Foto Penimbangan dan Spesimen Setelah di Uji………….…………. 37 Dokumentasi Pengabdian…………………………………………............ 38
