JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (2016) ISSN:
1
Studi Eksperimental Pengaruh Air Fuel Ratio Proses Gasifikasi Briket Municipa Solid Waste Terhadap Unjuk Kerja Gasifier Tipe Downdraft Akbar Adrieq dan Bambang Sudarmanta Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail:
[email protected]
Abstrak—Salah satu cara untuk mengurai permaslahan sampah perkotaan, atau yang disebut municipal solid waste yaitu dengan melakukan pengembangan energi alternatif yang menggunakan municipal solid waste sebagai bahan baku pada proses gasifikasi. Gasifikasi merupakan proses konversi energi secara thermokimia untuk menghasilkan gas yang flammable. Dari proses gasifikasi dihasilkan syngas yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fossil yang sudah semakin langka. Dalam pengoperasiannya terdapat parameter yang dominan mempengaruhi kinerja proses gasifikasi yaitu air fuel ratio. Dalam menjalankan proses gasifikasi ini digunakan mekanisme merubah jumlah pasokan udara dengan mengatur blower dorong menggunakan dimmer, sehingga menghasilkan nilai air fuel ratio tertentu.untuk menentukan nilai air fuel ratio terendah dan tertinggi yang dapat menghasilkan syngas yang flammable dan stabil. Penelitian dilakukan dengan cara semi batch dan dengan memvariasikan nilai duty cycle mulai dari 15%, 20%, 25%, 30%. Pengukuran dilakukan terhadap temperatur reaktor, waktu konsumsi biomassa briket municipal solid waste, dan laju aliran massa syngas. Bahan baku yang digunakan yaitu municipal solid waste yang telah diproses menjadi briket. Gas hasil eksperimen ditangkap menggunakan bagtrap dan di uji laboratorium LPPMITS untuk mengetahui kualitas syngas dan komposisi syngas. Hasil dari penelitian ini didapatkan temperature pada zona drying didapat temperature sebesar 66ºC, zona pirolisis pada temperature 317ºC, zona oksidasi parsial memiliki temperature hingga 832ºC, zona reduksi hingga temperature 512ºC, dan temperature syngas mencapai 168ºC . Efisiensi gas terbaik sebesar 73,05% pada AFR 1,04. Dari data tersebut semakin besar nilai AFR maka temperature pada reaktor akan semakin besar. Serta batas atas dan bawah air fuel ratio yang didapat mulai dari 0,721,45. Kata Kunci - MSW, gasifikasi, performa, syn-gas, temperatur.
I. PENDAHULUAN
M
INYAK bumi merupakan energi fosil yang paling banyak digunakan sebagai bahan bakar di Indonesia. Dengan pemakaian energi fossil yang terus-menerus untuk berbagai macam aspek kehidupan, maka cadangan bahan bakar fossil kian lama kian menipis dengan bertambahnya pemakaian energi yang terus-menerus. Sedangkan jumlah penduduk Indonesia pada tahun 2012 mencapai 245 juta jiwa meningkat dari 205 juta jiwa pada tahun 2000 dengan pertumbuhan rata-rata 1,31% per tahun (Bppt Outlook Energi
Indonesia 2014)[1]. Hal tersebut mengakibatkan peningkatan konsumsi bahan bakar fossil yang semakin meningkat. Oleh karena itu perlu adanya solusi untuk dapat mengurangi atau menggantikan pemakaian energi fosil yang selama ini menjadi sumber energi utama, yaitu berupa pengembangan energi alternatif yang masih kurang pemanfaatannya. Sampah merupakan masalah penting yang membutuhkan perhatian. Sampah padatan kota atau yang disebut juga sebagai Municipal Solid Waste (MSW) adalah jenis sampah umum yang mencakup sampah rumah tangga, sampah badan komersil, sampah di area-area umum dan ada kalanya sampah hasil treatment plant site yang dikumpulkan municipality dalam wilayah tertentu. Menurut Status Lingkungan Hidup Daerah (SLHD) Kota Surabaya [2], volume sampah yang masuk ke TPA sebesar 10.000 m3/hari. Timbulan sampah kota Surabaya tahun 2012 dengan jumlah rumah tangga 806.794 yaitu 1200 ton/hari. Komposisi sampah di Surabaya antara lain: sampah organik 64,1%, sampah kertas 7,58%, sampah plastik 7,69 %, logam 1,11% dan 9,46% lain-lain. Sedangkan untuk kadar air sampah di dataran tinggi pada musim hujan sekitar 43% sedangkan pada musim kemarau 35%. Dari penjelasat tersebut, berikutnya penulis akan menyebut sampah sebagai Municipal Solid Waste (MSW). Dalam proses konversi biomassa menjadi energi terdapat tiga proses, yaitu combustion, pyrolisis dan gasification. Combustion menghasilkan flue gas yaitu proses yang trjadi ketika (air fuel ratio) lebih besar atau sama dengan nilai stoikiometri. Pyrolisis merupakan konversi/perubahan dari padat/cair menjadi gas tanpa media gasifikasi. Pyrolisis menggunakan energi panas dari sumber eksternal pada suhu 200~300ᵒC. Sedangkan gasifikasi adalah perubahan dr padat/cair menjadi gas dengan panas dari pembakaran sebagian bahan itu sendiri. Didalam gasifikasi terdapat pirolisis, pembakaran sebagian dan reduksi. Secara umum, gasifikasi melibatkan 4 tahapan proses berupa drying, pyrolisis, oksidasi parsial dan reduksi. Drying merupakan proses penguapan kandungan air didalam biomassa melalui pemberian panas pada interval suhu 100~300ᵒC. Drying dilanjutkan dengan dekomposisi termal kandungan volatile matter berupa gas dan menyisakan arang karbon, dimana proses ini biasa disebut sebagai pirolisis. Pirolisis merupakan proses eksoterm yang melepas sejumlah panas pada interval suhu 300~900ᵒC.
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (2016) ISSN: Selanjutnya sisa arang karbon akan mengalami proses oksidasi parsial, dimana proses ini merupakan proses eksoterm yang melepas panas pada interval suhu diatas 900ᵒC. Panas yang dilepas dari oksidasi parsial ini digunakan untuk mengatasi kebutuhan panas dari reaksi reduksi endotermis dan untuk memecah hidrokarbon yang telah terbentuk selama proses pirolisis. Proses reduksi gas CO2 dan H2O ini terjadi pada interval suhu 400~900ᵒC. Reduksi gas CO2 melalui reaksi kesetimbangan Boudouard equilibrium reaction dan reduksi gas H2O melalui reaksi kesetimbangan water-gas reaction, dimana reaksi-reaksi tersebut secara dominan dipengaruhi oleh suhu dan tekanan,Sudarmanta [3]. Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia menjadi gas, di mana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. Gas tersebut atau biasa disebut syngas mempunyai sifat mudah terbakar yang kemudian dapat digunakan sebagai bahan bakar pada motor pembakaran. Contoh penelitian syngas hasil biomassa dari serbuk kayu yang dilakukan oleh Kahardiyansyah[6] menunjukkan bahwa gas hasil gasifikasi mengandung unsur CH4=1,81 % weight, H2 = 5,34% weight, O2 = 12,79% weight, N2= 49,26 % weight, CO2=11,23 % weight, CO=19,57 % weight. Lower heating value (LHV) serbuk kayu sebesar 9262,96 KJ/kg. Dalam proses gasifikasi, salah satu parameter yang mempengaruhi yaitu AFR (air fuel ratio). Dari penelitian Sudarmanta[3], dengan umpan tongkol jagung dan melakukan varisi terhadap AFR (air fuel ratio) menunjukan bahwa proses pembakaran dengan rasio perbandingan udara dan bahan bakar yang paling optimal adalah 1,05. Dari penelitian tersebut juga didapatkan hasil syngas dengan komposisi H2 = 13,29 %, CO2 = 8,33%, CO = 10,52%, CH4 = 1,4%, dan C2H6 = 0,08% dengan nilai kalor bawah sebesar 2642,88 kJ/kg. Sedangkan dari penelitian sebelumnya oleh Ardianto[4], batas bawah dan atas AFR (air fuel ratio) yang digunakan berada dalam range 0,70 – 1,24. Berdasarkan uraian tersebut diketahui bahwa pasokan udara sangat dominan mempengaruhi kinerja dari proses gasifikasi, sehingga pada penelitian ini kami ingin mengetahui pengaruh perubahan pasokan udara terhadap unjuk kerja reaktor gasifikasi. Utamanya batas bawah dan atas pasokan udara untuk umpan briket biomassa yang tertentu yaitu MSW.
2 C. Karakteristik Bahan Bakar Secara umum, karakteristik bahan bakar dapat dianalisa Tabel 1.Fraksi massa dan volume tiap komponen MSW [4]
dengan 2 (dua) cara yaitu ultimate dan proximate. Untuk mengetahui karakter dan komposisi dari biomass digunakan metode pemeriksaan secara analitis (analisa proximate) dan pemeriksaan secara kimia (analisa ultimate) deskripsi mengenai kedua analisa ini terdapat dalam ASTM. Pada analisa proximate yang dianalisa adalah kandungan air (moisture), volatile matter, karbon tetap, dan abu. Sedangkan analisa ultimate menyatakan komposisi dari karbon, hidrogen, nitrogen, belerang, dan oksigen. D. Parameter Pengoperasian Reaktor Gasifikasi a. Equivalence ratio (λ) Equivalence ratio (λ) adalah parameter yang sangat penting pada pengoperasian reaktor gasifikasi. ER merupakan perbandingan antara air-fuel ratio (AFR) aktual pada pengoperasian reaktor gasifikasi dengan air-fuel ratio (AFR) stoikio-metris. λ =AFRaktual/AFRstoikiometris
AFR merupakan perbandingan antara jumlah udara dengan jumlah bahan bakar pada proses pembakaran. AFR stoikiometris adalah jumlah perbandingan udara dan bahan bakar yang meng-hasilkan pembakaran sempurna. AFR = Massaudara / Massabahan bakar
II. URAIAN PENELITIAN A. Bahan Bakar Secara umum bahan bakar dibedakan menjadi 3 yaitu bahan bakar minyak, padat, dan gas. Properties umum dari bahan bakar yaitu density, specific gravity, API gravity, viskositas, flash point, pour point, shulpur content, destilasi, cetane number, calorific value, carbon residue. B. Briket MSW Briket adalah sebuah blok bahan padat yang dapat digunakan sebagai bahan bakar dengan ketahanan dalam menjaga kualitas api pembakaran. Municipal Solid Waste (MSW) merupakan sampah kota yang dihasilkan dari sisa konsumsi harian rumah tangga dan juga industri. Setiap jenis sampah memiliki fraksi massa dan volume yang berbeda-beda.
(2.1)
(2.2)
Kondisi stoikiometris teoritis biomassa diperoleh dengan mengetahui terlebih dahulu kandungan unsur kimia dari biomassa, kemudian dilakukan perhitungan persamaan reaksi yaitu reaksi oksidasi. Reed dan Dash[5] memberikan rumus kimia rata-rata dari biomassa yaitu CH1,4O0,6, sehingga bila direaksikan dengan udara akan menjadi pembaka- ran sempurna sebagai berikut : 𝐶𝐻1,4 𝑂0,6 + 1,05𝑂2 + (3,95𝑁2 ) → 𝐶𝑂2 + 0,7𝐻2 0 + (3,95𝑁2 ) (2.3) Nitrogen ditunjukkan dalam tanda kurung karena merupakan bagian yang tidak berubah (inert) dari udara dan tidak turut serta dalam reaksi dan tetap muncul pada hasil reaksi. Dari reaksi diatas dapat dilihat perbandingan antara udara dan biomassa untuk pembakaran sempurna adalah 10 berbanding 1 (AFR = 10). b. Suhu reaktor gasifikasi
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (2016) ISSN: Dalam setiap langkah proses gasifikasi yang terjadi dalam reaktor gasifikasi selalu berhubungan erat dengan temperatur untuk masing-masing proses, sehingga dalam satu reaktor gasifikasi terdapat profil sebaran suhu yang dapat merepresentasikan masing-masing zona dari proses gasifikasi. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa suhu ini juga terkait dengan nilai equivalence ratio. Selain itu suhu atau profil suhu pada reaktor gasifikasi juga dipengaruhi oleh faktor parameter yang lain, seperti: properti biomassa, superficial velocity, suhu media gasifikasi, insulator, dan yang lainnya. Pada sisi lain suhu reaktor gasifikasi menjadi penentu dari beberapa parameter unjuk kerja dari reaktor gasifikasi, seperti : tingkat keadaan abu, komposisi dan keberadaan tar pada syngas. c. Superficial velocity/hearth load Parameter operasional reaktor gasifikasi ini mungkin agak sedikit sulit untuk dibayangkan akan tetapi memegang peranan yang penting. Superficial velocity walaupun terdapat kata “kecepatan (velocity)” dan memiliki satuan m/s akan tetapi sebenarnya bukan kecepatan yang sesungguhnya. Superficial velocity diukur pada bagian tersempit dari reaktor gasifikasi, dan didapatkan dengan membagi laju volume
3 E. Parameter Unjuk Kerja Reaktor Gasifikasi a. Komposisi gas Sama halnya dengan analisa komposisi pada biomassa, maka syngas juga harus dianalisa komposisi gasnya. Unsur yang ada dalam syngas umumnya adalah CO, CO2, H2, CH4, hidrokarbon berat dan N2. Kandungan gas tersebut ada yang bisa terbakar seperti CO, H2 dan CH4 serta gas yang tidak bisa terbakar seperti CO2 dan N2. Dari komposisi gas tersebut, nantinya dapat diperhitungkan kandungan energi dalam gas ataupun untuk meng- analisa pengoperasian dari reaktor gasifikasi. Analisa rasio antara CO dan CO2 (CO/CO2) adalah salah satu cara untuk mengukur kualitas dari gas dan proses gasifikasi. b. Nilai kalor gas Jumlah kandungan energi pada syngas dapat dihitung secara teoritis dari analisa komposisinya, yaitu dengan menggunakan persamaan untuk menghitung Nilai Kalor Bawah gas (NKBgas) sebagai berikut : NKBGAS = ∑ni=1(Yi . NKBi ) (2.4) Keterangan : Yi = kosentrasi gas yang terbakar (CO, CH4 , H2 ) NKBi = Nilai kalor bawah gas terbakar (CO, CH4 , H2 ) c. Cold gas efficiency Cold gas efficiency (ηCG) merupakan perbandingan antara energi kimia yang dihasilkan oleh syngas (didapatkan dari perkalian antara laju alir massa dengan Nilai Kalor Bawah gas) dengan energi kimia dari biomassa (didapatkan dari perkalian antara laju alir massa biomassa dengan Nilai Kalor Bawah biomassa. ηCG =
Gambar 1.Profil suhu dan zona pada reaktor gasifikasi downdraft. [4]
gas pada bagian tersebut dengan cross sectional area bagian tersebut. Walaupun memiliki satuan kecepatan, akan tetapi pengertian sebenarnya dari superficial velocity adalah laju spesifik produksi gas [5]. d. Komposisi dan properti fisik biomassa Pada dasarnya unjuk kerja proses gasifikasi pada reaktor gasifikasi juga sangat dipengaruhi oleh properti spesifik dari biomassa. Properti yang paling penting pada gasifikasi adalah komposisi elemen/unsur biomassa, nilai kalor, kandungan abu, kadar kelembaban, kadar volatile mater, unsur yang terkandung lainnya (N, S, Cl, alkali, logam berat, dan lainnya), densitas dan ukuran. e. Komposisi dan suhu media gasifikasi Parameter komposisi dan suhu media gasifikasi banyak mempengaruhi kese- timbangan massa dan energi dalam proses gasifikasi. Untuk media gasifikasi yang tetap, maka suhu media gasifikasi yang akan masuk dalam reaktor akan mempengaruhi profil temperatur dalam reaktor gasifikasi. Demikian juga akan berhubungan dengan kemungkinan untuk pendaur-ulangan panas yang terdapat pada syngas. Komposisi media gasifikasi juga terkait dengan hasil akhir dari proses gasifikasi, yaitu nilai kalor dari syngas.
(𝑚̇𝑔𝑎𝑠 .𝑁𝐾𝐵𝑔𝑎𝑠) (𝑚̇𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎.𝑁𝐾𝐵𝑏𝑖𝑜𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 )
(2.5)
d. Kandungan tar Kandungan tar merupakan parameter yang krusial. Hal tersebut dikarenakan tar yang merupakan campuran kompleks dari hirokarbon yang dapat terkondensasi, termasuk didalamnya senyawa aromatik satu cincin hingga lima cincin dan juga terdapat hidrokarbon yang mengandung oksigen dan hidokarbon poliaromatik, menyebabkan masalah pada proses juga pada peralatan lain yang menggunakan syngas. III. METODE PENELITIAN A. Skema Percobaan
Gambar 2.Skema percobaan
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (2016) ISSN:
4
A. Analisa Propertis Briket Municipal Solid Waste Biomassa yang digunakan telah dilakukan pengujian nilai kalornya yang dilakukan di laboratorium pusat studi energi dan rekayasa ITS, dengan nilai LHV sebesar 4698 kj/kg. Biomassa briket MSW yang digunakan dalam pengujian memiliki kandungan moisture content sebesar 20% - 25%. Komposisi yang digunakan 60% organik dan 40% anorganik. B. Distribusi Temperatur Reaktor
TEMPERATUR (˚C)
AFR 1.04 800 600
T1 (˚C)
400
T2 (˚C)
200
T3 (˚C) T4(˚C)
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110 WAKTU (MENIT)
T5 (˚C)
Gambar 3.Grafik distribusi Temperatur pada saat AFR 1,04
Pada AFR 1,04 merupakan AFR dengan nilai effisiensi terbesar pada penelitian kali ini, didapat distribusi temperatur yang berbeda dengan AFR lainnya. Pada termokopel 1, 2, 4, 5 (T1, T2, T4, T5) tidak terjadi perubahan yang signifikan. Sedangkan pada termokopel 3 (T3), memiliki temperatur terbesar dibandingkan yang lain, ini dikarenakan pada temeperatur 3 merupakan zona partial combustion, sehingga memiliki temperatur tertinggi dibanding dengan yang lainnya. Selain itu waktu pembakaran yang didapat lebih lambat dari AFR yang lebih tinggi. Dimana hal tersebut sesuai dengan teori bahwa semakin rendah nilai AFR maka semakin lambat pula proses terjadinya pembakaran di dalam reaktor dan temperatur pembakaran semakin menurun.
C. Analisis Kandungan synthetic-gas Pada gambar 4 dibawah menunjukkan bahwa, kosentrasi kandungan synthetis gas pada gas mudah terbakar (combustible gas) cenderung mengalami penurunan dengan meningkatnya rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) dari 0,72 sampai 1,04 ini dapat terlihat, pada Air Fuel Ratio 0,72 ke 1,04 kandungan gas CO menurun, dari 9,99 %vol ke 7,93 %vol, lalu terus
80
Synthetic gas composition (% vol)
IV. ANALISA DAN PEMBAHASAN
menurun hingga AFR 1,45 yang memiliki kandungan CO sebesar 2,36 %vol. untuk kandungan gas H2 menurun dari 6,60 %vol ke 4,40 %vol, begitu juga dengan kandungan gas CH4 terjadi penurunan dari 6,04 %vol ke 3,56 %vol pada AFR 0,72 ke 1,45.
CO (% Vol)
60
H2 (% Vol)
40
CH4 (% Vol)
20
N2 (% Vol)
0
CO2 (% Vol) 0.72 1.04 1.39 1.45
O2 (% Vol)
Air - Fuel Ratio
Gambar 4.Grafik kandungan synthetic gas terhadap air fuel ratio
Selanjutnya, pada AFR 0,72 ke 1,45 untuk kandungan gas CO2 mengalami kenaikan secara perlahan dari 2,74 %vol ke 4,96 %vol, kandungan gas N2 meningkat secara perlahan dari 66,99 %vol ke 69,91 %vol, pada AFR 0,72 ke 1,45. Lalu pada AFR 0,72 ke 1,45 kandungan gas O2 meningkat secara perlahan dari 7,65 %vol ke 14,82 %vol. Walaupun kenaikannya tidak terlalu signifikan, seiring dengan peningkatan rasio udarabahan bakar (Air Fuel Ratio), ini dikarenakan bahwa peningkatan dari rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) akan meningkatkan laju alir massa udara yang masuk kedalam gasifier, yang mana proses gasifikasi ini membutuhkan udara terbatas, sehingga udara yang masuk kedalam reaktor gasifikasi ini berlebih, maka akan terbentuk banyak gas O2, N2, CO2 dan combustible gas berkurang (gas CO, H2, CH4). D. Analisis nilai kalor terhadap air fuel ratio
LHV Synthetic gas (Kj/kg)
Keterangan pada gambar, 𝑜1 - 𝑜5 menunjukkan termo-kopel pada zona gasifikasi sedangkan angka 6-8 merupakan flowmeter. Keterangan A-I adalah reactor, blower udara, cyclone, water scrubber, pump, water tank, induce fan, burner, dan dimmer. Termokopel digunakan sebagai alat ukur guna mengetahui distribusi temperatur didalam reactor selama proses gasifikasi, sedangkan flowmeter digunakan untuk mengukur laju alir udara dan syn-gas. Pemasukan bahan bakar briket MSW secara semi batch sebanyak 5kg.
4500.00 4000.00 3500.00 3000.00 2500.00 2000.00 0.72
1.04
1.39
1.45
Air - Fuel Ratio Gambar 5.Grafik LHV syngas terhadap air fuel ratio
Pada gambar 5 diatas menunjukkan bahwa, trendline penurunan nilai LHV synthetis gas yang menurun, seiring dengan peningkatan nilai rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) ini disebabkan dari, peningkatan nilai rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio), akan meningkatkan suplai laju alir massa udara yang masuk ke dalam reaktor gasifikasi, sehingga mempengaruhi proses reaksi kimia pembentukan kandungan gas terbakar (combustible gas), dimana proses gasifikasi ini, membutuhkan suplai udara terbatas, maka kandungan gas
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (2016) ISSN:
5
terbakar(gas CO, H2, CH4) akan cenderung menurun, jika suplai laju alir massa udara meningkat. Sebaliknya (gas CO2, N2, O2), meningkat seiring dengan peningkatan suplai laju alir massa udara. Proses gasifikasi membutuhkan suplai udara yang terbatas, sehingga kandungan gas terbakar (combustible gas)akan cenderung meningkat, jika suplai laju alir massa udara terbatas yang dibutuhkan tepat. E. Analisa Effisiensi Gasifikasi 65.00
Effisiensi Gasifikasi (%)
60.00 55.00 50.00 45.00 40.00 35.00 0.72
1.04
1.39
1.45
Air - Fuel Ratio
Gambar 6.Grafik efisiensi gasifikasi pada variasi air fuel ratio
Pada gambar 6 diatas menunjukkan trendline kenaikan nilai efisiensi gasifikasi pada AFR 0,72 ke 1,04. Ini dikarenakan bahwa dengan faktor energi biomassa briket MSW yang konstan maka dipengaruhi oleh energi synthetis gas, dimana energi synthetis gas mempunyai faktor dari laju alir massa synthetis gas yang mengalami kenaikan seiring dengan peningkatan rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio), kandungan energi dilihat dari LHV (low heating value) synthetis gas yang mengalami penurunan seiring dengan peningkatan rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) dikarenakan kosentrasi kandungan gas terbakar juga ikut menurun seiring pertambahan AFR, massa jenis synthetis gas yang mengalami kenaikan seiring dengan peningkatan rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio), maka dari itu efisiensi gasifikasi yang terbaik dengan variasi rasio udara bahan bakar (Air Fuel Ratio 0,72 ; 1,04 ; 1,39 ; 1,45) yaitu pada AFR 1,04 dimana mempunyai nilai maksimal efisiensi gasifikasi sebesar 64,03% Sebaliknya efisiensi gasifikasi terendah ada pada saat AFR 1,45 yang mengindikasikan pasokan udara masuk terlalu besar sehingga mengurangi efisiensinya. Pada AFR 1,45 didapat efisiensi sebesar 40,36%. Berbeda dengan AFR1,39 dan 0,72 yang masih memiliki efisiensi cukup besar yaitu 52,71% dan 53,38%.
2.
Termokopel 2 (T2) rata-rata menunjukkan kisaran temperatur sampai 255ºC mengindikasikan bahwa akan masuk zona pirolisis sesuai dengan dasar teori pada bab 2, zona pirolisis memasuki temperatur 300ºC-900ºC, dimana biomassa kering yang bebas dari moisture, mengalami pemanasan terus– menerus, yang diharapkan mampu menghilangkan kandungan volatile biomassa. 3. Termokopel 3 (T3) rata-rata menunjukkan kisaran temperatur sampai 746ºC mengindikasikan (T3) akan masuk zona oksidasi parsial sesuai dengan dasar teori pada bab 2 bahwa, zona oksidasi parsial akan memasuki temperatur >900ºC, dimana proses ini menghasilkan panas (eksoterm) yang memanaskan lapisan karbon dibawah 4. Termokopel 4 (T4) rata-rata menunjukkan kisaran temperatur sampai 450ºC mengindikasikan (T4) akan masuk zona reduksi sesuai dengan dasar teori pada bab 2 bahwa, zona reduksi memasuki temperatur 400ºC-900ºC, dimana proses ini menyerap, atau membutuhkan panas (reaksi endoterm). 5. Termokopel 5 (T5) rata-rata menunjukkan kisaran temperatur sampai 120ºC mengindikasikan (T5) sebagai indikator temperatur gas hasil gasifikasi yaitu synthetis-gas (syn-gas). 6. Semakin besar nilai rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio), maka kosentrasi kandungan synthetis gas pada gas yang mudah terbakar (combustible gas) cenderung mengalami penurunan, sebaliknya gas O2, N2, CO2 mengalami kenaikan secara perlahan. 7. Nilai Rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) yang terbaik, ditinjau dari kosentrasi kandungan synthetis gas pada gas mudah terbakar (combustible gas) yaitu pada AFR 0,72. 8. Semakin besar nilai rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio), maka nilai kandungan energi ditinjau dari Low Heating Value synthetis gas semakin menurun.a 9. Nilai Rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) yang terbaik, ditinjau dari nilai kandungan energi (Low Heating Value) synthetis gas yaitu pada AFR 0,72 10. Nilai Rasio udara-bahan bakar (Air Fuel Ratio) yang terbaik ditinjau dari efisieni gasifikasi (%) yaitu pada AFR 1,04 dengan nilai efisiensi gasifikasi sebesar 64,03 %. 11. Nilai batas bawah dan batas atas pasokan udara untuk kandungan gas yang flammable dari 0,72-1,45.
V. KESIMPULAN Setelah serangkaian tahapan proses penelitian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Termokopel 1 (T1) rata-rata menunjukkan kisaran temperatur sampai 60ºC mengindikasikan memasuki posisi zona pengeringan (drying), dimana kandungan moisture, yang dimiliki briket MSW dihilangkan, melalui proses penguapan atau evaporasi.
UCAPAN TERIMA KASIH “Penulis Akbar Adrieq mengucapkan terima kasih kepada dosen pembimbing serta rekan-rekan yang membantu penyelesaian eksperimen serta Lab. LPPM-ITS yang membantu pengujian sampel hasil dari eksperimen.
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1, (2016) ISSN: DAFTAR PUSTAKA [1]
[2]
[3]
[4]
[5]
Sugiono A., Anindhita, Boedoyo, M. S., Adiarso. 2014. Pengembangan Energi dalam Mendukung Program Substitusi BBM. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Jakarta, Indonesia. Nuhartanto, S. 2016. Volume Sampah Capai 1400 Ton per Hari.
. Sudarmanta, Bambang. 2010 , Variasi Rasio Gasifying Agent – Biomassa Terhadap Karakterisasi Gasifikasi Tongkol Jagung Pada Reaktor Downdraft , Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Pasek, A.D., Gultom, K.W., Suwono, A. 2013. Feasibility of Recovering Energy from Municipal Solid Waste to Generate Electricity. ITB. Bandung. Reed T.B., and Dash A. 1988. Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems. Solar Energy Research Institut. Colorado, USA.
6
