TUGAS AKHIR RM 1542 PENGARUH VARIASI TEMPERATUR GASIFYING AGENT II MEDIA GASIFIKASI TERHADAP WARNA DAN TEMPERATUR API PADA GASIFIKASI REAKTOR DOWNDRAFT DENGAN BAHAN BAKU TONGKOL JAGUNG GITA ASTARI PUTRI NRP. 2105 100 029 Dosen Pembimbing Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT. JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009

FINAL PROJECT RM 1542 THE EFFECT OF GASIFYING AGENT II TEMPERATURE GASIFICATION AGENT VARIATION TOWARD THE COLOR AND TEMPERATURE OF FIRE IN GASIFICATION DOWNDRAFT REACTOR WITH CORN COB AS THE FUEL GITA ASTARI PUTRI NRP. 2105 100 029 Supervisor Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT. MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT Faculty of Industrial Technology Institute Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR GASIFYING AGENT II MEDIA GASIFIKASI TERHADAP WARNA DAN TEMPERATUR API PADA GASIFIKASI REAKTOR DOWNDRAFT DENGAN BAHAN BAKU TONGKOL JAGUNG

TUGAS AKHIRDiajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Bidang Studi Konversi Energi Program Studi S-1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : GITA ASTARI PUTRI Nrp. 2105 100 029 Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir : 1 Dr. Bambang Sudarmanta, ST.MT ........... (Pembimbing)

2. Prof. Dr. Ir. H. D. Sungkono, M.Eng.Sc .... (Penguji I) 3. Ir. Kadarisman (Penguji II)

4. Dr. Ary Bachtiar Khrisna, ST.MT.Phd ....(Penguji III) SURABAYA AGUSTUS, 2009

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR GASIFYING AGENT II MEDIA GASIFIKASI TERHADAP WARNA DAN TEMPERATUR API PADA GASIFIKASI REAKTOR DOWNDRAFT DENGAN BAHAN BAKU TONGKOL JAGUNG Nama Mahasiswa NRP Jurusan Dosen Pembimbing : Gita Astari Putri : 2105 100 029 : Teknik Mesin FTI-ITS : Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT. Abstrak Pemanfaatan biomass sebagai energi alternatif memiliki berbagai macam pemanfaatan, salah satunya dengan metode gasifikasi. Gasifikasi adalah proses konversi energy secara thermokimia untuk menghasilkan gas yang flammable. Gas yang dihasilkan oleh gasifier tersebut dapat dimanfaatkan menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energy. Biomass yang digunakan dalam penelitian adalah tongkol jagung dengan jenis yang sama dan dimensi yang seragam, yang merupakan hasil samping produsen jagung. Sebelum pengambilan data penelitian, dilakukan pengujian karakteristik tongkol jagung dengan metode ultimate dan proximate. Selajutnya pengambilan data dilakukan dengan memvariasikan temperatur gasifying agent II pada gasifier tipe downdraft. Hasil yang didapat dari karakterisasi biomass tongkol jagung, dengan nilai kalor sebesar 10851 kJ/kg yakni proses gasifikasi dengan temperatur kerja pengeringan 50 C, pirolisis 300C, dan oksidasi 600C. Kemudian hasil yang didapatkan melalui proses gasifikasi, dengan variasi temperatur gasifying agent II 70C, dihasilkan syngas dengan nilai kalor bawah sebesar 2826,53 kJ/kg dengan efisiensi gasifikasi 33,58 %. Pembakaran syngas didapatkan api dengan temperatur rata-rata 503,433 C. Kata kunci : biomass, gasifikasi, tongkol jagung, energi alternative

THE EFFECT OF GASIFYING AGENT II TEMPERATURE GASIFICATION AGENT VARIATION TOWARD THE COLOR AND TEMPERATURE OF FIRE IN GASIFICATION DOWNDRAFT REACTOR WITH CORN COB AS THE FUEL Student Name NRP Department Supervisor : Gita Astari Putri : 2105 100 029 : Teknik Mesin FTI-ITS : Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT. Abstract Exploiting of biomass as alternative energy having kind of method, one of them is gasification. Gasification is conversion energy process in thermochemical to produce gas that flammable. The gas, that produced by gasifier can be used to replaces fossil fuel as energy source. The biomass that applied in the research is corn cob, with uniformly type and shape, which is corn producer side product. Before retrieving the research datas, corn cob characterizing is done using ultimate and proximate method. Afterward retrieving research datas are done with various temperature of the gasifying agent II at gasifier downdraft type. The result from characterizing the corn cob is a heating value 10851 kJ/kg with gasification process in drying work temperature 50 C, pyrolisis 300C, and oxidation 600C. then the result from gasification process, with varying temperature gasifying agent II 70C, is syngas with low calorific value in 2826,53 kJ/kg with gasification efficiency 33,58 %. Combustion of the syngas produced fire with average temperature 503,433 C.Keyword : biomass, gasification, corn cob, alternative energy

KATA PENGANTARAlhamdulillahirobbil Alamiin. Segala puji bagi Allah, Tuhan semesta alam. Atas berkah dan rahmat-Nya, maka Tugas Akhir ini dengan judul : PENGARUH VARIASI TEMPERATUR GASIFYING AGENT II MEDIA GASIFIKASI TERHADAP WARNA DAN TEMPERATUR API PADA GASIFIKASI REAKTOR DOWNDRAFT DENGAN BAHAN BAKU TONGKOL JAGUNG dapat selesai. Sholawat dan salam semoga terlimpahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Banyak pihak yang telah memberi kontribusi dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Ibu, Bapak, saudara saudaraku, dan Kris yang tiada hentinya memberikan doa, dorongan semangat, perhatian dan kasih sayang dengan penuh kesabaran. 2. Dr. Bambang Sudarmanta, ST. MT., selaku dosen pembimbing atas waktu yang diberikan, diskusi, bimbingan dan nasehat selama pengerjakan dan penulisan Tugas Akhir ini. 3. Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono A. Kawano, MEng.Sc , Ir. Kadarisman, Dr. Ary Bachtiar Khrisna, ST. MT. Phd. Selaku dosen penguji Tugas Akhir atas segala masukan dan saran untuk perbaikan dan kesempurnaan Tugas Akhir ini. 4. Dr. Ing. Herman Sasongko, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS. 5. Rekan seperjuangan Tugas Akhir, Mbechonk, Buncil, dan Danche yang tak kenal takut dan pantang menyerah mengerjakan TA.

6.

Rekan-rekan Asisten Lab. Bahan Bakar dan MPD 2008/2009, Mas Galag, Mbak Lani, Mas Pethuk, Mas Pratma, Mas Danang, Mas Erie, Mas Poseidon, Mas Buset, Mas Achoy, Mas Buyung, Mas Kiwir, Mas Kurap, Suroto dan Fuguh. 7. Calon Asisten 2009/2010, Said, Sage, Kisanak Sakti, Jyoni, Ryan, Kichink, Kijong, dan segenap rakyat Motor Pembakaran Dalam. 8. Semua teman-teman Teknik Mesin ITS M 48 Putu, Iis, Pepe, Zhie, Theun, Wiwin, Mami, Eva, Yuhu, Lina, Suteeh, Ipeh, Phichan, Odit, Deby, Icha, Nonok, Pitoyo, Yolei, Salas, Valit, Lely, Indah, Riska, Afina, YZ, Simbut, Rifal, Erik, Radit dll. 9. Pak Budi, Pak Wawan, Pak Ali, Pak Malik, Pak Slamet Sulaiman, Teman- teman Teknik Kimia, Pak Susi, Pak Tantular, Pak Slamet dan Mas Arif atas bantuannya dan kerja kerasnya membantu penyelesaian materi. 10. Serta semua pihak yang telah membantu dan mendukung secara material maupun moril yang tidak dapat disebutkan satu-persatu Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Segala masukan, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan guna perbaikan bagi penelitian berikutnya. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua........Amin Surabaya, Agustus 2009 Penulis.

ii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR ................................................................. DAFTAR ISI ................................................................................ DAFTAR GAMBAR ................................................................... DAFTAR TABEL ........................................................................ DAFTAR SIMBOL ..................................................................... BAB I 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 PENDAHULUAN ....................................................... Latar Belakang ............................................................. Perumusan Masalah ..................................................... Tujuan Penelitian ......................................................... Batasan Masalah .......................................................... Manfaat Penelitian ....................................................... Sistematika Penulisan ..................................................

i iii v vii ix 1 1 3 3 2 3 4 5 5 6 7 11 13 17 18 20 23 27 27 29 32 32

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................. 2.1 Biomass ........................................................................ 2.2Teori Proximate dan Ultimate ....................................... 2.3 Konversi Energi Gasifikasi........................................... 2.4 Faktor yang Mempengaruhi Proses Gasifikasi ............ 2.5 Gasifier......................................................................... 2.6 Gasifying Agent............................................................ 2.7 Balance Mass dan Balance Energy pada Reaktor......... 2.8 Heatloss ........................................................................ 2.9 Karakterisasi Nyala Api................................................ BAB III 3.1 3.2 3.3 METODE PENELITIAN............................................. Alur Penelitian ............................................................. Bahan Uji ..................................................................... Peralatan....................................................................... 3.3.1 Reaktor ................................................................ iii

3.3.2 Spesifikasi Peralatan ........................................... 33 3.4 Prosedur Penelitian ...................................................... 37 BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA................. 4.1 Karakterisasi Biomass ................................................. 4.2 Analisa Gasifikasi........................................................ 4.2.1 Distribusi Temperatur ....................................... 4.2.2 Visualisasi Nyala Api ....................................... 4.2.3 Balance Mass dan Balance Energy .................... 4.2.4 Effisiensi ............................................................ 4.3 Pengujian Komposisi Syngas ...................................... 39 39 40 38 50 56 63 64

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................... 65 5.1 Kesimpulan .................................................................. 65 5.2 Saran ............................................................................ 65 DAFTAR PUSTAKA .................................................................. 67 APPENDIX A APPENDIX B APPENDIX C APPENDIX D

iv

DAFTAR GAMBAR Analisa proximate dan ultimate............................. 6 Grafik batasan konversi energi biomass................ 7 Skema Gasifier bertipe updraft, downdraft dan crossdraft ............................................................... 9 Gambar 2.4 Skema reaktor gasifikasi updraft dan downdraft... 10 Gambar 2.5 Instalasi gasifier penelitian ..................................... 14 Gambar 2.6 Grafik kandungan H2, CO dan CH4 fungsi temperatur gasifying agent .................................... 18 Gambar 2.7 Kontrol volume gasifier ........................................ 19 Gambar 2.8 Nyala api ............................................................... 24 Gambar 2.9 Perubahan api laminar dan turbulen terhadap flow velocity.......................................................... 25 Gambar 3.1 Flowchart Penelitian.............................................. 28 Gambar 3.2 Tongkol jagung yang digunakan ........................... 29 Gambar 3.3 Bomb calorimeter.................................................. 30 Gambar 3.4 Reaktor Gasifikasi ................................................. 33 Gambar 3.5 Termokopel Reaktor.............................................. 34 Gambar 3.6 Digital termometer ................................................ 34 Gambar 3.7 Termometer Infra Merah....................................... 35 Gambar 3.8 Digital Anemometer.............................................. 35 Gambar 3.9 Stopwatch.............................................................. 36 Gambar 3.10 Induced Fan........................................................... 36 Gambar 3.11 Blower ................................................................... 36 Gambar 4.1 Grafik temperatur reaktor variasi 30 C ................ 41 Gambar 4.2 Grafik temperatur reaktor variasi 40 C ................ 43 Gambar 4.3 Grafik temperatur reaktor variasi 50 C ................ 45 Gambar 4.4 Grafik temperatur reaktor variasi 60 C ................ 47 Gambar 4.5 Grafik temperatur reaktor variasi 70 C ................ 49 Gambar 4.6 Nyala api variasi temperatur media 30 C............. 51 Gambar 4.7 Nyala api variasi temperatur media 40 C............. 52 Gambar 4.8 Nyala api variasi temperatur media 50 C............. 53 Gambar 4.9 Nyala api variasi temperatur media 60 C............. 54 Gambar 4.10 Nyala api variasi temperatur media 70 C............. 55 v Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3

Gambar 4.11 Grafik temperatur api............................................ 56

vi

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Contoh proximate ultimate biomass........................... 7 Tabel 2.2.. Pengaruh temperatur gasifying agent terhadap kandungan syngas dengan bahan baku wood pellets.. 17 Tabel 2.3 Konstanta Untuk persamaan (2.9) .............................. 23 Tabel 4.1 Propertis tongkol jagung ............................................ 39 Tabel 4.2 Balance mass setiap variasi temperatur gasifying agent II........................................................................ 57 Tabel 4.3 Hasil pengujian syngas gasifikasi tongkol jagung dengan variasi gasifying agent II 70 C sistem downdraft ................................................................... 64

vii

(Halaman Kosong)

viii

DAFTAR SIMBOL m Cp T qconv h k Re V L D t E A Nu Pr C S O N O2 H2 CO2 N2 H2O CO CH4 CxHy LHV = efisiensi = massa (kg) = panas spesifik = temperatur (C atau K) = fluks panas konveksi (W/m2) = koefisien konveksi (W/m2. K) = koefisien konduksi (W/m.K) = Reynolds number = kecepatan fluida (m/s) = panjang lintasan (m) = koefisien gesek kinematis (m2/s) = diameter pipa (m) = diffusivitas panas (m2/s) = waktu (second atau hour) = berat jenis (kg/m3) = Energi (kJ) = Luas (m2) = Nuselt number = Prandtl number = Karbon = Sulfur = Oksigen = Nitrogen = Oksigen = Hidrogen = Carbon Dioksida = Nitrogen = air = Carbon monoksida = Metan = Flammable Gas lain = Lower Heating Value ix

(Halaman Kosong)

x

MS Word Export To Multiple PDF Files Software - Please purchase license.BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tercatat kondisi jumlah penduduk Indonesia pada tahun 1973 berjumlah 120 juta jiwa dengan produksi minyak nasional 1,3 juta barel (1 barel = 159 liter) per hari. Pada tahun 2004 bulan Agustus menunjukkan bahwa Indonesia setiap hari mampu mengekspor minyak mentah rata-rata 400.000 barel dengan impor minyak yang lebih besar, sekitar 500.000 barrel. Saat ini kita mampu memproduksi sebesar 981.000 barrel per hari dengan kondisi jumlah penduduk 220 juta jiwa. Apabila kapasitas produksi Indonesia tetap sebesar 500 juta barrel per tahun dengan cadangan minyak negeri yang kurang dari 5 milyar barrel, diramalkan sumber minyak di Indonesia akan habis dalam jangka waktu 10 tahun ke depan [1]. Menilik hal tersebut ada baiknya bila mulai sekarang dikembangkan energi alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama dunia. Sumber energi alternatif yang dapat menjadi solusi ketergantungan bahan bakar minyak sangat banyak. Bentuk dari energi alternatif yang saat ini banyak dikembangkan adalah pada benda-benda yang tidak terpakai atau produksi samping, salah satunya adalah biomassa. Biomassa, dalam industri produksi energi, merujuk pada bahan biologis yang hidup atau baru mati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar atau untuk produksi industrial. Umumnya biomassa merujuk pada materi tumbuhan yang dipelihara untuk digunakan sebagai biofuel, tapi dapat juga mencakup materi tumbuhan atau hewan yang digunakan untuk produksi serat, bahan kimia, atau panas. Biomassa dapat pula meliputi limbah terbiodegradasi yang dapat dibakar sebagai bahan bakar. Di Indonesia yang merupakan negara agraris tentunya memiliki banyak biomassa hasil sisa pengolahan pertanian seperti sekam padi, bonggol jagung, ampas

1

2

tebu, serbuk kayu, dll. Biomassa inilah yang akan menjadi sumber sebagai bahan baku energi alternatif karena selain membantu menyelesaikan problem menipisnya cadangan minyak sekaligus dapat meningkatkan nilai guna material tersebut. Pemanfaatan biomass memiliki beberapa metode konversi energi, salah satunya adalah gasifikasi. Gasifikasi adalah proses konversi energi yang mengubah bahan baku, dalam penelitian ini biomass, menjadi flammable gas. Energi alternatif biomassa sebelumnya sudah dikembangkan oleh banyak negara lain seperti di Jepang atau Finlandia dengan metode gasifikasi bahkan sempat diaplikasikan dalam dunia perindustrian. Namun di Indonesia metode ini belum banyak dikenal karena produksinya yang terbatas di tempat-tempat tertentu serta ketergantungan masyarakat Indonesia pada bahan bakar fosil yang masih tinggi. Di sini kami mencoba untuk mengembangkan plant gasifikasi sederhana dengan kapasitas kecil yang dapat digunakan oleh masyarakat Indonesia. Penelitian dilakukan dengan variasi gasifying agent II pada gasifier downdraft two satge air yang kemudia akan diamati visualisasi api yang dihasilkan. 1.2 Tujuan Penelitian Adapun beberapa tujuan yang ingin dicapai dari penelitian yang akan dilakukan kali ini, adalah : Mengubah biomass tongkol jagung menjadi flammable gas melalui proses gasifikasi downdraft. Mendapatkan pengaruh temperatur gasifying agent II terhadap gas yang dihasilkan. Mendapatkan kualitas dan kuantitas terbaik dari penelitian yang dilakukan. Memberi sumbangan penelitian dan mendorong masyarakat Indonesia agar dapat tercipta kehidupan mandiri energi.

3

1.3 Perumusan Masalah Dari penelitian ini maka permasalahan yang akan dicari penyelesaiannya adalah bagaimana melakukan konversi energi dari biomass menggunakan metode gasifikasi downdraft dengan dua tingkat laluan udara yang diawali dengan karakterisasi biomass dengan variasi temperatur gasifying agent II kemudian dilanjutkan dengan pengujian kualitas syngas yang dinyatakan dalam visualisasi api pembakarannya. 1.4 Batasan Masalah Agar pengujian yang dilakukan tidak terlalu melebar dari tujuan yang hendak dicapai maka perlu ditentukan batasan permasalahan dari penelitian sebagai berikut: 1. Penelitian tidak membahas mengenai pembuatan reaktor. 2. Penelitian tidak membahas mengenai reaksi kimia yang terjadi secara detail. 3. Biomassa yang dipakai adalah yang dijual umum di pasaran dengan jenis yang sama dan kondisi yang sama. 4. Emisivitas instalasi diabaikan. 5. Waktu tempuh berjalannya reaktor setiap pengambilan data 1 jam. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang didapatkan dari penelitian ini antara lain : 1. Sisi Ekonomi Teknologi ini dapat menjadi salah satu solusi menggantikan peralatan yang menggunakan bahan bakar fosil dengan biaya yang relatif lebih rendah. 2. Sisi Iptek Teknologi ini dapat dikembangkan berdasarkan disiplin ilmu yang dikuasai oleh mahasiswa, seperti disiplin ilmu mekanika sehingga dapat dikembangkan untuk alat pembangkit energi menggunakan biomass tongkol jagung.

4

3.

Sisi Manfaat Memanfaatkan tongkol jagung yang merupakan menjadi produk samping pertanian

1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan adalah sebagai berikut: - BAB I PENDAHULUAN Pada bagian ini diuraikan latar belakang, tujuan penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. - BAB II DASAR TEORI Pada bagian ini diuraikan beberapa landasan teori dan hasil penelitian sebelumnya yang berkaitan dengan unjuk kerja dan properties gas yang dihasilkan oleh reactor gasifikasi. - BAB III METODE PENELITIAN Pada bagian ini akan diuraikan metode penelitian, spesifikasi peralatan yang akan dipakai dalam pengujian, cara pengujian, dan data yang diambil. - BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA Dalam bab ini dibahas tentang perhitungan dan analisa dari data yang didapat dari hasil penelitian. - BAB V PENUTUP Pada bagian ini berisi kesimpulan hasil penelitian serta saransaran untuk penelitian selanjutnya - Daftar Pustaka - Lampiran

MS Word Export To Multiple PDF Files Software - Please purchase license.BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biomass Secara gamblang biomass adalah material yang berasal dari tumbuhan maupun hewan termasuk manusia. Namun biomass dalam sudut pandang industri juga berarti material biologis yang bisa diubah menjadi sumber energi atau material industri. Jenis material yang dapat dikatakan sebagai biomass sangat bervariatif, mulai dari residu agrikultur, residu hewan, serpih kayu yang sangat bersih dengan kadar kelembaban 50 %, kayu hasil residu perkotaan yang kering serta terkontaminasi material lain, hingga material organik dari sampah padat di perkotaan. Pada prinsipnya biomass sudah mengandung energi potensial yang dapat diubah menjadi berbagai macam energi lain, misalnya energi panas. Hasil proses pembakaran biomass dapat dimanfaatkan untuk memanaskan air yang menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin pembangkit tenaga listrik. Membakar biomass bukan salah satu cara terbaik menghasilkan energi panas karena dampak langsung yang dihasilkan dari pembakaran biomass tidak baik untuk lingkungan dan efisiensi energi yang dihasilkan tidaklah demikian besar akibat dari pembakaran tidak sempurna. Maka perlu dipikirkan cara untuk mendapatkan sumber energi yang efisien dengan cara mengolah biomass. Biomass merupakan bahan energi yang dapat diperbaharui karena dapat diproduksi dengan cepat. Karena itu bahan organik yang diproses melalui proses geologi seperti minyak dan batubara tidak dapat digolongkan dalam kelompok biomass. Biomass umumnya mempunyai kadar volatile relatif tinggi, dengan kadar karbon tetap yang rendah dan kadar abu lebih rendah dibandingkan batubara. Biomass juga memiliki kadar volatil yang tinggi (sekitar 60-80%) dibanding kadar volatile batubara, sehingga biomass lebih reaktif dibanding batubara [2].

5

6

Penggunaan biomass sebagai sumber energi berpotensi mereduksi efek global warming. Meskipun biomass menghasilkan karbon dioksida dengan jumlah besar, yang kurang lebih sebesar yang dihasilkan bahan bakar minyak ataupun batubara, namun karbon dioksida ini dapat dikonsumsi untuk pertumbuhan tanaman baru. Sehingga karbon dioksida yang dilepas ke lingkungan dapat diasumsikan tidak ada sama sekali. 2.2 Teori Proximate dan Ultimate Pengujian kandungan biomass secara proximate dan ultimate dibutuhkan untuk mengetahui karakter dan komposisi dari suatu material, secara fisik, kimia dan fuel properties, biomass yang akan dipakai. Analisa proximate bertujuan untuk menganalisa kandungan air (moisture), volatil matter, karbon tetap, dan abu. Sedangkan analisa ultimate bertujuan menyatakan komposisi karbon, hidrogen, nitrogen, belerang, dan oksigen.

Gambar 2.1 Analisa proximate dan ultimate

7

Tabel 2.1 Contoh proximate ultimate biomass

Source : Jangsawang, 2008 Massa biomass awal umumnya diistilahkan sebagai as received (mengandung air, abu, volatil, dan karbon). Kadar abu dari biomass berkisar dari 1% sampai 12% untuk kebanyakan jerami-jeramian. Hasil analisis ultimate dan proximate umumnya diberi tambahan keterangan daf (dry ash free) yang memiliki arti bahwa hasil analisa pada biomass tidak mengikutsertakan kandungan air dan abu. 2.3 Konversi Energi Gasifikasi Biomassa memiliki tiga metode konversi energi, yaitu pirolisis, gasifikasi dan pembakaran. Perbedaan jenis konversi energi tersebut terletak pada banyaknya udara (oksigen) yang dikonsumsi saat proses konversi berlangsung. Konsumsi oksigen yang diperlukan dalam pembakaran setidaknya memiliki perbandingan AFR 6,25 atau lebih. Pada proses gasifikasi memiliki batasan AFR 1,5. Sedangkan untuk pirolisis cenderung tidak memerlukan oksigen dalam prosesnya. Selanjutnya akan dibahas mengenai konversi energi gasifikasi lebih detail.

8

Gambar 2.2 Grafik batasan konversi energi biomass

Gasifikasi secara bahasa dapat diartikan sebagai pembuatan gas. Secara definisi yang sebenarnya, gasifikasi adalah proses konversi energi dari bahan bakar yang mengandung karbon (padat ataupun cair) menjadi gas yang disebut syngas (synthesis gas) atau gas sintetis dimana gas tersebut memiliki nilai bakar dengan cara oksidasi parsial pada temperatur tinggi. Tetapi sejauh ini teknologi ini umumnya masih stagnan pada skala penelitian karena konsumsi energinya yang terlalu besar. Namun ada beberapa negara yang telah menerapkan teknologi ini pada bidang pembangkit listrik, dimana gas yang dihasilkan oleh reaktor gasifikasi dipakai untuk menggerakkan generator. Terdapat berbagai macam tipe gasifier di dunia ini dan beberapanya dapat dibedakan berdasarkan : - Mode fluidisasi - Arah aliran - Gas yang perlukan untuk proses gasifikasi Berdasarkan mode fluidisasinya, jenis gasifier dapat dibedakan menjadi 3 jenis. Gasifier tersebut adalah : gasifikasi unggun tetap (fixed bed gasification), gasifikasi unggun bergerak (moving bed gasification), gasifikasi unggun terfluidisasi (fluidized bed gasification), dan entrained bed. Berdasarkan arah aliran, gasifier dapat dibedakan menjadi gasifikasi aliran searah (downdraft gasification), gasifikasi aliran

9

berlawanan (updraft gasification) dan gasifikasi aliran menyilang (crossdraft gasification). Pada gasifikasi downdraft, arah aliran gas dan arah aliran padatan adalah sama - sama ke bawah. Pada gasifikasi updraft, arah aliran padatan ke bawah sedangkan arah aliran gas mengalir ke atas. Sedangkan gasifikasi crossdraft arah aliran gas dijaga mengalir mendatar dengan aliran padatan ke bawah.

Gasifier updraft Gasifier downdraft Gasifier crossdraft Gambar 2.3 Skema Gasifier updraft, downdraft dan crossdraft

Berdasarkan gasifying yang perlukan untuk proses gasifikasi, terdapat gasifikasi udara dan gasifikasi oksigen/uap. Gasifikasi udara adalah metode dimana gas yang digunakan untuk proses gasifikasi adalah udara. Sedangkan pada gasifikasi uap, gas yang digunakan pada proses yang terjadi adalah uap. Penelitian menggunakan gasifier downdraft, dengan gasifying agent udara, karena kemampuan dan kelebihannya meskipun memiliki beberapa kekurangan. Berikut ini adalah kelebihan dan kekurangan yang dimiliki sistem gasifikasi dengan metode arah aliran downdraft : Gasifier downdraft Kelebihan : Biaya pembuatan lebih murah. Gas yang dihasilkan lebih panas dibandingkan pada sistem updraft Lebih mudah untuk dilanjutkan ke proses pembakaran.

10

Teknik pembersihan gas lebih sederhana karena tar yang relatif rendah. Kekurangan: Syngas yang dihasilkan memiliki temperatur yang sangat tinggi (sekitar 400 C), sehingga membutuhkan sistem secondary heat recovery agar tidak merusak komponen di sekitarnya. Hanya dapat digunakan oleh bahan bakar (biomass) tertentu karena sangat sensitif terhadap kelembaban biomass, umumnya gasifier tipe ini dapat bekerja dengan efektif bila kandungan moisture biomassnya yang sangat rendah (