BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari, manusia tidak bisa lepas dari kebutuhan energi. Peningkatan permintaan energi disebabkan oleh meningkatnya populasi manusia. Akibatnya, pemerintah telah menerbitkan kebijakan untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar fosil guna mengurangi ketegantungan terhadap bahan bakar fosil. Sumber energi dibedakan menjadi dua jenis yaitu sumber energi yang dapat diperbaharui dan yang sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Contoh sumber energi yang dapat diperbaharui adalah air dan angin. Sedangkan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui adalah bahan bakar fosil seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Sumber energi yang tidak dapat diperbaharui semakin lama akan semakin berkurang bahkan habis sehingga akan menyebabkan krisis energi. Oleh karena itu, saat ini diperlukan sumber energi alternatif yang dapat mengatasi atau bahkan dapat menggantikan bahan bakar fosil. Para ilmuan dan praktisi di bidang energi terus mencari sumber energi alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Salah satu dari sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui (renewable energy) adalah biomassa. Di indonesia, penggunaan biomassa sebagai sumber energi alternatif sangat besar potensinya mengingat indonesia adalah negara agraris yang banyak menghasilkan produk pertanian dan perkebunan seperti padi, singkong, kelapa, dan kelapa sawit. Limbah-limbah dari hasil pertanian dan perkebunan tersebut sangat melimpah dan dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi biomassa. Indonesia mempunyai 8,9 juta hektar perkebunan kelapa sawit dengan hasil mencapai 26 juta ton per tahun dan pabrik kelapa sawit di Indonesia menghasilkan 15,2 ton limbah padat per tahun. Dengan jumlah yang sedemikian banyaknya, limbah yang dihasilkan dari kelapa sawit berupa empty fruit bunch atau tandan sawit yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi biomassa. 1

2 2 Penggunaan biomassa sebagai sumber energi dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu pembakaran, gasifikasi, pirolisis, karbonisasi, gasifikasi hidrotermal, pencairan hidrotermal, dan biodiesel. Masing-masing dari metode tersebut mempunyai kekurangan dan kelebihan dan penggunaannya disesuaikan dengan kebutuhan. Secara umum ada tiga prinsip pemanfaatan bahan baku biomassa menjadi sumber energi alternatif. Pertama, pemanfaatan biomassa dengan mereaksikan biomassa padat dengan udara (oksigen) berlebih yaitu pembakaran. Kedua, pendegradasian bahan baku biomassa padat tanpa udara (oksigen) yang akan menghasilkan produk beruba bahan bakar gas dan minyak yaitu proses pirolisis. Ketiga, pendegradasian bahan baku biomassa serta mereaksikan dengan udara (oksigen) terbatas yang akan menghasilkan produk bahan bakar berupa gas. Gasifikasi menjadi sebuah metode yang paling tepat untuk mengkonversi bahan baku biomassa menjadi bahan bakar gas yang digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Namun untuk bahan baku biomassa yang mengandung kadar air tinggi seperti empty fruit bunch kelapa sawit, gasifikasi harus dilakukan dengan proses hidrolisis di dalam air superkritis (supercritical water) atau disebut sebagai proses supercritical water gasification. Penggunaan supercritical water gasification saat ini berada pada tahap percobaan dengan reaktor percobaan dengan skala laboratorium. Sedangkan untuk skala industri yang beroperasi, hanya ada tiga di dunia yakni di Jepang (Energi Co., Jerman (VERENA Plant), dan Amerika Serikat (TEES Process). Pembangunan plant secara industri terkendala pada alat-alat yang mampu bekerja pada tekanan dan temperatur tinggi. Penelitian pada skala laboratorium, salah satu pengembangannya dilakukan oleh tim riset Program Universitas Gadjah Mada yang dikoordinatori oleh Dr. Adhika Widyaparaga, S.T, M. Biomed. Sc. di Laboratorium Konversi Energi Program Studi Teknik Mesin. Penelitian ini dirancang dengan reaktor mini berkapasitas 280 ml, diisi dengan biomassa berupa empty fruit bunch kelapa sawit. Selanjutnya, reaktor tersebut dipanasi dengan sebuah heater berdaya 3000 Watt yang diharapkan mampu memanasi spesimen di dalam reaktor di atas

3 3 kondisi kritis. Hasil gas yang diharapkan pada proses gasifikasi ini adalah metana ( CH 4 ) dan hidrogen (H 2 ) dengan metana sebagai hasil gas utama. Untuk mendapatkan gas metana dengan presentase yang besar maka diperlukan suatu kondisi tertentu sehingga reaksi dapat berlangsung dan tidak terjadi reaksi balik. Kendala yang terjadi pada proses gasifikasi ini adalah hasil gas metana masih sangat kecil yaitu 0,33%. Banyak hal yang menyebabkan hasil gas metana ini masih rendah, diantaranya volume air yang dicampur didalam reaktor, kurang tingginya suhu di dalam reaktor ketika proses pemanasan reaktor, dan proses yang berlangsung kurang lama sehingga tidak semua spesimen didalam reaktor beraksi atau terjadi reaksi balik. Oleh karena itu, penambahan katalis diperlukan agar mempercepat terjadinya reaksi di dalam reaktor. Jadi, fokus penelitian ini adalah bagaimana meningkatkan kadar metana sebagai hasil utama yang diharapkan pada proses supercrtical water gasification. 1.2 Rumusan Masalah Dari latar belakang yang diangkat, dapat diuraikan masalah yang ada yaitu bagaimana cara meningkatkan gas metana. Muncul hipotesis apakah suhu, volume air, dan jumlah katalis KOH yang diberikan berpengaruh pada hasil percobaan, berikut detail rumusan masalahnya: 1. Bagaimana cara cangkang dan empty fruit bunch kelapa sawit direaksikan dengan air (H 2 O) di dalam reaktor pada kondisi superkritis? 2. Bagaimana dsitribusi kenaikan suhu reaktor terhadap presentase hasil gas? 3. Bagaimana pengaruh volume air pada saat gasifikasi terhadap persentase hasil gas? 4. Bagaimana pengaruh jumlah katalis KOH yang berfungsi untuk mempercepat reaksi terhadap presentase hasil gas? 5. Bagaimana efisiensi proses Super Critical Water Gasification pada alat penelitian ini?

4 4 1.3 Pembatasan Masalah Masalah yang diangkat dalam skripsi ini, supaya tidak melebar dan tepat sasaran, maka perlu adanya pembatasan masalah. Adapun batasan masalah yang digunakan adalah sebagi berikut: 1. Proses Super Critical Water Gasification (SCWG) yang diamati adalah proses dengan alat SCWG yang ada di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin dan Industri UGM. 2. Analisis yang dilakukan berdasarkan data dari percobaan alat Super Critical Water Gasification (SCWG) yang ada di Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin dan Industri UGM. 3. Spesimen yang digunakan dalam proses Super Critical Water Gasification (SCWG) adalah empty fruit bunch kelapa sawit. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah : 1. Mengetahui apa saja yang dihasilkan jika empty fruit bunch kelapa sawit direaksikan dengan air (H 2 O) dan katalis KOH di dalam reaktor pada kondisi superkritis. 2. Mendapatkan hubungan antara suhu reaksi dengan persentase gas yang dihasilkan. 3. Mengetahui efisiensi proses Super Critical Water Gasification (SCWG) pada alat yang digunakan dalam penelitian. 4. Mendapatkan hubungan antara volume air dengan persentase gas yang dihasilkan. 5. Mendapatkan hubungan antara jumlah katalis dengan persentase gas yang dihasilkan.

5 5 1.6 Manfaat Penelitian Pada penelitian ini, manfaat yang akan diperoleh adalah sebagai berikut : 1. Memberikan gambaran dan pemahaman tentang Super Critical Water Gasification (SCWG). 2. Mengetahui reaksi-reaksi yang terjadi dalam proses Super Critical Water Gasification (SCWG). 3. Menjadi acuan untuk mengatur suhu, volume air, dan jumlah katalis dalam proses Super Critical Water Gasification (SCWG). 4. Mengetahui perhitungan efisiensi proses Super Critical Water Gasification (SCWG).