PERENGKAHAN TERMAL (Thermal Cracking) SERBUK GERGAJI KAYU BULIAN (Eusideroxylon Zwagery T.Et B) UNTUK MENGHASILKAN BAHAN BAKAR MINYAK ARTIKEL ILMIAH

Transkripsi

1 PERENGKAHAN TERMAL (Thermal Cracking) SERBUK GERGAJI KAYU BULIAN (Eusideroxylon Zwagery T.Et B) UNTUK MENGHASILKAN BAHAN BAKAR MINYAK ARTIKEL ILMIAH OLEH ABDUL HAKIM A1C FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI JULI 2017

2

3 PERENGKAHAN TERMAL (Thermal Cracking) SERBUK GERGAJI KAYU BULIAN (Eusideroxylon Zwagery T.Et B) UNTUK MENGHASILKAN BAHAN BAKAR MINYAK Oleh: Abdul Hakim 1, Nazarudin 2, M Naswir 2 1 Alumni Prodi Pendidikan Kimia, Jurusan PMIPA, FKIP Universitas Jambi 2 Staff Pengajar Prodi Pendidikan Kimia, Jurusan PMIPA, FKIP Universitas Jambi Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Jambi kimiaabdulhakim@gmail.com ABSTRAK Kebutuhan akan bahan bakar yang terus meningkat dan tidak diimbangi dengan produksi menyebabkan sumber bahan bakar dari minyak bumi akan segera habis. Perlu dicari solusi sumber energi alternatif penganti bahan bakar. Serbuk kayu bulian merupakan salah satu limbah yang belum dimanfaatkan dengan baik. Pada penelitian ini dilakukan perengkahan termal dan katalitik serbuk gergaji kayu bulian untuk menghasilkan bahan bakar. Perengkahan katalitik sebagai pembanding hasil perengkahan termal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui senyawa kimia hasil perengkahan termal serbuk gergaji kayu bulian, mengetahui pengaruh variasi suhu dan massa terhadap hasil perengkahan termal, membuat bahan ajar tentang perengkahan termal pada materi kinetika reaksi perengkahan. Sampel penelitian perengkahan termal adalah serbuk gergaji kayu bulian, dan reaktor yang di gunakan adalah semibacth reactor dengan laju alir nitrogen konstan pada 5 ml/menit. serta variasi suhu 400, 450, 500 o C dan massa 5, 10, 15 gram. di lakukan pembanding hasil perengkahan dengan mengunakan katalis H-USY. Cairan Hasil Perengkahan(CHP) yang di peroleh di analisis metode gravimetri dan GC-MS. Hasil konversi CHP perengkahan termal yang terbanyak di peroleh 61,6% pada kondisi rekasi ke 2 dengan massa 5 gram dan temperatur 500 o C, dan yang paling sedikit pada kondisi reaksi 10 gram suhu 450 o C sebanyak 26,9%. Hasil analisis GC-MS terdapat 15 puncak, senyawa kimia yang dominan adalah C 2 H 2 O 2 33,66% dan C 6 H 10 O 6 18,31% serta senyawa kimia golongan Alkohol. Dari hasil tersebut dapat di simpulkan bahwa perengkahan termal serbuk geragaji kayu bulian berpotensi menghasilkan bahan bakar minyak dan bahan kimia. Kata Kunci: Perengkahan termal, Serbuk gergaji kayu bulian. 1

4 PENDAHULUAN Energi merupakan komponen utama dalam seluruh kegiatan makhluk hidup. Sampai saat ini, Indonesia masih menghadapi persoalan dalam mencapai target pembangunan bidang energi. Ketergantungan terhadap energi fosil terutama minyak bumi dalam pemenuhan konsumsi di dalam negeri masih tinggi yaitu sebesar 96% (minyak bumi 48%, gas 18% dan batubara 30%) dari total konsumsi dan upaya untuk memaksimalkan pemanfaatan energi terbarukan belum dapat berjalan sebagaimana yang direncanakan. Tingginya konsumsi energi fosil tersebut diakibatkan oleh subsidi sehingga harga energi menjadi murah dan masyarakat cenderung boros dalam menggunakan energi. Di sisi lain, Indonesia menghadapi penurunan cadangan energi fosil yang terus terjadi dan belum dapat diimbangi dengan penemuan cadangan baru. Sedangkan keterbatasan infrastruktur energi yang tersedia juga membatasi akses masyarakat terhadap energi. Kondisi ini menyebabkan Indonesia rentan terhadap gangguan yang terjadi di pasar energi global karena sebagian dari konsumsi tersebut, terutama produk minyak bumi, dipenuhi dari impor. Dari permasalahan bahan bakar minyak tersebut perlu di subtitusi oleh bahan bakar yang dapat di perbaharui antara lain yang berasal dari tanaman pertanian atau kehutanan. Program nasional diversifikasi energi adalah pengkayaan produksi jenis-jenis bahan energi baru yang dapat di pulihkan, diantaranya bahan bakar pengganti solar dari minyak nabati atau biomassa (Krause,2001). Biomassa merupakan bahan organik yang berasal dari makhluk hidup (tumbuhan atau pun hewan) (lopian-serani dkk 2008). Di alam ini, semua biomassa pada akhirnya akan membusuk menjadi molekul dasarnya dengan adanya pelepas panas. Pelepasan energi dari konversi biomassa menjadi energi yang berguna akan menyerupai proses alam, tetapi dengan laju yang lebih cepat. Pemanfaatan energi ini adalah mendaur ulang karbon dan tidak menambahkan karbondioksida ke lingkungan, hal ini berbeda dengan bahan bakar fosil. Dari ke semua sumber energi yang terbaharui, biomassa sangatlah unik dalam keefektifannya menyimpan energi matahari. Lebih lanjut lagi, biomassa merupakan satu-satunya sumber karbon yang dapat di perbaharui, dan juga mampu di proses menjadi bahan bakar gas, cair dan padat yang baik. Salah satu contoh biomassa adalah serbuk kayu, yang merupakan limbah industri pengolahan kayu. Serbuk gergaji kayu belum termanfaatkan dengan baik. Masyarakat memanfaatkan serbuk kayu sebagai pupuk, namun itu hanya sebagaian kecil dan serbuk kayu banyak di buang dan di bakar oleh industri pengolahan kayu tersebut. Kayu Bulian di sebut juga dengan kayu besi yang memiliki ketahanan yang sangat kuat dan anti rayap. Karena hal tersebut lah kayu bulian menjadi salah satu olahan kayu pada bebrapa industri kayu yang memiliki nilai ekonomis karena banyak digunakan oleh masyarakat. Perengkahan termal merupakan proses pemecahan molekul polimer hidrokarbon menjadi monomer-monomer dengan menggunakan temperatur tinggi. Proses perengkahan termal dapat mendegradasi polimer-polimer selulosa, dan lignin serta zat-zat ekstraksi pada serbuk kayu bulian 2

5 untuk menghasilkan cairan hasil perengkahan, cairan hasil perengkahan ini akan di manfaatkan menjadi bahan bakar minyak atau menjadi bahan kimia yang dapat di manfaatkan. Berdasarkan uraian di atas maka penulis akan melakukan penelitian yang berjudul Perengkahan Termal ( Thermal Cracking) Serbuk Gergaji Kayu Bulian (Eusideroxylon Zwagery T.Et B) untuk Menghasilkan Bahan Bakar Minyak METODE PENELITIAN Perengkahan termal serbuk gergaji kayu bulian dilakukan menggunakan reaktor semibatch. senyawa yang terkandung didalam oli bekas dan cairan hasil perengkahan dianalisa secara GC-MS. Pengaruh rasio dan temperatur terhadap cairan hasil perengkahan dilihat menggunakan metode permukaan respon. Berikut merupakan flowsheet perengkahan termal serbuk gergaji kayu bulian: Prosedur penelitian ini, Mula- mula Sampel serbuk gergaji kayu bulian yang telah di siapkan di timbang, Setelah di timbang, Kemudian sampel di masukkan ke dalam reaktor. Reaktor di tutup dengan rapat sehingga tidak ada kebocoran. Tahap selanjutnya adalah memasukan reaktor kedalam furnace dan menguhubungkan selang dari reaktor ke wadah tempat penampungan CHP serta selang nitrogen(memasang rangkaian alat) kemudian setelah rangkaian alat terpasang alat di hidupkan dengan dihubungkan ke arus AC 220 volt, sehingga siap di nyalakan. Setelah alat dihidupkan tahap selanjutnya mengatur temperature perengkahan yang disetting pada termokontrol. Setelah tercapai suhu perengkahan maka di aliri gas nitogen pada laju alir 5ml/menit, dan Di lakukan pemanasan selama 30 menit, nitrogen di gunakan sebagai gas carier. Pada setiap 5 menit wadah CHP diganti, Kemudian di peroleh CHP(cairan hasil perngkahan) pada wadah CHP dan di timbang. Kemudian CHP di analisis dengan menggunakan GC-MS. Adapun desain penelitian adalah sebagai berikut: Table 1. desain penelitian perengkahan termal Gambar 1. Flowsheet perengkahan termal Keterangan : 1. CR : Cracking Reactor 2. CS : CHP Storage 3. FM : Flow Meter 4. GT : Gas Tank (Nitrogen) 5. RSC : Residual Storage CHP 6. TC : Thermocontrol 7. V : Valve Kondisi reaksi ke X 1 X Keterangan : X 1 = rasio sampel (5g, 10g, 15g) X 2 = temperatur (400 o C, 450 o C, 500 o C) 3

6 Analisa Gravimetri Perhitungan untuk mencari presentase-presentase tersebut adalah: a. % CHP = 100 % b. % Padatan = 100 % % Gas = 100 % HASIL DAN PEMBAHASAN Produk perengkahan Termal Hasil perengkahan termal serbuk gergaji kayu bulian berupa cairan hasil perengkahan (CHP), gas dan padatan(kokas), produk utama pada penelitian ini merupakan cairan hasil perengahan. Berikut merupakan tabel hasil perengkahan termal serbuk gergaji kayu bulian: Table 2. data hasil perengkahan termal Kondisi ke Massa (g) Suhu o C %CHP %gas %kokas ,0 28,0 36, ,6 10,0 28, ,6 48,6 20, ,6 35,6 19, ,1 28,8 31, ,5 44,8 15, ,9 54,3 18,8 Konversi cairan hasil perengkahan (CHP) Cairan hasil perengkahan berwarna kuning kecoklatan, memiliki aroma yang menyengat dan mudah menguap jika di biarkan lama. Koversi CHP (%) kondisi Keterangan: 1: m=5 g, T=400 0 C 2: m= 5 g, T= C 3: m= 15 g, T=400 0 C 4: m= 15 g, T=500 0 C 5: m= 10 g,t50 0 C 6: m= 10 g, T=450 0 C 7: m= 10 g, T=450 0 C Gambar 3.Diagram perbandingan konversi CHP Dari gambar 4.2 diagram perbandingan konversi CHP terdapat perbedaan produk konversi CHP pada setiap reaksi perengkahan. Hal ini menunjukan bahwa suhu dapat mempengaruhi reaksi perengkahan dan konversi produk. Konversi dengan persentase terbesar di peroleh dari reaksi ke-2 sebanyak 61,6%, di mana reaksi berlangsung dengan sampel mula-mula 5 gram pada suhu 500 o C. Produk Hasil Perengkahan Katalitik Sebagai perbandingan terhadap perengkahan termal yang telah dilakukan dilakukan juga perengkahan katalitik menggunakan H-USY sebagai katalis. Katalis digunakan sebanyak 10% dari sampel. Adapun hasil penelitian menunjukkan bahwa perengkahan katalitik menghasilkan konversi CHP 43,0%. Konversi ini lebih rendah di bandingkan dengan konversi CHP termal. Analisis GC-MS Analisis GC-MS di gunakan untuk mengetahui kualitatif dan kuantitatif senyawa kimia cairan hasil perengkahan yang merupakan campuran dari beberapa senyawa kimia. Gambar 2. Cairan Hasil Perengkahan 4

7 Analisis GC-MS CHP Termal Pada hasil analisis CHP termal di peroleh 15 senyawa kimia di tandai dengan jumlah puncak kromatogram Gambar 4. Kromatogram GC-MS perengkahan termal Adapun senyawa kimia yang dominan pada cairan hasil perengkahan adalah Asam asetat 33,66% dan beberapa senyawa turunan Alkohol Analisis GC-MS CHP Katalitik Pada CHP katalitik di peroleh 9 senyawa kimia lebih sedikit di bandingkan dengan senyawa CHP termal. Analisa varian terhadap koefisian dari persamaan diatas menunjukkan bahwa koefisian determinasi (R 2 ) adalah (0,6774), nilai R 2 ini menunjukkan bahwa secara umum antara variabel Y(Konversi hasil perengkahan) dengan variabel X (kondisi reaksi) mempunyai korelasi yang rendah. Dari analisa varian juga dapat di ketahui bahwa F hitung untuk simpangan dari model (4,2003) lebih kecil dari pada nilai F table baik untuk selang kepercayaan 5% (6,94) maupun untuk selang kepercayaan 1% (99,38) (lihat lampiran ). Dari analisis tersebut diperoleh grafik tiga dimensi untuk satu variable Y dan dua variable X dapat di lihat pada gambar 6. Gambar 6. Grafik analisa permukaan respon terhadap data CHP Gambar 5. Kromatogram GC-MS perengkahan Katalitik Adapun senyawa kimia yang dominan pada cairan hasil perengkahan adalah 1-Octanamine,N-metyl ( C 9 H 21 N) 39,73%. Hal ini menunjukkan katalis berpengaruh yang terhadap hasil perengkahan. Analisa Permukaan Respon Nilai konversi CHP di jadikan variable terikat, sedangkan kondisi reaksi di jadikan sebagai variabel bebas. Maka dapat di peroleh model matematika analisa staistika permukaan respon sebagai berikut: Y = 39,900 5,600 X 1 + 9,900 X 2 KESIMPULAN Perengkahan termal serbuk gergaji kayu bulian berpotensi menghasilkan bahan bakar. massa, suhu dan katalis berpengaruh terhadap hasil perengkahan, kondisi perengkahan terbaik diperoleh pada suhu 500 o C DAFTAR PUSTAKA Basu, P Biomassa Gasification and Pyrolysis Practical Design and Theory. Elsevier: New York Irawan, B Bulian (Eusideroxylon Zwagery T. et B) Sebagai Satu 5

8 Komuditas Unggul di Provinsi Jambi. Jurnal Agronomi Vol. 9 Fakultas Pertanian Universitas Jambi: Jambi. Krause, R Bio and alternative fuels for mobility. In Enbacing biodieseldevepment and use. Procedings of the International Biodiesel Workshop, Tiara Convention Center, Medan. 24 Oktober Ditjen Perkebunan, Departemen Pertanian. Jakarta Nazarudin, Catalytic Cracking of Plastic Waste Using Nanoporous materials, Thesis, University College London, London. Rubiandini Cadangan Minyak Bumi Tinggal 3,6 Miliar Barel. Jakarta: Tribun bisnis.( 28 Februari 2013) Soja, K Bahan Ajar: Industri Minyak Bumi. Jurusan Pendidikan Kimia. Jakarta: Universitas Pendidikan indonesia. Sukarmin Hidrokarbon dan Minyak Bumi. Bagian Proyek Pengembangan Dasar dan Menengah Kejuruan Direktorat Jendral Pendidikan Dasar dan menengah Departemen Pendidikan Nasional. Surabaya 6