BAB I PENDAHULUAN. Sejak krisis minyak pada pertengahan 1970-an, harga bahan bakar minyak

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sejak krisis minyak pada pertengahan 1970-an, harga bahan bakar minyak cenderung terus meningkat, sehingga mendorong praktisi dan akademisi bidang energi terus mengembangkan potensi sumber energi terbarukan. Banyak sumber energi terbarukan yang ketersediaanya melimpah di Indonesia namun belum dimanfaatkan secara maksimal seperti energi matahari, angin, air dan energi yang berasal dari biomassa. Sebagai catatan, limbah biomassa seperti kelapa sawit (tandan kosong) dan limbah pabrik gula (ampas tebu) dapat digunakan untuk menghasilkan bio-oil. Disamping itu, beberapa tanaman pengganggu yang tumbuh di lahan pertanian dan sungai juga mempunyai potensi yang besar untuk dikembangkan sebagai bahan baku produksi bio-oil seperti enceng gondok (Suarna, 2005). Soeb dan Sigh (2000) melaporkan bahwa kecepatan pertumbuhan enceng gondok adalah 17,5 ton/ha/hari, sehingga perlu upaya untuk memusnahkan tanaman gulma ini. Selain enceng gondok ada sumber energi terbarukan dari limbah biomassa yang lain yang saat ini menjadi problem lingkungan yaitu karet dari ban bekas. Karet ban bekas kendaraan bermotor ini menimbulkan limbah yang sulit terdegradasi. Padahal pertumbuhan industri otomotif yang semakin pesat mengakibatkan terjadinya peningkatan permintaan ban kendaraan, dan akibatnya terjadi peningkatan jumlah limbah ban bekas. ERTMA (2011) menyampaikan bahwa sebanyak 1,5 Milyar ban diproduksi di dunia dan akhirnya berakhir sebagai 1

2 ban bekas. Padahal limbah ban bekas ini mempunyai potensi untuk dimanfaatkan dengan cara degradasi panas dengan proses pirolisis. Dari proses pirolisis akan dihasilkan bio-oil dan jika minyak ini dipakai sebagai bahan baku proses perekahan ( cracking) akan dihasilkan bahan bakar alternatif berupa bio-gasoline dan bio-kerosine. Velden et al. (2010) dan Bridgwater (2012) mengemukakan bahwa ada dua metode untuk mengubah biomassa menjadi bahan bakar cair yaitu dengan konversi biochemical dan thermochemical. Konversi thermochemical meliputi pirolisis, gasifikasi dan pembakaran (combustion). Pirolisis adalah proses dekomposisi termal tanpa atau sedikit oksigen yang produknya dapat digunakan sebagai bahan bakar dengan atau tanpa upgrade sebelumnya. Proses ini dapat dilakukan dengan satu jenis biomassa atau dengan gabungan dari beberapa bahan yang dikenal dengan Co-pirolisis. Disamping sebagai bahan bakar, hasil pirolisis juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri kimia. Sebagai catatan bahwa selama proses pirolisis dibutuhkan suhu yang tinggi, sehingga menyebabkan terjadinya reaksi kompleks dan akhirnya dihasilkan produk berupa bio-oil (cairan), char dan gas. Mekanisme pirolisis bio massa untuk menghasilkan bio-oil dapat dilihat pada Gambar 1. Dari Gambar tersebut terlihat bahwa biomassa jika dikenai proses pirolisis akan dihasilkan produk berupa gas yang jika dikondensasikan menjadi bio-oil (cairan) dan yang tidak terkondendasi akan di gunakan sebagai sumber panas untuk pembakaran reaktor. Selain gas juga dihasilkan arang atau bio-char seperti yang dikemukakan oleh Kittiphop et al. (2012). 2

3 Gambar 1. Mekanisme pirolisis untuk menghasilkan bio oil Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari kinetika reaksi co-pirolisis enceng gondok dan ban bekas. Dengan mengetahui kinetika reaksi co-pirolisis diharapkan dapat dirancang unit operasi yang lebih besar, dan produk yang dihasilkan dapat membantu memenuhi kebutuhan sumber energi alternatif. 1.2 Keaslian Penelitian Beberapa peneliti yang melakukan penelitian dengan menggunakan enceng gondok adalah Masto et al. (2013), namun difokuskan pada produksi bio-char untuk meningkatkan kualitas tanah. Penelitian semacam dilakukan oleh Kittiphop et al. (2012) yang menggunakan reaktor pirolisis kontinyu dan diperoleh yield bio-oil sebesar 35,3%. Pada tahun 2012, Ganguly et al. mengubah enceng gondok menjadi etanol dengan proses hidrolisis asam dan didapatkan hasil maksimum dengan yield ethanol sebesar 19%. Kemudian, Bridgwater (2012) mempelajari cara untuk meningkatkan nilai ekonomi dari bio-oil hasil pirolisis dengan physical upgrading dan catalytic upgrading. Penelitian pirolisis menggunakan ban bekas telah dilakukan oleh Aydin dan Ilkilic (2012). Mereka menyelidiki pirolisis ban bekas dalam reaktor fixed bed 3

4 bervolume 1,15 L dengan nitogen berlebih pada suhu C. Dari penelitiannya diperoleh yield minyak 31%wt pada suhu 400 C dan 40%wt pada suhu 500 C, dengan sedikit perubahan yield pada suhu yang lebih tinggi. Mereka juga mempelajari pengaruh aliran nitrogen terhadap yield produk namun perbedaan yield tersebut sangat kecil. Williams et al. (1990) juga mempelajari pirolisis ban bekas dengan reaktor batch jenis fixed bed. Suhu pirolisis diamati dari C dan kecepatan panasnya dari 5-80 C/min. Pada suhu 300 C terjadi sedikit degradasi panas pada ban. Untuk memaksimalkan perolehan yield oil antara 54 dan 58,8%wt maka pirolisis dilakukan pada suhu C. Sebagai catatan bahwa naiknya suhu dalam sistem reaktor fixed bed karena karet telah terdegradasi hanya diikuti sedikit kenaikan yield oil dan gasnya. Oil dan gasnya mungkin di produksi dari volatilitas beberapa padatan yang sangat tinggi kandungan hidrokarbon pada charnya sebagaimana dilaporkan Dodds et al.(1983). Williams et al. (1990) juga melaporkan bahwa peningkatan kecepatan pemanasan diikuti meningkatnya yield gas dari 6,6wt% pada 5 C/min menjadi 14,8wt% gas pada 80 C/min yang dijalankan pada suhu 720 C. Penggunaan reaktor fixed bed dengan umpan 1,5 kg pada suhu 475 C dan kecepatan panas 5 C/min, Cunlife and Williams (1998) memperoleh oil, char dan gas 58,2%wt oil, 37,3%wt char dan 4,5%wt gas. Banar et al. (2012) melaporkan untuk pirolisis ban bekas, yield oil maksimum yang diperoleh adalah sebesar 38,8%wt, char 34wt% dan 27,3wt% gas dengan kecepatan pemanasan 5 C/min pada suhu 400 C. Yield oil yang hampir sama diperoleh pada suhu 500 C dan 15 C/min oleh Laresgoiti et al. (2004) dan de 4

5 Marco et al. (2001). Rada et al. (2012) mendapatkan 40wt% yield oil, gas 20%wt dan char 40wt% untuk pirolisis ban pada reaktor fixed bed. Perbedaan dalam kecepatan pemanasan dan waktu tinggal dalam pirolisis mempengaruhi perolehan yield oil dan gas dimana suhu yang lebih tinggi dan waktu tinggal gas dalam zone panas dari reaktor dapat memecah minyak menjadi gas. Walaupun penelitian terkait pirolisis enceng gondok maupun ban bekas sudah pernah dilakukan, namun penggunaan dua bahan baku pada proses co-pirolisis belum pernah dilakukan. Dengan memanfaatkan kedua limbah ini, diharapkan limbah enceng gondok dan limbah ban bekas mempunyai nilai tambah yang signifikan. Sebagai catatan bahwa hasil bio-oil pada penelitian ini dapat digunakan sebagai bahan baku untuk sintesa bio-gasoline dan bio-kerosine menggunakan proses catalytic cracking (perengkahan katalis). 1.3 Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain: 1. Bagi lingkungan, dapat mengurangi jumlah enceng gondok yang mengganggu ekosistem perairan dan mengurangi limbah ban bekas yang sulit terdegradasi. 2. Bagi perkembangan ilmu pengetahuan dapat memberi alternatif dalam pembuatan bahan bakar cair. 5

6 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini : 1. Mempelajari pengaruh suhu dan rasio massa terhadap bio-oil yang dihasilkan. 2. Mempelajari model kinetika reaksi pembentukan produk dari copirolisis enceng gondok dan ban bekas. 6