BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan energi yang sangat tinggi pada saat ini menimbulkan suatu pemikiran untuk mencari alternatif sumber energi yang dapat membantu mengurangi pemakaian bahan bakar fosil. Hal ini disebabkan karena semakin meningkatnya kebutuhan manusia akan penggunaan bahan bakar fosil untuk digunakan pada mesin-mesin penggerak yang akan menyebabkan pencemaran lingkungan khususnya pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh emisi gas buang hasil dari pembakaran. Energi alternatif membawa dampak yang lebih baik terhadap lingkungan karena sifatnya yang ramah lingkungan dan bahan baku yang digunakan mudah didapat dan juga merupakan energi yang dapat diperbarui Indonesia adalah negara agraris sehingga Indonesia mempunyai potensi akan biomassa yang sangat besar salah satunya adalah tempurung kelapa. Tempurung kelapa dapat dengan mudah didapatkan karena jumlahnya melimpah dan untuk sekarang ini hanya dimanfaatkan sebagai arang saja. Dengan mengetahui komposisi dan kandungan kimia yang terdapat di dalam tempurung kelapa, bahan tersebut dapat dijadikan sumber energi alternatif melalui proses gasifikasi. Gasifikasi adalah suatu proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia menjadi gas, dimana udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. Proses gasifikasi terjadi di dalam 1
gasifier, dimana gasifier merupakan alat yang sederhana karena mekanisme operasinya. Akan tetapi keberhasilan dari gasifikasi dan penerapanya tidaklah mudah. Ini dikarenakan fenomena termodinamika untuk operasi gasifier tidak terlalu mendalam, sehingga perlu dilakukan pengkajian yang banyak untuk membantu proses gasifikasi. Proses gasifikasi biomasa dapat dilakukan dengan metode langsung dan tidak langsung, metode langsung dimana menggunakan udara atau oksigen untuk membangkitkan panas melalui reaksi eksotermis dan metode tidak langsung menggunakan panas yang ditransfer ke dalam reator dari luar (Reed,1988). Gasifikasi umumya terjadi 4 proses yaitu pengeringan, pirolisis, oksidasi dan reduksi. Proses pengeringan, pirolisis dan reduksi bersifat endotermis dan oksidasi bersifat eksotermis yang fungsinya menyediakan panas pada ketiga proses tersebut Dalam proses gasifikasi dengan menggunakan oksigen murni sebagai agen gasifikasi dimana jumlah nitrogen terbatas jumlahnya bahkan tidak ditemukan sama sekali, gas yang dihasilkan mempunyai energi menengah sehingga baik jika digunakan pada mesin pembakaran dibandingkan proses gasifikasi dengan menggunakan media udara hanya menghasilkan energi yang rendah. Dalam proses gasifikasi dengan oksigen secara sederhana disalurkan oleh pipa yang dibuat menjadi suatu sistem plant dan selanjutnya melalui proses panas atau mungkin juga gas sintetis untuk menghasilkan chemical dan bahan bakar (Belie,1979) 2
Reaktor gasifikasi updraft memiliki tidak ada batasan jenis dan kualitas bahan bakar yang digunakan. Keuntungan utama dari reaktor updraft adalah kesederhanaan desainnya, tingkat pembakaran dari arang yang tinggi dan perpindahan panas di dalam reaktor yang memicu rendahnya suhu gas keluaran dan efisiensi gasifikasi yang tinggi. Karena perpindahan panas di dalam reaktor, bahan bakar dikeringkan pada bagian atas dari reaktor. sehingga bahan bakar dengan kadar air yang tinggi (60%) dapat digunakan. Lebih jauh, reaktor tipe ini dapat memproses partikel bahan bakar relatif kecil dan berbagai jenis bahan bakar. Kerugian terbesar adalah tingginya kadar tar dan gas pirolisis. Karena gas pirolisis dan tar tidak melewati zona pembakaran, sehingga tidak terbakar. Akan tetapi hal ini tidak terlalu penting jika gas digunakan untuk aplikasi pembakaran menggunakan burner. Akan tetapi jika dipergunakan untuk mesin pembakaran dalam, banyak proses pembersihan harus dilakukan (Reed, 1988). Hal-hal di atas menarik minat peneliti untuk menggasifikasi tempurung kelapa menggunakan reaktor gasifikasi updraft sebagai alternatif pembangkit kalor untuk industri. Rasio udara-bahan bakar teoritis adalah perbandingan jumlah udara yang bereaksi dengan bahan bakar untuk terjadinya proses pembakaran sempurna. Sedangkan rasio udara bahan bakar aktual adalah perbandingan jumlah udara dengan bahan bakar saat proses pembakaran berlangsung. Efisiensi pembakaran adalah perbandingan energi yang dihasilkan dengan energi yang diberikan. Nilai kalor proses pembakaran dapat mencapai 100 %, akan tetapi dengan adanya rugi-rugi, radiasi, konveksi dan pendinginan, secara teoritis nilai kalor pembakaran mencapai 93 % (Kinsky, 1997). 3
Sebagian dari reaktor gasifikasi menggunakan udara sebagai reaktan. Penggunaan udara sebagai reaktan akan menghasilkan gas dengan nilai kalor rendah karena gas keluaran terdilusi dengan nitrogen yang dikandung udara. Penggantian reaktan dengan oksigen akan menghasilkan gas dengan nilai kalor menengah karena tidak adanya nitrogen dari reaktan, akan tetapi nitrogen tetap terbentuk dari unsur penyusun bahan bakar itu sendiri. Nilai kalor tinggi dapat dicapai jika pembentukan metana pada gas dapat direkayasa. Kombinasi antara oksigen dengan udara digunakan sebagai reaktan untuk memicu pembentukan CO dan H2 ( steam reformer) di zona reduksi melalui reaksi steam-carbon yang terjadi secara endotermis. Penggunaan uap air dapat merubah laju reaksi, nilai kalor, komposisi dan tingkat produksi gas yang dihasilkan (Blasiak, 2002). Dalam penelitian ini kami gunakan desain alat gasifikasi jenis updraft. Jenis gasifikasi ini kami pilih karena memiliki kelebihan kelebihan seperti yang sudah disebutkan, selain itu kami pilih tempurung kelapa sebagai bahan baku serta oksigen dan udara sebagai media gasifikasi. Di mana penelitian ini untuk menghitung rasio antara udara dan oksigen untuk menghasilkan efisiensi gas yang terbaik 1.2 Rumusan Masalah Melihat dari permasalahan dari gasifikasi yang begitu kompleks pada sistem gasifikasi updraft, maka dalam penyusunan proposal ini menitik beratkan pada permasalahan perancangan reaktor dan pengaruh rasio laju aliran masa oksigen dan udara yang dibutuhkan pada desain gasifikasi updraft untuk mendapatkan hasil gas gasifikasi yang terbaik.? 4
1.3 Batasan Masalah Pembatasan masalah pada penelitian ini adalah menitik beratkan pada teknologi pembentukan gasifikasi : 1. Penelitian ini hanya menggunakan tempurung kelapa sebagai bahan gasifikasi 2. Media yang digunakan adalah oksigen murni dan udara yang selama proses tidak mengandung unsur-unsur senyawa asing 2. Penilitian ini hanya membahas pengaruh rasio laju aliran masa oksigen dan udara sebagai agen gasifikasi untuk mendapatkan gas terbaik 3. Jenis reaktor yang digunakan adalah jenis reaktor updraft 4. Penelitian ini hanya mengukur kadar CO, CO 2, H 2 dan O 2 dengan rasio oksigen dan udara sebagai media gasifikasi 1.4 Tujuan Masalah Berdasarkan pokok permasalahan di atas maka tujuan dari penelitian ini adalah analisis terhadap pengaruh rasio oksigen murni dan udara dengan laju kecepatan aliran bervariasi yang masuk ke dalam gasifier terhadap pembentukan gasifikasi untuk mendapatkan gas hasil gasifikasi yang terbaik dengan menggunakan tempurung kelapa sebagai bahan baku. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun dari penelitian yang dilakukan ini diharapkan mendapatkan manfaat-manfaat seperti 5
Data- data yang dapat mengoptimalkan pembentukan gasifikasi sehingga dapat menghasilkan energi yang terbarukan yang makin efisien yang bisa membantu mengurangi penggunaan bahan bakar fosil 6