SISTEM GASIFIKASI FLUIDIZED BED BERBAHAN BAKAR LIMBAH RUMAH POTONG HEWAN DENGAN INERT GAS CO2 Oleh : I Gede Sudiantara Pembimbing : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST.,Masc.,Ph.D. I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST., MT. Abstrak Gasifikasi ialah teknologi yang digunakan untuk mengkonversikan bahan bakar padat menjadi bahan bakar gas. Gas yang dihasilkan dari Gasifikasi ialah gas mampu bakar, diantaranya gas CO2, CH4 dan H2. Keuntungan gasifikasi dapat mengkonversikan bahan bakar yang nilai kalornya rendah. Limbah rumah potong hewan (RPH), dapat dijadikan bahan bakar gasifikasi untuk dijadikan energi alternatif. Limbah RPH sangat mudah didapatkan dan tidak boleh dibuang ke TPA. Reaktor Gasifikasi Fluidized Bed yang digunakan untuk penelitian berdiameter 5cm dengan tinggi 60cm dan dengan bahan plat stainless steel. Komposisi campuran gas yang divariasikan pada variasi I (30% CO2:70%N2), variasi II (40% CO2:60% N2) dan variasi III (60% CO2:40% N2). Temperatur operasi dalam penelitian ini adalah 400 0 C. Hasil dari pengujian, semakin banyak komposisi gas CO2 maka semakin banyak gas CO yang dihasilkan, tetapi gas H2 semakin menurun. FCR yang di dapatkan juga semakin meningkat. Kata kunci : Gasifikasi Fluidized Bed, Limbah RPH, Gas CO2, Temperatur Operasi
FLUIDIZED BED GASIFICATION SYSTEM BASED FUEL WASTE RPH WITH CUT CO2 INERT GAS Author Guidence : I Gede Sudiantara : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST.,Masc.,Ph.D. I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST., MT. Abstract Gasification is a technology used to convert solid fuel into a fuel gas. The gas produced from the gasification gas is capable of fuels, such as CO2, CH4 and H2. The advantage of gasification can convert fuel heating value is low. Waste abattoir (RPH), can be used as fuel gasification to be used as alternative energy. RPH waste is very easy to obtain and can not be disposed of to landfill. Fluidized Bed Gasification reactor used for research 5cm diameter with a height of 60cm and with a stainless steel plate material. The composition of the gas mixture which is varied in the variation I (30% CO2: 70% N2), variation II (40% CO2: 60% N2) and variation III (60% CO2: 40% N2). Operating temperature in this study was 400 C. The results of the test, the more CO2 gas composition, the more CO gas is generated, but the H2 gas decreases. FCR is in getting also increased. Key words : Fluidized Bed Gasification, Waste RPH, Gas CO2, Temperature Operation
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... v BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 3 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penilitian... 3 1. 5 Manfaat Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1. Biomassa... 5 2.1.1. Pengertian Biomassa... 5 2.1.2. Kandungan dalam Biomassa... 6 2.1.3. Pemanfaatan Energi Biomassa... 7 2.2 Biomassa Limbah Sisa Potong RPH... 11 2.3. Teknologi Gasifikasi... 12 2.4.1 Gasifier berdasarkan Mode Fluidisasi... 13 2.4.2 Gasifier berdasarkan Arah Alirannya... 19 2.4 Fluidisasi... 22 2.4.1 Pengertian dan Rumus-Rumus Umum Fluidisasi... 23 2.4.2 Fraksi Ruang Kosong (voidage)... 23 2.4.3 Kecepatan Minimum Fluidisasi (Umf)... 23 2.4.4 Ekspansi Ketinggian Hamparan Fluidisasi (ΔHa)... 24 2.5 Parameter Parameter Penting dalam Proses Gasifikasi... 25 2.6. Dasar Proses Gasifikasi... 27
2.6.1 Zona Pengeringan... 27 2.6.2 Zona Pirolisis... 27 2.6.3 Zona Oksidasi... 28 2.6.4 Zona Reduksi... 29 2.7 Pembakaran Bahan Bakar... 30 2.7.1 Zona Pengeringan... 30 2.7.2 Jumlah Udara Pembakaran... 30 2.8 Efisiensi Proses Gasifikasi... 31 BAB III Metode Penelitian 3.1 Deskripsi Penelitian... 34 3.1.1 Alat Uji gasifikasi FB... 39 3.1.2 Bahan bahan... 39 3.1.3 Peralatan yang digunakan... 39 3.1.4 Pelaratan untuk pengujian emisi gas buang... 40 3.2 Tempat Penelitian... 41 3.3 Bahan Penelitian... 41 3.3.1 Pengujian Analisis Proximate dan Ultimate... 41 3.3.2 Pengujian Analisa Nilai Kalor... 44 3.4 Langkah Penelitian... 45 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Penelitian... 48 4.2 Data Pengujian Gas Hasil Gasifikasi... 49 4.3 Distribusi Temperatur Reaktor... 50 4.4 Kebutuhan Udara Gasifikasi... 50 4.4.1 Kebutuhan Udara Limbah RPH... 50 4.5 Pengolahan Data Hasil Penelitian... 52 4.6 Perhitungan Hasil Olahan Gas... 55 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan... 63 5.2 Saran... 63 DAFTAR PUSTAKA... 64
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Skema Pembentukan Biogas... 10 Gambar 2.2 limbah sisa potong ternak... 11 Gambar 2.3 Skema Reaktor Bubbling Fulidized Bed... 14 Gambar 2.4 Skema Reaktor Circulated Fulidized Bed... 15 Gambar 2.5 Skema Reaktor Entrained Flow... 16 Gambar 2.6 Updraft Gasifier... 18 Gambar 2.7 Downdraft Gasifier... 20 Gambar 2.8 Crossdraft Gasifier... 22 Gambar 3.1 Skematik Gasifikasi FB... 35 Gambar 3.2 Limbah RPH... 39 Gambar 3.3 Pasir Silika... 39 Gambar 3.4 (a)alat uji (b) timbangan... 40 Gambar 3.5 tabung bom calorimeter... 42 Gambar 3.6 flow meter... 37 Gambar 4.1 Grafik distribusi temperatur... 50 Gambar 4.2 perbandingan komposisi bahan bakar... 60
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Analisis Proximate dan Ultimate Beberapa Jenis Biomassa... 6 Tabel 2.2 Aspek-aspek Teknis Gasifikasi menggunakan Fluidized Bed... 17 Tabel 3.1 Pra uji analisis Proximate dan Ultimate limbah RPH... 44 Tabel 3.2 Presentase Campuran media CO2... 44 Tabel 3.3 Variabel data... 47 Tabel 3.4 Data Komposisi Gas HAsil Gasifikasi media CO2 Bahan Bakar Limbah RPH 40gr pada temperatur 400 C... 48 Tabel 4.5 Data Hasil Penelitian... 48 Tabel 4.6 Data Hasil Forensik... 49 Tabel 4.7 FCR Aktual... 53 Tabel 4.9 Presentase kandungan gas... 58 Tabel 4.10 kandungan gas yang di hasilkan... 58 Tabel 4.11 perbandingan presentase... 59
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi merupakan kebutuhan paling utama, baik dalam industri maupun dalam kehidupan masyarakat. Namun kepadatan penduduk di Indonesia berdampak pada krisis energi, yang terjadi akibat menipisnya cadangan bahan bakar minyak khususnya dari bahan bakar fosil yang tidak dapat diperbaharui. Untuk itu perlu dikembangkan energi dari sumber-sumber non konvensional, yang diharapkan harus bersifat baru dan terbarukan, ramah lingkungan dan sebisa mungkin berasal dari limbah yaitu biomassa. Biomassa merupakan energi yang dibuat untuk bahan bakar, biomassa didapatkan dari sumber alami yang dapat diperbaharui. Biomassa bisa menjadi jalan keluar dari bahan bakar yang selama ini tidak dapat diperbaharui dan mencemari lingkungan hidup. Yang termasuk bahan-bahan biomassa meliputi kayu, limbah pertanian/perkebunan/hutan, dan komponen organik dari industri. Keuntungan menggunakan biomassa adalah zat volatil yang tinggi menyebabkan mudah terbakar, selain itu biomassa juga memiliki kandungan sulfur dan nitrogen yang sangat rendah sehingga pembakarannya menghasilkan SO2 dan NOx yang rendah. Akan tetapi kelemahan biomassa yaitu kandungan kalornya lemah. Biomassa dikonversikan menjadi energi dalam bentuk bahan bakar cair, gas, panas dan listrik. Teknologi biomassa menjadi energi panas yang kemudian dapat diubah menjadi energi listrik dan mekanis, antara lain teknologi pembakaran dan gasifikasi. Biomassa yang masih sangat jarang di gunakan terutama di daerah Bali, yaitu limbah sisa pemotongan hewan. Limbah sisa pemotongan hewan ini bisa didapatkan pada rumah pemotongan hewan (RPH) dengan jumlah yang sangat banyak. Biomassa ini sangat berpotensi untuk dijadikan energi alternatif. Gasifikasi adalah proses konversi bahan bakar padat seperti batubara dan biomassa menjadi bahan bakar gas. Pada proses gasifikasi ini, biomassa dibakar dengan udara terbatas, sehingga gas yang dihasilkan sebagian besar menjadi hidrogen, karbonmonoksida, dan metana. Keuntungan dari proses gasifikasi ini adalah dapat digunakannya biomassa yang mempunyai nilai kalor relatif rendah dan kadar air yang cukup tinggi. Efisiensi yang dapat dicapai dengan teknologi gasifikasi sekitar 30-40%, lebih tinggi dari teknologi pembakaran biasa (Syamsiro, 2013).
Bahan bakar Limbah RPH merupakan limbah dari sisa pemotongan sapi di RPH Pesanggaran. Limbah RPH terdiri dari kotoran, kulit, tulang, gigi dan daging sapi yang sudah kering. Limbah RPH berpotensi dijadikan sebagai bahan bakar gasifikasi karena mengandung Carbon. Carbon sangat diperlukan pada proses gasifikasi. Pada Teknologi gasifikasi diperlukan media untuk proses gasifikasi, media yang dapat digunakan dalam proses Gasifikasi antara lain O2, CO2, H2O dan N2 untuk menghasilkan gas mampu bakar, dimana gas mampu bakar dari hasil Gasifikasi tersebut adalah CO, H2 dan CH4. Dalam penelitian ini akan dianalisis pengaruh sistem gasifikasi fluidized bed berbahan bakar limbah potong ternak dengan inert gas CO2, gas CO2 dijadikan media gasifikasi karena dari reaksi boudart ( C + CO2 2CO) dan mempercepat memperoleh produksi gas. Dari penelitian ini diharapkan dapat membantu mengurangi limbah potong ternak dengan memanfaatkannya sebagai sumber energi alternatif yang bersih dan ramah lingkungan. Dengan teknik gasifikasi pada sistem FB akan dihasilkan bahan bakar gas yang dapat digunakan untuk menggerakkan turbin gas yang akan menghasilkan listrik.