BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Penggunaan energi di dunia meningkat pesat sejalan dengan pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk, sementara itu akses energi yang handal dan terjangkau merupakan prasyarat utama untuk meningkatkan standar hidup masyarakat. Ketika ketergantungan manusia terhadap bahan bakar tak terbarukan dirasa semakin meningkat, sedangkan ketersediaannya semakin menipis sehingga membawa Indonesia menjadi net oil importer. Subtitusi ke energi non fosil dengan memanfaatkan sumber energi alternatif dan menggunakan teknologi yang lebih modern merupakan salah satu langkah yang bisa dilaksanakan, Salah satunya adalah dengan memanfaatkan energi terbarukan dari limbah pertanian. (Surjadi, 2011). Limbah pertanian yang pada umumnya berupa padatan, dapat dimanfaatkan energinya (energ i biomassa) dalam bentuk yang lebih disukai melalui proses gasifikasi. Selain menghasilkan gas yang mudah terbakar, proses ini juga lebih ramah lingkungan jika dibandingkan dengan pembakaran langsung. Indonesia memiliki limbah pertanian melimpah, sehinga potensi untuk menjadikannya sebagai sumber energi sangatlah besar. Sebagai sumber energi, biomassa memiliki beberapa keuntungan dari sifat terbarukannya, dengan kata lain bahan tersebut dapat diproduksi ulang. Selain itu dari segi lingkungan, penggunaan biomassa sebagai bahan bakar mudah terbakar dapat mendaur ulang CO2, sehingga emisi CO2 ke atmosfir berjumlah 1
nol secara netto dan sebagai sarana mengatasi masalah limbah pertanian. (Surjadi, 2011). Akan tetapi, teknologi gasifikasi sebagai salah satu teknologi konversi energi biomassa saat ini masih sangat terbatas perkembangannya di Indonesia. Penelitian mengenai gasifikasi biomassa juga masih sangat sedikit dilakukan. Teknologi ini merupakan teknologi yang relatif sederhana dan mudah pengoperasiannya serta secara teknik maupun ekonomi adalah layak untuk dikembangkan. Dengan demikian teknologi gasifikasi biomassa sangat potensial menjadi teknologi yang sepadan untuk diterapkan diberbagai tempat di Indonesia. Namun masih diperlukan penelitian mendasar untuk menjadikannya teknologi ini siap sebar. (Surahmanto, 2009). Gasifikasi merupakan konversi biomassa menjadi bahan bakar gas melalui pemanasan dalam media gasifikasi, seperti udara, oksigen, maupun uap. Tidak seperti dalam pembakaran, oksidasi sempurna dalam satu kali proses gasifikasi mengubah energi kimiawi intrinsik karbon dalam biomassa menjadi gas mampu terbakar dalam dua tahap. Gas yang dihasilkan dapat distandarisasi dalam kualitas dan lebih mudah serta beragam dalam penggunaannya daripada biomassa dalam bentuk baku. Gasifikasi terdiri baik proses biokimia maupun termokimia, yang pertama melibatkan mikroorganisme pada temperatur udara luar dalam kondisi anaerob. Sementara yang berikutnya menggunakan udara, oksigen ataupun uap pada temperatur > 800 o C. Istilah gasifikasi dalam studi ini hanya mengacu pada konversi termokimia biomassa. (Surahmanto, 2009). 2
Terdapat beberapa teknologi yang memanfaatkan biomassa sebagai bahan bakar dan dengan menggunakan proses gasifikasi. Salah satunya adalah tungku gasifikasi. Satu jenis tungku gasifikasi telah diteliti dan dikembangkan adalah tungku yang dikembangkan oleh Nurhuda (2010), peneliti dari Universitas Brawijaya. Menurut Nurhuda, untuk menyirnakan asap, digunakan metode dengan menangkap panas dari hasil pembakaran biomassa yang terbuang percuma ke samping agar sepenuhnya berubah menjadi energi dengan mengalirkan udara sekunder yang dialirkan ke bagian atas menuju nyala api. Adapun posisi lubang aliran udara sekunder diarahkan ke bawah sehingga berlawanan dengan panas vertikal dari tungku pembakaran biomassa. Dengan menggunakan metode seperti inilah maka akan diperoleh nyala api yang bersih dari asap. Akan tetapi, tungku ini memiliki kekurangan yaitu kapasitas bahan bakar yang sedikit, selain itu bahan bakar menutupi lubang masukan udara sehingga mengurangi kecepatan aliran udara yang masuk ke dalam tungku. Berdasarkan kekurangan tersebut maka harus dikembangkan tungku gasifikasi baru yang lebih efisien dan nyala api yang lebih lama. Proses pembakaran yang baik diperoleh melalui campuran bahan bakar dan udara pada porsi yang tepat. Oleh karena itu untuk mengoptimalkan proses pembakaran gas hasil gasifikasi biomassa terdapat beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam merancang tungku, antara lain tekanan dan debit aliran gas serta aliran udara. Melalui faktor ini maka akan dikembangkan suatu tungku gasifikasi yang dapat secara efektif mencampur udara dan gas pada porsi yang sesuai sehingga mempunyai kinerja yang baik. 3
1.2. Batasan Masalah Penelitian ini dilakukan untuk mengembangkan tungku gasifikasi biomassa serta mengkaji kinerjanya dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan yang dimiliki tungku gasifikasi dan untuk mengetahui kinerja tungku dalam proses pembakaran dengan menggunakan sistem aliran udara paksa. Pada penelitian ini dilakukan perlakuan untuk mengoptimalkan pencampuran gas dan udara yaitu dengan mengatur dan memvariasikan jumlah luasan lubang masukan udara primer pada tungku dan debit udara yang dialirkan kedalam tungku. Pencampuran gas dan udara terbaik dicari dengan memberikan perlakuan luasan lubang masukan udara pada tabung primer dengan penambahan aliran udara paksa. Luasan lubang pada masukan udara primer divariasikan dengan mengatur jumlah lubang dan jarak lubang secara vertikal sedangkan lubang masukan udara secara paksa divariasikan dengan mengatur besar bukaan lubang masukan udara seperti bukaan penuh, bukaan 3/4, bukaan 1/2, dan bukaan 1/4. Pada perlakuan penambahan aliran udara paksa dilakukan dengan menambahkan perangkat berupa penambahan blower. Pemilihan variasi luasan lubang dipilih dengan pertimbangan bahwa jumlah lubang dan jarak lubang akan mempengaruhi jumlah O2 yang masuk ke dalam ruang bakar. Sedangkan untuk variasi bukaan pada lubang masukan udara paksa dipilih dengan pertimbangan bahwa bukaan pada lubang masukan udara paksa akan mempengaruhi jumlah aliran udara yang masuk pada ruang bakar dan kecepatan aliran udara. Parameter kinerja tungku diukur berdasarkan suhu pada tungku gasifikasi. Untuk mengukur efisiensi penggunaan energi diukur suhu air yang 4
dipanaskan dan penurunan berat air akibat penguapan, serta banyaknya bahan bakar yang diperlukan untuk menghasilkan energi tersebut. Pada penelitian ini hanya dilakukan perlakuan untuk mengoptimalkan pencampuran gas dan udara dengan mengatur dan memvariasikan jumlah luasan lubang masukan udara primer pada tungku dan debit udara yang dialirkan kedalam tungku. Sedangkan untuk variasi jumlah lubang masukan udara sekunder, dan variasi bahan bakar tidak dilakukan. Hal ini dimaksudkan agar pada penelitian ini didapatkan terlebih dahulu variasi yang terbaik untuk proses pencampuran antara gas dan udara dengan variasi jumlah luasan lubang masukan udara primer yang dilakukan. 1.3. Tujuan 1. Mengembangkan rancang bangun model tungku gasifikasi yang dapat digunakan untuk pembakaran biomassa dengan menggunakan aliran udara paksa. 2. Mengetahui pengaruh debit udara primer yang dimasukkan dalam tungku terhadap suhu pada tabung tungku gasifikasi, suhu nyala api, kualitas nyala api pada saat pembakaran dan efisiensi energi yang dihasilkan. 1.4. Manfaat Dengan dilakukan penelitian ini diharapkan didapat rancang bangun model tungku yang paling cocok untuk mengoptimalkan penggunaan gas hasil gasifikasi biomassa untuk menghasilkan kualitas nyala api yang maksimal. 5
1.5. Hipotesis Adapun hipotesis yang mendasari sementara pemikiran dan penelitian ini adalah : 1. Dengan melakukan variasi debit udara dengan aliran udara paksa akan diperoleh debit udara yang paling efektif untuk mendapatkan efisiensi terbaik. 2. Dengan melakukan variasi jumlah luasan lubang masukan udara primer akan diperoleh jumlah luasan lubang yang paling efektif untuk mendapatkan efisiensi terbaik. 3. Dengan menggunakan tungku gasifikasi akan meningkatkan nilai efisiensi dari tungku biasa (Anglo). 6