DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN...i LEMBAR PERNYATAAN... ii ABSTRAK... iii ABSTRACT...iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI...vi DAFTAR TABEL...ix DAFTAR GAMBAR... x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan Penelitian... 3 1.5 Manfaat Penelitian... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 4 2.1 Pirolisis... 4 2.2 Faktor-faktor yang mempengaruhi proses pirolisis... 4 2.3 Jenis-jenis Pirolisis... 5 2.4 Thermal Cracking... 7 2.5 Ban... 9 2.5.1 Definisi Ban... 9 2.5.2 Jenis-jenis klasifikasi ban kendaraan bermotor... 10 2.6 Fixed Bed (FB) Reactor... 11 2.7 Analisa Komposisi Bahan bakar... 12 2.7.1 Analisa Nilai Kalor... 12 2.8 Parameter-parameter Penting Dalam proses gasifikasi... 13 2.8.1 Efisiensi Proses pirolisis... 13 vi
BAB III METODE PENELITIAN... 14 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian... 14 3.2 Variabel Penelitian... 14 3.3 Pengujian Sampel Bahan Bakar Limbah dan Ban Bekas... 14 3.3.1 Pengujian Analisa Nilai Kalor dengan menggunakan Bom Kalorimeter 15 3.4 Bahan Penelitian... 16 3.5 Rancangan Penelitian... 17 3.6 Rangkaian Alat dan Langkah-langkah Penelitian... 18 3.6.1 Rangkaian Alat... 18 3.6.2 Langkah-langkah Penelitian... 19 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 22 4.1 Data Awal Penelitian... 22 4.1.1 Data Nilai Kalor Karet Ban Bekas... 22 4.2 Data Hasil Penelitian... 22 4.2.1 Distribusi Temperatur Reaktor... 23 4.2.2 Data Hasil Volume Liquid, Arang, Waktu Tetes Awal... 25 4.3 Pengolahan Data... 26 4.3.1 Data Nilai Kalor... 26 4.3.2 Kesetimbangan Bahan (mass balance)... 27 4.3.3 Efisiensi... 28 4.3.4 Laju Konsumsi Bahan Bakar (Fuel Consumtion Rate, FCR) 29 4.4 Pembahasan... 30 4.4.1 Hasil Liquid... 30 4.4.2 Hasil Arang... 31 4.4.3 Waktu Tetes Awal... 33 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 35 5.1 Kesimpulan... 35 5.2 Saran... 35 DAFTAR PUSAKA... 36 LAMPIRAN... 37 vii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kandungan kimia karet ban kendaraan... 9 Tabel 3.3 Waktu penelitian... 21 Tabel 4.1 Hasil Volume Liquid, Arang, Waktu Tetes Awal... 25 Tabel 4.2 Nilai Standarisasi... 26 Tabel 4.3 Nilai Kalor Karet Ban Bekas... 27 Tabel 4.4 Nilai Kalor Liquid... 27 viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Fixed Bed Reactor... 6 Gambar 2.2 Fluidized Bed Reactor... 7 Gambar 2.3 Ban Bekas... 10 Gambar 3.1 Bom Kalori Meter... 16 Gambar 3.2 Serbuk Ban Bekas... 16 Gambar 3.3 Skematik Pirolisis Fixed Bed... 17 Gambar 3.4 Diagram Penelitian... 20 Gambar 4.1 Serbuk Karet Ban Bekas... 22 Gambar 4.2 Grafik Distribusi Temperatur Reaktor 300 C... 23 Gambar 4.3 Grafik Distribusi Temperatur Reaktor 400 C... 24 Gambar 4.4 Grafik Distribusi Temperatur Reaktor 500 C... 24 Gambar 4.5 Grafik Efisiensi Pirolisis... 29 Gambar 4.6 Grafik Hasil Liquid... 30 Gambar 4.7 Gambar Hasil Liquid... 30 Gambar 4.8 Grafik Hasil Arang... 31 Gambar 4.9 Gambar Hasil Arang Temperatur 300 C... 31 Gambar 4.10 Gambar Hasil Arang Temperatur 400 C... 32 Gambar 4.11 Gambar Hasil Arang Temperatur 500 C... 32 Gambar 4.12 Grafik Tetes Awal Liquid... 33 ix
PERFORMANSI PIROLISIS FIXED BED BERBAHAN BAKAR KARET BAN BEKAS DENGAN VARIASI TEMPERATUR Oleh Dosen Pembimbing : A.A. Gede Wirayoga Putra : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, PhD. : Cok Istri Putri Kusuma K, ST, M.Si. ABSTRAK Seiring bertambahnya jumlah penduduk, permasalahan limbah terutama limbah an-organik seperti limbah ban bekas menjadi semakin serius dengan meningkatnya produksi limbah dari tahun ke tahun. Pirolisis fixed bed adalah proses dekomposisi bahan bakar secara termokimia tanpa keterlibatan oksigen dengan menggunakan hamparan (bed) untuk mempertahankan panas. Hasil dari pengujian proses pirolisis cepat umumnya berupa liquid mampu bakar. Keuntungan pirolisis adalah menghasilkan produk dengan energi tinggi dan pengontrolan proses yang lebih mudah Limbah karet ban bekas dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar proses pirolisis yang akan menghasilkan liquid mampu bakar. Reaktor Pirolisis Fixed Bed yang digunakan untuk penelitian ini berdiameter 15 cm dengan tinggi 55 cm dan berbahan plat black steel. Hamparan (bed) yang digunakan adalah pasir silika. Variasi yang digunakan dalam penelitian yaitu variasi 1 (Tº Reaktor: 300º C), variasi 2 (Tº Reaktor: 400º C), variasi 3 (Tº Reaktor: 500º C). Masa input bahan bakar plastik dalam penelitian ini adalah konstan yaitu 1 kilogram. Hasil dari penelitian, semakin tinggi suhu dalam reaktor maka performansi pirolisis semakin tinggi. Tingginya performansi ditandai dengan meningkatnya efisiensi dan volume liquid yang dihasilkan. Kata kunci: Pirolisis Fixed Bed, Ban Bekas, Temperatur, Performansi x
PERFORMANCE PYROLYSIS FIXED BED BASED FUEL USED TIRE RUBBER WITH TEMPERATURE VARIATION By Sepervisor : A.A. Gede Wirayoga Putra : Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST., MASc, PhD. : Cok Istri Putri Kusuma K, ST, M.Si. ABSTRACT As the population increases, the waste issues especially inorganic waste such as waste of used tires become more serious with increasing waste production from year to year. Pyrolysis is fuel decomposition thermochemically process in the total absence of oxygen. The output of fast pyrolysis process is mainly flamable liquid using bed to control the heat. The advantage of pyrolysis is to produce the liquid fuel with high heat value and easily process control. Tyre waste is the type of rubbish that can not be degrade over time in which neccesary to overcome. The escalation of tyre waste heap can be local public and global issues. The reactor of Pyrolysis Fixed Bed has 15 cm of diameter with 55 cm of height and made of black steel. The bed material was used in this experiment was silica sand. The variable that used for the research is variable 1 (Tº Reactor: 300º C), variable 2 (Tº Reactor: 400º C), variable 3 (Tº Reaktor: 500º C). The input mass of fuel applied was constant of 1 kilogram using batch method. The result of the research shoes that the higher of the reactor bed temperature the higher the performance of pirolysis. The high of pyrolysis production can be marked by the increasing results of the liquid and efficiency. Keywords: Pyrolysis Fixed Bed, Tyre Waste, Temperature, Performance xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pada masa sekarang energi merupakan suatu kebutuhan pokok bagi semua manusia, dan jumlahnya dari tahun ketahun semakin menipis. Salah satu cara untuk menangani masalah energi ini yaitu dengan membuat energi alternatif, dan diharapkan dapat meminimalisir dampak negatif krisis energi akibat kurangnya pengembangan energi khususnya yang berpatok pada bahan bakar fosil. Seiring berjalannya waktu dan pesatnya perekonomian dunia, kita juga di hadapkan dengan permasalahan limbah khususnya hasil industri pabrik besar yang meningkat dari tahun ke tahun. Penangan limbah yang tidak serius ditambah dengan metode penanggulangan yang masih tergolong lemah tentu saja kurang efektif untuk menangani permasalahan limbah, tidak semua limbah tergolong dalam limbah yang dapat membusuk atau terdegradasi. Salah satu contoh limbah yang tergolong susah untuk di tanggulangi adalah ban bekas. Ban bekas tergolong limbah yang susah untuk di musnahkan karena lambatnya proses penghancuran secara alami dan itu dapat mengganggu ekosistem lingkungan yang dampaknya akan dirasakan juga oleh manusia di waktu yang akan datang. Limbah ban bekas terus meningkat dari tahun ke tahun karena pesatnya produksi ban dan pertumbuhan otomotif dunia, di tambah lagi ban bekas yang bahan dasarnya menggunakan salah satu jenis karet polystyrene (polimer sintetis) yang dimana polimer sintetis tidak akan mudah terurai. Maka dari itu perlu dilakukannya suatu usaha mendaur ulang limbah ban bekas ini agar dapat menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat, salah satunya dengan proses pirolisis (thermalisis). Pirolisis adalah dekomposisi kimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau reagen lainnya, di mana material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas (Arumaarifu,2010). Produk yang dapat di hasilkan dari proses pirolisis yaitu berupa arang, hydrocarbon cair, tar dan gas. Hidrokarbon cair hasil proses pirolisis memiliki potensi yang dapat digunakan sebagai sumber bahan kimia penting yang selanjutnya dari produk yang dihasilkan diharapkan mampu mengurangi penggunaan bahan bakar fosil. Penanganan limbah ban bekas dengan metode fixed bed (FB) reactor dirasa sangat tepat di gunakan. xii
Fixed Bed (FB) Reactor adalah reaktor yang menggunakan katalis padat (bed) yang diam dan zat pereaksi berfase gas. Reaksi yang terjadi adalah reaksi heterogen atara gas dan katalis, reaksi ini berlangsung di atas permukaan katalis yang diam (fixed bed). Oleh karena itu reaksi pirolisis dengan metode fixed bed (FB) ini merupakan teknologi alternatif terbaik yang dapat di gunakan untuk proses dekomposisi material padat ban bekas menjadi bahan bakar cair. Beberapa penelitian tentang proses pirolisis, yaitu penelitian mengolah ban bekas secara pirolisis menjadi bahan bakar cair dengan menggunakan katalis zeolit. Penelitian tentang pengolahan sampah plastik menjadi minyak, menggunakan proses pirolisis (Damayanthi, Reska dan Martini, 2009). Namun penelitian mereka belum mengoptimalkan performansi terhadap temperatur operasi reaktor pirolisis. Penelitian ini di lakukan untuk mengetahui performansi sistem pirolisis dengan menggunakan bahan bakar ban bekas terhadap kualitas bio oil yang di hasilkan pada termperatur operasi yang divariasikan. Parameter keberhasilan pengujian pirolisis dipengaruhi oleh performansi dari proses pirolisis itu sendiri dan disertai dengan variasi temperatur operasi menggunakan ban bekas. Oleh karena itu dalam penelitian ini dilakukan studi terhadap karakteristik dekomposisi (pirolisis) karet pada temperatur tinggi untuk mendapatkan bahan yang bahan bakar minyak sebagai bahan bakar alternatif. Studi yang akan dilakukan mencakup analisis performansi dari reaktor pirolisis dengan variasi temperatur reaktor sebesar 300ºC, 400ºC, dan 500ºC, dikarenakan agar semua ban bekas dapat terkonversi. Dalam penelitian ini, pirolisis bahan bakar karet ban bekas akan dikaji secara teoritis dan eksperimental di dalam reaktor pirolisis skala laboratorium. 1.2 Rumusan Masalah : Berdasarkan pemaparan latar belakang di atas bahwa rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh variasi temperatur operasi terhadap performansi alat pirolisis yang meliputi volume liquid dan efisiensi dari alat yang dibuat oleh penulis. 1.3 Batasan Masalah : Agar tujuan dari pengujian yang dilakukan tidak melebar dari hasil yang hendak dicapai, maka perlu ditentukan batasan masalah dari penelitian yaitu : xiii
1. Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah ban bekas. 2. Pengukuran dilakukan dalam keadaan kesetimbangan (steady state). 3. Temperatur di lingkungan sekitar reaktor pirolisis di anggap konstan. 4. Asumsi suhu air pada tabung kondensor 5 C. 5. Tidak membahas ukuran dan perlakuan bahan bakar. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui performansi dari sistem pirolisis fixed bed dengan menggunakan variasi termperatur, performansi tersebut meliputi efisiensi dan komposisi fluida yang dihasilkan. Penelitian ini juga diharapkan dapat menghasilkan produk yang bisa membantu memenuhi kebutuhan sumber energi alternatif dalam kehidupan manusia. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini adalah : 1. Dapat mengatasi masalah limbah ban bekas dengan mengelola limbah ban bekas tersebut menjadi bahan bakar alternatif. 2. Dapat mengurangi bahkan memusnakan pencemaran lingkungan. 3. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai acuan untuk penelitian selanjutya. 4. Mendukung program pemerintah dalam usaha mengurangi penggunaan bahan bakar fosil sebagai energi utama. xiv