BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penggunaan energi pada saat ini dan pada masa kedepannya sangatlah besar. Apabila energi yang digunakan ini selalu berasal dari penggunaan bahan bakar fosil tentunya lama kelamaan akan habis energi yang ada dibumi ini, hanya ada beberapa energi saja yang dapat digunakan seperti energi surya dan energi angin. Penggunaan energi terbarukan atau energi alternatif sangatlah penting untuk menjaga cadangan minyak di bumi yang semakin menipis. Energi terbarukan merupakan konversi energi yang ramah lingkungan. Penggunaannya sangat penting untuk masa depan mengingat energi fosil yang sudah sangat menipis dan untuk mengganti dari energi fosil yang ada. Di Indonesia pada saat ini sedang gencar mencanangkan program pengembangan energi terbarukan guna memenuhi kebutuhan energi di masa mendatang untuk kebutuhan aktivitas manusia. Pengembangan yang dilakukan salah satunya adalah pemanfaatan biomassa dari bahan pertanian. Biomassa yang digunakan ini merupakan limbah padat dari hasil pertanian yang dimanfaatkan lagi sebagai bahan bakar. Sifat dari biomassa ini pun sangat menguntungkan karena merupakan sumber energi yang dapat dimanfaatkan secara lestari karena sifatnya yang dapat diperbaharui. Program ini dikembangkan karena mengingat Indonesia yang merupakan 1
2 negara agraris yang terletak di daerah khatulistiwa yang kaya akan potensi bioenergi yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar (cair, gas dan padat) maupun listrik. Salah satu cara untuk memperoleh energi terbarukan tersebut adalah dengan menggunakan proses gasifikasi. Proses gasifikasi ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan suatu alat yang bernama gasifier. Gasifikasi merupakan proses pembakaran bahan-bakar padat dalam wadah gasifier untuk menghasilkan bahan bakar gas ( syngas). Pembakaran bahan bakar gas ( syngas) lebih mudah dalam pengontrolan laju atau suhu pembakaran bahan bakar padat. Disamping itu, hasil pembakaran bahan bakar gas lebih bersih. Namun untuk menghasilkan syngas dari gasifikasi, teknologi gasifikasi masih harus dikembangkan karena efisiensi tertinggi proses gasifikasi masih disekitar 65%. Keunggulan proses gasifikasi adalah mampu menghasilkan produk gas yang konsisten yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik, mampu memproses beragam input bahan bakar termasuk batu bara, minyak berat, biomassa, berbagai macam sampah kota dan lain sebagainya. Bahan baku (biomassa) yang saat ini banyak digunakan untuk proses gasifikasi yaitu menggunakan sisa-sisa bahan pertanian seperti sekam, tongkol jagung, tempurung kelapa, maupun kayu. Teknologi gasifikasi biomassa merupakan suatu bentuk konversi energi yang terkandung di dalam biomassa. Proses gasifikasi berlangsung di dalam suatu reaktor yang disebut gasifier. Pada alat ini bahan bakar biomassa diurai di dalam reaktor (ruang bakar) dengan udara terbatas.
3 Dengan kata lain, proses gasifikasi biomassa merupakan proses pembakaran tidak sempurna bahan baku padat biomassa, melibatkan reaksi antara oksigen secara terbatas dengan bahan bakar padat berupa biomassa. Uap air dan karbon dioksida hasil pembakaran direduksi menjadi gas yang mudah terbakar, yaitu karbon monoksida (CO), hidrogen (H 2) dan methan (CH 4). Gas gas produksi ini disebut synthetic gas atau syngas. Tongkol jagung maupun tempurung kelapa merupakan bahan baku energi alternatif yang sangat melipah jumlahnya. Pemakaian kedua bahan tersebut dapat meningkatkan nilai guna material yang sudah menjadi limbah atau produk samping. Kedua bahan tersebut sangat mudah untuk didapatkan terutama setelah masa panen dan jarang dimanfaatkan. Dengan mengetahui komposisi dan kandungan kimia dari kedua bahan tersebut maka kedua bahan tersebut dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif melalui proses gasifikasi. Potensi tongkol jagung sangat besar digunakan untuk dijadikan sebagai bahan energi terbarukan. Salah satu penggunaan tongkol jagung sebagai biomassa adalah untuk bahan bakar padat untuk proses thermal gasifikasi. Penggunaan tongkol jagung sebagai bahan gasifikasi sudah sangat umum, akan tetapi masih ditemui beberapa macam hambatan. Salah satu hambatan yang paling kelihatan adalah rendahnya nilai kalor dan densitas dari tongkol jagung tersebut. Kandungan nilai kalor dari tongkol jagung yaitu 13,4 MJ/kg. Dengan proses karbonisasi nilai kalor dari tongkol jagung dapat ditingkatkan. Kandungan nilai kalor tongkol jagung dapat
4 mencapai 3.500 4.500 kkal/ kg atau 14,7 18,9 MJ/kg, suhu pembakaran dapat mencapai 205 o C. Sedangkan sumber pustaka lain menyebutkan bahwa dengan karbonisasi tongkol jagung, kandungan energinya dapat mencapai 32 MJ/kg (Watson, 1988 dalam Prastowo, dkk. 1998; Mochidzuki, et al., 2002). Dengan melihat pustaka tersebut maka dapat diketahui bahwa kandungan kalor dari tongkol jagung masih cukup kecil sehingga masih dapat ditingkatkan lagi. Menurut Surono (2010), proses karbonisasi dapat meningkatkan kadar karbon dan nilai kalor dari limbah tongkol jagung. Dengan dilakukan karbonisasi nilai kalor tongkol jagung meningkat sekitar 65% dan kadar karbonnya meningkat sekitar 67%. Pada temperatur karbonisasi yang semakin tinggi akan diperoleh kadar karbon terikat dan nilai kalor yang semakin tinggi. Kadar karbon terikat dan nilai kalor tertinggi diperoleh pada temperatur karbonisasi 380ºC yaitu 52,6% dan 7128,38 kkal/kg. Dengan rendahnya nilai kalor dan densitas ini, maka dalam proses gasifikasi tongkol jagung ini akan sangat cepat terbakar dan tidak stabil sehingga gas yang dimanfaatkan tidak dapat maksimal. Selain itu, berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan sebelumnya, diketahui bahwa dengan bahan bakar tongkol jagung sebesar 3,73 kg dengan menggunakan downdraft gasifier waktu operasional gasifier yang didapatkan adalah 30-35 menit (Rakhmatuloh, 2013). Untuk mengatasi permasalahan tersebut dapat dilakukan dengan cara kombinasi gasifikasi yaitu dengan mencampurkan biomassa lain yang memiliki nilai kalor dan
5 densitas yang lebih tinggi yaitu tempurung kelapa. Tempurung kelapa tersebut memiliki nilai kalor sebesar 20,89 MJ/kg. Pada penelitian ini, akan digunakan kombinasi dua bahan baku (biomassa) tersebut yaitu memanfaatkan tongkol jagung dan tempurung kelapa. Penggunaan tongkol jagung sebagai bahan baku utama akan dicampur dengan tempurung kelapa sebagai campuran guna meningkatan kualitas dari pembakaran yang dilakukan sehingga nyala api yang dihasilkan dapat stabil dan bertahan cukup lama. Selain itu, diharapkan akan menghasilkan gas yang lebih baik lagi dan akan meningkatkan panas. Selain berapa persenan terkecil pencampuran dari kedua bahan, juga akan diketahui peredaran suhu yang dihasilkan dari gasifikasi pecampuran kedua bahan tersebut. 1.2 Tujuan 1.2.1 Tujuan Umum Mengetahui kombinasi campuran yang optimal antara tongkol jagung dan tempurung kelapa sebagai bahan gasifikasi dan kinerjanya pada proses gasifikasi menggunakan gasifier tipe downdraft. 1.2.2 Tujuan Khusus Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah 1. Mengetahui waktu efektif gasifikasi campuran tongkol jagung dan tempurung kelapa per satuan massa.
6 2. Mengetahui besaran suhu kerja reaktor dan suhu nyala gas yang dihasilkan oleh gasifikasi tempurung kelapa dan tongkol jagung. 3. Mengetahui besaran limbah sisa hasil proses dan tar setelah proses gasifikasi. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan dalam penelitian ini meliputi tidak melakukan klasifikasi dalam jenis dan sifat tempurung kelapa (muda atau tua), dan tidak melakukan pengukuran pada energinya. Variasi pencampuran tongkol jagung dilakukan pada variasi 0%, 5%, 10%, 15%, dan 20%. Pembukaan aliran udara dibuat sama untuk setiap perlakuan di mana dibuat sama untuk aliran udara pada tongkol jagung. Parameter yang diukur adalah suhu pada ruang reduksi, suhu kompor, sisa bahan gasifikasi, volume tar yang dihasilkan, waktu operasional gasifier, waktu efektif nyala api, dan banyaknya pemadatan yang dilakukan. 1.4 Manfaat Penelitian mengenai pengaruh variasi komposisi campuran tongkol jagung dan tempurung kelapa dalam proses gasifikasi untuk mendapatkan hasil yang optimal menggunakan downdraft gasifier memiliki banyak manfaat. Selain menambah wawasan ilmu baru dan sebagai pelatihan bagi mahasiswa, penelitian ini juga dapat memberi warna baru dalam penelitian
7 tentang gasifier yang telah banyak dikembangkan selama ini. Untuk ke depannya, diharapkan gasifier dapat mengatasi permasalahan biomassa pertanian yang selama ini tidak dimanfaatkan dengan optimal dan tentunya dapat memberi nilai tambah yang lain seperti menjadi bahan bahan alternatif atau energi terbarukan kedepan.