STUDI EKSPERIMENTAL PRODUKSI H2 DARI BIOMASSA EMPTY FRUIT BUNCH VIA SUPERCRITICAL WATER GASIFICATION DENGAN PENGARUH TEMPERATUR DAN RESIDENCE TIME MENGGUNAKAN CLOSED BATCH REACTOR

SWANDAHRU SURYO K, Dr. Eng. Adhika Widyaparaga, S.T., M.Biomed.Sc.

2016 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Produksi hidrogen (H2) menggunakan teknologi gasifikasi pada kondisi supercritical merupakan teknologi yang menjanjikan. Teknologi tersebut dapat mengubah biomassa menjadi tiga produk, yaitu gas, char (padatan), dan tar (cairan). Dalam hal ini, H2 adalah produk gas dari teknologi gasifikasi pada kondisi supercritical yang merupakan salah satu energi terbarukan dan ramah lingkungan. Penerapan teknologi dalam kehidupan harus sesuai dengan kondisi sekitar dan ramah lingkungan. Biomassa merupakan material yang terdistribusi dengan baik dan memiliki sifat carbon neutral. Salah satu bentuk biomassa adalah empty fruit bunch (EFB) yang berasal dari limbah perkebunan kelapa sawit. EFB banyak terdapat di Indonesia karena kondisi iklim dan tingkat kesuburan tanah yang cocok dengan habitat kelapa sawit. Teknologi gasifikasi pada kondisi supercritical (supercritical water gasification/SCWG) merupakan hydrothermal gasification yang beroperasi pada tekanan dan temperatur di atas titik kritis, yaitu > 22,1 MPa dan > 374 °C. SCWG dapat menghasilkan syngas dengan kandungan H2 yang tinggi akibat dari reaksi water-gas shift. Selain itu, berbagai kondisi operasi dapat mempengaruhi kandungan H2. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui produksi H2 dari EFB via SCWG dengan pengaruh temperatur dan residence time menggunakan closed batch reactor. Penelitian ini menggunakan katalis NiO/Al2O3-CaO sebagai reaktan yang dapat meningkatkan kandungan H2. Penelitian dibagi menjadi dua, yaitu pengaruh temperatur dan pengaruh residence time. Kedua bagian penelitian tersebut menggunakan variabel terikat massa biomassa (7 g), massa katalis (5 g), dan volume akuades (100 ml). Pengaruh temperatur menggunakan variasi temperatur 420 °C, 440 °C, 460 °C, 480 °C, dan 500 °C dengan residence time 30 menit. Sedangkan pengaruh residence time menggunakan variasi residence time 60 menit, 90 menit, 120 menit, 150 menit, dan 180 menit dengan temperatur 440 °C. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa SCWG dapat menghasilkan kandungan H2 tertinggi mencapai 46,215 % dengan biomassa EFB, katalis NiO/Al2O3-CaO, dan akuades sebagai bahan penelitian. Pengaruh temperatur memiliki hydrogen yield yang lebih fluktuatif dibandingkan dengan pengaruh residence time. Hydrogen yield pada masing-masing bagian penelitian memiliki nilai optimum yang kemudian menurun dengan perbedaan variasi lebih lanjut.

Hydrogen (H2) production by biomass gasification in supercritical water is a promising technology. The gasification technology can produce gas, char, and tar as its products. Thus, H2 is the gas product from gasification technology in supercritical water which is one of the renewable energy with no emission as a fuel. Application of technology should be suitable with its surroundings and give no pollutions. Biomass is a well-distributed organic material. It is often claimed that biomass is a "carbon neutral" fuel. Empty fruit bunch (EFB) is a form of biomass which is the palm plantation sector among the most successful commercial crops in Indonesia, where the tropical climate and fertile land support vast plantation areas for palm cultivation. Gasification technology in supercritical condition (supercritical water gasification/SCWG) is a hydrothermal gasification that operates beyond its critical temperature and pressure point (> 22,1 MPa and > 374 °C). SCWG can produce syngas with high hydrogen yield because of the water-gas shift reaction. Besides, various operation conditions also give effects to hydrogen yield. This study aims to determine the H2 production from EFB via SCWG with effects of temperature and residence time using closed batch reactor. NiO/Al2O3-CaO catalyst is used as a reactant to get high H2 production. Series of experiments of various temperature and residence time were performed. The mass of biomass, the mass of catalyst, and volume of distilled water were kept constant at the value of 7 g, 5 g, and 100 ml. The temperature variations were 420 °C, 440 °C, 460 °C, 480 °C, and 500 °C with 30 minutes of residence time when it was performed. The residence time variations were 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, and 180 minutes with 440 °C of temperature when it was performed. The experimental results showed that SCWG was able to produce H2 with maximum percentage up to 46.215 % using EFB, NiO/Al2O3-CaO, and distilled water as its material. Effects of temperature gave more fluctuated hydrogen yield compared to effects of residence time. Hydrogen yield for each effect had maximum value followed by decreasing its value with more variations.

Kata Kunci : energi terbarukan, produksi hidrogen, biomassa, gasifikasi, supercritical water, pengaruh parameter