Hydrothermal Treatment Limbah Biomassa Serbuk Gergaji Kayu Meranti Merah (Shorea leprosula Miq.)

INDAH ASTIENINGSIH M, Ahmad Tawfiequrrahman, ST., MT., D.Eng.; Prof. Ir. Arief Budiman, MS., D.Eng.

2018 | Tesis | MAGISTER TEKNIK KIMIA

Ketersediaan bahan bakar yang berbahan dasar fosil semakin terbatas namun permintaan bahan bakar jenis ini semakin meningkat. Berdasarkan hal tersebut, mendorong banyak penelitian yang mengkaji mengenai energi terbarukan dari limbah biomassa dengan berbagai metode dan bahan baku. Hidrotermal adalah teknologi yang paling menjanjikan diantara rute termokimia yang lain untuk mengkonversi biomassa untuk menjadi produk padat berupa hydrochar yang bernilai tinggi melalui proses reaksi kimia-fisika yang kompleks. Pada penelitian ini digunakan proses hidrotermal dari biomassa serbuk gergaji meranti merah dengan variasi suhu 240oC – 330oC dan variasi rasio biomassa/air 1:20, 2:20 dan 3:20. Percobaan dilakukan dengan menggunakan reaktor batch jenis autoclave ukuran 250 mL yang dilengkapai dengan sebuah pengaduk dan pengatur suhu otomatis. Terdapat aliran gas N2 yang digunakan untuk membuang udara dari reaktor dan untuk mengatur tekanan internal awal pada 10 bar. Proses hidrotermal dijalankan dengan holding time 30 menit. Produk dari proses hidrotermal ini adalah produk padat (hydrochar) dan produk cair. Hydrochar sebagai salah satu produk dari proses hidrotermal dilakukan analisis meliputi analisis proksimat (kadar air, kadar abu, kadar volatile matter, fixed carbon), analisis ultimat (karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan sulfur), analisis nilai kalor dan analisis FTIR (Fourier Transform Infra Red). Sedangkan untuk produk cair hasil proses hidrotermal dilakukan analisis GC-MS (Gas Chromatography Mass Spectrometry). Hasil yang diperoleh melalui analisa nilai kalor untuk produk padatan didapatkan kondisi optimum pada suhu 330oC dengan rasio biomassa air 2:20 yaitu 6476 kal/g. Semakin tinggi suhu proses yang digunakan maka semakin menaikkan nilai kalor pada hydrochar. Namun hal tersebut berbanding terbalik dengan yield padatan yang dihasilkan. Hal ini dapat terjadi karena semakin tinggi suhu maka, semakin banyak senyawa kandungan biomassa yang terdegradasi larut kedalam produk cairan. Analisis FTIR menunjukkan bahwa pada setiap variasi suhu operasi (240, 270, 300 dan 330oC) terjadi pergeseran persen transmintan yang artinya terjadi perubahan struktur atau dekomposisi pada biomassa. Hasil analisis dengan GC-MS menunjukkan berbagai macam senyawa organik seperti asam asetat, senyawa turunan alkohol dan furfural.

The existance of fossil-based fuels is increasingly limited, but demand for this type of fuel is increasing. Based on this, many studies were motivated to discover the renewable energy from biomass waste using various methods. Hydrothermal treatment is the most promising technology among other thermochemical routes to convert biomass to become a high value solid fuel (bio-char) through a complex process of chemical reactions. In this research, hydrothermal process of biomass from bamboo powder were run at temperature variation between 240oC and 330oC and variation of biomass-water ratio 1:20, 2:20 and 3:20. The experiments were conducted using a 250 mL autoclave type batch reactor equipped with an automatic stirrer and temperature controller. A stream of N2 gas was used to purge air from the reactor and to maintain the initial internal pressure at 10 bar. The hydrothermal process was run with holding time for 30 minutes. The products of this hydrothermal process were the solid product (hydrochar) and the liquid product (bio-oil). Hydrochar as a product of hydrothermal process was analyzed including proximate analysis (moisture content, ash content, volatile matter, fixed carbon), ultimate analysis (carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen and sulfur), calorific value analysis and FTIR analysis (Fourier Transform Infra Red). As for the liquid product of hydrothermal process was analyzed by GC-MS (Gas Chromatography Mass Spectrometry). The optimum results obtained through the calorific value analysis of solid products at 330oC with B/W ratio 2: 20 was 6476 cal/g. The higher of the process temperature, the higher calorific value of hydrochar. However, it is inversely related to the yield of the hydrochar. This occured because the higher process temperature, the more compound of the biomass content was degraded into the fluid product. FTIR analysis shows that at all operating temperatures variation (240, 270, 300 and 330oC), there is a change in percent transmintan which means there is a change in structure or decomposition in biomass. The GC-MS analysis showed the organic compounds in a wide variety such as acetic acid, alcohol derivatives and furfural.

Kata Kunci : Biomassa, hidrotermal, degradasi dan hydrochar