PENGARUH PENAMBAHAN DRY SCRUBBER TERHADAP UNJUK KERJA DOWNDRAFT GASIFIER DENGAN FEEDSTOCK BIOMASSA
NASHRUL CHANIEF H, Prof. Dr. Ing. Ir. Harwin Saptoadi, MSE.
2022 | Tesis | MAGISTER TEKNIK MESINEnergi baru terbarukan (EBT) merupakan sumber energi alternatif yang dapat dimanfaatkan untuk mengganti peran sumber energi fosil. Sekam padi dan kulit buah kakao merupakan biomassa yang dapat digunakan sebagai sumber energi melalui proses gasifikasi. Downdraft gasifier mampu bekerja secara optimal dengan kandungan moisture pada feedstock sebesar < 30%. Batas kandungan tar pada syngas untuk digunakan sebagai bahan bakar pada internal combustion engine yaitu berkisar 50-100 mg/Nm³. Temperatur syngas ketika keluar dari downdraft gasifier dengan feedstock sekam padi berkisar 200-400°C Upaya yang dapat dilakukan untuk menurunkan temperatur syngas dan mengurangi produksi tar yaitu dengan penambahan dry scrubber. Penambahan dry scrubber bertujuan untuk menurunkan temperatur syngas, meningkatkan kualitas kulit kakao dengan menurunkan kandungan moisture, dan menurunkan produksi tar pada syngas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan dry scrubber terhadap karakteristik dan unjuk kerja gasifier. Pengujian dilakukan dengan variasi massa kulit kakao di dalam dry scrubber 3 kg, 4 kg, dan 5 kg, dengan ukuran 1 cm, 2 cm, dan 3 cm. Karakteristik gasifier meliputi temperatur aksial zona gasifikasi dan dry scrubber, temperatur syngas saat masuk dan keluar dry scrubber, kandungan moisture pada kulit kakao sebelum dan setelah dry scrubber, kandungan tar pada syngas sebelum dan setelah dry scrubber. Sedangkan penelitian terhadap unjuk kerja gasifier meliputi komposisi syngas, nilai kalor pada syngas, dan cold gas efficiency. Hasil penelitian menunjukkan bahwa: semakin banyak massa dan semakin besar ukuran kulit kakao di dalam dry scrubber menyebabkan kenaikan temperatur aksial baik pada zonna gasifier maupun zona dry scrubber. Kandungan moistur pada kulit kakao paling rendah setelah keluar dari dry scrubber didapatkan dari pengujian dengan menggunakan massa kulit kakao 3 cm dan ukuran 1 cm, yaitu 6,43%. Kandungan tar pada syngas paling rendah didapatkan dari pengujian menggunakan massa kulit kakao 5 kg dan ukuran 2 cm, yaitu 1,20 g/Nm3. Semakin banyak dan semakin besar ukuran kulit kakao juga mampu menurunkan temperatur syngas dengan optimal, namun hal ini menyebabkan penurunan persentase CH4 di dalam syngas. HHV syngas paling tinggi didapatkan dari penggunaan massa kulit kakao 3 kg dengan ukuran 1 cm, yaitu 3,57 MJ/Nm3, dengan persentase CO 4,85%, H2 9,33% dan CH4 4,43%. CGE tertinggi yang didapatkan dari penelitian ini yaitu 81,80%. Hal ini disebabkan karena HHV yang dihasilkan dari pengujian menggunakan massa kulit kakao 3 kg dan ukuran 1 cm lebih tinggi dibandingkan pengujian dengan variasi massa dan ukuran lain dalam penelitian ini.
Renewable energy sources are alternative energy sources that can be used to replace the role of fossil energy sources. Rice husk and cocoa pod husk are biomass that can be used as an energy source through the gasification process. Downdraft gasifier is able to work optimally with moisture content in the feedstock of < 30%. The limit of tar content in syngas for use as fuel in internal combustion engines is in the range of 50-100 mg/Nm³. The syngas temperature when it comes out of the downdraft gasifier with rice husk is around 200-400°C. Efforts that can be made to reduce the syngas temperature and reduce tar production are by installing a dry scrubber. The addition of a dry scrubber aims to reduce the syngas temperature, improve the quality of the cocoa husk by reducing the moisture content, and reduce the tar production in the syngas. This study aims to determine the effect of adding a dry scrubber to the characteristics and performance of the gasifier. The test was carried out with variations in the mass of cocoa pod husk in a dry scrubber of 3 kg, 4 kg, and 5 kg, with sizes of 1 cm, 2 cm, and 3 cm. The characteristics of the gasifier include the axial temperature of the gasification zone and the dry scrubber, the temperature of the syngas when entering and leaving the dry scrubber, the moisture content of the cocoa pod husk before and after the dry scrubber, the tar content of the syngas before and after the dry scrubber. Meanwhile, research on gasifier performance includes syngas composition, the calorific value of syngas, and cold gas efficiency. The results showed that: the more mass and the larger the size of the cocoa pods in the dry scrubber, the higher the axial temperature in both the gasifier zone and the dry scrubber zone. The lowest moisture content in cocoa shells after coming out of the dry scrubber was obtained from testing using a cocoa skin mass of 3 cm and a size of 1 cm, which was 6.43%. The lowest tar content in syngas was obtained from testing using cocoa pods husk mass of 5 kg and a size of 2 cm, which was 1.20 g/Nm3. The more and bigger the size of the cocoa pods husk, the better the syngas temperature can be lowered, but this causes a decrease in the percentage of CH4 in the syngas. The highest HHV syngas was obtained from using a 3 kg cocoa pod husk mass with a size of 1 cm, which was 3.57 MJ/Nm3, with a percentage of CO 4.85%, H2 9.33%, and CH4 4.43%. The highest CGE obtained from this study was 81.80%. This is because the HHV resulting from testing using a mass of 3 kg cocoa pods husk and a size of 1 cm is higher than the test with other mass and size variations in this study.
Kata Kunci : downdraft, gasifier, dry scrubber, karakteristik, unjuk kerja, kulit kakao, sekam padi