Variasi Particle Size dan Holding Time pada Microwave Pyrolysis Limbah Sekam Padi untuk Menghasilkan Bahan Bakar Terbarukan

Ahmad Murtadlo Zaka, Prof. Dr. Ir. Harwin Saptoadi, M.SE., IPM., ASEAN Eng. ; Robertus Dhimas Dhewangga Putra, S.T., M.Eng., Ph.D.

2025 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pirolisis gelombang mikro (microwave pyrolysis) merupakan metode konversi limbah sekam padi menjadi biochar, bio-oil, dan gas. Penelitian ini menggunakan oven gelombang mikro dan oven konvensional untuk memproses sekam padi, dengan silicon carbide (SiC) sebagai absorber pada reaktor utama dan katalis zeolit alam pada reaktor sekunder. Variasi ukuran partikel sekam padi yang digunakan adalah 1-2 mm, 0,5-1 mm, dan 0,25-0,5 mm, dengan waktu tahan 5, 10, 15, dan 20 menit.

Ukuran partikel terkecil (0,25-0,5 mm) menunjukkan laju pemanasan paling cepat dan stabil, mencapai suhu 400 derajat Celcius dalam 900 detik dan 450 derajat Celcius dalam 1268 detik. Hasil biochar tertinggi diperoleh pada waktu tahan 5 menit, sedangkan hasil bio-oil tertinggi dicapai pada 20 menit. Hasil gas tertinggi untuk partikel 1-2 mm (17,80 wt.%) dan 0,5-1 mm (17,90 wt.%) diperoleh pada 5 menit, sedangkan pada partikel 0,25-0,5 mm menghasilkan gas tertinggi (21,60 wt.%) pada 20 menit. Total energi tertinggi sebesar 1,153 MJ diperoleh pada ukuran partikel 1-2 mm dengan waktu tahan 10 menit, serta ukuran 0,5-1 mm pada 5 menit, sedangkan partikel 0,25-0,5 mm mencapai 1,122 MJ pada 10 menit. Efisiensi energi tertinggi tercatat pada partikel 0,25-0,5 mm dengan waktu tahan 5 menit sebesar 21,44 %, lebih tinggi dibandingkan ukuran 0,5-1 mm (21,21 %) dan 1-2 mm (19,84 %). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pemanfaatan teknologi pirolisis gelombang mikro berpotensi mengoptimalkan pengelolaan limbah sekam padi dan mendukung pemanfaatan biomassa secara berkelanjutan.

Microwave pyrolysis converts rice husk waste into biochar, bio-oil, and gas products. This research utilized a microwave oven and a conventional oven to process rice husk into pyrolysis products, with silicon carbide (SiC) serving as an absorber in the primary microwave reactor and a natural zeolite catalyst in the secondary oven reactor. The particle size variations of rice husk waste were 1-2 mm, 0,5-1 mm, and 0,25-0,5 mm, with holding time of 5, 10, 15, and 20 minutes.

The smallest particle size (0,25-0,5 mm) exhibited the fastest and most consistent heating rate, reacting 400 degrees Celcius in 900 seconds and 450 degrees Celcius in 1268 seconds. The highest biochar yield was obtained at a 5-minute holding time, whereas the highest bio-oil yield was achieved at 20 minutes. The highest gas yields for 1-2 mm (17,80 wt.%) and 0,5-1 mm (17,90 wt.%) were achieved at 5 minutes of holding time, whereas 0,25-0,5 mm particles yielded the highest gas (21,60 wt.%) at 20 minutes. The highest total energy of 1,153 MJ was obtained at size 1-2 mm a holding time of 10 minutes and size 0,5-1 mm with holding time of 5 minutes, while 0,25-0,5 mm particles reached 1,122 MJ at 10 minutes. The highest energy efficiency was achieved at a holding time of 5 minutes, recorded at 21,44 % for particles sized 0,25-0,5 mm. This value is higher compared to particles sized 0,5-1 mm (21,21 %) and 1-2 mm (19,84 %). The results of this study indicate that the application of microwave pyrolysis technology has the potential to optimize rice husk waste management and support the sustainable utilization of biomass.

Kata Kunci : holding time, microwave pyrolysis, natural zeolite, particle size, rice husk, silicon carbide