KINETIKA PROSES PIROLISIS LAMBAT SAMPAH KOTA TERSORTIR DAN ANALISA THERMOGRAVIMETRY BRIKET ARANG (REFUSE DERIVED FUEL) : PENGARUH LAJU PEMANASAN DAN KOMPOSISI SAMPAH

Budi Dharma, Prof. Dr-Ing. Ir. Harwin Saptoadi, M.S.E., IPM. ASEAN Eng

2010 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pemahaman, penanganan dan pengelolaan yang tepat merupakan hal yang penting dalam pemanfaatan sampah kota menjadi sumber energi alternatif, khususnya bahan bakar padat dengan nilai properties yang baik. Pada penelitian ini, 20 gram sampah kota yang terdiri dari sampah organik (bambu dan daun pisang) serta sampah anorganik (limbah kemasan dan styrofoam) dengan ukuran partikel lolos mesh 20, diuji pirolisis lambat dalam sebuah tungku reaktor untuk kemudian arang yang dihasilkan dijadikan briket dan diuji pembakaran dengan laju udara sebesar 0,1 m/s. Uji pirolisis dilakukan dengan laju pemanasan yang divariasikan sebesar 5 ?C/min, 10 ?C/min, dan 20 ?C/min, dimulai dari temperatur kamar hingga temperatur 400 ? dan dipertahankan selama 30 menit, sedangkan uji pembakaran dilakukan dengan laju pemanasan sebesar 20 ?C/min. Karakterisasi kinetika slow pyrolysis dan pembakaran briket arang dilakukan dengan metode analisa thermogravimetry yang meliputi : nilai konstanta laju reaksi keseluruhan (k0), nilai energi aktivasi (E) dan nilai faktor pra-eksponensial (A) serta karakterisasi tahapan proses pembakaran yang meliputi nilai ITVM, ITFC, PT dan BT. Dari hasil uji pirolisis didapati bahwa besarnya komponen organik dalam campuran sampel uji memberikan pengaruh yang linier terhadap persentase massa arang yang dihasilkan pada seluruh variasi laju pemanasan. Semakin besar komponen organik dalam campuran akan menghasilkan massa arang yang semakin besar, demikian pula sebaliknya. Persentase massa arang hasil proses pirolisis terbesar diperoleh dari RDF 6 – HR 5 (± 28,81 %), sedangkan terkecil diperoleh dari RDF 1 HR 20 (± 22,72 %). Sebaliknya energi aktivasi pirolisis terbesar diperoleh dari RDF 1 – HR 5 (± 37,88 kJ/mol), sedangkan energi aktivasi terendah diperoleh dari RDF 2 – HR 20 (± 14,44 kJ/mol). Secara keseluruhan dalam uji pembakaran, briket arang yang terbaik diperoleh pada RDF 1 – HR 5, dimana energi aktivasi yang dibutuhkan merupakan yang terendah (±18,87 kJ/mol) dengan perkiraan energi kalor yang dihasilkan sebesar 33,5 W, serta memiliki karakteristik tahapan proses pembakaran berupa ITVM sebesar ± 191 ?C, ITFC sebesar ± 416 ?C, PT sebesar ± 282 ?C dan BT sebesar ± 677 ?C.

Understanding, handling and proper management is essential in the utilization of municipal solid waste into alternative energy sources, especially solid fuel with a good value of properties. In this study, 20 grams of municipal solid waste consists of organic waste (bamboo and banana leaves) and inorganic waste (plastics packaging and styrofoam) with a particle size of 20 mesh pass, were tested for slow pyrolysis in a furnace reactor and then char produced used for briquettes and combustion tested with air at a rate of 0.1 m/s. Pyrolysis test carried out with the heating rate is varied by 5 ºC/min, 10 ºC/min, and 20 ºC/min, starting from room temperature up to temperature 400 ºC and maintained for 30 minutes, while the firing test conducted with the heating rate of 20 ºC/min. The kinetics characterization of slow pyrolysis and combustion of char briquettes made with thermogravimetry analysis methods which include : the value of the overall reaction rate constant (k0), the value of activation energy (E) and the value of pre-exponential factor (A) and the characterization of the combustion process stage which includes the ITVM, ITFC, PT and BT value. From the results of slow pyrolysis test was found that the amount of organic components in a mixture of test samples gave a linear effect on the percentage mass of char produced in all variations of the heating rate. The greater organic components in the mixture will produce a greater mass of char, and vice versa. The largest of percentage mass of pyrolysis char results obtained from the RDF 6 – HR 5 (± 28.81%), while the smallest one is obtained from the RDF 1 – HR 20 (± 22.72%). Instead biggest pyrolysis activation energy obtained from the RDF 1 – HR 5 (± 37.88 kJ/mol), whereas the lowest activation energy obtained from the RDF 2 – HR 20 (± 14.44 kJ/mol). Overall in the combustion test, the best char briquettes obtained from the RDF 1 – HR 5, which activation energy required is the lowest (± 18.87 kJ / mol) with heat energy generated estimates of 33,5 W, and has characteristics of the combustion process stage in the form ITVM value of ± 191 °C, ITFC value of ± 416 °C, PT value of ± 282 °C and BT value of ± 677 °C.

Kata Kunci : pirolisis lambat, laju pemanasan, briket arang