STUDI PENGARUH EXCESS AIR TERHADAP KARAKTERISTIK DAN EMISI PEMBAKARAN TEMPURUNG KELAPA DALAM FIXED GRATE FURNACE DENGAN KONVERTER KATALITIK

Leander Axellino, Prof. Dr. Ir. Harwin Saptoadi, M.SE., IPM., ASEAN Eng.

2026 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Pemanfaatan biomassa tempurung kelapa sebagai sumber energi alternatif memiliki potensi besar dalam mendukung transisi menuju energi baru terbarukan di Indonesia. Tempurung kelapa, sebagai limbah pertanian yang melimpah dan belum termanfaatkan secara optimal, mengandung nilai kalor tinggi sehingga layak digunakan sebagai bahan bakar padat pengganti batubara. Namun, proses pembakarannya masih menghadapi berbagai kendala, terutama emisi partikulat dan ketidakefisienan pembakaran akibat distribusi udara yang tidak seimbang. Emisi partikulat dari pembakaran biomassa berpotensi mencemari udara, menurunkan kualitas lingkungan, dan berdampak negatif terhadap kesehatan. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memahami pengaruh rasio udara berlebih (excess air) dan penerapan konverter katalitik dalam menekan emisi tanpa mengorbankan tempertatur termal sistem pembakaran.

Penelitian dilakukan secara eksperimental dengan variasi excess air sebesar 50%, 75%, dan 100%, menggunakan distribusi udara primer dan sekunder 50:50. Parameter yang diamati meliputi temperatur ruang bakar dan cerobong, konsentrasi CO? dan O?, serta kadar partikulat (PM) sebelum dan sesudah konverter katalitik. Pengambilan data dilakukan menggunakan thermocouple tipe K, gas analyzer KANE 457, sensor O? DFRobot, dan sensor partikulat SPS30.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi excess air 50% diperoleh performa pembakaran terbaik, dengan temperatur ruang bakar tertinggi sebesar 842°C, kadar CO? maksimum 10,8%, dan O? minimum 8,6%. Konsentrasi partikulat setelah konverter katalitik menurun signifikan hingga 35–45% dibandingkan sebelum katalitik. Peningkatan excess air di atas 75% menyebabkan penurunan temperatur dan efisiensi pembakaran, disertai kenaikan kadar partikulat akibat pendinginan ruang bakar. Dengan demikian, kondisi excess air 50?ngan konverter katalitik merupakan kombinasi paling optimal untuk menurunkan emisi partikulat sekaligus menjaga efisiensi pembakaran biomassa tempurung kelapa.

The utilization of coconut shell biomass as an alternative energy source holds great potential in supporting Indonesia’s transition toward renewable energy. Coconut shells, an abundant agricultural by-product, possess a high calorific value, making them a promising solid fuel substitute for coal. However, their combustion process still faces challenges such as high particulate emissions, incomplete combustion, and fluctuating thermal efficiency caused by uneven air distribution. Particulate emissions from biomass combustion contribute significantly to air pollution, environmental degradation, and adverse health effects. Therefore, further investigation is needed to optimize combustion performance by examining the influence of excess air variation and the use of a catalytic converter in reducing emissions while maintaining temperature.

The experiment was conducted with excess air variations of 50%, 75%, and 100%, using an equal distribution of primary and secondary air (50:50). Observed parameters included combustion chamber and chimney temperature, CO? and O? concentrations, and particulate matter (PM) levels before and after the catalytic converter. Measurements were carried out using a K-type thermocouple, KANE 457 gas analyzer, DFRobot O? sensor, and SPS30 particulate sensor.

The results showed that at 50% excess air, the combustion exhibited the best performance, with the highest combustion chamber temperature of 842°C, maximum CO? concentration of 10.8%, and minimum O? concentration of 8.6%. The catalytic converter effectively reduced particulate emissions by 35–45% compared to conditions before the catalyst. Increasing excess air above 75% resulted in lower combustion temperatures and efficiency, accompanied by higher particulate concentrations due to cooling effects in the furnace. Therefore, 50% excess air combined with a catalytic converter is identified as the optimal condition to minimize particulate emissions while maintaining efficient biomass combustion of coconut shells..

Kata Kunci : biomassa, tempurung kelapa, excess air, catalytic converter, emisi, partikulat