Studi distribusi hasil gas, cair dan padat pada gasifikasi biomassa (tongkol jagung, tempurung kelapa dan sekam padi)

SAHRAENI, Sitti, Prof. Ir. Wahyudi Budi Sediawan, SU.,Ph.D

2010 | Tesis | S2 Teknik Kimia

Proses gasifikasi banyak dikembangkan untuk mengolah biomassa menjadi energi alternatif. Produk gasifikasi terdistribusi sebagai produk padatan, cairan dan gas yang memiliki nilai ekonomis. Penelitian ini bertujuan untuk meramalkan distribusi produk gasifikasi dengan menggunakan konsep kesetimbangan termodinamika.. Analisis dilakukan secara teoritis berbasis konsep dasar termodinamika dan data percobaan laboratorium. Komponen fase gas diperkirakan terdiri dari gas CO2, CO, O2, N2, H2, aseton, metanol, asam asetat dan uap air. Penelitian ini menggunakan tempurung kelapa, tongkol jagung dan sekam padi sebagai bahan baku. Gasifikasi dilakukan pada variasi laju alir udara yaitu 28,8 L/menit, 35,8 L.menit, 43 L/menit dan 50,2 L/menit, waktu gasifikasi yaitu 60 menit, 90 menit dan 120 menit dan ukuran bahan baku yaitu 1,115 cm, 1,77 cm dan 4 cm. Massa masing masing bahan baku bervariasi sesuai volume reaktor yaitu 250 gram tempurung kelapa, 130 gram tongkol jagung dan 100 gram sekam padi. Hasil penelitian menunjukkan semakin tinggi laju alir udara maka semakin tinggi produk gas dan produk padatan semakin kecil, semakin lama waktu gasifikasi maka semakin kecil produk padatan berbanding terbalik dengan produk gas dan semakin besar ukuran bahan baku maka semakin besar produk padatannya. Konsep kesetimbangan termodinamika dapat digunakan untuk meramalkan distribusi produk gasifikasi dengan persen ralat rata-rata lebih kecil dari 15%. Persen ralat rerata paling besar ditunjukkan pada produk gasifikasi tongkol jagung yaitu sebesar 14,4621% dan persen ralat rerata paling kecil ditunjukkan pada gasifikasi tempurung kelapa yaitu sebesar 3,598%. Produk padatan berupa arang memiliki nilai kalor optimum sebesar 6039,311 kalori /g untuk bahan baku tempurung kelapa pada laju alir udara 0,1432 L/menit/g bahan baku dan waktu gasifikasi 90 menit dengan perolehan padatan sebesar 0,1584 g/g bahan baku. Produk padatan gasifikasi tongkol jagung memiliki nilai kalor optimum sebesar 6014,157 kalori/g pada laju alir udara 0,3308 L/menit/g bahan baku dan waktu gasifikasi 90 menit dengan perolehan padatan sebesar 0,1304 g/g bahan baku.

In the efforts to develop alternative energes, gasification processess have been developed in biomass processing. The gasification products are distributed as solid, liquid, and gas products which have economic value. This research aimed to estimate the distribution of the gasification products by using thermodynamics equilibrium concepts. The analysis were conducted theoretically, based on thermodynamics concepts as well as experimentally. Components of the gas phase were assumed to be CO2, CO, O2, N2, H2, acetone, methanol, acetic acid, and water vapor. The raw materials used for this research were coconut shells, corn cobs, and rice husks. The gasification was performed at air flow rate of 28.8, 35.8, 43, and 50.2 l/min, gasification time of 60, 90, and 120 min, and raw material size of 1.115, 1.77, and 4 cm, respectively. The raw materials were 250 g of coconut shells, 130 g of corn cobs, and 100 g of rice husks. The research showed that the higher air flow rate increased the yield to the gas products and reduced that of the solid products. The more gasification time decreased the size of the solid products, which was inversely proportional to the gas products. The higher raw material size increased the yield of the solid products. Thermodynamics equilibrium concepts were applied to estimate distribution of the gasification products resulted in average error of less than 15%. The highest average error (14.4621%) was observed in the corn cobs product, while the lowest (3,598%) was found in the coconut sells. Raw material of coconut shell produced solid product in the form of charcoal which had a maximum value of 6039.311 cal/g at air flow rate of 0.1432 L/min/g raw material, gasification time of 90 min, and yield of 0.1584 g/g raw material. The solid product of corn cobs had a maximum heating value of 6014.157 cal/g at air flow rate of 0.3308 l/min/g raw material, gasification time of 90 min, and yield of 0.1304 g/g raw material.

Kata Kunci : Gasifikasi, Biomassa, Distribusi produk, Kesetimbangan