PENGARUH UKURAN SERBUK ARANG AKTIF CANGKANG SAWIT TERHADAP PEMURNIAN BIOGAS SEBAGAI BAHAN

BAKAR ALTERNATIF

TUGAS METODE PENELITIAN

Untuk memenuhi persyaratan

memperoleh gelar Sarjana S-1

Oleh:

NAMA: IMAM MUZAKI

NIM : H1F114023

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2016

TERIMA KASIH KEPADA

DAFTAR ISI

Rektor Universitas Lambung Mangkurat

Prof. Dr. H. Sutarto Hadi, M.Si., M.Sc

Wakil Rektor Bidang Perencanaan, Kerjasama dan Humas

Prof. Dr. Ir. H. Yudi Firmanul

Arifin, M.Sc

Kepala Prodi Teknik Mesin

Achmad Kusairi S, ST,. MT., MM.

Wakil Rektor Bidang Akademik

Dr. Ahmad Alim Bachri, SE., M.Si

Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan dan Alumni

Dr. Ir. Abrani Sulaiman, M,Sc

Wakil Rektor Bidang Umum dan Keuangan

Dr. Hj Aslamiah, M.Pd., Ph.d

Dosen Pengampuh

Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah Amd. Hyp, ST, M.Kes.

Dekan Fakultas Teknik

Dr. Ing. Yulian Firmana Arifin, ST., MT

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.............................................................................................

..............................................................................................................i

KATA PENGANTAR..........................................................................................

.............................................................................................................ii

DAFTAR ISI.......................................................................................................

............................................................................................................iii

DAFTAR GAMBAR............................................................................................

............................................................................................................iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang...........................................................................................

.............................................................................................................1

1.2. Rumusan Masalah..........................................................................

.............................................................................................................4

1.3. Tujuan Penelitian............................................................................

.............................................................................................................4

1.4. Manfaat Penelitian..........................................................................

.............................................................................................................4

1.5. Batasan Masalah............................................................................

.............................................................................................................4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu.......................................................................

.............................................................................................................5

2.2. Biogas.............................................................................................

.............................................................................................................5

2.2.1 Sejarah Biogas.............................................................................

.............................................................................................................5

2.2.2 Pengertian Biogas....................................................................................

.............................................................................................................7

2.1.3 Metana (CH4)...............................................................................

...........................................................................................................10

2.1.4 Karbondioksida (CO2)..................................................................

...........................................................................................................11

2.1.5 Hidrogen Sulfida...........................................................................

...........................................................................................................12

2.1.6 Proses Pembuatan Biogas...........................................................

...............................................................................................................14

2.3 Karbon Aktif.....................................................................................

...............................................................................................................16

2.3.1 Pengertian Karbon Aktif................................................................

...........................................................................................................16

2.3.2 Struktur Karbon Aktif.....................................................................

...........................................................................................................19

2.3.3 Proses Aktifasi Karbon Aktif..........................................................

...........................................................................................................21

2.3.4 Sifat Karbon Aktif..........................................................................

...........................................................................................................22

2.3.5 Kualitas Karbon Aktif.....................................................................

...........................................................................................................24

2.3.6 Kegunaan Karbon Aktif.................................................................

...........................................................................................................24

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Jadwal Penelitian...............................................................

...........................................................................................................................26

3.1.1 Bahan dan Alat.............................................................................

...........................................................................................................26

3.2 Perangkat Pemurnian Biogas................................................................

...........................................................................................................................32

3.2.1 Alat dan Bahan.............................................................................

...........................................................................................................32

3.2.2 Teknik Pemurnian.........................................................................

...........................................................................................................33

3.3 Diagram Alir Metode Penelitian.............................................................

...........................................................................................................................37

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Harga bahan bakar minyak (BBM) yang kadang naik dan kadang

turun,sangat membebani masyarakat. Namun,kebijakan pemerintah ini

untuk menaikan harga ini sudah dipertimbangkan dengan matang.

Permintaan konsumen terhadap BBM ditingkat dunia yang semakin

meningkat menyebabkan harga minyak dipasar internasional melambung.

Sumber energi alternatif telah banyak ditemukan dalam berbagai riset.

Salah satunya adalah pemanfaatan limbah pertanian,peternakan dan

industri pertanian untuk pembuatan biogas. Biogas dari bahan organik

juga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif. (Sri Wahyuni,

MP.2013).Salah satu energi alternatif yang dirasa dapat menggantikan

bahan bakar fosil adalah biogas. Biogas merupakan energi yang dapat

diperbaharui (Reneweble energy), biogas juga ramah lingkungan dan

murah. Selain itu, bahan baku pembuatan biogas merupakan bahan yang

mudah didapatkan dan umumnya limbah organik, seperti kotoran ternak,

sampah, limbah industri makanan, dan lain-lain.(Rendhi Prastya

dkk.,2013).

Salah satu limbah yang dapat dijadikan bahan baku karbon aktif

adalah limbah cangkang sawit. melalui proses karbonisasi. Cangkang

sawit merupakan salah satu limbah pengolahan minyak kelapa sawit yang

cukup besar, yaitu mencapai 60% dari produksi minyak (Kurniati, 2008).

Ada beberapa metode pemurnian biogas (CO removal), antara lain:

absorbsi fisika, absorbsi kimia, adsorpsi, pemisahan dengan membran,

cryogenic dan konversi kimia menjadi senyawa lain.Adsorben yang

1

berpotensi untuk menyerap gas CO2 dalam biogas adalah karbon aktif.

(Kapdi dkk,2005).

penelitian pemurnian biogas dengan metode absorbsi

menggunakan Karbon aktif yang berasal dari limbah cangkang sawit

dapat digunakan untuk penyerapan gas CO2 dan pemurnian biogas,

dengan pengukuran gas, karbon aktif cangkang sawit aktivasi kimia

memiliki daya serap CO2 sebesar 6,1% dan kadar CH4 yang terukur

sebesar 65,5%. maka dapat disimpulkan karbon aktif yang berasal dari

cangkang sawit memiliki potensi sebagai adsorben gas dilihat dari

meningkatnya kadar CH4 sebelum menggunakan adsorben dan setelah

menggunakan adsorben.(Apria Widyastuti dkk,2013)

Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui lebih lanjut tentang

pengaruh ukuran serbuk arang aktif dari limbah cangkang sawit terhadap

pemurnian biogas,penelitian ini di lakukan di TPA cahaya kencana

Kecamatan Karang Intan Kabupaten Banjar.

1.2. Rumusan Masalah

Dari uraian di atas, dapat dirumuskan perumusan masalah sebagai

berikut:

1. Bagaimana pengaruh ukuran serbuk arang aktif dari limbah

cangkang sawit terhadap permurnian biogas.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari pengujian ini adalah untuk:

1. Mengetahui pengaruh ukuran serbuk arang aktif dari limbah

cangkang sawit terhadap pemurnian biogas.

2

1.4. Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini:

1. Sebagai sumbangan ilmu pengetahuan serta memberi informasi

kepada masyarakat agar mengetahui ukuran serbuk arang aktif limbah

cangkang sawit.

2. Untuk mengurangi ketergantungan penggunaan bahan bakar fosil dan

beralih ke sumber energi yang tidak terbatas jumlahnya.

1.5. Batasan Masalah

Batasan yang ditetapkan dalam penelitian ini:

1. Biogas yang di murnikan adalah dari TPA cahaya kencana Kecamatan

Karang Intan Kabupaten Banjar.

2. Arang aktif yang di gunakan adalah arang aktif dari limbah cangkang

sawit.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

3

2.1 Biogas

2.1.1 Sejarah Biogas

Gas CH (metana) terbentuk karena proses fermentasi secara

anaerobik oleh bakteri metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan

bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak

mengandung bahan organik sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang

apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas.Sebetulnya di tempat-

tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa

ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat

Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung,

Jawa Barat. Gas metana sama dengan gas LPG (Liquidified Petroleum

Gas), perbedaannya adalah gas metana mempunyai satu atom C,

sedangkan elpiji lebih banyak. (Rahman, 2005).Negara-negara

berkembang,seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini,

telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit

biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap

udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester),

lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil

pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk

(Nandiyanto, 2007)

2.1.2 Pengertian Biogas

Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan

karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil

diantaranya hydrogen sulfide (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen

dan (H2), nitrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2)

(Saputri dkk., 2014).Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa

diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan

4

organik (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urin (air kencing)

hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana ( Sugi Rahayu

dkk., 2009).

Kandungan biogas didominasi oleh gas metana (CH4) yang

merupakan hasil sampingan dari proses degradasi bahan organik, seperti

kotoran ternak, manusia, sampah, dan sisa-sisa limbah lainnya.

Pemanfaatan kotoran ternak selain dapat menghasilkan biogas untuk

bahan bakar, juga membantu kelestarian lingkungan dan memperoleh

manfaat-manfaat lain seperti pupuk yang baik untuk tanaman, mencegah

lalat, dan bau tidak sedap yang berarti ikut mencegah sumber penyakit

(Wibowo dkk.,2013).

Table 2.1 Komposisi jenis gas dan jumlahnya pada suatu unit biogas

No Komponen %

1 Methana (CH4) 55-75

2 Karbondioksida (CO2) 25-45

3 Nitrogen (N2) 0-0,3

4 Hydrogen (H2) 1-5

5 Hydrogen Sulfida (H2S) 0-3

6 Oksigen (O2) 0,1-0,5

Sumber : (Fadli, 2013)

2.1.3 Metana (CH4)

Metana adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH 4. Ini

adalah sederhana alkana , dan komponen utama dari gas alam.

Pembakaran metana dalam, kehadiran oksigen menghasilkan karbon

dioksida dan air . Kelimpahan relatif dari metana membuatnya menjadi

5

menarik bahan bakar . Namun, karena merupakangas pada suhu normal

dan tekanan , metana sulit untuk mengangkut dari sumbernya. Hal ini

umumnya diangkut dalam jumlah besar oleh pipa dalam bentuk gas alam,

atau operator LNG dalam bentuk cair yang; beberapa negara

mengangkutnya dengan truk. Metana ditemukan dan diisolasi oleh

Alessandro Volta antara 1776 dan 1778 ketika mempelajari gas rawa dari

Danau Maggiore . Metana adalah relatif ampuh gas rumah kaca .

Dibandingkan dengan karbon dioksida , ia memiliki tinggi potensi

pemanasan global dari 72 (dihitung selama periode 20 tahun) atau 25

(untuk jangka waktu 100 tahun). Ia memiliki seumur idup bersih sekitar

10 tahun, dan terutama dihapus oleh reaksi dengan radikal hidroksil di

atmosfer, menghasilkan karbon dioksida dan air.Metana merupakan

komponen utama gas alam, sekitar 87% volume. Pada suhu kamar dan

tekanan standar , metana adalah gas tidak berwarna, tidak berbau; bau

akrab gas alam seperti yang digunakan di rumah adalah ukuran

keselamatan dicapai dengan penambahan bau , sering methanethiol atau

ethanethiol .

2.1.4 Karbondioksida (CO2)

Karbon dioksida (rumus kimia: CO2) atau zat asam arang adalah

sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat

secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada

keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi.

Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kira-kira

387 ppm berdasarkan volume  walaupun jumlah ini bisa bervariasi

tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah gas rumah

kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah dengan

kuat.Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau.

6

Ketika dihirup pada konsentrasi yang lebih tinggi dari konsentrasi karbon

dioksida di atmosfer, ia akan terasa asam di mulut dan mengengat di

hidung dan tenggorokan. Efek ini disebabkan oleh pelarutan gas di

membran mukosa dan saliva, membentuk larutan asam karbonat yang

lemah. Sensasi ini juga dapat dirasakan ketika seseorang bersendawa

setelah meminum air berkarbonat (misalnya Coca Cola). Konsentrasi

yang lebih besar dari 5.000 ppm tidak baik untuk kesehatan, sedangkan

konsentrasi lebih dari 50.000 ppm dapat membahayakan kehidupan

hewan.

2.1.5 Hidrogen Sulfida

Hidrogen sulfida (H2S) merupakan gas pengotor yang terdapat

dalam gas gas komersial. Hidrogen sulfida merupakan gas yang berbau

dan mematikan serta sangat korosif bagi berbagai jenis logam, sehingga

membatasi penggunaannya untuk bahan bakar pada mesin. Hasil

pembakaran gas yang mengandung H2S menghasilkan belerang dan

asam sulfat yang sangat korosif terhadap logam. Kandungan H2S

mencapai 200 ppm dapat menyebabkan kematian dalam waktu 30 menit.

Standar keamanan dan kesehatan memberikan ijin maksimum pada

tingkat 20 ppm. Gas, hidrogen sulfida (H2S) yang terkandung dalam gas

hasil fermentasi mengurangi umur pakai dari system pemipaan pada

instalasi yang menggunakan biogas. Gas ini juga beracun dan sangat

korosif untuk sebagian besar jenis logam yang terbuat dari besi. Jika

Hidrogen sulfida yang terkandung dalam biogas terbakar maka akan

berubah menjadi sulphur oksida yangakan menyebabkan korosi pada

komponen yang terbuat dari logam dan membuat minyak pelumas mesin

menjadi asam jika digunakan misalnya pada mesin CHP (combines heat

and power generation). Agar dapat mencegah kerusakan yang

7

ditimbulkan oleh hidrogen sulfida maka gas ini harus dihilangkan atau

minimal dikurangi kandungannya (Haryandi, 2012).

2.1.6 Proses Pembentukan Biogas

Apabila diuraikan dengan terperinci, secara keseluruhan terdapat

tiga proses utama dalam pembentukan biogas, yaitu proses hidrolisis,

pengasaman (asidifikasi), dan metanogenesis. Keseluruhan proses ini

tidak terlepas dari bantuan kinerja mikroorganisme anaerob.Biogas

secara karakteristik fisik merupakan gas, karena itu proses

pembentukannya membutuhkan ruangan dalam kondisi kedap atau

tertutup agar stabil. Pada prinsipnya biogas terbentuk melalui beberapa

proses yang berlangsung dalam ruang yang anaerob atau tanpa oksigen.

Proses yang berlangsung secara anaerob dalam tempat tertutup ini juga

memberikan keuntungan secara ekologi karena tidak menimbulkan bau

yang menyebar kemana-mana (Wahyuni, 2013).

2.2 Karbon Aktif

2.2.1 Pengertian Karbon Aktif

Karbon aktif atau sering juga disebut sebagai arang aktif adalah

suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal

ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Hanya

dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang

memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari

pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya

bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa

usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon

aktif itu sendiri (Nadliriyah dkk., 2013).

Proses meliputi produk seperti tar dan hidrokarbon lainnya.

Karbon aktif tersedia secara juga komersial dibuat dari bahan yang

8

memiliki kandungan karbon yang tinggi seperti batubara, lignit, kayu,

gambut, kulit biji, tempurung kelapa, lignin, kokas minyak bumi, dan

polimer tinggi sintetik. Proses manufaktur terdiri dari dua tahap,

karbonisasi dan aktivasi. karbonisasi pengeringan dan pemanasan untuk

menghapus yang tidak diinginkan oleh bahan karbon kemudian pyrolyzed

dan berkarbonisasi dalam rentang temperatur 400-600oC dalam suasana

kekurangan oksigen. Hal ini menghilangkan fraksi molekul rendah-berat

mudah menguap dan menyebabkan bahan untuk menjalani proses

aktivasi. Aktivasi dapat dicapai secar termal oleh penggunaan gas

oksidasi seperti uap diatas 800oC atau CO2 disuhu yang lebih tinggi

(Nadliriyah dkk., 2012).

Tabel 2.4. Syarat Mutu Karbon Aktif (SNI) No. 06-3730-1995

No Uraian Satuan PersyaratanButiran Padatan

1 Bagian yang hilang pada pemanasan 950oC

% Maks 15 Maks 25

2 Kadar air % Maks 4,4 Maks 153 Kadar abu % Maks 2,5 Maks 104 Daya serap terhadap

larutan I2mg/gram Min 750 Min 750

5 Karbon aktif murni % Min 80 Min 65Sumber : LIPI (2005)

2.2.3 Sifat Karbon Aktif

Karbon aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang

tercantum pada SNI No.06-3730-1995. Sifat karbon aktif yang paling

penting adalah daya serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi

daya serap adsorpsi, yaitu :

1. Sifat Serapan

Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi

kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing

9

senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan

bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama,

seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus

fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari

senyawa serapan.

2. Temperatur/Suhu

Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu

pada saat berlangsungnya proses. Jika pemanasan tidak

mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan

warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya.

Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada suhu kamar atau bila

memungkinkan pada suhu yang lebih kecil. Karena tidak ada peraturan

umum yang bisa diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam

adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi suhu proses adsoprsi adalah

viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan (Listyowati dkk.,

2012).

3. pH (Derajat Keasaman)

Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH

diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini

disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi

ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik

dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang

sebagai akibat terbentuknya garam.

4. Waktu Singgung

Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan

waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan

berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih

10

ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi

waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi

kesempatan pada partikel karbon aktif untuk bersinggungan dengan

senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi,

dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama (haryandi, 2011).

2.2.5 Kualitas Karbon Aktif

Kualitas arang aktif tergantung dari jenis bahan bakut. Hasil

penelitian yang dilakukan oleh Apria Widyastuti dkk,(2013) menunjukkan

bahwa pemurnian biogas dengan metode absorbsi menggunakan Karbon

aktif yang berbahan baku limbah cangkang sawit dapat digunakan untuk

penyerapan gas CO2 dan pemurnian biogas, dengan pengukuran gas,

karbon aktif cangkang sawit aktivasi kimia memiliki daya serap CO2

sebesar 6,1% dan kadar CH4 yang terukur sebesar 65,5%. maka dapat

disimpulkan karbon aktif yang berasal dari cangkang sawit memiliki

potensi sebagai adsorben gas dilihat dari meningkatnya kadar CH4

sebelum menggunakan adsorben dan setelah menggunakan adsorben.

2.2.6 Kegunaan Karbon Aktif

Ada dua macam jenis arang aktif yang dibedakan menurut

fungsinya

1. Arang penyerap gas (gas adsorbent carbon)

Jenis arang ini digunakan untuk menyerap kotoran berupa gas.

Pori-pori yang terdapat pada arang jenis ini adalah mikropori yang

menyebabkan molekul gas akan mampu melewatinya, tapi molekul dari

cairan tidak bisa melewatinya. Karbon jenis ini dapat ditemui pada karbon

tempurung kelapa.

2. Arang fasa cair (liquid-phase carbon)

11

Arang jenis ini digunakan untuk menjerap kotoran/zat yang tidak

diinginkan dari cairan atau larutan. Jenis pori-pori dari karbon ini adalah

makropori yang memungkinkan molekul besar untuk masuk. Arang jenis

ini biasanya berasal dari batubara dan selulosa. Saat ini arang aktif telah

digunakan secara luas dalam industri kimia, pangan dan farmasi (Surono

dkk, 2011).

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Jadwal Penelitian

Penelitian tugas akhir yang berjudul “Pengaruh ukuran arang aktif

cangkang sawit terhadap pemurnian biogas sebagai bahan bakar

alternatif” ini akan dilaksanakan pada TPA Cahaya Kencana Kecamatan

Karang Intan Kabupaten Banjar, Proses pembuatan Alat pemurnian

Biogas bermula dari survei lokasi TPA Cahaya Kencana yang bertujuan

untuk mengetahui alur pendistribusian biogas dari sumber menuju warga

kampung sekitar, diketahui bahwa biogas telah dimurnikan terlebih dahulu

sebelum dialirkan dengan menggunakan batu zeolite.

3.1.1 Bahan dan Alat

A. Bahan

12

Bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah:

1. Biogas berasal dari TPA Cahaya Kencana.

Gambar 3.1 TPA Cahaya Kencana

sumber: dokumentasi pribadi

2.Arang (Karbon aktif).

a. Serbuk arang aktif cangkang sawit dengan ukuran 20 mesh

b. Serbuk arang aktif cangkang sawit dengan ukuran 30 mesh

c. Serbuk arang aktif cangkang sawit dengan ukuran 40 mesh

B. Alat

Alat yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari:

1. Saringan

a. Saringan ukuran 20 mesh

b. Saringan ukuran 30 mesh

c. Saringan ukuran 40 mesh

2. Ayakan arang

3.CO2 analyzer

4.Penumbuk arang

C. Alat Pendukung

13

1. Proses pendistribusian menggunakan Blower Motor Elektrik

sehingga biogas yang dihasilkan dalam sanitary landfill dapat

dialirkan menuju kampung penerima biogas.

2. Tangki penampung biogas

3.2 Perangkat Pemurnian Biogas

3.2.1 Alat dan Bahan

Alat yang diperlukan untuk membuat seperangkat alat

pemurnian Biogas adalah:

1. Solder

2. Gergaji pipa

3. Pipa PVC 3 inch

4. Pipa pvc 3/4 inch

5. Penutup pipa

6. Napple drat pipa 3/4 inch

7. Lem epoxy merk DEXTONE

8. Lem pipa merk ISARPLAS

9. Elbow 3/4 inch

10. Hub 3/4 inch

11. Sok drat 3/4 inch

3.2.2 Teknik Pemurnian

Sebelum digunakan sebagai bahan bakar, biogas harus melalui

proses pemurnian dulu. Ini bertujuan untuk meminimalisir kandungan

senyawa yang dapat menganggu proses pembakaran. Salah satu

kandungan terbesar dalam biogas selain metana adalah karbon

dioksida. Karbon dioksida tidak dapat terbakar sehingga sering

digunakan sebagai pemadam api, jika kandungan karbon dioksida

terlalu banyak dalam biogas maka akan menggangu proses

14

pembakaran. Untuk itu biogas dimurnikan dengan di alirkan melewati

karbon aktif, proses ini bertujuan untuk menyerap senyawa kandungan

Hidrogen Sulfida (H2S) dan kelembapan sehingga biogas dapat

digunakan untuk bahan bakar.

Didalam penelitian ini metode penelitian yang digunkan yaitu

metode library research (studi literarur) yaitu dengan mempelajari

literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian ini, dan menggunakan

metode eksperimen secara langsung yaitu dengan cara menyelidiki

hubungan sebab – akibat dari beberapa kondisi perlakuan dengan

menggunakan alat peraga atau alat pengujian.

Adapun variabel-variabel dalam penelitian ini terbagi dalam tiga

variabel, yaitu :

a) Variabel Tetap

Variabel tetap yaitu variabel yang selama proses penelitian

dikondisikan sama dan diasumsikan konstan. Adapun veriabel

tetap dalam penelitan ini antara lain :

1.Tekanan biogas

2.Kecepatan biogas

3.Jarak waktu pengambilan sampel masing-masing pengujian

selama 6 detik

4. Temperatur lingkungan (±30ºC)

b) Variabel Terikat

Variabel terikat, yaitu variabel yang menjadi tujuan utama

dari penelitian, dimana tujuan utama dari penelitian adalah

menjelaskan variabel terikat. Dengan menganalisa variabel terikat

diharapkan dapat ditemukan jawaban atas permasalahan yang

ingin dipecahkan di dalam penelitian ini. Yang menjadi variabel

15

terikat dari penelitian ini adalah kandungan CO2 pada biogas,

setelah dilakukan pemurnian biogas dengan metode absorbsi

secara kimia pada kolom absorbsi tipe kolom manometer

c) Variabel Bebas

Variabel bebas, yaitu kondisi yang dikehendaki oleh

peneliti, yang mana di dalam proses penelitian akan

mempengaruhi variabel terikat. Dalam penelitian ini yang menjadi

variabel bebas yaitu :

1. Variasi size arang aktif 20M, 30M dan 40M.

16

3.3 Diagram Alir Metode Penelitian

17

Insulator Arang Aktif

START

Studi Literatur

Persiapan Alat Bahan

Hasil dan Kesimpulan

Menampung hasil pemurnian Biogas

Uji kadar CO2

Absorber

Gambar 3.18 Diagram alir metode penelitian

3.3 Floow Chart

18

SELESAI

Insulator Arang Aktif

START

Studi Literatur

Persiapan Alat Bahan

Absorber

Hasil dan Kesimpulan

Menampung hasil pemurnian Biogas

Uji kadar CO2

Ukuran Mesh

Tanpa Absorber

20 Mesh

30 Mesh

40 Mesh

< SNI KADAR CO2

Gambar 3.19 Flow Chart

3.4 Prosedur Pelaksanaan Penelitian

Ada beberapa proses penelitian yang dilakukan dalam pengujian

Pemurnian Biogas Menggunakan Serbuk Arang kali ini, yakni,

penumbukan arang,pengayakan arang dan pengujian kadar CO2 pada

biogas setelah dimurnikan.

3.4.1 Penumbukan Arang

Pada proses penumbukan arang ini dilakukan untuk

menghancurkan atau menghaluskan arang agar menghasilkan

arang dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh.

Penumbukan ini dilakukan secara manual seperti halnya pada

penumbukan padi.

3.5.2 Pengayakan Arang

Pada proses kedua yaitu pengayakan arang, pengayakan

arang ini dimaksudkan untuk memperoleh arang dengan ukuran

kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh. Proses ini dilakukan

dengan menggunakan alat pengayak arang yang ada di

Workshop Teknik Mesin Universitas Lambung Mangkurat

3.5.3 Pemurnian Biogas

19

SELESAI

>SNI KADAR CO2

Pada perlakuan ketiga ini adalah pemurnian biogas.

Setelah arang ditumbuk dan juga disaring lalu dimasukan

kedalam alat pemurnian yang telah dibuat peneliti dengan

menggukan pipa PVC 3 inch seperti digambar dibawah ini yang

ditujukan angka 2 dengan panjang 25cm, volume arang yang

dimasukan tidak penuh yaitu diisi 1 cm kurang dari panjang

pipa untuk arang tersebut dimaksudkan agar ada ruang untuk

biogas mengalir,maka untuk volume tabung yang diisi oleh

arang dapat dirumuskan sebagai berikut:

V=π . r2 .t

Dimana diketahui:

π = 3.14

r = 3 ichi = 7,6 cm

t = 24 cm

V=π . r2 .t

V = 3,14 x (7,6)2 x 24

= 3,14 x 57,76 x 24

= 4.352 cm3

20

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian

Pengujian komposisi biogas dilakukan di TPA Cahaya Kencana

kabupaten Banjar. Pengujian ini untuk mengetahui pengaruh arang aktif

dari limbah cangkang kelapa sawit terhadap pemurnian biogas.

4.1.1 Pangujian Kandungan CO2 Tanpa dan Dengan Prose Pemurnian

Pada Biogas

Untuk mengetahui kadar kandungan CO2 yang terdapat dalam

biogas tanpa pemurnian dan dengan pemurnian, maka dilakukan

pengujian dengan CO2 analyzer dari Lab Instrumentasi Fisika Fakultas

MIPA Program Studi FISIKA Universitas Lambung Mangkurat. Pada

saat pengambilan data dilakukan oleh operator dengan laptop untuk

perekaman data. Untuk menggunakan instrumen pengukuran ini perlu

di nyalakan terlebih dahulu kurang lebih dua jam untuk memanaskan

alat tersebut agar dapat digunakan mengukur karbondioksida. Untuk

mengetahui pengaruh kadar karbondioksida dari penggunaan arang

aktif sebagai pemurnian biogas maka terlebih dahulu dilakukan

pengujian dengan kadar karbondioksida tanpa pemurnian setelah itu

maka dilakukan pengujian dengan absorben arang aktif ukuran

21

kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh yang dilakukan selama 6

detik. Berikut adalah hasil pengujian kadar karbondioksida pada biogas

dengan pemurnian dan tanpa pemurnian.

Tabel 4.1 Hasil rekaman data kadar karbondioksida pada biogas

dengan tanpa pemurnian dan pemurnian menggunakan

serbuk arang aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh

dan 40 mesh

No Perlakuan Karbondioksida (ppm)

1 Tanpa Pemurnian 31.544,87

2 20 mesh 4.040,47

3 30 mesh 3.845,75

4 40 mesh 1.849,85

4.2. Pembahasan

Adapun grafik hubungan antara kadar karbondioksida pada biogas

dengan tanpa pemurnian dan pemurnian menggunakan serbuk arang

aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh yang

dilakukan selama 6 detik sebagai berikut

Grafik 4.5 Grafik hubungan antara kadar karbondioksida pada biogas

dengan tanpa pemurnian dan pemurnian menggunakan

serbuk arang aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh

dan 40 mesh

22

tanpa pemurnian 20 30 400

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000 31544.87

4040.47 3845.751849.85

Grafik Hubungan Antara Kadar Karbondioksida Dengan Perlakuan Pada Pemurnian Biogas

Perlakuan Pemurnian Biogas

Kada

r Kar

bond

ioks

ida

(ppm

)

Dari hasil pengujian kandungan karbondioksida yang terkandung

didalam biogas dengan metode absorber menggunakan serbuk arang

aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh terlihat

bahwa dengan melewatkan biogas melalui kolom absorber akan

menyebabkan kandungan karbondioksidanya menjadi menurun dibanding

biogas tanpa pemurnian. Penuruan kandungan karbondioksida dalam

biogas yang dihasilkan tergantung dari absorben yang digunakan. Untuk

kolom absorber yang diisi dengan arang aktif kelolosan 20 mesh sebagai

absorben, kandungan karbondioksida dalam biogas menurun dari

31.544,87 ppm menjadi 4.040,47 atau menurun 87,19 %. Sedangkan

untuk kolom absorber yang diisi dengan arang aktif kelolosan 30 mesh,

kandungan karbondioksida dalam biogas menurun dari 31.544,87 ppm

menjadi 3.845,37 atau menurun 87,80 %. Dan juga untuk kolom absorber

yang diisi dengan arang aktif kelolosan 40 mesh, kandungan

karbondioksida dalam biogas menurun dari 31.544,87 ppm menjadi

1.849,85 ppm atau menurun 94,13 %.

23

Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa adanya hubungan

linier antara ukuran kelolosan mesh serbuk arang aktif dengan sifat

mereduksi kadar karbondioksida dimana semakin besar ukuran kelolosan

mesh serbuk arang aktif sifat mereduksinya semaikn baik sehingga kadar

karbondioksida didalam biogas semakin rendah. Hal ini disebabkan

semakin besar ukuran kelolosan mesh membuat permukaan arang

menjadi lebih luas sehingga penyerapan gas CO2 pada biogas lebih

optimum.

Dari penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Samlawi A.K. dan

Kalvin (2015). Melalui penelitian tentang pemanfaatan biogas yang di

murnikan sebagai bahan bakar generator set. ”Pemurnian biogas

menggunakan material CaCO3 yang di aktifasi dan arang aktif” pada

penelitian tersebut dihasilkan kadar karbondioksida (CO2) yang sebelum

pemurnian 21614 ppm dan yang melalui proses pemurnian 9103

ppm,pada penelitian ini dengan kadar karbondioksida 9.103 ppm mampu

menghidupkan generator set modifikasi berbahan bakar biogas bekerja

dengan tegangan dan putaran mesin yang stabil pada beban daya nol,

beban daya ringan dan beban daya tinggi. Jadi dapat disimpulkan bahwa

jika biogas yang dimurnikan menggunakan arang aktif ukuran kelolosan

40 mesh dengan kadar karbondioksida 1.849,85 ppm maka akan

semakin baik untuk digunakan sebagai bahan bakar generator set (motor

bensin). Hal ini disebabkan karakteristik CO2 dinilai merugikan karena

semakin tinggi kadar CO2 dalam biogas maka akan semakin menurunkan

nilai kalor biogas dan sangat mengganggu dalam proses pembakaran.

(Rudi sutanto.2013)

24

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian tentang “Pengaruh Ukuran Serbuk

Arang Aktif Terhadap Pemurnian Biogas” yang dilakukan di TPA Cahaya

Kencana Kabupaten Banjar. Maka dapat ditarik kesimpulan sebagai

berikut:

1 Pada pengujian pemurnian biogas menggunakan serbuk arang aktif

didapatkan hasil terbaik adalah ukuran kelolosan 40 mesh dengan

hasil kadar CO2 sebesar 1849,85 ppm atau menurun 94,13 % dari

pengujian biogas tanpa pemurnian.

2 Adanya hubungan linier antara ukuran kelolosan mesh serbuk arang

aktif dengan sifat mereduksi kadar karbondioksida dimana semakin

besar ukuran kelolosan mesh serbuk arang aktif sifat mereduksinya

semakin baik sehingga kadar karbondioksida didalam biogas semakin

rendah. Hal ini disebabkan semakin besar ukuran kelolosan mesh

membuat permukaan arang menjadi lebih luas sehingga penyerapan

gas CO2 pada biogas lebih optimum.

5.2 Saran

Sebaiknya diperlukan penelitian lanjutan untuk mengukur

kandungan biogas menggunakan alat instrumentasi yang lebih lengkap

dan juga dapat mengukur laju aliran biogas, serta inovasi yang lain

sehingga didapatkan nilai tambah.

25

DAFTAR PUSTAKA

Budi Untoro Surono , Syahril Machmud,2012, Peningkatan Kualitas Biogas Dengan Metode Absorsi dan Pemakaiannya Sebagai Bahan Bakar Mesin Generator Set , Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik, Universitas Janabadra.

Haryandi, 2011, Penurunan Konsentrasi Gas CO2 Pada Biogas dengan Metode Absorpsi Menggunakan Larutan Ca(OH)2, Thesis, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta

Haryati, T., 2006, Biogas : Limbah Peternakan Yang Menjadi Sumber Energi Alternativ, Balai Penelitian Ternak, Bogor

Kapdi, S. S., Vijay, V. K., Rajest, S. K. And Prasat, R. 2004. Biogas Scrubbing Compression and Storage : Perspective and Prospectus in India Context.Renewable Energy..

Kurniati, E., 2008, Pemanfaatan Cangkang Sawit sebagai Arang Aktif, Jurnal Penelitian Ilmu Teknik 8(2).

Listyowati, Anggreini F. P., Wirakartika M.,S. R. Juliastuti, dan Nunik Hendrianie. 2012. Penurunan Kadar CO2 dan H2S pada Biogas dengan Metode Adsorpsi Menggunakan Zeolit Alam. Jurnal Teknik Pomits.

Nandiyanto, Asep Bayu. 2007. Biogas Sebagai Peluang Pengembangan Energi Alternatif. Jurnal Energi Alternatif

Nadliriyah, N Triwikantoro,2013, Pemurnian Produk Biogas Dengan Metode Absorsi Menggunakan Larutan Ca(OH)2, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).

Prastya Rendi, Bambang Susilo, Musthofa Lutfi,2013, Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Biogas terhadap Emisi Gas Buang Mesin Generator Set.Jurusan Keteknikan Pertanian,Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya

Putri kartika.A.A.,Asmara S.W.I.,Aryana.K.I.,2014,Pengaruh Jenis Kotoran Ternak Terhadap Kuantitas Biogas,Poltekes Denpasar.

Rahayu Sugi, Dyah Purwaningsih, dan Pujianto,2009, Pemanfaatan Kotoran Ternak Sapi Sebagai Sumber Energi Alternatif Ramah Lingkungan Beserta Aspek Sosio Kulturalnya,FISE Universitas Negeri Yogyakarta.

Rahman,B.(2005),Biogas sumber energi alternative,

Wibowo, T.S., A, Dharma, dan Refilda,2013,FermentasiAnaerob dariCampuran Kotoran Ayam dan Kotoran Sapi dalam Proses Pembuatan Biogas. Jurnal Kimia Unand. 2(1): 113-118.

Widyastuti Apria,Berlian Sitorus,Afghani Jayuska.2008.Karbon Aktif Dari Limbah Cangkang Sawit Sebagai Adsorben Gas Dalam Biogas Hasil Fermentasi Anaerobik Sampah Organik, Universitas Tanjungpura.

Wahyuni, Sri, MP, 2013, Panduan Praktis Biogas