praktikum gasifier

Download praktikum gasifier

Post on 05-Aug-2015

106 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

BAB. I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Energi yang berada di bumi ini tidak dapat dihancurkan ataupun dilenyapkan tetapi suatu energi hanya dapat di ubah dalam bentuk yang lain atau biasa disebut di konversi misalnya seperti energi kimia diubah menjadi energi listrik. Makhluk hidup membutuhkan energi untuk dapat melanjutkan hidup di dunia. Dengan energi, semua makhluk hidup dapat melaksanakan semua kegiatannya seperti bergerak, bernafas dan lain-lain. Pada bumi ini terdapat berbagai macam bentuk energi. Salah satunya adalah energi yang berasal dari minyak fosil yang ada di dalam perut bumi. Namun energi fosil tidak dapat diperbaharui dalam waktu cepat. Sedangkan sumber energi yang paling banyak digunakan oleh masyarakat saat ini berasal dari minyak fosil. Apabila tidak diantisipasi sejak dini, maka kemungkinan besar akan terjadi krisis energi yang akan melanda kehidupan. Padahal energi sangat diperlukan untuk kelangsungan hidup. Oleh dikarena itu, diperlukan suatu pengubahan energi-energi yang ada menjadi energi yang dibutuhkan seperti energi listrik atau energi panas. Salah satu bentuk pengubahan energi ini seperti pemanfaatan energi yang berada dalam biomassa (sekam padi, tongkol jagung dsb) diubah menjadi gas sehingga gas tersebut dapat dimanfaatkan untuk keperluan sehari-hari. Selain itu, pembakaran biomassa dapat dimanfaatkan lebih banyak dengan cara pembakaran yang tidak sempurna. Proses tersebut biasa disebut proses gasifikasi dapat terjadi apabila biomassa telah diproses di dalam alat yang bernama gasifier. Selain, output gas hasil proses gasifikasi dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan energy panas karena mengandung gas NH3, H2O, CO dan masih banyak akan tetapi uran dan dioxin yang berbahaya. Keungulan proses gasifikasi adalah Mampu

menghasilkan produk gas yang konsisten yang dapat digunakan sebagai pembangkit listrik, Mampu memproses beragam input bahan bakar termasuk batu bara, minyak berat, biomassa, berbagai macam sampah kota dan lain sebagainya,

Mampu mengubah sampah yang bernilai rendah menjadi produk yang bernilai lebih tinggi. Dan juga akhir-akhir ini juga sering bahkan banyak sampah menumpuk di tempat umum, gasifikasi dapat menjadi solusi untuk mengurangi pencemaran lingkungan dan memperoleh energy biomassa lebih besar. Sebelum bahan biomassa menjadi gas NH3 perlu tahapan-tahapan yang menyertainya seperti pengeringan, pirolisis, reduksi. Oleh karena itu sebagai mahasiswa Teknik Pertanian perlu memahami bagian-bagian dan fungsi dari komponen gasifier serta cara pengoperasian alat gasifier.

B. TUJUAN 1. Mengetahui bagian-bagian dari Updraft gasifier beserta fungsinya masing-masing, 2. Mengetahui proses yang terjadi didalam gasifikasi biomassa, 3. Dapat mengoperasikan Updraft gasifier dengan bahan bakar sekam.

C. MANFAAT 1. Dapat membuat praktikan mengetahui bagian dan cara kerja dari Updraft gasifier. 2. Dapat mengetahui macam-macam gasifier. 3. Dapat menggunakan gasifier dengan baik dan benar.

BAB. II TINJAUAN PUSTAKA Gafisikasi merupakan proses konversi bahan bakar padat atau cair menjadi bahan bakar gas dengan pemanasan dalam sebuah media gasifikasi seperti udara, oksigen atau uap. Tidak seperti pada pembakaran, dimana oksidasi terjadi secara sempurna dalam satu tahap, gasifikasi mengkonversi energy kimia dari karbon dalam biomassa menjadi gas yang mudah terbakar dalam dua tahap. Gas yang dihasilkan tersebut dapat lebih mudah dimanfaatkan disbanding dengan bimassa aslinya (McKendry, 2002) Menurut Red (1988) gasifikasi dapat berupa proses langsung

(menggunakan udara atau oksigen untuk memproduksi panas melalui reaksi eksostermis) atau tidak langsung (mentransfer panas ke dalam reaktor yang berasal dari luar). Gas yang diproduksi bisa digunakan untuk keperluan industry atau rumah tangga, untuk menjalankan mesin untuk mendapatkan listrik, atau membuat bahan bakar sintetis. Gasifier memiliki beberapa jenis yaitu Gasifier unggun tetap (Fixed bed gasifier) menggunakan sejumlah bahan padat dimana udara dan gas dapat lewat baik ke atas maupun ke bawah. Jenis ini merupakan tipe yang paling sederhana dan hanya digunakan untuk aplikasi dalam skala kecil. Yang termasuk dari jenis ini adalah up, down dan cross draft gasifier. Down-draft gasifier dikembangkan untuk merubah bahan bakar volatile (kayu, biomassa) menjadi gas dengan kandungan tar rendah. Up-draft gasifier umum digunakan untuk gasifikasi batubara dan bahan bakar non-volatil seperti arang batu-bara. Namun demikian, karena tingginya kandungan tar-nya (5-20%) membuatnya tidak praktis untuk bahan bakar motor. Kros-draft gasifier (Crossdraft gasifier) merupakan gasifier yang paling sederhana dan paling ringan. Sedangkan gasifier unggun terfluidakan (fluidized bed gasifier) lebih umum digunakan untuk skala besar dan gasifier yang menggunakan partikel yang relatif kecil. Dalam hal ini udara dialirkan dengan kecepatan tinggi sehingga bisa mengangkat partikel padatan. Gasifier suspensi partikel (suspended particle gasifier) menggerakkan suspensi menuju

tungku panas, menyebabkan terjadinya pirolisa, pembakaran dan reduksi. Tipe ini hanya digunakan untuk gasifiksi skala besar. Untuk selanjutnya hanya akan dijelaskan lebih rinci mengenai gasifier unggun tetap (kros, up dan down-draft) (Anonim 1, 2011). Menurut (Pangmei dkk, 2007) secara umum, proses gasifikasi melibatkan 4 tahapan proses berupa drying, pirolisis, oksidasi parsial dan reduksi. 1. Pengeringan:Pada pengeringan, kandungan air pada bahan bakar padat diuapkan oleh panas yang diserap dari proses oksidasi. 2. Pirolisis: Pada pirolisis, pemisahan volatile matters (uap air, cairan organik, dan gas yang tidak terkondensasi) dari arang atau padatan karbon bahan bakar juga menggunakan panas yang diserap dari proses oksidasi. Pirolisis atau devolatilisasi disebut juga sebagai gasifikasi parsial. Suatu rangkaian proses fisik dan kimia terjadi selama proses pirolisis yang dimulai secara lambat pada T 700 C. Komposisi produk yang tersusun merupakan fungsi temperatur, tekanan, dan komposisi gas selama pirolisis berlangsung. Proses pirolisis dimulai pada temperatur sekitar 230 C, ketika komponen yang tidak stabil secara termal, seperti lignin pada biomassa dan volatile matters pada batubara, pecah dan menguap bersamaan dengan komponen lainnya. Produk cair yang menguap mengandung tar dan PAH (polyaromatic hydrocarbon). Produk pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu gas ringan (H2, CO, CO2, H2O, dan CH4), tar, dan arang. 3. Oksidasi (Pembakaran):Pembakaran mengoksidasi kandungan karbon dan hidrogen yang terdapat pada bahan bakar dengan reaksi eksotermik, sedangkan gasifikasi mereduksi hasil pembakaran menjadi gas bakar dengan reaksi endotermik. Oksidasi atau pembakaran arang merupakan reaksi terpenting yang terjadi di dalam gasifier. Proses ini menyediakan seluruh energi panas yang dibutuhkan pada reaksi endotermik. Oksigen yang dipasok ke dalam gasifier bereaksi dengan substansi yang mudah terbakar.Hasil reaksi tersebut adalah CO2 dan H2O yang secara berurutan

direduksi ketika kontak dengan arang yang diproduksi pada pirolisis. Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran adalah: C + O2 CO2 + 393.77 kJ/mol karbon Reaksi pembakaran lain yang berlangsung adalah oksidasi hidrogen yang terkandung dalam bahan bakar membentuk kukus. Reaksi yang terjadi adalah: H2 + O2 H2O + 742 kJ/mol H2 4. Reduksi (Gasifikasi):Reduksi atau gasifikasi melibatkan suatu rangkaian reaksi endotermik yang disokong oleh panas yang diproduksi dari reaksi pembakaran. Produk yang dihasilkan pada proses ini adalah gas bakar, seperti H2, CO, dan CH4. Reaksi berikut ini merupakan empat reaksi yang umum telibat pada gasifikasi. C + H2O H2 + CO 131.38 kJ/kg mol karbon CO2 + C 2CO 172.58 kJ/mol CO + H2O CO2 + H2 41.98 kJ/mol C + 2H2 CH4 + 74.90 kJ/mol karbon Salah satu cara untuk mengetahui proses yang berlangsung pada gasifier jenis ini adalah dengan mengetahui rentang temperatur masing-masing proses, yaitu (Anonim2, 2011): a. Pengeringan: T > 150 C b. Pirolisis/Devolatilisasi: 150 < T < 700 C c. Oksidasi/pembakaran: 700 < T < 1500 C d. Reduksi: 800 < T < 1000 C Dengan unsur utama karbon, hidrogen dan oksigen.hampir semua jenis biomassa dapat dipakai sebagai umpan gasifikasi. Tetapi agar prosesnya berjalan lancar, ada persyaratan teknis yang perlu diperhatikan(Anonim2, 2011):

a. kadar air biomassa tidak lebih dari 30% b. bentuk partikel mendekati bulat atau kubus, bukan panjang atau pipih c. ukuran partikel antara 0,5 - 5,0 cm d. tidak banyak mengandung zat-zat anorganik e. rapat massanya di atas 400 kg/m2 (Anonim 2, 2011). Beberapa jenis termometer yaitu termometer cairan dan termometer termokopel. Termometer cairan adalah termometer yang biasa digunakan seharihari untuk menghitung suhu badan. Karena pada termometer ini terdapat kolom kecil yang berisi cairan, biasanya raksa atau alkohol. Cairan ini mudah memuai (kemampuan memuainya jauh melebihi kemampuan memuai gelas). Bila gelas mendapatkan panas, maka cairan didalamnya akan memuai (volume bertambah). karena gelas hampir tidak memuai, maka diameter kolom gelas hampir tidak berubah. Akibatnya, pemuaian cairan menyebabkan kolom cairan bertambah panjang. panjang kolom ini yang menjadi indikator suhu. Dengan mencantumkan skala suhu disepanjang batabg gelas, maka suhu yang terukur dapat dibaca dengan mudah. jenis termometer ini yang sangat terkenal adalah termometer klinis (termometer demam). Termometer termokopel memberikan hasil bacaaan yang lebih cepat daripada termometer gas. Termometer ini juga dapat mengukur suhu yang berubah-ubah dengan cepat. Besaran termometrik pada termokopel adalah beda tegangan listrik antara ujung-ujung dua logam yang bersentuhan. jika dua logam berbeda disentuhkan, maka elektron bebas akan melewati titik persentuhan atau titik kontak tersebut. Karena daya hantar listrik dua logam berbeda maka elektron dapat mengalir dari satu logam ke logam lain sehingga ti