uji penambahan aliran udara pada ruang bakar alat

UJI PENAMBAHAN ALIRAN UDARA PADA RUANG BAKAR

ALAT PIROLISIS PLASTIK-SEKAM PADI

SKRIPSI

ISKANDAR MUDA

150308038

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2021

Universitas Sumatera Utara

UJI PENAMBAHAN ALIRAN UDARA PADA RUANG BAKAR

ALAT PIROLISIS PLASTIK-SEKAM PADI

SKRIPSI

OLEH :

ISKANDAR MUDA / KETEKNIKAN PERTANIAN

150308038

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat memperoleh gelar sarjana

di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian


PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2021


Panitia Penguji Skripsi

Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, Ph.D.

Dr. Taufik Rizaldi, STP, MP.

Sulastri Panggabean, STP, M.Si.


i

ABSTRAK

ISKANDAR MUDA : Test Addition of Air Flow in The Combustion Chamber of

Plastic Pyrolysis of Rice Husk. Supervised by Riswanti Sigalingging.

Pyrolysis produces products in the form of plastic oil, liquid smoke, and

burning ash. The product obtained is greatly influenced by the combustion

temperature. The combustion reaction in the combustion chamber is influenced by

the air-fuel ratio (air ratio). In previous research, the integration of the plastic-

rice husk pyrolysis tool found uneven air distribution in the combustion chamber.

Modifications are made by adding an airflow pipe equipped with 18 air outlet

holes in the combustion chamber for even air distribution. This research aims to

obtain the temperature distribution in the combustion chamber which affects the

production of plastic oil, liquid smoke, combustion ash, and the effective capacity

of the equipment at air velocities of 15 m / s, 25 m / s, and 35 m / s. Testing of

modified tools obtained higher temperature results on thermocouple (T) T1, T3,

T5, T6, T7, T8, and T9 (reactor) compared to testing tools without modification,

thereby increasing product yields on modified tools whose effective capacity was

obtained 78 % from the previous tool without modification of 12.6%.

Keywords: plastic pyrolysis, rice husk pyrolysis, air fuel ratio

ABSTRAK

ISKANDAR MUDA : Uji Penambahan Aliran Udara pada Ruang Bakar Alat

Pirolisis Plastik-Sekam Padi. Dibimbing oleh Riswanti Sigalingging.

Pirolisis secara umum adalah proses pembakaran yang dilakukan dengan

sedikit atau tanpa udara pada ruang tertutup. Alat integrasi pirolisis plastik-sekam

padi menghasilkan produk berupa minyak plastik, asap cair dan abu pembakaran.

Produk yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh suhu pembakaran. Reaksi

pembakaran pada ruang bakar dipengaruhi oleh perbandingan udara-bahan bakar

(air fuel ratio). Pada penelitian alat integrasi pirolisis plastik-sekam padi

sebelumnya didapati distribusi udara yang tidak merata pada ruang bakar.

Modifikasi dilakukan dengan penambahan pipa aliran udara yang dilengkapi 18 lubang keluaran udara pada ruang bakar untuk distribusi udara yang merata.

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan distribusi suhu pada ruang bakar yang

mempengaruhi produksi minyak plastik, asap cair, abu pembakaran dan kapasitas

efektif alat pada kecepatan udara 15 m/s, 25 m/s dan 35 m/s. Pengujian alat

termodifikasi mendapatkan hasil suhu pada thermocouple (T) T1, T3 ,T5 ,T6 ,T7,

T8 dan T9 (reaktor) lebih tinggi dibandingkan dengan pengujian alat tanpa

modifikasi dengan demikian terjadi peningkatan hasil produk pada alat

termodifikasi yang kapasitas efektif alatnya diperoleh 78 % dari sebelumnya alat

tanpa modifikasi sebesar 12,6%.

Kata Kunci : Pirolisis plastik, Pirolisis sekam padi, Air fuel ratio.


ii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Asahan pada tanggal 21 September 1997 dari Bapak

Sanusi Nainggolan dan Ibu Waginah. Penulis merupakan anak ke 12 dari 13

bersaudara.

Tahun 2015 penulis lulus dari SMA N 1 Sunggal dan di tahun yang sama

penulis lulus di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui jalur

undangan (SNMPTN).

Penulis memilih minat Energi, Program Studi Keteknikan Pertanian.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai Anggota Ikatan Mahasiswa

Keteknikan Pertanian (IMATETA). Selain itu penulis juga pernah menjadi ketua

Forum Study Mahasiswa Asahan (FOSMA) Universitas Sumatera Utara periode

2018/2019.

Penulis melaksanakan kuliah kerja nyata (KKN) di Desa Tanah Timbul,

Kecamatan Sei Balai, Kabupaten Batubara pada bulan Juli sampai Agustus 2018.

Penulis juga melaksanakan praktek kerja lapangan (PKL) di Pabrik Gula Kwala

Madu PT. Perkebunan Nusantara II Stabat, Sumatera Utara pada bulan Januari

2019.


iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-

Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Adapun skripsi ini berjudul

“Uji Penambahan Aliran Udara pada Ruang Bakar Alat Pirolisis Plastik-

Sekam Padi”.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada ibu

Riswanti Sigalingging STP, M.Si, Ph.D selaku komisi pembimbing yang telah

banyak membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini dengan

baik.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat

membangun untuk kesempurnaan pada masa yang akan datang.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih, semoga skripsi ini

bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.

Medan, Maret 2021

Penulis


iv

DAFTAR ISI

Hal

ABSTRAK .......................................................................................................... i

RIWAYAT HIDUP............................................................................................. ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. vi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vii

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... viii

PENDAHULUAN .............................................................................................. 1

Latar Belakang ............................................................................................. 1

Tujuan Penelitian ......................................................................................... 4

Manfaat Penelitian ....................................................................................... 4

Hipotesis ...................................................................................................... 4

Batasan Penelitian ........................................................................................ 4

TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 5

Sekam Padi................................................................................................... 5

Sampah Plastik ............................................................................................. 5

Pirolisis ........................................................................................................ 6

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Proses Pirolisis.................................... 7

Pirolisis Plastik............................................................................................. 9

Pirolisis Sekam Padi .................................................................................... 10

Alat Integrasi Pirolisis Plastik-Sekam Padi ................................................. 10

Udara Bantu ................................................................................................. 11

Distribusi Panas ........................................................................................... 12

Laju Aliran Udara ........................................................................................ 12

METODOLOGI PENELITIAN .......................................................................... 14

Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................... 14

Bahan dan Alat ............................................................................................. 14

Metode Penelitian ........................................................................................ 15

Perancangan Modifikasi Alat ....................................................................... 16

Rancangan Struktur Alat .............................................................................. 16

Prosedur Pengujian ...................................................................................... 16

Parameter Penelitian .................................................................................... 17

Rendemen .................................................................................................... 18

Uji Sebaran Suhu ......................................................................................... 18

Uji Kapasitas Efektif Alat Termodifikasi .................................................... 18

HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 20

Alat Pirolisis Plastik Sekam-Padi Termodifikasi ......................................... 20

Sebaran Suhu ............................................................................................... 22

Suhu Maksimum Pembakaran ..................................................................... 26 Perbandingan Suhu Maksimum Pembakaran pada Alat Tanpa Modifikasi

dengan Alat Termodifikasi .......................................................................... 27

Rendemen Minyak Plastik ........................................................................... 30

Rendemen Asap Cair ................................................................................... 33

Rendemen Abu............................................................................................. 36

Kapasitas Efektif Alat Termodifikasi .......................................................... 37


v

KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 40

Kesimpulan .................................................................................................. 40

Saran ............................................................................................................ 41

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 42

LAMPIRAN ........................................................................................................ 45


vi

DAFTAR TABEL

No. Hal.

1. Komposisi sekam padi .................................................................................... 5

2. Suhu maksimum berbagai perlakuan .............................................................. 26

3. Rendemen minyak plastik .............................................................................. 30

4. Sidik ragam dan uji DMRT untuk minyak plastik ......................................... 31

5. Rendemen rata-rata asap cair dari berbagai perlakuan ................................... 33

6. Sidik ragam dan uji DMRT untuk rendemen asap cair ................................... 34

7. Rendemen rata-rata abu dari berbagai perlakuan ............................................ 36

7. Sidik ragam dan uji DMRT untuk rendemen abu ........................................... 36

8. Kapasitas efektif rata-rata alat termodifikasi ................................................. 38


vii

DAFTAR GAMBAR

No. Hal.

1. Integrasi alat pirolisis plastik sekam-padi ....................................................... 11

2. Pipa aliran udara di dalam ruang bakar ........................................................... 20

3. Pipa aliran udara .............................................................................................. 21

4. Skema penempatan thermocouple di reaktor dan ruang bakar ...................... 22

5. Grafik suhu rata-rata pembakaran pada perlakuan K1 .................................... 23



8. Grafik suhu rata-rata pembakaran tanpa modifikasi ....................................... 28

9. Grafik suhu maksimum pembakaran pada thermocouple alat termodifikasi

dan tanpa modifikasi ...................................................................................... 29

10. Grafik rendemen minyak plastik ................................................................... 32

11. Grafik rendemen asap cair ............................................................................ 35


viii

DAFTAR LAMPIRAN

No. Hal.

1. Flowchart Penelitian ....................................................................................... 45

2. Perhitungan. .................................................................................................... 46

Air fuel ratio ................................................................................................... 46

Laju aliran massa udara .................................................................................. 47

3. Data suhu......................................................................................................... 49

Suhu rata-rata perlakuan K1 ........................................................................... 49



4. Rendemen........................................................................................................ 52

Rendemen minyak plastik .............................................................................. 52

Rendemen asap cair ....................................................................................... 54

Rendemen abu ................................................................................................ 59

Sidik ragam/ANOVA rendemen minyak plastik ............................................. 62

Sidik ragam/ANOVA rendemen asap cair ....................................................... 62

Sidik ragam/ANOVA rendemen rendemen abu .............................................. 62

4. Dokumentasi .................................................................................................. 63

Abu hasil pembakaran di dalam ruang bakar ................................................. 63

Sampel abu pembakaran sekam padi .............................................................. 64

Residu polimer ................................................................................................ 68

Minyak plastik ................................................................................................ 69

Asap cair ......................................................................................................... 70

Alat dan bahan ................................................................................................ 71


ix

Pelaksanaan penelitian ................................................................................... 72

5. Kapasitas efektif alat ....................................................................................... 73

7. Gambar teknik alat .......................................................................................... 74


PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kebutuhan plastik dan barang-barang berbahan plastik di indonesia terus

mengalami peningkatan, sejalan dengan bertambahnya jumlah penduduk serta

berkembangnya industri yang menyebabkan produksi plastik semakin mudah dan

terjangkau, namun seiring dengan peningkatan tersebut sampah plastik yang

sampai saat ini belum dapat diatasi juga mengalami peningkatan. Jika melihat data

dari kementerian lingkungan hidup (KLH), setiap penduduk di indonesia

menghasilkan sampah sebanyak 0,8 kg atau setiap harinya ada penambahan

sampah sebesar 189 ribu ton sampah dan sekitar 15% dari jumlah tersebut adalah

sampah plastik atau sebesar 28,5 ribu ton setiap harinya (Surono et al., 2016).

Penggunaan plastik yang terus mengalami peningkatan disebabkan karena

plastik memiliki kelebihan dibandingkan material lainnya yaitu plastik mudah

untuk dibentuk, material yang kuat tidak mudah rusak, bobotnya yang ringan,

tidak mudah pecah, tidak mengalami karat, isolator yang baik serta harganya yang

terjangkau, namun kelebihan plastik ini juga yang menjadi masalah ketika plastik

tidak lagi digunakan, karena plastik sulit untuk terurai oleh tanah dan air sehingga

jika tidak ditangani secara tepat akan berdampak buruk bagi lingkungan dan

makhluk hidup lainnya (Syamsiro et al., 2014).

Penanganan yang biasa dilakukan dengan cara membakar sampah plastik,

namun cara ini berbahaya bagi lingkungan dan makhluk hidup karena pembakaran

sampah plastik dengan suhu rendah menghasilkan gas hidrogen sulfida

yang bersifat racun bagi lingkungan, terlebih jika sampah plastik yang dibakar

mengandung senyawa klorida maka akan berpotensi menghasilkan dioksin yang


2

merupakan salah satu zat penyebab kanker. Penanganan sampah plastik dengan

cara lainnya yaitu daur ulang membutuhkan air dalam jumlah yang besar dan akan

tetap menghasilkan sampah plastik jika tidak lagi digunakan karena penanganan

dengan cara ini hanya terjadi perubahan bentuk, oleh karena itu diperlukan cara

lain untuk menangani sampah plastik, salah satunya adalah dengan cara pirolisis

yang pada prosesnya mengubah sampah plastik menjadi bahan bakar alternatif

(Endang dkk., 2016).

Pirolisis banyak dipilih karena mampu menghasilkan jumlah minyak cair

yang tinggi hingga 80% pada suhu sekitar 500ᵒC, Selain itu pirolisis juga

termasuk sangat fleksibel karena parameter yang digunakan dapat disesuaikan

berdasarkan referensi untuk memperoleh hasil yang lebih tinggi. Minyak cair

yang dihasilkan dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pada tungku

boiler. Berbeda dengan daur ulang, pirolisis tidak menyebabkan kontaminasi air

dan produk sampingan pirolisis yang berbentuk gas memiliki nilai kalor yang

substansial digunakan kembali untuk mengkompensasi kebutuhan energi

keseluruhan proses pirolisis (Sharuddin et al., 2016).

Namun pada pelaksanan penelitian sebelumnya ditemukan bahwa suhu

reaktor belum maksimal sehingga proses pirolisis yang terjadi hasilnya kurang

maksimal dan hal tersebut dapat dilihat pada data suhu yang didapat dari hasil

masing-masing pengulangan yaitu 201°C pada ulangan pertama, 151°C pada

ulangan kedua dan 182,6 °C pada ulangan ketiga dengan menggunakan sekam

padi sebagai bahan bakarnya, Munthe (2018). Padahal pada penelitian lain didapat

bahwa suhu reaktor optimal untuk pirolisis goni adalah 300°C - 350°C dengan

memanfaatkan bahan bakar batok kelapa sebagai bahan bakarnya. Suhu pada


3

reaktor sangat berpengaruh dan juga menentukan hasil rendemen minyak yang

dihasilkan dari proses pirolisis yang terjadi (Sembiring, 2017).

Proses pembakaran sekam padi di ruang bakar sangat bergantung terhadap

udara yang berasal dari blower karena kondisi ruang bakar yang tertutup rapat

tidak memungkinkan udara luar masuk kedalam ruang bakar sehingga pasokan

udara dari blower sangat diperlukan untuk berjalannya proses pembakaran sekam

padi untuk memperoleh suhu pembakaran yang tinggi, namun dari data

temperatur yang didapat dari penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa

thermocouple yang berada dekat lubang masuknya udara dari blower ke ruang

bakar menunjukan temperatur tinggi akibat proses pembakaran yang berjalan

dengan udara yang tercukupi, namun sangat berbeda dengan bagian atas ruang

bakar yang menunjukkan temperatur yang rendah pada thermocouple dikarenakan

pada bagian ini lebih sedikit mendapatkan udara blower akibat terhalangi bahan

sekam padi yang memenuhi ruang bakar, maka pada penelitian ini dilakukan

penambahan pipa aliran udara dengan menggunakan udara turbo blower

berkecepatan 15 m/s, 25 m/s dan 35 m/s. Hal ini juga didukung abu sisa

pembakaran pada bagian dasar ruang bakar yang merupakan tempat masuknya

udara tampak bercitra putih, sangat berbeda jika dibandingkan dengan abu sisa

pembakaran bagian atas yang bercitra lebih hitam (Munthe, 2018).


4

Tujuan Penelitian

Untuk menentukan pengaruh modifikasi penambahan aliran udara

terhadap sebaran suhu pada ruang bakar alat pirolisis plastik-sekam padi,

rendemen minyak plastik, rendemen asap cair, abu sisa pembakaran dan kapasitas

efektif alat.

Manfaat Penelitian

1. Bagi penulis manfaat penelitian ini merupakan bahan untuk menyusun Skripsi

yang merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program

Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

2. Bagi mahasiswa maupun pihak yang membutuhkan, sebagai informasi

pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai integrasi alat

pirolisis plastik-sekam padi.

3. Bagi masyarakat, sebagai solusi dalam penanganan sampah plastik dan limbah

penggilingan padi dengan menggunakan metode pirolisis.

Hipotesis

Diduga ada pengaruh penambahan pipa aliran udara dan kecepatan aliran

udara yang diberikan pada ruang bakar terhadap rendemen, sebaran suhu dan

kapasitas efektif alat pirolisis plastik-sekam padi termodifikasi.

Batasan Penelitian

Penelitian ini hanya membahas tentang pengaruh penambahan pipa aliran

udara di ruang bakar terhadap kapasitas efektif alat, sebaran suhu dan rendemen

yang dihasilkan dari proses pirolisis plastik-sekam padi.


TINJAUAN PUSTAKA

Sekam Padi

Sekam padi merupakan salah satu bahan hasil pertanian yang berligno-

selulosa sama halnya dengan bahan hasil pertanian lainnya yang tinggi dan di

susun dari jaringan serat-serat selulosa yang banyak mengandung silika yang

berbentuk serabut-serabut yang sangat keras sehingga sekam padi dapat

menghindarkan bulir padi dari kerusakan yang disebabkan oleh jamur. Pada

proses pengilinggan padi di pisahkan antara sekam padi sebagai sisa penggilingan

dan bulir beras sebagai hasil penggilingan. Biasanya proses penggilingan

menghasilkan berupa 25% sekam, 8% dedak, 2% bekatul dan 65% beras

(Haryadi, 2006).

Sekam padi tersusun dari berbagai komponen organik dan anorganik yang

dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 1. Komposisi Sekam Padi.

Komponen Kandungan (% berat)

Kadar Air

Protein Kasar

Lemak

Serat Kasar

Abu

Karbohidrat Kasar

Karbon (zat arang)

9,0

3,0

1,1

32,6

20,3

13,7

20,3 ( Sumber: Sembiring dan Simanjuntak, 2015)

Sampah Plastik

Sampah plastik yang umum dijumpai di masyarakat merupakan plastik

yang tersusun dari bahan polyethylene. Plastik polyethylene dapat dikategorikan

menjadi dua yaitu High Density Polyetilene (HDPE) dan Low Density Polietilene


6

(LDPE). Plastik jenis HDPE biasanya dimanfaatkan sebagai botol minuman,

sedangkan plastik jenis LDPE dimanfaatkan sebagai kantong plastik, atau plastik

kemasan makanan, Selain itu ada juga penamaan jenis plastik yang menyebar di

pasaran seperti polyethylene (PE), polyvinyl cholrida (PVC), poly propilen (PP),

poly methyl methyl acrylaat (PMMA), acrylonitrit butadieen styreen (ABS), poly

amide (PA), poly ethylene terephthalate (PET) (Ermawati, 2011).

Barang-barang yang berbahan dasar plastik di masyarakat menjadi

masalah pada saat barang tersebut telah tidak terpakai, hal ini disebabkan plastik

membutuhkan waktu yang sangat lama untuk dapat hancur pada tanah sehingga

sangat mencemari tanah dan di air plastik tidak menyerap air sehingga plastik

tidak dapat membusuk, akhirnya menjadi masalah dan berdampak buruk bagi

lingkungan dan makhluk hidup. Limbah plastik pada saat ini umumnya hanya

dibuang (landfill), dibakar ataupun didaur ulang (recycle), namun semua

penanganan yang umumnya dilakukan untuk mengatasi limbah plastik belum bisa

menyelesaikan permasalahan limbah plastik yang dihadapi saat ini, limbah plastik

yang dibakar umumnya pada suhu rendah menghasilkan senyawa yang bersifat

karsinogen (penyebab kanker) yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan

makhluk hidup lainnya (Ermawati, 2011).

Pirolisis

Pirolisis adalah proses mendegradasi molekul polimer rantai panjang

secara termal menjadi molekul yang lebih kecil dan lebih kompleks melalui panas

dan tekanan. Proses ini membutuhkan panas yang intens dengan durasi yang lebih

singkat dan tanpa atau sedikit oksigen. Tiga produk utama yang dihasilkan proses

pirolisis adalah minyak, gas dan arang (Sharuddin et al., 2015). Dalam proses


7

pirolisis komponen organik dalam bahan dapat menghasilkan produk cair dan gas,

yang dapat digunakan sebagai sumber bahan mentah senyawa hidrokarbon

termasuk di dalamnya adalah bahan bakar minyak. Senyawa turunan hidrokarbon

merupakan senyawa mempunyai kegunaan yang sangat banyak yang mencakup

semua bidang dalam kehidupan. Hidrokarbon (minyak dan gas) umumnya

digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi. Penyulingan minyak

bumi menghasilkan bensin, bahan bakar diesel, minyak pemanasan, minyak

pelumas, lilin, dan aspal. Sebagian kecil (4%) minyak bumi dimanfaatkan untuk

menghasilkan plastik, tekstil, dan farmasi. (Sa’diyah dan Juliastuti, 2015).

Faktor- Faktor yang Mempengaruhi Proses Pirolisis

Proses pirolisis yang terjadi dipengaruhi oleh berbagai faktor sebagai

berikut :

1. Kadar Air

Kandungan air dalam bahan yang akan dipirolisis sangat berpengaruh

terhadap hasil yang diperoleh karena bahan yang memiliki kandungan air yang

tinggi akan membutuhkan energi yang lebih tinggi dibandingkan bahan yang

berkadar air rendah, karena energi yang harusnya dapat digunakan untuk

mempirolisis bahan, namun dengan tingginya kadar air mengakibatkan

dibutuhkan energi lebih guna menguapkan air pada bahan .

2. Ukuran partikel

Ukuran partikel yang meningkat mengakibatkan hasil padatan yang di

peroleh juga meningkat sedangkan volatil dan gas yang diperoleh menurun.

Hal ini diakibatkan oleh dari penurunan luas permukaan bahan yang kontak

dengan suhu panas. Hasil berupa volatil dan gas yang diperoleh akan


8

meningkat hingga pada suhu tertentu dan kemudin mengalami penurunan yang

sesuai dengan peningkatan ukuran partikel (Chaurisia & Babu, 2005)

3. Laju Pemanasan

Pada saat laju pemanasan pirolisis dinaikkan maka padatan yang diperoleh

akan menurun. Pada suhu pemanasan 200 ᵒC sampai dengan 400 ᵒC maka akan

didapatkan produk gas CO dan CO2, ketika dilakukan peningkatan laju

pemanasan maka didapatkan berupa produk gas CO, CO2, CH4, CH3. Hal

tersebut menunjukan peningkatan laju pemanasan yang tinggi akan melepaskan

gas hidrokarbon, begitu pula terjadi peningkatan minyak yang diperoleh seiring

dengan peningkatan laju pemanasan (Ardianti dkk., 2019).

4. Temperatur

Temperatur merupakan salah satu faktor terpenting dalam proses pirolisis,

pada temperatur yang tinggi akan menghasilkan gas yang semakin banyak

sedangkan hasil padatan yang diperoleh cenderung rendah, sebaliknya

temperatur yang rendah akan menghasilkan produksi gas yang menurun

sedangkan padatan akan meningkat (Encinar et al., 2009).

5. Bahan

Jenis bahan yang dilakukan pengujian akan menghasilkan produk dengan

kandungan yang berbeda tergantung komposisi penyusun bahan yang

digunakan. Jumlah bahan yang semakin banyak akan meningkatkan hasil gas

dan padatan yang diperoleh (Aydinli & acglar, 2010).

6. Laju Nitrogen

Laju nitrogen yang semakin meningkat akan menyebabkan terjadinya

penurunan minyak yang dihasilkan, namun jumlah gas yang dihasilkan


9

mengalami peningkatan sedangkan hasil padatan yang diperoleh mengalami

penurunan (Encinar et al, 2009).

Pirolisis Plastik

Pirolisis plastik akan menghasilkan tiga produk yaitu gas, cairan dan

padatan berupa arang. Saat proses pirolisis pada limbah plastik berlangsung, maka

terjadi pemutusan ikatan pada kimia polimer plastik menjadi monomer

hidrokarbon yang akan dimanfaatkan sebagai sumber energi. Proses pirolisis

untuk mengkonversi limbah plastik yang menjadi masalah lingkungan agar dapat

menjadi produk bahan bakar telah dilakukan penelitiannya dengan berbagai

variasi suhu, mulai dari suhu rendah sampai dengan suhu tinggi, 25 °C sampai

dengan 140 °C, 50 °C sampai dengan 250 °C dan 300 °C sampai dengan 550 °C

(Ademiluyi dan Adebayo, 2007).

Pada proses pirolisis ada beberapa faktor yang menjadi kunci keberhasilan

proses tersebut, diantaranya suhu dan kecepatan aliran udara. Perengkahan

sampah plastik dengan proses pirolisis yang merupakan konversi sampah plastik

untuk dijadikan bahan dasar petrokimia yang selanjutnya diubah menjadi produk

seperti nafta, liquid, wax seperti hidrokarbon dan gas serta minyak dasar untuk

pelumas. Pirolisis juga memiliki kemampuan untuk mereduksi gas buang hingga

20 kali lipat lebih baik jika dibandingkan dengan gas buang yang direduksi oleh

pembakaran. Selain itu juga, produk hasil proses pirolisis juga dapat dimanfaatkan

lebih fleksibel serta penanganannya juga lebih mudah (Hamid, 2016).

Pirolisis Sekam Padi

Pirolisis yang memanfaatkan sekam padi sebagai bahan dasarnya

merupakan salah satu cara yang sangat baik untuk mengurangi dampak negatif di


10

lingkungan masyarakat sekaligus memanfaatkan potensi energi dari sekam padi

tersebut. Hal ini sesuai dengan literatur Iskandar (2012) yang menyatakan bahwa

energi yang terkandung pada sekam padi yaitu sebesar 4.400 kJ/kg dengan

kerapatan jenis sekam padi yaitu 1125 kg/m3 serta nilai kalori 1 kg sekam yang

mencapai sebesar 3300 kkal.

Laju proses dekomposisi sekam padi meningkat seiring dengan

meningkatnya suhu pembakaran di reaktor, hal ini sesuai dengan literatur

Hartanto dan Alim (2014) yang menyatakan bahwa laju proses terjadi

dekomposisi sekam padi akan semakin meningkat dengan terjadinya peningkatan

suhu didalam tabung reaktor. Laju maksimum proses dekomposisi sekam padi

berada pada suhu 590 K– 626 K sehingga untuk mendapatkan hasil pirolisis yang

tinggi maka kita harus menjaga suhu pembakaran sekam padi berada pada rentang

suhu tersebut.

Alat Integrasi Pirolisis Plastik-Sekam Padi

Alat pirolisis plastik-sekam padi merupakan alat integrasi yang

perancangannya dilakukan setelah analisa teknik pada alat, dimana dilakukan

penggabungan antara alat pirolisis plastik dengan alat pirolisis sekam padi

menjadi satu kesatuan alat yang utuh. Pada alat ini bahan bakar pirolisis dirancang

dengan memanfaatkan sekam padi sebagai bahan bakarnya namun sekam tetap

terpirolisis. Pada penelitian ini didapatkan hasil berupa tiga produk yaitu minyak

hasil pirolisis, abu sekam padi dan asap cair. Alat pirolisis plastik-sekam padi ini

memiliki kapasitas sebesar 11,26 ml/jam. Hasil yang diperoleh dari pengujian

yang dilakukan terhadap integrasi alat pirolisis-plastik sekam padi didapat nilai


11

dari rendemen masing-masing produk yaitu 1,8% rendemen minyak, 1,7%

rendemen asap cair, dan 19,5% rendemen abu (Munthe, 2018).

Gambar 1. Integrasi alat pirolisis plastik sekam-padi

Udara Bantu

Pengaruh udara bantu pada ruang bakar terhadap temperatur pembakaran,

waktu nyala efektif dan efisiensi termal tungku sangat penting, dengan adanya

penambahan udara bantu pada reaktor menjadikan semakin tinggi nilai temperatur

pembakaran dan semakin pendek nyala efektif yang dihasilkan karena udara bantu

dapat memenuhi kebutuhan udara pembakaran pada reaktor yang tertutup rapat

yang tidak memungkinkan udara luar dapat masuk kedalam ruang bakar.

Suhu tertinggi pembakaran pada ruang bakar didapatkan pada

thermocouple yang berada dekat lubang masuk udara yang berada pada bagian

dasar ruang bakar sedangkan suhu thermocouple yang berada pada bagian atas

ruang bakar atau bagian yang jauh dari lubang keluar udara merupakan yang

terendah, hal tersebut didukung dengan abu yang dihasilkan pada bagian bawah

ruang bakar bercitra cenderung putih, sedangkan untuk abu pada bagian atas

Hopper

Pipa Kondensor

Tabung Kondesor

Ruang bakar

Ruang abu


12

ruang bakar bercitra lebih kehitaman (Munte, 2018). Sehingga dapat diketahui

bahwa pembakaran yang berada pada thermocouple di dekat lubang masuk udara

lebih tinggi dibandingkan thermocouple yang berada pada bagian atas yang lebih

jauh dari lubang masuk udara, hal tersebut disebabkan pembakaranya pada bagian

yang lebih dekat dengan lubang udara blower tercukupi kebutuhan udara

pembakaranya berbeda dengan bagian atas ruang bakar yang udara pembakaranya

kurang optimal akibat udara yang masuk terhalangi bahan sekam karena jarak

yang lebih jauh dengan lubang aliran udara.

Distribusi panas

Proses distribusi panas pada alat pirolisis perlu diketahui untuk

mengetahui area-area terjadinya thermal cracking yang sangat mempengaruhi

hasil yang diperoleh dari pirolisis tersebut. Jika semakin banyak titik terjadi

thermal cracking maka akan semakin kecil hasil yang diperoleh dari proses

pirolisis tersebut. Hal ini sesuai dengan literatur Hartulistiyosoto et al., (2015)

yang telah melakukan penelitian pengukuran pendistribusian panas pada reaktor

silinder 450 °C dalam pirolisis botol. Distribusi suhu penting untuk dicatat karena

dapat memperkirakan area di mana thermal cracking terjadi.

Laju Aliran Udara

Penambahan aliran udara memiliki kontribusi terhadap pembakaran di

dalam reaktor karena semakin besar laju udara yang diberikan, maka udara yang

tersedia untuk pembakaran juga akan semakin tercukupi, sehingga laju konsumsi

bahan bakar yang terjadi juga akan semakin besar serta waktu yang dibutuhkan

pun akan semakin pendek untuk proses pembakaran yang semakin efisien, maka

jika dilakukan penambahan udara pembakaran di dalam reaktor akan


13

menyebabkan bahan bakar semakin cepat terbakar dan berubah menjadi abu

pembakaran (Purwantana, 2007).

Tingginya suhu proses jika tidak sebanding dengan bahan bakar yang

tersedia cenderung akan menurunkan konsentrasi hasil yang diperoleh, hal ini

sesuai dengan literatur Suhendi dkk., (2016) yang menyatakan semakin besar laju

alir udara yang diberikan maka semakin tinggi konsentrasi CO, H2 dan dihasilkan

CH4, hal ini menyebabkan bahan bakar yang digunakan lebih cepat habis,

sehingga profil konsentrasi CO, H2 dan CH4 yang dihasilkan cenderung menurun

setiap waktunya yang dapat dilihat pada penelitiannya, dengan laju alir 3 m3/jam

memiliki capaian temperatur oksidasi dan reduksi lebih rendah dibandingkan

dengan laju alir 2,5 m3/ jam. Hal tersebut disebabkan karena pada proses

gasifikasi terdapat zona pirolisis yang mengkonversi limbah tangkai daun

tembakau menjadi tar, arang dan gas. Kandungan tar yang dihasilkan ini

kemudian membuat umpan menempel pada dinding reaktor sehingga distribusi

suhu umpan menjadi terganggu. Kurangnya distribusi umpan pada reaktor ini

menyebabkan proses pembakaran tidak berjalan dengan baik dan menyebabkan

pencapaian temperatur pada zona oksidasi dan zona reduksi tidak maksimal.

Maka penambahan laju aliran udara harus diikuti dengan penambahan

bahan bakar yang ada hal ini berdasarkan penelitian Najib dan Darsopuspito

(2013) yang menjelaskan bahwa besarnya laju alir udara yang tidak sebanding

dengan massa biomassanya menyebabkan berlebihnya udara yang masuk ke

dalam reaktor, maka hal ini akan membuat terbentuknya banyak gas O2, N2 dan

CO2 sedangkan combustible gas (CO, H2 dan CH4) akan berkurang.


METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan September 2019 sampai dengan

Februari 2020 di Bengkel Karya Jaya Deli Tua serta Laboratorium Energi dan

Elektrifikasi Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas

Sumatera Utara.

Bahan dan Alat

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah karung goni

yang tergolong jenis HDPE (High-Density Polyethylene) sebanyak 3 kg untuk

setiap ulangan dan limbah sekam padi.

Alat yang digunakan pada proses pengujian alat pirolisis plastik-sekam

padi adalah :

1. Alat pirolisis sekam padi dengan modifikasi penambahan aliran udara yang

digunakan sebagai alat proses pirolisis.

2. Kondensor yang digunakan sebagai pendingin asap cair terkondensasi.

3. Thermocouple digunakan untuk mengukur suhu di ruang bakar dan reaktor

pirolisis.

4. Anemometer yang digunakan untuk mengukur kecepatan udara blower.

5. Blower yang digunakan untuk menyuplai udara pembakaran

6. Data logger yang digunakan untuk mencatat data panas dari 11 titik

thermocouple dan tersimpan secara otomatis setiap 3 detik sekali.

7. Laptop yang digunakan untuk menyimpan data suhu dari thermocouple.

8. Gelas ukur digunakan untuk mengukur asap cair hasil kondensasi dari proses

pirolisis.


15

9. Timbangan analitik untuk menimbang berat hasil pirolisis berupa minyak

plastik dan rendemen.

10. Kunci inggris digunakan untuk memasang serta membongkar sambungan pipa

spiral.

11. Kunci 12 dan 13 digunakan untuk membongkar dan memasang reaktor

12. Botol kaca digunakan untuk menampung minyak hasil pirolisis.

13. Wadah untuk menampung hasil rendemen. .

14. Linggis yang digunakan untuk mengambil rendemen plastik.

15. Penjepit digunakan untuk merapatkan plat yang merenggang karena panas.

Metode Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan menggunakan

Rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial dengan 3 perlakuan dan 6 kali

ulangan. Dimana ketiga perlakuan tersebut adalah :

K1 = 15 m/s

K2 = 25 m/s

K3 = 35 m/s

Keterangan :

K = Kecepatan udara blower

Pengamatan yang dilakukan pada penelitian ini adalah rendemen, distribusi suhu

dan kapasitas efektif alat. Data yang diperoleh dari hasil pengamatan akan

dianalisis secara statistik dengan menggunakan uji Analysis of Variance (Anova).

Model rancangan acak lengkap non faktorial (RAL) :

Yij = µ + Ti + ɛij...................................................................................................................................................... (1)

Dimana :


16

Yij = Hasil pengamatan dari perlakuan faktor komposisi pada taraf ke-I dan

pada ulangan ke-j

µ = Nilai tengah

Ti = Pengaruh perlakuan ke-i

ɛij = Pengaruh galat percobaan komposisi pada taraf ke-I dan ulangan ke-j

Perancangan Modifikasi Alat

Proses perancangan alat dimulai dari penentuan dimensi atau ukuran serta

panjang diameter saluran yang sesuai sehingga dapat efektif pada alat integrasi

pirolisis sekam-padi, dan ditentukan menggunakan pipa stainless steel 304

berdiameter 1 inci dengan 18 lubang ukuran 2,5 mm.

Rancangan Struktural Alat

Pipa stainless steel dengan diameter 1 inchi dipasang pada dinding ruang

bakar membentuk pola spiral yang pada pangkalnya langsung tersambung dengan

turbo blower dan pada setiap 22 cm pipa terdapat lubang dengan diameter 2,5 mm

dengan jumlah total lubang mulai dari pangkal sampai ujung pipa berjumlah 18

lubang yang mengelilingi ruang bakar.

Prosedur Pengujian

Prosedur pengujian alat yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. Persiapan bahan

- Dibersihkan limbah plastik.

- Dipotong plastik karung goni dengan ukuran 10 x 10 cm.

- Ditimbang limbah plastik seberat 3 Kg.


17

- Dikeringkan sekam padi dengan sinar matahari atau pastikan kondisi sekam padi

kering.

- Ditimbang sekam padi seberat 10 kg.

2. Pengujian alat

- Dimasukkan plastik goni seberat 3 kg ke dalam reaktor

- Ditutup serta dibaut reaktor agar rapat

- Dihubungkan lubang gas hasil pirolisis dengan pipa kondensor dan kencangkan.

- Dipasang thermocouple sesuai dengan titik yang sudah ditentukan.

- Dimasukkan sekam padi ke ruang bakar sebanyak 2,5 kg.

- Dimasukkan reaktor pada posisinya di tengah ruang bakar.

- Dimasukkan sekam padi sebanyak 7,5 kg dari hopper.

- Dihidupkan api melalui pintu pengumpan panas.

- Dipasang turbo blower dan hubungkan dengan pipa saluran udara.

- Ditutup rapat pintu pengumpan panas.

- Dijaga proses pembakaran dan pengambilan data logger atau temperatur dengan

thermocouple agar tidak terganggu serta terhambat

- Dimasukkan air dan es batu ke dalam kondensor.

- Diletakan botol penampung hasil rendemen

- Dijaga suhu air pada kondensor agar tetap dapat berfungsi dengan optimal.

Parameter Penelitian

1. Rendemen

Rendemen adalah perbandingan jumlah (kuantitas) produk yang dihasilkan

dari suatu proses pirolisis. Satuan yang digunakan untuk menyatakan rendemen

adalah satuan persen (%). Haji dkk., (2007) menyatakan bahwa semakin tinggi


18

nilai rendemen yang diperoleh dari suatu proses pirolisis maka, menandakan nilai

rendemen hasil dari suatu pirolisis semakin banyak. Purwono (2002), dalam

penelitiannya menyatakan bahwa jumlah rendemen yang didapat dari suatu proses

pirolisis dapat diketahui dengan menggunakan rumus berikut :

Rendemen (%) = erat produk yang dihasilkan (gr)

Jumlah ahan aku (gr) 100 ............................... (2)

2. Uji Sebaran Suhu

Hal ini dilakukan guna mendapatkan perbandingan sebaran suhu

berdasarkan data suhu yang di dapat dari thermocouple pada pembakaran dengan

menggunakan penambahan pipa aliran udara dan tanpa penambahan pipa aliran

dari setiap pembakaran menggunakan sekam padi.

3. Uji Kapasitas Efektif Alat Termodifikasi

Kapasitas efektif merupakan keluaran berupa hasil yang maksimum pada

suatu operasi atau ulangan tertentu. Kapasitas alat merupakan kemampuan suatu

alat untuk dapat memproduksi produk persatuan waktu tertentu (kg/ jam, hektar/

jam). Menurut Daywin dkk., (2008) untuk dapat menghitung kapasitas efektif

dapat menggunakan persamaan sebagai berikut ini :

KA = ol

........................................................................................................ (3)

Dimana:

KA = Kapasitas efektif alat (liter/jam)

Vol = Volume bioetanol yang dihasilkan (liter)

T = Waktu yang dibutuhkan selama pirolisis (jam)


HASIL DAN PEMBAHASAN

Alat Integrasi Pirolisis Plastik-Sekam Padi Termodifikasi

Modifikasi alat pirolisis plastik-sekam padi dirancang untuk mengalirkan

udara dari blower agar terdistribusi ke semua sisi ruang bakar yang pada

penelitian sebelumnya hanya dialirkan melalui bagian bawah ruang bakar,

sehingga sebagian sisi ruang bakar pada penelitian sebelumnya kurang

mendapatkan aliran udara dan pembakarannya kurang maksimal, maka dengan

adanya pipa distribusi udara pada alat integrasi pirolisis plastik sekam-padi yang

termodifikasi ini diharapkan pembakaran lebih merata dan hasil yang diperoleh

meningkat.

Gambar 2. Pipa aliran udara di dalam ruang bakar

Modifikasi ini dilakukan dengan menambahkan pipa stainless steel 304 ke

dalam ruang bakar yang dibentuk spiral mengikuti dinding ruang bakar yang

dapat dilihat pada Gambar 2, dimulai dari pipa lubang masuk udara blower yang

Pintu pengumpan api

Pipa aliran udara

Lubang keluaran

udara

L1 L2

L3

L4 L5

L6

L7

7 L8

L9

L10

L11

L12

L13

L17

L14

L15

L16

L18


21

berjarak 5 cm dari dasar ruang bakar hingga pada penutup atas ruang bakar yang

berjarak 94 cm dari dasar ruang bakar dengan diameter lingkaran spiral pipa 42

cm sehingga antara dinding ruang bakar dan pipa aliran udara terdapat jarak 1-2

cm sehingga memungkinkan abu pembakaran dapat jatuh dan tidak menumpuk di

atas pipa aliran udara, diameter pipa aliran udara sebesar 1 inci yang dilengkapi

18 lubang keluar udara yang berdiameter masing-masing 2,5 mm dan antar lubang

berjarak 22 cm.

Gambar 3. Pipa aliran udara

Ruang bakar pada integrasi alat pirolisis plastik-sekam termodifikasi ini

tidak mengalami perubahan ukuran dan bentuk seperti yang terdapat pada

penelitian Munthe (2018) yang memiliki diameter 60 cm dan tinggi 95 cm. Ruang

bakar dibuat dari bahan stainless steel 304, dengan tebal plat 2 mm. Ruang bakar

diselimuti oleh semen tahan api dengan tebal 5 cm.


22

Tampak Belakang Tampak Depan

Gambar 4. Skema penempatan thermocouple di reaktor dan ruang bakar.

Pada dinding ruang bakar di tempatkan Thermocouple di 9 titik sekeliling

ruang bakar serta pada reaktor yang dapat dilihat pada Gambar 4 yang bertujuan

agar dapat diketahui suhunya secara cepat serta bersamaan pada saat pembakaran

berlangsung, peletakan thermocouple masih seperti pada penelitian sebelumnya

supaya hasil yang diperoleh pada alat termodifikasi dapat dibandingkan secara

akurat dengan hasil penelitian sebelumnya tanpa modifikasi.

Sebaran Suhu

Data sebaran suhu rata-rata didapat dari proses pembakaran yang

dilakukan selama 6 jam untuk tiap pengulangan yang dilakukan sebanyak 6 kali

pengulangan untuk tiap perlakuan, dengan total perlakuan sebanyak 3 kali yaitu

dengan kecepatan udara 15 m/s (K1), 25 m/s (K2) dan 35 m/s (K3), berikut ini

adalah grafik yang menampilkan temperatur rata-rata pembakaran yang diambil

setiap 30 menit sekali sejak awal hingga akhir pembakaran.

15cm

20c

59 cm

10 cm

20cm

53 cm

20cm

74 cm

20 cm

41 cm

20cm

92 cm

20cm

T8 T4

T7

T2

T3

T6

T1

T9

T5

T3

T8 T4

T7


23

Gambar 5. Grafik suhu rata-rata pembakaran kecepatan udara K1(15 m/s)

Dari Gambar 5 grafik suhu rata-rata pembakaran pada pengujian

kecepatan udara 15 m/s tampak pada awal pembakaran suhu mengalami

peningkatan yang signifikan pada thermocouple (T) disekitar dasar ruang bakar,

namun setelah kenaikan tersebut terjadi penurunan pada 2 jam waktu pembakaran

setelah dinyalakan, kemudian barulah terjadi peningkatan kembali hingga

puncaknya pada 4,5 jam, dan terus turun hingga akhir waktu pembakaran.

Gambar 6. Grafik suhu rata-rata pembakaran kecepatan udara K2 (25 m/s)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

Suhu (

oC

)

Waktu (jam)

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

Suhu (

oC

)

Waktu (jam)

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9


24

Pada Gambar 6 grafik suhu rata-rata pembakaran pada pengujian

kecepatan udara 25 m/s tampak juga peningkatan suhu pembakaran mengalami

peningkatan yang signifikan pada thermocouple (T) disekitar dasar ruang bakar,

hanya saja pada perlakuan ini suhu tidak mengalami penurunan setelahnya namun

terus meningkat hingga pada 3,5 jam waktu pembakaran barulah terjadi

penurunan suhu sampai akhir waktu pembakaran.

Gambar 7. Grafik suhu rata-rata pembakaran kecepatan udara K3 (35 m/s)

Pada Gambar 7 dapat dilihat bahwa pada awal pembakaran di titik T2

mengalami peningkatan signifikan yang juga diikuti oleh T4 dan T8, karena pada

letak thermocouple tersebut merupakan yang terdekat dengan pintu pengumpan

api yang menggunakan batok kelapa, namun setelah kenaikan tersebut terjadi

penurunan temperatur hal tersebut dikarenakan batok kelapa yang habis terbakar,

tetapi kembali naik karena sekam yang terbakar semakin besar dan terus

mengalami peningkatan pada pertengahan waktu pembakaran hingga mencapai

suhu tertinggi pembakaran, dan suhu pembakaran kemudian turun hingga akhir

pembakaran disebabkan sekam yg semakin berkurang akibat terbakar.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

Suhu (

oC

)

Waktu (jam)

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9


25

Pada grafik suhu rata-rata pembakaran pada perlakuan kecepatan udara 15

m/s (K1), 25 m/s (K2) dan 35 m/s (K3) menunjukan bahwa suhu tertinggi berada

pada titik thermocouple (T) T2 ,T8 dan T4, hal tersebut terjadi dikarenakan titik

inilah yang paling berdekatan dengan pintu pengumpan panas. K2 menunjukan

suhu rata-rata tertinggi sebesar 466,8 ᵒC (T2), 454 ᵒC (T8) dan 365 ᵒC (T4),

selanjutnya suhu perlakuan K1 sebesar 448,7 ᵒ(T2), 443 ᵒC (T8), 298,8 ᵒC (T4),

suhu pada perlakuan hal ini disebabkan karena pada K2 udara yang diberikan

untuk pembakaran lebih tinggi dibandingkan pada perlakuan K1 sehingga laju

udara secara langsung meningkatkan laju alir biomassa pada ruang bakar yang

mengakibatkan peningkatan reaksi pembentukan gas mudah terbakar (CO, H2,

CH4) atau combustible gas hingga pada perbandingan udara bahan-bakar atau Air

fuel ratio (AFR) yang tepat, AFR pada penelitian ini dapat dilihat pada lampiran 2

yang pada perlakuan K1 sebesar 12,3 atau 1 kg bahan bakar berbanding dengan

12,3 kg udara dan K2 sebesar 22,6 atau 1 kg bahan bakar berbanding dengan 22,6

kg udara yang masih dalam rentang kebutuhan udara, karena pembakaran

biomassa pada reaktor membutuhkan udara yang terbatas, hal ini sesuai dengan

literatur Najib dan Darsopuspito (2012) dalam penelitianya yang menyebutkan

semakin besar laju udara pembakaran yang diberi pada ruang bakar secara

langsung juga memperbesar laju alir biomassa di dalam ruang bakar yang

mengakibatkan reaksi pembentukan gas mudah terbakar (CO, H2, CH4) atau

combustible gas meningkat sampai pada perbandingan udara-bahan bakar atau

AFR yang tepat karena pembakaran biomassa pada reaktor memerlukan udara

terbatas. Sedangkan perlakuan K3 dengan suhu sebesar 428,5ᵒC (T2), 373,7ᵒC

(T8) dan 272,2ᵒC (T4) merupakan suhu terendah pada pengujian ini karena laju


26

udara terlalu tinggi menyebabkan rasio perbandingan udara-bahan bakar

terlampau tinggi yang juga dapat dilihat pada Lampiran 2, AFR pada perlakuan

K3 sebesar 31,75 atau 1 kg bahan bakar berbanding dengan 31,75 kg udara, hal

tersebut diakibatkan oleh pembentukkan combustible gas cenderung menurun dan

hal ini juga sesuai dengan Hadi dan Dasopuspito (2013) pada penelitiannya yang

menyebutkan peningkatan pemberian udara blower ke ruang bakar akan

meningkatkan rasio udara-bahan bakar (air fuel ratio), namun kenaikan laju alir

udara yang terlalu besar dan tidak sebanding dengan kenaikan laju aliran

biomassa yang lebih kecil mengakibatkan udara didalam ruang menjadi berlebih

sehingga akan banyak terbentuk gas O2 N2, CO2 dan combustible gas (gas CO, H2,

CH4) semakin berkurang.

Untuk titik T1 ,T3 , T6, T7 pada perlakuan K1, K2, dan K3 peningkatan

suhu tidak terlalu signifikan namun konstan hingga waktu pembakaran ke 5 jam

dan turun secara perlahan seiring sekam yang habis terbakar, tidak signifikannya

kenaikan suhu pembakaran pada titik-titik ini dikarenakan perambatan api sekam

dari bagian bawah ruang bakar tidak terjadi secara langsung namun secara

perlahan dan sebagian sekam juga mengalami penurunan posisi akibat sekam pada

bagian bawah telah terbakar.

Tabel 2. Suhu rata-rata maksimum berbagai perlakuan.

Perlakuan 15 m/s (K1) 25 m/s (K2) 35 m/s (K3)

T1 173,4 209,9 185,5

T2 538,5 574,7 536,2

T3 195,5 234,9 223,3

T4 383,6 457,3 364,2

T5 138,0 183,0 165,1

T6 490,0 593,0 345,6

T7 156,0 412,3 225,2

T8 651,3 635,0 511,3

T9 201,1 235,3 180,6

T10 42,10 37,8 43,3


27

Suhu maksimum pembakaran yang dapat dilihat pada Lampiran 3

menunjukan suhu tertinggi pada perlakuan K1 703,6 pada T8, kemudian K1

651,3 pada T8 dan K3 602,2 , Pada T8 serta suhu maksimum pada reaktor

(T9) tertinggi pada perlakuan K2 276,4 perlakuan K1 229,6 dan perlakuan

K3 189,6 . Suhu maksimum ruang bakar masih lebih rendah jika dibandingkan

pada penelitian Wau (2019) yang mencapai 903,4 .

Suhu maksimum rata-rata yang dapat dilihat pada Tabel 2 menunjukan

Perlakuan K2 pada titik T1, T3, T5, T6, T7, T8 mengalami peningkatan jika

dibandingkan dengan penelitian sebelumnya Wau (2019) tanpa aliran udara yaitu

suhu maksimum T1 mencapai 231,7 jika di penelitian sebelumnya hanya

176,3 , suhu maksimum T3 mencapai 242,5 di penelitian sebelumnya hanya

190,8 , suhu maksimum T5 mencapai 197,8 jika di penelitian sebelumnya

hanya 170,2 , suhu maksimum T6 mencapai 636,8 jika di penelitian

sebelumnya hanya 371,0 , suhu maksimum T7 mencapai 493,2 jika di

penelitian sebelumnya hanya 177,9 , suhu maksimum T8 mencapai 660,0 jika

di penelitian sebelumnya hanya 541,5 , suhu maksimum T9 mencapai 276,4

jika di penelitian sebelumnya hanya 129,0 .

Perbandingan Suhu Maksimum Pembakaran pada Alat Termodifikasi

dengan Tanpa Modifikasi

Pada pengujian berbagai variasi kecepatan udara 15 m/s, 25 m/s dan 35

m/s didapat hasil suhu pembakaran pada berbagai thermocouple selama 6 jam

pembakaran yang kemudian diambil suhu per 30 menit sejak api dinyalakan

hingga akhir pembakaran, dari data suhu pembakaran yang dilakukan sebanyak


28

Gambar 8. Suhu rata-rata pengujian alat integrasi pirolisis plastik sekam-padi

tanpa pipa aliran udara (tanpa modifikasi) (Wau, 2019)

6 ulangan dari setiap perlakuan kemudian disajikan pada grafik Gambar 8 dimana

tampak suhu rata-rata pada Thermocouple 2 (T2) dan T8 mengalami kenaikan

signifikan yang tinggi, namun kenaikan tersebut hanya bertahan hingga 1 jam

pembakaran dan setelahnya mengalami penurunan, sedangkan suhu untuk titik

thermocouple lainnya jauh lebih rendah dari suhu T2 yang kenaikan nya secara

perlahan namun terus meningkat sejak awal hingga akhir pembakaran, hal ini

karena pada pengujian alat tanpa modifikasi lubang masuk udaranya hanya satu

sehingga udara yang keluar hanya berfokus pada bagian bawah ruang bakar, dan

T2 dan T8 sebagai titik yang dekat dengan lubang masuknya udara dan

pengumpan api menjadikan proses pembakaran yang sempurna akibat dari

ketersedian udara yang tercukupi menjadikan rasio udara-bahan bakar dapat

berbanding dengan tepat dan terjadinya penurunan secara konstan merupakan

akibat dari batok kelapa sebagai pengumpan api yang mulai habis terbakar.

Sedangkan akibat dari udara yang keluar hanya dari bagian bawah menyebabkan

udara kurang maksimal disuplai untuk bagian lainnya karena terhalang oleh

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

Suhu (

oC

)

Waktu (jam)

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9


29

sekam padi yang menyebabkan rasio udara-bahan bakar rendah pada bagian

tengah dan atas ruang bakar menjadikan reaksi pembakaran tidak sempurna.

Suhu pembakaran pada alat integrasi pirolisis plastik sekam-padi pada

pengujian tanpa modifikasi dibandingkan dengan suhu pembakaran alat yang

sama termodifikasi, maka dapat dilihat bahwa suhu maksimum pada alat tanpa

modifikasi di T1 dan T8 tampak lebih tinggi dibandingkan dengan suhu rata-rata

T1 dan T2 pada alat termodifikasi yang juga dapat dilihat pada Gambar 9, selain

itu dapat dilihat juga suhu rata-rata thermocouple pada pembakaran dengan

menggunakan penambahan pipa aliran udara (termodifikasi) mendominasi

thermocouple yang suhunya lebih tinggi pada T1, T3, T5, T6, T7 jika

dibandingkan dengan pengujian alat tanpa modifikasi yang suhu thermocouplenya

K2 = dengan penambahan pipa aliran udara( termodifikasi)

M2 = tanpa penambahan pipa aliran udara (tanpa modifikasi)

Gambar 9. Grafik suhu maksimum pembakaran pada thermocouple

alat termodifikasi dan tanpa modifikasi.

hanya lebih tinggi T2 dan T8, sehingga jika kita melihat suhu thermocouple pada

reaktor (T9) maka pengujian alat termodifikasi lebih tinggi yaitu 235,3ᵒC

sedangkan pada pengujian alat tanpa modifikasi suhu maksimum suhu pada T9

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 T10

Suhu (

oC

)

Thermocouple

K2

M2


30

hanya 129ᵒC, hal ini karena pada pengujian alat termodifikasi udara mampu

dialirkan ke lebih banyak bagian ruang bakar, sehingga rasio udara-bahan bakar

(air fuel ratio) pada seluruh bagian ruang bakar mampu dioptimalkan, berbeda

dengan pengujian alat tanpa modifikasi yang udara masuk udara hanya melalui

satu lubang yang berada pada bagian bawah ruang bakar dan titik T2, T4

merupakan titik terdekatnya sehingga pada titik tersebut rasio udara–bahan bakar

optimal yang menghasilkan reaksi kandungan gas mudah terbakar (flammable

gas) yang tinggi, namun rasio udara-bahan bakar pada titik yang lain menjadi

rendah sehingga suhu yang dicapai pada reaktor lebih rendah.

Rendemen Minyak Plastik

Tabel 3. Rendemen minyak plastik

Perlakuan Volume Rendemen

minyak (ml)

Berat rendemen

minyak (gr) Rendemen (%)

K1 372,1 302,3 10,0

K2 469,6 380 12,6

K3 305,3 255,1 8,5

Rata-rata 384,7 321,8 10,0

Ket: K1 = 15 m/s K2 = 25 m/s K3 = 35 m/s

Pada Tabel 3 dapat dilihat bahwa minyak plastik pada penelitian

didapatkan dari 3 perlakuan alir udara yang berbeda yaitu 15 m/s (K1), 25 m/s

(K2), 35 m/s (K3) namun masih menggunakan bahan bakar sekam padi dengan

berat yang sama yaitu 10 kg, kemudian ketiga perlakuan tersebut menghasilkan

volume yang juga berbeda-beda. untuk mendapatkan persentase hasil minyak

plastik maka dilakukan penimbangan agar didapatkan berat minyak plastik

dengan menggunakan timbangan digital.


31

Tabel 4. Sidik ragam dan uji DMRT minyak plastik

SK DB JK KT F Hitung F Tabel Notasi

5% 1%

Perlakuan 2 82111,00 41055,50 14,00 3,68 6,36 **

Galat 15 43961,50 2930,76

Total 17 126072,50

Jarak

DMRT

Perlakuan Rataan

Notasi

0.05 0.01 0.05 0.01

- - - K3 305,33 A A

2 3,01 4,16 K1 372,33 B AB

3 3,16 4,34 K2 469,83 B C

Ket : Notasi huruf yang berbeda menunjukan berbeda nyata pada taraf 5% dan berbeda sangat

nyata pada taraf 1%.

** = (Berbeda sangat nyata)

Pada Tabel 4 sidik ragam menunjukan perlakuan variasi kecepatan aliran

udara pembakaran berpengaruh sangat nyata terhadap rendemen minyak plastik

yang diperoleh, oleh karena itu dilakukan uji DMRT minyak plastik yang tampak

perlakuan laju udara K1 tidak berbeda sangat nyata dengan perlakuan K2 dan juga

perlakuan K3, sedangkan untuk perlakuan K2 sangat berbeda nyata dengan

perlakuan di K1 dan perlakuan K3, sehingga berdasarkan hasil uji tersebut dapat

disimpulkan bahwa perlakuan laju alir udara paling optimal adalah K2 atau 25

m/s. Dimana produksi gas mudah terbakar (flammble gas) paling tinggi dan proses

pembakaran semakin optimal sehingga suhu pembakaranya tinggi, berbeda

dengan perlakuan K1 yang rasio udara-bahan bakar (air fuel ratio) lebih rendah

dan K3 yang rasio udara-bahan bakar (air fuel ratio) nya terlalu tinggi.

Suhu maksimum pada reaktor perlakuan K1 (15m/s) sebesar 201,1 ,

perlakuan K2 (25m/s) sebesar 235,3 , perlakuan K3 (35m/s) sebesar 180,6 ,

dan secara langsung mempengaruh pada pembentukan rendemen di dalam reaktor


32

Keterangan : K1 = 15 m/s K2 = 25 m/s K3 = 35 m/s Gambar 10. Grafik rendemen minyak plastik

yang meningkat produksinya seiring dengan peningkatan suhu yang terjadi, dapat

dilihat pada Gambar 10 yang menunjukan perlakuan K1 menghasilkan rendemen

minyak plastik (10%), kemudian perlakuan K2 (12,6%), dan perlakuan K3

(8,5%), hal ini sesuai dengan ini sesuai dengan penelitian Ramadhan dan Ali

(2012) yang menyatakan semakin bertambah tingginya suhu pemanasan maka zat-

zat yang terkandung dalam plastik akan terurai dengan sempurna. Zat-zat tersebut

akan terurai menjadi dalam bentuk gas dan cair (minyak).

Hasil rata-rata rendemen minyak yang diperoleh dari pembakaran pada

alat setelah dilakukan modifikasi mengalami peningkatan yakni 12,6 % lebih

tinggi jika dibandingkan dengan hasil rata-rata rendemen minyak alat sebelum

dilakukan modifikasi pada penelitian Hutasoid (2019) pada pengujian yang sama

yaitu plastik goni 3 kg dan sekam padi 10 kg menghasilkan 7,07 % , sedangkan

jika dibandingkan dengan Munthe (2018) perolehan rendemen minyaknya sebesar

2,02 %, hal tersebut disebabkan oleh meningkatnya suhu maksimum pada reaktor

yang sebelumnya dilakukan modifikasi sebesar 201ᵒC yang kemudian setelah

dilakukan modifikasi meningkat menjadi 236,3ᵒC dan juga dilakukannya

0

2

4

6

8

10

12

14

K1 K2 K3

Ren

dem

en (

%)

Perlakuan


33

penutupan pada kebocoran penutup reaktor, namun perolehan rendemen minyak

ini masih lebih rendah jika dibandingkan penelitian sembiring (2017) yang

rendemen minyaknya mencapai 26,6% namun dengan alat bahan bakar yang

berbeda yaitu berupa batok kelapa .

Rendemen Asap Cair

Rendemen asap cair merupakan perbandingan berat asap cair yang

dihasilkan terhadap massa bahan baku yang digunakan yaitu dengan

membandingkan massa. asap cair yang diperoleh dibandingkan terhadap sekam

padi yang digunakan dalam satuan persen.

Tabel 5. Rendemen rata-rata asap cair dari berbagai perlakuan

Rata-rata 41,8 40,4 0,42 Ket: K1 = 15 m/s K2 = 25 m/s K3 = 35 m/s

Dilihat dari Tabel 5 diketahui bahwa pada uji pembakaran alat pirolisis

plastik-sekam padi termodifikasi didapatkan rata-rata rendemen asap cair hasil

perlakuan K1 sebesar 0,34 %, kemudian perlakuan K2 sebesar 0,59 %, dan

perlakuan K3 sebesar 0,28 %, hasil rendemen ini didapatkan dengan melakukan

penimbangan volume asap cair yang kemudian dibandingkan dengan berat awal

sekam padi 10 kg. Perbedaan hasil rendemen asap cair tiap perlakuan tersebut

dikarenakan perbedaan pemberian laju udara yang berbeda-beda tiap perlakuan

yang menyebabkan rasio udara-bahan bakar (air fuel ratio) bervariasi untuk

pembakaran berbeda beda tiap perlakuan.

Perlakuan Volume

Asap Cair (ml)

Berat

Asap Cair (g) Rendemen (%)

K1

K2

K3

35,5

60,8

29,2

34,2

59,1

28,1

0,34

0,59

0,28


34

Tabel 6. Sidik Ragam dan Uji DMRT untuk rendemen asap cair


5% 1%

Perlakuan 2 0,324 0,162 4,247 3,68 6,36 *

Galat 15 0,572 0,038

Total 17 0,896

Jarak DMRT

Perlakuan Rataan Notasi

0.05 0.01 0.05 0.01

- - - K2 2,130 A A

2 0,220 0,304 K1 2,360 B A

3 0,230 0,317 K3 2,418 B A

Keterangan : Notasi huruf yang berbeda menunjukan berbeda nyata pada taraf 5% dan berbeda

sangat nyata pada taraf 1%

* = (Berbeda nyata)

Dari Tabel 6 menunjukan sidik ragam perlakuan variasi kecepatan udara

pembakaran berpengaruh nyata terhadap rendemen asap cair yang dihasilkan,

maka dilakukan uji DMRT yang hasilnya diketahui bahwa perlakuan K1 (15m/s)

berbeda nyata dengan perlakuan K2 (25 m/s) namun tidak berbeda nyata dengan

perlakuan K3 (35 m/s), sedangkan perlakuan K2 berbeda nyata dengan perlakuan

K1 dan K3, jadi dari hasil uji dapat diketahui bahwa perlakuan laju udara

pembakaran yang paling optimal adalah perlakuan (K2) atau 25 m/s, karena

pemberian laju udara pembakaran yang berbeda menyebabkan rasio udara-bahan

bakar (air fuel ratio) yang mempengaruhi langsung reaksi pembakaran juga ikut

berubah, dan hasil pembakaran menunjukkan suhu tertinggi pada perlakuan K2

kemudian K1 dan terendah perlakuan K3 yang juga dapat dilihat pada Tabel 2

dimana kenaikan suhu pembakaran tersebut sejalan dengan peningkatan hasil

rendemen asap cair yang diperoleh tertinggi yaitu perlakuan K2 sebesar 0,38 %,

untuk perlakuan K2 sebesar 0,59 %, perlakuan K3 sebesar 0,28 % yang juga dapat


35

Keterangan : K1 = 15 m/s K2 = 25 m/s K3 = 35 m/s

Gambar 11. Grafik rendemen asap cair

dilihat pada Gambar 11 Grafik rendemen asap cair, dan hal ini sesuai dengan

literatur Hartanto dan Ratnawati (2010) yang menyebutkan semakin tinggi

temperatur pirolisis maka semakin banyak volume asap cair yang dihasilkan,

namun jumlah arang yang dihasilkan semakin sedikit. Hal ini disebabkan semakin

tinggi temperatur pirolisis, maka semakin banyak bahan bakar yang

terdekomposisi sehingga semakin besar volume asap cairnya dan rendemen arang

(residu) semakin kecil.

Hasil perolehan rendemen asap cair pada alat setelah dilakukannya

modifikasi penambahan pipa udara lebih kecil jika dibandingkan dengan

penelitian Munthe (2018) pengujian pada alat sebelum dilakukannya modifikasi

dengan hasil rendemen asap cair sebesar 1,8 %, hal ini dikarenakan penggunaan

bahan bakar pada alat sebelum dilakukan modifikasi lebih besar yaitu 16 kg

dengan penambahan secara bertahap serta kebocoran alat akibat dari pemakaian

yang telah berulang-ulang.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

K1 K2 K3

Ren

dem

en (

%)

Perlakuan


36

Rendemen Abu

Rendemen abu merupakan perbandingan berat abu hasil pembakaran

dengan berat sekam awal, yang pada penelitian ini menggunakan 10 kg sekam

padi tiap pembakaran yang memiliki kadar air sebesar 7 %. pembakaran sekam di

ruang bakar menghasilkan beberapa tipe abu yang dihasilkan yaitu tipe 1 (abu

putih), tipe 2 (abu campuran), dan tipe 3 (abu hitam), namun pada perlakuan K3

masih terdapat sisa sekam utuh yang juga dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Rendemen rata-rata abu dari berbagai perlakuan

Keterangan: K1 = 15 m/s K2 = 25 m/s K3 = 35 m/s

Tipe 1 = Abu hitam Tipe 2 = Abu campuran Tipe 3 = Abu putih

Pada Tabel 7 dapat dilihat bahwa hanya pada perlakuan K3 yang masih

menyisakan sekam utuh sebesar 0,60 %, hal ini karena rendemen abu yang akan

semakin meningkat sejalan dengan menurunnya suhu pada ruang bakar yang

disebabkan semakin tidak optimalnya rasio udara-bahan bakar (air fuel ratio) .

Tabel 8. Sidik ragam dan uji DMRT rendemen abu

Jarak DMRT

Perlakuan Rataan Notasi

0.05 0.01 0.05 0.01

- - - K3 305,333 A a

2 66,613 92,096 K1 372,333 B ab

3 69,839 96,051 K2 469,833 C c Keterangan : Notasi huruf yang berbeda menunjukan berbeda nyata pada taraf 5% dan berbeda

sangat nyata pada taraf 1%.

** = (Berbeda nyata).

Perlakuan Berat awal

Sekam (kg)

abu Rendemen

Abu (%)

Sisa sekam

utuh (%) Tipe 1 Tipe 2 Tipe 3

K1

K2

K3

10

10

10

0,30

0,27

0,31

21,2

20

21,9

2,48

2,71

1,8

23,9

22,8

26

-

-

0,60

Rata-rata 10 0,29 21 0,88 2,29 0,60


5% 1%

Perlakuan 2 82111,0 41055,500 14,008 3,68 6,36 **

Galat 15 43961,5 2930,767 Total 17 126072,5


37

Dari Tabel 8 dapat dilihat sidik ragam rendemen abu menunjukan bahwa

variasi kecepatan udara pembakaran sangat nyata mempengaruhi rendemen abu

yang diperoleh, maka dilanjutkan dengan uji DMRT rendemen abu diketahui

bahwa perlakuan K1 (15 m/s) berbeda sangat nyata dengan perlakuan K2 (25 m/s)

dan perlakuan K3 (35 m/s), sedangkan untuk perlakuan K2 sangat berbeda nyata

dengan perlakuan K3, jadi berdasarkan pengujian tersebut dapat diketahui bahwa

perlakuan terbaik pada pengujian ini adalah perlakuan K2 atau laju udara 25 m/s,

hal tersebut disebabkan oleh tingginya suhu pembakaran pada laju udara

perlakuan K2 yang telah disebutkan sebelumnya dimana pada laju udara inilah

rasio udara-bahan bakar tepat, sehingga reaksi pembakaran sekam padi dapat

optimal dan semakin banyak sekam yang dihasilkan, pada penelitian ini

menghasilkan rendemen abu 22,8 % lebih kecil dari pada penelitian sebelumnya

yang dilakukan Wau (2019) yang menggunakan bahan bakar dan alat yang sama

namun tanpa pipa distribusi udara (tanpa modifikasi), pengujian tersebut

menghasilkan rendemen abu 23,72 %, pada rendemen abu semakin kecil nilai

rendemennya maka semakin optimal pula proses pembakaranya.


38

Kapasitas Efektif Alat Termodifikasi

Kapasitas efektif integrasi alat pirolisis plastik-sekam padi termodifikasi

ini dapat dihitung dengan membandingkan jumlah minyak plastik yang dihasilkan

(ml) terhadap waktu produksi minyak (jam). Data kapasitas efektif alat dapat

dilihat pada Tabel 9.

Tabel 9. Kapasitas efektif alat termodifikasi.

Ket: K1= 15 m/s K2= 25 m/s K3= 35 m/s

Rata-rata kapasitas efektif dari integrasi alat pirolisis plastik sekam-padi

termodifikasi ini adalah 63,7 ml/jam, dimana kapasitas efektif ini sangat

dipengaruhi oleh perlakuan laju aliran yang diberikan, karena seperti yang dapat

dilihat pada Tabel 9 dimana perlakuan tersebut memberikan dampak secara

langsung terhadap volume minyak plastik, sehingga menyebabkan kapasitas

efektif alat juga berubah karena dengan semakin tepatnya rasio udara-bahan bakar

(air fuel ratio), maka suhu reaktor akan semakin meningkat yang sejalan dengan

peningkatan hasil minyak plastik. Dibandingan dengan kapasitas efektif penelitian

sebelumnya oleh Munthe (2018), dengan bahan bakar dan alat yang sama tetapi

tanpa pipa distribusi udara (tanpa modifikasi) yang dimana hasil tertingginya yaitu

12,6 ml/jam menunjukan hasil pengujian alat dengan pipa aliran udara

(termodifikasi) lebih tinggi dan hal ini dikarenakan suhu pada reaktor alat

temodifikasi lebih tinggi serta dilakukannya penutupan kebocoran pada reaktor.

Perlakuan Volume minyak

(ml) Waktu (jam) Kapasitas alat

(ml/jam)

K1

K2

K3

372,8

469,6

305,3

6

6

6

62,1

78,2

50,8

Rata-rata 382,6 6 63,7


40

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Suhu thermocouple (T) ruang bakar pada pengujian alat integrasi pirolisis

plastik-sekam termodifikasi lebih tinggi pada T1, T3, T5, T6 ,T7, T8

dibandingkan tanpa modifikasi yang hanya lebih tinggi pada T2 dan T4,

sehingga suhu pada reaktor (T9) alat termodifikasi lebih tinggi.

2. Rendemen minyak plastik hasil pengujian alat termodifikasi sebesar 12,6 %,

lebih tinggi dari pengujian sebelum modifikasi yang menghasilkan rendemen

minyak plastik sebesar 7,07 %.

3. Hasil rendemen asap cair alat termodifikasi sebesar 0.59 %, lebih rendah dari

hasil perolehan pengujian tanpa modifikasi yang rendemen asap cair sebesar

1,87%.

4. Pengujian alat termodifikasi menyisakan rendemen abu sebesar 21,2 %,

semakin baik jika dibandingkan pengujian alat tanpa modifikasi yang

menghasilkan rendemen abu sebesar 23,72 %.

5. Kapasitas efektif alat termodifikasi sebesar 78,2 ml/jam, lebih tinggi dari hasil

pengujian alat tanpa modifikasi yang menghasilkan rendemen minyak plastik

sebesar 12,6 ml/jam.


41

Saran

1. Perlu dilakukan perbaikan pada ruang bakar agar meminimalisir kebocoran

asap pembakaran sekam padi.


DAFTAR PUSTAKA

Ademiluyi, T. dan T.A. Adebayo. 2007. Fuel Gases from Pyrolysis of Waste

Polyeth. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan, 11(2): 21–26.

Ardianti, D.A., A.A. Najib, F.A. Hakim dan S. Suryaningsih. 2019. Menggunakan

Metode Pirolisis Menjadi Bahan Bakar Minyak dalam Upaya Penanganan

Masalah Lingkungan. Jurnal Ilmu dan Inovasi Fisika, 03(02): 91– 96.

Aydinli, B. & A. Caglar. 2010. The Comparison of Hazelnut Shell co-Pyrolysis

with Polyethylene Oxide and Previous Ultra-Hight Molecular Weight

Polyethylene. Journal of Analitical and Applied Pyrosysis, 87: 263-268.

Aydinli, B. & A. Caglar. 2009. Isothermal co-Pyrolysis of Hazelnut Shell and

Ultra-High Molecular Weight Polyethylene: The Effect of Temperature

and Composition on The Amount of Pyrolysis Product. Journal of

Analytical and Applie Pyrolysis, 86: 304-309.

Bhattacharya, P., E.B.M. Steele, B. Hassan, L. Mitchell, C.U. Ingram and

Pittman. 2009. Wood/Plastic co-Pyrolysis in an Auger Reactor: Chemical

and Physical Analysis of The Products. Fuel, 88: 1251-1260.

Chaurasia, A.S., B.V. Babu. 2005. Modeling and Simulation of Pyrolysis of

Biomass: Effect of Thermal Conductivity, Reactor Temperatur and

Particle Size on Product Consentrations. Pilani, India.

Daywin, F.J., R.G. Sitompul dan I. Hidayat. 2008. Mesin-Mesin Budidaya

Pertanian di Lahan Kering. Graha Ilmu. Jakarta.

Encinar, J.M., J.F González., S.R. Suero and G. Martínez. 2009. Pyrolysis of

Various Biomass Residues and Char Utilization for The Production of

Activated Carbons. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis,

85(1):294-304.

Ermawati, R. 2011. Konveksi Limbah Plastik sebagai Sumber Energi Alternatif.

Jurnal Riset Industri, 5(3): 257-263.

Endang, S., U.P. Gilang, P. Idham. 2016. Pengaruh Laju Alir Udara dan Waktu

Proses Gasifikasi Terhadap Gas Producer Limbah Tangkai Daun

Tembakau Menggunakan Gasifier Tipe Downdraft. Jurnal Bahan Alam

Terbarukan, 5(2): 45-53.

Haryadi. 2006. Teknologi Pengolahan Beras. Gajah Mada Universitas Indonesia

Press. Yogjakarta.


https://www.researchgate.net/profile/JM_Encinar

https://www.researchgate.net/profile/Juan_Gonzalez58

https://www.researchgate.net/profile/S_Roman_Suero

https://www.researchgate.net/profile/Gloria_Martinez5

https://www.researchgate.net/journal/0165-2370_Journal_of_Analytical_and_Applied_Pyrolysis

42

Hadi, S. dan Darsopuspito, S. 2013. Pengaruh Variasi Perbandingan Udara-Bahan

Kualitas Api pada Gasifikasi Reaktor Downdraft dengan Suplai Biomass

Serabut Kelapa Secara Kontinyu. Jurnal Teknik ITS, 2(3): 3-6.

Haji, A.G., Z.A. Mas’ud, .W. Lay., S.H. Sutjahjo dan Pari. 2007. Karakterisasi

Asap Cair Hasil Pirolisis Sampah Organik Padat. Jurnal Teknologi

Industri Pertanian, 16(3): 111-118.

Hartanto, F.P., dan F. Alim. 2011. Optimasi Kondisi Operasi Pirolisis Sekam

Padi Untuk Menghasilkan Bahan Bakar Briket Bioarang sebagai Bahan

Bakar Alternatif. Institutional Repository (UNDIP-IR). Universitas

Diponegoro. Semarang.

Hartulistiyoso, E., M. Yulianto dan F. Sigiro. 2015. Temperature Distribution of

The Plastics Pyrolisis Process to Produce Fuel at 450 . Procedia

Environmental Sciences, 28: 234–241.

Hamid, R. 2016. Penanganan Limbah Plastik dengan Teknologi Pirolisis dan

Biodegradasi dengan Pesudomonas SP. Teknik Lingkungan. Universitas

Hassanudin. Makassar.

Iskandar, T. 2012. Indentifikasi Nilai Kalor Biochar dari Tongkol Jagung dan

Sekam Padi pada Proses Pirolisis. Jurnal Teknik Kimia, 7(1): 32-35.

Munthe, K.I.J. 2018. Rancang Bangun Integrasi Alat Pirolisis Plastik-Sekam Padi.

Skripsi. Dapertemen Keteknikan Pertanian. Universitas Sumatera Utara.

Najib, L. dan S. Darsopuspito. 2012. Karakterisasi Proses Gasifikasi Biomassa

Tempurung Kelapa Sistem Downdraft Kontinyu dengan Variasi AFR dan

Ukuran Biomassa. Jurnal Teknik ITS, 1(1).

Purwono. 2002. Penggunaan Pengukuran Brix untuk Menduga Rendemen Nyata

di Pabrik Gula Putih Mataram, Lampung. Divisi R & DPG GPM.

Purwantana, B. 2007. Pengembangan Gasifier untuk Gasifikasi Limbah Padat Pati

Aren (Arenga Pinnata Wurmb). Jurnal Agritech, 27(3): 130-136.

Ramadhan, A., M. Ali. 2012. Pengolahan Sampah Plastik Menjadi Minyak.

Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan. 4(1): 44-53.

Sa’diyah, K dan S.R. Juliastuti. 2015. Pengaruh Jumlah Katalis Zeolit Alam pada

Produk Proses Pirolisis Limbah Plastik Polipropilen (Pp). Jurnal Bahan

Alam Terbarukan, 4(2): 40-45.

Sembiring, S dan W. Simanjuntak. 2015. Silika Sekam Padi Potensinya sebagai

Bahan Baku Keramik Industri. Plantaxia. Yogyakarta. /83


43

Sembiring, S.V. 2017. Optimasi Alat Pengolahan Limbah Pertanian untuk

Menghasilkan Bahan Bakar. Skripsi. Universitas Sumatera Utara. Medan.

Sharuddin, S.D., F. Abnisa, M.A. Daud and M.K Aroua. 2016. A Review on of

Plastic Wastes. Energy Conversion and Management, 115: 308–326.

Surono, U.B dan Ismanto. 2016. Pengolahan Sampah Plastik Jenis PP, PET dan

PE menjadi Bahan Bakar Minyak dan Karakteristiknya. Jurnal Mekanika

dan Sistem Termal (JMST), 1(1): 32-37.

Hartanto, S dan R. Ratnawati. 2010. Pembuatan Karbon Aktif Dari Tempurung

Kelapa Sawit dengan Metode Aktivasi Kimia. Jurnal Sains Materi

Indonesia, 12(1): 13-16.

Syamsiro, M., H. Saptoadi,T. Norsujianto, P. Noviasri, S. Cheng, Z.A. Zainal dan

K. Yoshikawa. 2014. Fuel Oil Production from Municipal Plastic Wastes

in Sequential Pyrolysis and Catalytic Reforming Reactors. Energy

Procedia, 47: 180-188.

Wau, I.P. 2019. Uji Karakteristik Abu Sekam Padi Pada Alat Pirolisis Plastik-

Sekam Padi. Skripsi. Universitas Sumatera Utara. Medan


https://scholar.google.co.id/scholar?oi=bibs&cluster=8572587241349140589&btnI=1&hl=id

https://scholar.google.co.id/scholar?oi=bibs&cluster=8572587241349140589&btnI=1&hl=id

44

Lampiran 1. Flowchart Penelitian

Mulai

Studi Literatur

Perencanaan Modifikasi

Pengujian Integrasi alat pirolisis

plastik-sekam padi dengan pipa

aliran udara

Selesai

Laju udara 25 m/s

Pengambilan data pembakaran

Analisa data dan pengambilan

kesimpulan

Pembuatan laporan

Laju udara 35 m/s Laju udara 15 m/s

Laju udar 15 m/s


45

Lampiran 2. Perhitungan

A. Air Fuel Ratio (AFR)

Air Fuel Ratio merupakan perbandingan udara pembakaran dan bahan

bakar yang digunakan, Air Fuel Ratio (AFR) atau rasio antara udara dan bahan

bakar (Najib, 2012).

Massa udara

Massa ahan akar

AFR Perlakuan K1 (15 m/s)

Massa udara

Massa ahan akar

Mencari massa udara

mudara = (ρ v ) t

= (1.2 x 15 x A) 21600 s

Mencari luas penampang lubang keluar udara yang berjumbah 18.

A = (π/4).0,0025 m

2 .18 = 0.00035 m

2

mudara = (1.2 kg/m3 x 15 m/s x 0.00035 m

2) 21600 s

= 136 kg

136 kg

10 kg

= 13,6

Maka, didapat dari perhitungan di atas AFR (air fuel ratio) untuk pelakuan

kecepatan udara 15 m/s adalah 13,6 yang artinya setiap 1 kg bahan bakar

berbanding dengan 13,6 kg udara.

AFR Perlakuan K2 (25 m/s)


46

mudara = (ρ v ) t

= (1,2 kg/m3 x 25 m/s x 0,00035 m

2) 21600 s

= 226 kg

226 kg

10 kg

= 26,6

Maka, didapat dari perhitungan diatas AFR (air fuel ratio) untuk pelakuan


berbanding dengan 26,6 kg udara

AFR Perlakuan 35 m/s

mudara = (ρ v ) t

= (1.2 kg/m3 x 35 m/s x 0,00035 m

2) 21600 s

= 317,52 kg

317,52 kg

10 kg

= 317,52

136 kg

10 kg

= 31,75

Maka, didapat dari perhitungan diatas AFR (air fuel ratio) untuk perlakuan


berbanding dengan 31,75 kg udara

B. Analisis Teknik Ruang Pembakaran dan Hopper

Bahan bakar (sekam) yang digunakan sebanyak 15 Kg

Kerapatan jenis sekam = 125 kg/m3


47

Maka, volume sekam = 15 kg/125 kg m-3

= 120.000 cm3

Diameter ruang polimer = 30 cm

Tinggi ruang polimer = 85 cm

Volume ruang polimer = ¼ x 3,14 x 302 x 85 cm = 60.052 cm

3

top

bottom

Diameter ruang pembakaran = 50 cm

Tinggi bottom = 20 cm

Volume bottom ¼ π (502) (20)

= 39269,91 cm3

Tinggi top = 75 cm

Volume top ¼ π (502) (75) - ¼ π (302) (75)

= 94.200 cm3

Diameter hopper = 30 cm

Tinggi hopper = 20 cm

Volume hopper ¼ π (302) (20) = 14.130 cm3

( Munthe, 2018)


uji penambahan aliran udara pada ruang bakar alat

Documents