Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2021
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Panitia Penguji Skripsi
Riswanti Sigalingging, STP, M.Si, Ph.D.
Dr. Taufik Rizaldi, STP, MP.
Sulastri Panggabean, STP, M.Si.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
v
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 40
Kesimpulan .................................................................................................. 40
Saran ............................................................................................................ 41
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 42
LAMPIRAN ........................................................................................................ 45
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
6. Grafik suhu rata-rata pembakaran pada perlakuan K2 .................................... 23
7. Grafik suhu rata-rata pembakaran pada perlakuan K3 .................................... 24
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
Universitas Sumatera Utara
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
Suhu rata-rata perlakuan K2 ........................................................................... 49
Suhu rata-rata perlakuan K3 ........................................................................... 50
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
Universitas Sumatera Utara
ix
Pelaksanaan penelitian ................................................................................... 72
5. Kapasitas efektif alat ....................................................................................... 73
7. Gambar teknik alat .......................................................................................... 74
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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).
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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 :
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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)
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
34
Tabel 6. Sidik Ragam dan Uji DMRT untuk rendemen asap cair
SK DB JK KT F Hitung F Tabel Notasi
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
SK DB JK KT F Hitung F Tabel Notasi
5% 1%
Perlakuan 2 82111,0 41055,500 14,008 3,68 6,36 **
Galat 15 43961,5 2930,767 Total 17 126072,5
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
41
Saran
1. Perlu dilakukan perbaikan pada ruang bakar agar meminimalisir kebocoran
asap pembakaran sekam padi.
Universitas Sumatera Utara
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.
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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
Universitas Sumatera Utara
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)
Universitas Sumatera Utara
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
kecepatan udara 25 m/s adalah 26,6 yang artinya setiap 1 kg bahan bakar
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
kecepatan udara 15 m/s adalah 31,75 yang artinya setiap 1 kg bahan bakar
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
Universitas Sumatera Utara
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)
Universitas Sumatera Utara