Uji Coba Adsorpsi CO 2

Gambar 5.6 Proses aktivasi termal/roasting mineral serpentin: (a) peralatan furnace; (b) produk roasting 900 0C

5.4. Uji Coba Adsorpsi CO 2

Adsorben CO2 yang diujikan adalah : - Zeolit sintetis

- Serpentin hasil aktivasi

Uji coba adsorpsi dilakukan dengan gas sintetis CO2 dengan kisaran konsentrasi CO2

8-15 % (sisanya N2) dan gas buang hasil pembakaran batubara. Variabel berubah pada penelitian ini adalah berat adsorben dan interval waktu adsorpsi. Pembacaan pengukuran dihentikan ketika nilai adsorpsi telah konstan yang menandakan kapasitas adsorpsi telah maksimal. Beberapa kondisi hasil adsorpsi tampak pada gambar berikut:

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

35

Gambar 5.8 Hasil adsorpsi gas CO2 menggunakan adsorben zeolit pada beberapa variasi

berat adsorben (interval adsorpsi tiap 1 menit)

Pada kurva di atas tampak bahwa pola adsorpsi pada tiap adsorben (dengan massa yang berbeda-beda) cenderung sama yaitu pada menit-menit awal meningkat drastis kemudian melandai dan konstan. Hal yang membedakan adalah waktu yang dibutuhkan untuk konstan dan kapasitas adsorpsi yang diperoleh. Pada adsorben zeolit 5 g tampak waktu untuk mencapai konstan sekitar 20 menit dengan kapasitas adsorpsi sebesar 5,2%. Sedangkan untuk zeolit 10 g dibutuhkan waktu sekitar 30 menit dengan kapasitas adsorpsi sebesar 5,7%. Pola yang sama terjadi pada Zeolit 15 g dan Zeolit 20 g yaitu kapasitas dan waktu adsorpsi meningkat seiring dengan peningkatan jumlah adsorben yang digunakan, namun terjadi penurunan pada Zeolit 30 g. Pengaruh penambahan adsorben terhadap pola adsorpsi yang terjadi tampak pada diagram di bawah ini.

0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 60 70 % C O² te rser ap

Waktu adsorpsi (menit)

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

36

Gambar 5.9 Pengaruh penambahan berat adsorben zeolit terhadap kapasitas adsorpsi gas

CO2 dan waktu adsorpsi yang dibutuhkan

Pada diagram di atas tampak bahwa secara umum semakin banyak jumlah zeolit yang digunakan sebagai adsorben maka kapasitas adsorpsi penyerapan gas CO2 semakin meningkat namun dibutuhkan waktu yang lebih lama untuk menuntaskan proses adsorpsi tersebut (tampak pada diagram blok Zeo 5g, Zeo 10g, Zeo 15g dan Zeo 20g). Hal ini disebabkan bila semakin banyak jumlah adsorben yang digunakan maka peluang gas CO2

yang terperangkap di pori adsorben semakin besar dan sebagai konsekuensinya membutuhkan waktu yang lebih lama agar gas tersebut dapat terserap dengan baik. Sedangkan bila jumlah adsorben yang digunakan kurang mencukupi maka kapasitas adsorpsinya kecil dan tidak dapat menampung kelebihan gas, sehingga pada aplikasinya tampak gas CO2 yang terperangkap tidak optimal dan sebagian lainnya akan lolos.

Pada percobaan yang dilakukan tampak bahwa kondisi optimum diperoleh pada jumlah zeolit sebesar 20 g dan kemudian menurun pada jumlah 30 g. Penurunan kemampuan penyerapan ini dapat disebabkan oleh semakin padatnya material yang mengisi kolom yang mengakibatkan kondisi menjadi lewat jenuh, kerapatan tinggi dan ruang pori berkurang sehingga gas CO2 tidak dapat terserap dengan baik. Hal ini dapat dilihat juga pada perbandingan kondisi adsorpsi Zeo 10g dan Zeo 30g. Pada keduanya tampak waktu

5,2 5,7 6,18 6,59 4,27 20 30 51 64 33 0 10 20 30 40 50 60 70

Zeo 5g Zeo 10g Zeo 15g Zeo 20g Zeo 30g CO2 terserap (%) Waktu adsorpsi (menit)

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

37

yang dibutuhkan untuk menyelesaikan proses adsorpsi gas CO2 relatif sama yaitu sekitar 30 menit, namun hasil adsorpsinya berbeda, masing-masing 5,7% dan 4,2%. Hal ini dikarenakan kerapatan partikel pada Zeo 30g sudah lewat jenuh dan tidak memiliki ruang pori yang cukup sehingga penyerapan gas CO2 menjadi tidak efektif.

Kondisi lain yang diamati adalah interval waktu adsorpsi selama proses. Pada perlakuan pertama dilakukan pada setiap menit (Gambar 5.8) sedangkan pada perlakuan kedua dilakukan tiap 2 menit. Kondisi hasil adsorpsi pada interval waktu tiap 2 menit tampak pada gambar berikut:

Gambar 5.10 Hasil adsorpsi gas CO2 menggunakan adsorben zeolit pada beberapa variasi berat adsorben (interval adsorpsi tiap 2 menit)

Berdasarkan hasil di atas tampak bahwa dengan adanya perubahan mekanisme interval adsorpsi menjadi tiap dua menit sekali mengakibatkan perubahan pola adsorpsi yang cukup signifikan, khususnya pada Zeo 20g dan Zeo 30g. Pada kurva di atas tampak

0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 10 20 30 40 50 60 70 % C O² te rser ap

Waktu adsorpsi (menit)

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

38

pada waktu adsorpsi mencapai 10 menit kapasitas adsorpsi telah mencapai nilai maksimal dan konstan yang menandakan bahwa adsorben tidak dapat lagi menyerap gas CO2. Pola interval adsorpsi tiap dua menit sekali mengakibatkan gas CO2 mengalami akumulasi terlebih dahulu sehingga ketika dilepas menuju adsorben mengalami “penumpukan” sehingga sulit diserap oleh adsorben.

Namun berbeda dengan adsorben Zeo 5g. Pada kondisi ini tampak bahwa proses adsorpsi dapat terjadi dengan lebih baik dibandingkan dengan kondisi pertama (interval adsorpsi tiap menit). Berdasarkan jumlah dan kerapatannya, Zeo 5g memiliki kerapatan yang lebih kecil dibandingkan Zeo 20g dan Zeo 30g sehingga tidak begitu memiliki masalah apabilai gas CO2 terkumpul terlebih dahulu (dengan kuantitas yang lebih banyak) kemudian diadsorp. Kerenggangan struktur materialnya masih dapat menampung gas CO2 yang terakumulasi selama dua menit, bahkan tampak lebih baik dibandingkan bila dilakukan adsorpsi pada interval tiap menit, namun hal ini masih diperlukan penelitian lebih lanjut. Pengaruh perbedaan waktu interval adsorpsi terhadap % CO2 yang terserap pada adsorben Zeo 5g, 20g dan 30g tampak pada diagram di bawah ini.

Gambar 5.11 Pengaruh perbedaan waktu interval adsorpsi terhadap % CO2 yang terserap pada adsorben zeolit

5,2 6,59 4,27 6,9 2,7 ^3,4 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Zeo 5g Zeo 20g Zeo 30g Adsorpsi gas CO2 tiap menit (%) Adsorpsi gas CO2 tiap 2 menit (%)

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

39

Pada penelitian berikutnya adalah pengujian adsorpsi gas CO2 menggunakan adsorben mineral serpentin alam yang telah diaktivasi, dengan variasi jumlah/berat serpentin yang digunakan. Hasil adsorpsi tampak pada gambar di bawah ini.

Gambar 5.12 Hasil adsorpsi gas CO2 menggunakan adsorben serpentin pada beberapa variasi berat adsorben (interval adsorpsi tiap 1 menit)

Pada kurva di atas tampak bahwa pola adsorpsi gas CO2 menggunakan adsorben serpentin secara umum sama dengan menggunakan adsorben zeolit, yaitu semakin banyak adsorben yang digunakan maka semakin banyak pula gas CO2 yang dapat diserap. Perbedaan yang terjadi adalah kemampuan kedua adsorben tersebut dalam mengadsorp gas CO2 pada jumlah tertentu. Perbandingan kapasitas adsorpsi pada kedua adsorben tersebut tampak pada diagram di bawah ini.

0 1 2 3 4 5 6 7 0 5 10 15 20 25 30 35 % C O² te rser ap

Waktu adsorpsi (menit)

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

40

Gambar 5.13 Perbandingan kapasitas adsorpsi gas CO2 pada zeolit dan serpentin pada

beberapa variasi berat adsorben yang digunakan

Pada diagram di atas tampak bahwa secara umum kapasitas adsorpsi zeolit lebih tinggi sekitar 25-40% dibandingkan serpentin. Namun demikian, kapasitas adsorpsi zeolit mengalami puncaknya pada penggunaan 20 g dan kemudian menurun pada 30 g. Sedangkan serpentin, kapasitas adsorpsinya tampak meningkat hingga penggunaan 30 g dan mungkin akan terus meningkat hingga titik tertentu (belum dilakukan uji coba pada jumlah/berat yang lebih banyak).

Berdasarkan hasil tersebut diketahui bahwa zeolit dan serpentin sama-sama memiliki kemampuan adsorpsi gas CO2 yang baik, namun berbeda dalam jumlah/berat yang digunakan. Untuk serpentin, diperlukan jumlah yang lebih banyak agar dapat mengadsorp gas CO2. Hal ini perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai struktur pori serpentin dan zeolit yang digunakan sehingga dapat diperoleh gambaran yang komprehensif mengenai hubungan antara struktur pori adsorben dengan kapasitas adsorpsinya.

5,2 6,59 4,27 4,11 4,72 5,63 0 1 2 3 4 5 6 7 5 g 20 g 30 g % C O² te rser ap Zeolit Serpentin

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

41

5.5 Analisis Keekonomian

Dari hasil uji coba dengan menggunakan zeolit sintetis dan serpentin, dapat dikaji sebagai berikut ;

 Hasil uji coba dengan menggunakan zeolit, pengaruh penambahan berat adsorben terhadap kapasitas gas CO2 dan waktu yang dibutuhkan, dengan interval 1 menit, jika dilihat pada gambar 5.8 menunjukkan bahwa zeoilit dengan berat 20 gram, setelah menit ke 64 CO2 yang terserap cenderung sudah mencapai ke titik jenuh antara menit ke 60 dan menit 70, penyerapan tertinggi pada menit ke 64, yang mencapai 6,59%.  Besaran absorben tidak menjadi faktor penyerapan CO2, hal ini terlihat pada Gambar

5.13, penggunaan zeolit 30 gram, justru penyerapannya paling rendah, yaitu hanya 4,27%, dengan waktu 33 menit.

 Pengaruh penambahan berat adsorben terhadap kapasitas gas CO2 dan waktu yang dibutuhkan dengan interval 2 menit, menunjukkan, bahwa adsorben zeolit dengan berat 5 gram, penyerapan CO2 lebih optimum (6,9%), bila dibandingkan dengan adsorben dengan berat 20 gram dan 30 gram.

 Perbandingan hasil uji coba dengan menggunakan adsorben zeolit sintetis dan mineral serpentin, pada gambar 5.13, terlihat bahwa dengan berat (gram) yang sama antara zeolit dan serpentin, maka penyerapan lebih baik adalah dengan menggunakan zeolit.  Dari perbandingan tesebut zeolit sintetik sebagai bahan adsorben lebih optimum dalam

penyerapan CO2 dibandingkan dengan mineral serpentin. Dari segi biaya zeolit sintetis lebih mahal dari serpentin , karena untuk mendapatkan 3 kg zeolit sintetik, membutuhkan biaya sebesar. (lihat Table 5.4)

Tabel 5.4.

Besaran biaya untuk pembuatan zeolit sintetik per 3 kg

No Bahan Kimia Harga (Rp) Jumlah (Rp)

1 Sodium Aluminat (2,5 kg) 907.200 1.814.400 2 Universal PH 0 – 14 , 1 pak 160.900 160.900 3 Sodium Hidroksida (1kg) 15.000 75.000 4 Sodium Silikat (1kg) 18.000 126.000 J u m l a h 2.108.800 Ket :

Pembuatan ziolit sintetis dengan berat 3 kg, perlu dibutuhkan 5 kg, Sodium Aluminat, Universal PH 0 – 14, 1 pak, Sodium Hidroksida 5 kg dan Sodium Silikat 7 Kg.

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

42

Sedangkan serpentin, karena keberadaannya di alam, sampai saat ini belum didapat berapa harga resminya, jika mengacu pada zeolit alam harga per karung (25 kg) Rp 25.000,-, serpentin lebih murah dari pada zeolit sintetik.

Lokasi mineral serpentin di Indonesia ada di Baru, Propinnsi Sulawesi Selatan dengan jumlah cadangan sebesar 261.996.875 ton, Halmahera 2.910.000 ton dan Raja Empat 9.131.200 ton. Jumlah total cadangan di seluruh Indonesia 274.000.000 ton.

Lokasi pabrik yang menggunakan bahan bakar batubara, sebagian besar ada di pulau Jawa, sehingga untuk mendapatkan mineral serpentin memerlukan biaya transportasi yang tinggi. Jadi dilihat dari segi biaya lebih murah dengan zeolit alam. Namun dilihat dari hasil uji coba serpentin dengan jumlah penambahan berat, justru lebih optimum penyerapan CO2

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

43

VI. PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Hasil kegiatan menunjukkan beberapa hal sebagai berikut:

• Rancang Bangun Alat Pengurang CO2 skala laboratorium telah dibuat dengan modifikasi :

1. Penambahan scrubber inlet 2. Penambahan pemanas gas

3. Penggantian pipa gelas dengan selang teflon

4. Penambahan gas standar CO2 dengan konsentrasi 0-20%

• Alat tersebut dipakai uji coba adsorpsi dengan jenis adsorben yang dicobakan, yaitu Zeolit NaX hasil proses, dan Serpentin hasil aktivasi. • Uji coba adsorpsi dilakukan dengan gas sintetis CO2 dengan kisaran

konsentrasi CO2 15 % (sisanya N2) dan gas buang hasil pembakaran batubara.

• Semua proses uji coba adsorpsi CO2 skala laboratorium dengan gas sintetis berlangsung pada tekanan atmosfir, hanya variabel berat adsorben dan interval waktu adsorben yang divariasikan.

• Kapasitas adsorpsi zeolit lebih tinggi sekitar 25-40% dibandingkan serpentin. Namun demikian, kapasitas adsorpsi zeolit mengalami puncaknya pada penggunaan 20 g (berat adsorben) dan kemudian menurun pada 30 g (berat adsorben). Sedangkan serpentin, kapasitas adsorpsinya tampak meningkat hingga penggunaan 30 g dan mungkin akan terus meningkat hingga titik tertentu.

• Kesimpulan sementara secara umum kapasitas adsorpsi CO2 zeolit NaX hasil proses lebih baik dibanding serpentin, tetapi masih perlu dilakukan uji coba pada jumlah/berat adsorben yang lebih banyak untuk mengetahui kapasitas adsorpsi zeolit dan serpentin yang optimum.

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara

44

6.2 Saran

Berdasarkan hasil evaluasi terhadap kegiatan yang telah dilakukan, dapat disarankan hal berikut ini :

- Masih perlu dilakukan uji coba pada jumlah/berat adsorben yang lebih banyak untuk mengetahui kapasitas adsorpsi optimum adsorben, baik zeolit maupun serpentin.

- Sangat penting untuk mencari alternatif bahan material adsorben lainnya dengan memperhatikan pengaruh-pengaruh yang akan memperbesar nilai kapasitas adsorpsi.

Pengembangan Material Pengurang CO2 dari Gas Buang Industri Berbahan Bakar Batubara 43