TUGAS AKHIR
PENGEMBANGAN DESAIN DAN PENGOPERASIAN
ALAT PRODUKSI GAS METANA DARI
PEMBAKARAN SAMPAH ORGANIK
Disusun oleh :
NAMA
: RISKI NUGROHO
NIM
: D200090066
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
Pengembangan Desain dan Pengoperasian Alat Produksi Gas Metana dari Pembakaran Sampah Organik
Yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat memperoleh derajat sarjan S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahu bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan atau pernah dipakai untuk mendapat gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas
Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinaya.
Surakarta, September 2013
Yang Menyatakan,
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “PENGEMBANGAN DESAIN DAN PENGOPERASIAN ALAT PRODUKSI GAS METANA DARI SAMPAH ORGANIK”, telah disetujui oleh pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh derajat S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Dipersiapkan oleh :
Nama : RISKI NUGROHO
NIM : D200 900 066
Disetujui pada
Hari : Tanggal :
Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping
iv
HALAMAN PENGESAHAN
vi
MOTTO
Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sebelum
mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri. ( Ar-Ra’du : 11 )
Kebajikan apapun yang kamu peroleh adalah dari sisi Allah, dan
keburukan apapun yang menimpamu, itu dari kesalahan dirimu sendiri.
(An-Nisa : 79)
Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
( QS. Al Insyirah: 6)
Jenius adalah 1 % inspirasi dan 99 % keringat. Tidak ada yang dapat menggantikan kerja keras
vii
PERSEMBAHAN
Alhamdulillah dengan segenap cinta dan kasih sayang, melalui coretan yang penuh arti, kupersembahkan karya sederhana ini teruntuk :
1. Ayah dan ibunda tercinta atas kasih sayang, cinta, doa dan kesabaran dalam membimbing dan mengarahkanku tanpa henti. Jasa dan pengorbanan kalian tak akan pernah ananda lupakan.
2. Bapak Sartono Putro, Ir., MT, terima kasih atas kesabaran dan bimbingannya sehingga laporan ini dapat terselesaikan.
3. Bapak Tri Tjahjono, Ir., MT, terima kasih atas saran dan masukan yang
membangun.
4. Kakakku Vicky Hendra Kurniawan, S.E tersayang, terima kasih atas
motivasi dan benang-benang pemikiran yang bersikap dewasa. 5. Sahabat - sahabatku terima kasih atas doamu dan dukunganmu. 6. Teman-teman seperjuanganku Teknik Mesin angkatan terima kasih
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir dengan judul ”Pengembangan Desain dan Pengoperasian Alat Produksi Gas Metana dari Pembakaran Sampah Organik”, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT., selaku Dekan I Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, sekaligus menjadi pembimbing utama dalam penyusunan skripsi yang dengan kesabaran telah memberikan
pengarahan dan bimbingan sehingga penyusunan Tugas Akhir
ini dapat terselesaikan.
ix
4. Bapak Ir. Pramuko Ilmu Purbo, MT., selaku pembimbing akademik yang dengan kesabaran telah memberikan pengarahan dan nasehat selama masa perkuliahan.
5. Kedua orang tua dan keluargaku yang telah memberikan segalanya
sampai Tugas Akhir ini terselesaikan.
6. Seluruh pihak yang secara langsung maupun tidak langsung membantu kelancaran penulis dalam menyelesaikan skripsi ini Penulis menyadari dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh
dari sempurna. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun
senantiasa penulis harapkan.
Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Surakarta, September 2013
x
Pengembangan Desain dan Pengoperasian Alat Produksi Gas Metana Dari Pembakaran Sampah Organik
Riski Nugroho, Sartono Putro, Tri Tjahjono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasuro
e-mail: rhiezkhai@yahoo.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan desain dan
pengoperasian alat produksi gas metana dari sampah organik dengan cara dibakar sehingga desain ini dapat menutup kelemahan desain alat terdahulu serta mengetahui pengaruh pengadukan terhadap waktu nyala efektif gas metana dan jumlah kalor pendidihan air menggunakan bahan organik sekam padi, jerami dan sampah campuran daun basah dan kering.
Alat produksi gas metana dalam penelitian ini dilengkapi dengan pengaduk yang terletak ditutup reaktor sehingga dalam proses pengadukannya tidak perlu membuka tutup reaktor pembakaran. Pembentukan gas menggunakan jenis thermal process gasification dan reaktor pembakaran menggunakan jenis updraft gasifier dan bahan yang digunakan adalah sekam padi, jerami, sampah campuran basah dan kering, masing-masing sebanyak 5 kg. Parameter yang diteliti adalah volume air, perubahan temperatur 1 liter air setiap dua menit serta lama waktu nyala efektif.
Dari hasil uji alat produksi gas metana dari pembakaran setiap 5 kg sampah organik menunjukkan dengan menggunakan bahan sekam padi didapat daya yang dihasilkan sebesar 716,34 watt, jerami sebesar 237,17 watt dan sampah campuran daun basah dan kering sebesar 182,71 watt, dengan dilakukan pengadukan akan mempercepat proses pembentukan gas metana
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
xii
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka ... 7
2.2. Dasar Teori ... 7
2.2.1 Biogas. ... 9
A. Pengertian Biogas. ... 9
B. Komposisi Biogas. ... 9
2.2.2 Mekanisme Pembentukan Biogas. ... 10
A. Tahap pembakaran. ... 10
B. Tahap pemurnian gas. ... 11
2.2.3 Gasifikasi. ... 11
A. Pengertian Gasifikasi. ... 11
B. Jenis Gasifikasi Berdasarkan Pembentukan Gas. ... 12
C. Jenis Alat Gasifikasi. ... 12
D. Proses-Proses Pada Reaktor Gasifikasi. ... 15
E. Keunggulan Gasifikasi... 16
xiii
4.1 Hubungan Pemasukan Bahan Bakar Sekam Padi, Jerami, Serta Sampah Campuran Basah dan Kering dengan Waktu Nyala Efektif... 35
4.2 perbandingan Daya Bahan Bakar Sekam Padi, Jerami dan Sampah Campuran Basah dan Kering. ... 37
4.3 Hubungan antara temperatur air dengan waktu menggunakan pengadukan dan tanpa pengadukan pada gasifikasi 5 kg sekam padi ... 43
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 47
xiv
DAFTAR GAMBAR
3.1 Diagram Alir Penelitian ... 21
3.2 Reaktor Pembakaran ... 22
3.3 Detail Reaktor pembakaran ... 22
3.4 Tutup Reaktor Pembakaran ... 24
3.5 Detail Tutup Reaktor Pembakaran ... 24
3.6 Pengaduk... 25
3.7 Detail Pengaduk ... 26
3.8 Tangki Absorber ... 27
3.9 Tangki Absorber ... 27
3.10 Kompor Variasi ... 28
3.11 Blower... 29
3.12 Timbangan ... 29
3.13 Stopwatch digital ... 30
3.14 Themometer... 30
3.15 Gelas Ukur ... 31
3.15 Anemometer ... 31
xv
3.16 Instalasi alat pembakaran sampah organik... 31
4.1 Grafik Hubungan pemasukan bahan bakar sekam padi, jerami, serta sampah campuran basah dan kering dengan waktu pada
gasifikasi 5 kg. ... 35
4.2 Grafik perbandingan laju energi bahan organik sekam padi, jerami dan sampah campuran basah dan kering pada gasifikasi 5 kg... 37
4.3 Grafik Hubungan antara temperatur air dengan waktu
menggunakan pengadukan dan tanpa pengadukan pada
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel No Halaman
2.1 Komposisi Biogas ... 10
4.1 Bahan Bakar Sisa Pembakaran ... 36
4.2 Daya yang Dihasilkan Pengoperasian Reaktor Pembakaran Menggunakan Pengaduk dan Tanpa Pengaduk pada Gasifikasi
Sekam Padi ... 44
xvii
DAFTAR SIMBOL
Simbol Satuan
Q = Kalor [Joule]
M = Massa bahan bakar [kg] ∆h = Enthalphi pendidihan air [kj/kg]
T = Satuan waktu [detik]
