BAB IV PROSEDUR PENGUJIAN, PENGAMBILAN DATA, DAN PENGOLAHAN DATA

BAB IV

PROSEDUR PENGUJIAN, PENGAMBILAN DATA, DAN

PENGOLAHAN DATA

4.1 Prosedur Pengujian Gasifikasi Bonggol Jagung

Dalam melakukan pengujian gasifikasi campuran bonggol jagung dan sekam padi, terdapat prosedur yang harus diikuti. Prosedur ini dimaksudkan untuk menghindari kecelakaan kerja ataupun kerusakan alat. Prosedur ini juga dimaksudkan agar alat yang diuji dapat bekerja dengan baik, serta untuk memperoleh hasil yang dapat dipercaya.

Berikut adalah prosedur yang harus dilakukan dalam pengujian: A. Persiapan sebelum melakukan gasifikasi

1. Persiapkan reaktor gasifikasi dengan baik. Pastikan blower penghisap gas bahan bakar hasil gasifikasi telah terhubung dengan inverter. Pastikan

inverter dan blower pembuang abu telah terhubung dengan listrik, namun

kontak listrik dalam keadaan terbuka.

2. Potong bonggol jagung kering sehingga berukuran 3x3 cm.

3. Campurkan potongan bonggol jagung dengan sekam padi dengan perbandingan massa 1:1 lalu kemudian catat massa masing-masing.

4. Siapkan abu atau arang hasil pembakaran sekam padi atau bonggol jagung. 5. Siapkan obor untuk memicu pembakaran gas hasil gasifikasi.

6. Masukkan abu atau arang ke dalam reaktor sehingga memenuhi 2/3 dari tinggi tabung yang berada di bawah reaktor gasifikasi.

7. Nyalakan blower penghisap gas, kemudian ukur kecepatan aliran udara pada nosel keluaran blower. Catat harga kecepatan aliran, kemudian matikan kembali blower.

8. Nyalakan blower pembuang abu agar sistem pembuang abu dalam keadaan vakum dan mencegah udara luar masuk ke dalam reaktor gasifikasi melalui kebocoran.

9. Masukkan bahan bakar hingga ketinggian bahan bakar berada di mulut bawah reaktor gasifikasi.

10. Bakar secarik kertas dengan api, lalu masukkan ke dalam reaktor gasifikasi.

11. Nyalakan inverter, kemudian atur frekuensi inverter agar blower berputar pada kecepatan sedang dan terbentuk bara yang merata.

12. Setelah bara terbentuk di permukaan atas bahan bakar, masukkan bahan bakar.

B. Prosedur yang dilaksanakan ketika proses gasifikasi sedang berlangsung 1. Nyalakan obor.

2. Setelah asap hasil pembakaran mula bahan bakar habis, bakar gas dengan cara memasukkan ujung obor melalui lubang pemasukkan udara pada

burner.

3. Atur frekuensi inverter agar gas hasil gasifikasi mengalir dengan kecepatan yang cukup, sehingga dapat bercampur baik dengan udara. Pertahankan frekuensi inverter sehinga blower berputar dengan kecepatan yang konstan.

4. Setelah gas mengalir dengan kecepatan yang cukup, gas akan terbakar dengan mudah dan terjadi api pembakaran yang stabil.

5. Catat waktu dimulainya pembakaran gas hasil gasifikasi. 6. Catat frekuensi yang ditunjukkan display pada inverter. 7. Matikan obor guna mencegah terjadinya kebakaran.

8. Ambil sampel gas hasil gasifikasi menggunakan suntikan pengambil gas, melalui lubang yang telah disiapkan khusus.

9. Setelah sampel gas diambil, tutup jarum suntik menggunakan penutup karet.

10. Apabila terjadi gangguan yang menyebabkan api pembakaran mati, nyalakan kembali menggunakan obor.

11. Setelah api meredup dan bara telah mencapai permukaan bahan bakar paling atas, hentikan pencatat waktu proses gasifikasi dan waktu pembakaran.

C. Prosedur yang dilaksanakan setelah proses gasifikasi berakhir 1. Siramkan sedikit air guna mematikan bara yang terjadi. 2. Setelah bara padam, matikan kontak listrik inverter.

3. Nyalakan motor pemutar kipas, sehingga abu hasil gasifikasi tersapu dan masuk ke dalam ruang pembuang abu.

4. Tampung abu yang ditiupkan oleh blower pembuang abu dalam wadah. 5. Setelah abu dalam reaktor gasifikasi berkurang hingga ketinggian 2/3

tinggi tabung di bawah reaktor gasifikasi, matikan motor pemutar kipas. 6. Matikan blower dan putuskan semua kontak listrik.

4.2 Data Pengujian

Data-data yang dibutuhkan dalam melakukan analisis dan perhitungan efisiensi reaktor gasifikasi bonggol jagung, diperoleh melalui pengujian yang dilakukan di laboratorium Termodinamika PAU-ITB. Pengujian dilakukan pada tanggal 13 September 2007. Data yang diperoleh melalui pengujian yang dilakukan disajikan dalam tabel di bawah ini:

Tabel 4.1. Data hasil pengujian

Bahan bakar Bonggol jagung dan sekam padi

Perbandingan massa 1:1

Massa bahan bakar 2 [kg]

LHV bonggol jagung 15400 kJ/kg

LHVsekam padi 14400 kJ/kg

Waktu pembakaran 16 menit 17 detik

4.3 Kromatografi gas

Kandungan gas hasil gasifikasi dapat diketahui melalui pengujian kromatografi gas. Pengambilan sampel gas uji dilakukan ketika pengujian reaktor sedang berlangsung melalui sebuah lubang kecil pada nozzle reaktor gasifikasi. Gas sejumlah 1 cc diambil menggunakan sebuah alat suntik beserta jarum. Gas yang telah diperoleh kemudian disuntikkan ke dalam alat kromatografi gas.

Selanjutnya alat kromatografi gas akan memisahkan gas berdasarkan waktu retensinya dan menghasilkan data kandungan gas beserta fraksi volumenya.

Kandungan gas hasil uji kromatografi gas disajikan dalam tabel 4.2 di bawah ini:

Tabel 4.2. Komposisi gas hasil uji kromatografi gas.

No Gas Fraksi volume

1 Karbon Dioksida (CO2) 0,1749

2 Hidrogen (H2) 0,0781

3 Oksigen (O2) 0,0042

4 Nitrogen (N2) 0,5711

5 Metan (CH4) 0,0201

6 Karbon Monoksida (CO) 0,1516

Tabel 4.2 di atas menunjukkan komposisi gas dalam fraksi volume. Dengan mengasumsikan bahwa campuran gas tersebut merupakan campuran gas ideal, maka fraksi volume gas tersebut dapat diasumsikan sama dengan fraksi mol. Data komposisi gas yang diperoleh dari uji kromatografi gas dapat digunakan untuk mengetahui sifat-sifat fisik gas. Dengan mengetahui komposisi dan sifat sifat fisik gas hasil gasifikasi, berbagai perhitungan untuk mengetahui karakteristik reaktor gasifikasi dapat dilakukan.

4.4 Pengolahan Data

4.4.1 Perhitungan Entalpi Pembakaran Gas Hasil Gasifikasi

Kandungan energi dalam gas hasil gasifikasi dapat diketahui melalui perhitungan entalpi pembakaran pada burner. Hal ini dapat dilakukan dengan menganggap burner sebagai sebuah sistem tertutup, dan pembakaran stokiometrik gas hasil gasifikasi terjadi di dalam burner.

Temperatur gas hasil gasifikasi diasumsikan sebesar 480 K. Hal ini diperoleh dari hasil pengukuran temperatur gas hasil gasifikasi reaktor milik Belonio[7]_{. Sedangkan tekanan gasnya adalah 1 atm (101,325 kPa). Udara yang}

pada temperatur 298 K dan 1 atm. Reaksi pembakaran yang dilakukan menghasilkan produk gas hasil pembakaran dengan temperatur 900 K dan tekanan 1 atm. Hal ini sesuai dengan skema sistem yang digambarkan dalam Gambar 4.1 di bawah ini:

Gambar 4.1 Skema pembakaran pada burner.

Dalam melakukan perhitungan nilai kalor bawah pada reaksi pembakaran yang terjadi, beberapa asumsi digunakan untuk menyederhanakan perhitungan. Asumsi-asumsi tersebut diantaranya:

1. Batas volume atur ditunjukkan oleh garis putus-putus dalam Gambar 4.1 2. Sistem beroperasi dalam keadaan tunak.

3. Perubahan energi kinetik dan potensial diabaikan.

4. Reaktan dan produk merupakan campuran gas yang berlaku seperti gas ideal.

5. Udara pembakaran yang digunakan adalah udara kering. Diketahui reaksi pembakaran gas hasil gasifikasi adalah:

a CO + b H2 + c CH4 + d CO2 + e O2 + f N2 + g (O2 +3,76N2) Ù d CO2 + h CO2

+ i H2O + j N2

Koefisien reaksi gas dapat diperoleh dari data fraksi mol sesuai dengan kandungan gas hasil uji kromatografi gas. Sehingga,

a = 0,1516 b = 0,0781 c = 0,0201 d = 0,1749 e = 0,0042 f = 0,0042

Sehingga reaksi pembakaran menjadi:

0,1516 CO + 0,0781H2 + 0,0201 CH4 + 0,1749 CO2 + 0,0042 O2 + 0,0042 N2 +

g (O2 +3,76N2) Ù d CO2 + h CO2 + i H2O + j N2

Dengan menerapkan konservasi massa terhadap massa karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen, maka reaksi pembakaran di atas dapat disetarakan. Reaksi pembakaran kemudian menjadi:

0,1516 CO + 0,0781H2 + 0,0201 CH4 + 0,1749 CO2 + 0,0042 O2 + 0,0042 N2 +

0,1585 (O2 +3,76N2) Ù 0,1749 CO2 + 0,1717 CO2 + 0,1183 H2O + 1,1368N2

Berdasarkan asumsi yang digunakan, maka keseimbangan energi yang terjadi pada sistem pada Gambar 4.1 di atas adalah:

Entalpi reaktan = Entalpi produk + Q

hR = hP + Q ...1)

Sehingga,

-Q = hP - hR = Entalpi pembakaran …2)

hRP = hP - hR …3)

Karena reaktan dan produk merupakan suatu campuran gas dengan jumlah mol tertentu, maka dalam basis mol persamaan menjadi:

∑

∑

− − − − = R R R P P P RP n h n h h ...4)

Berdasarkan definisi yang diperoleh dari referensi[3], maka entalpi spesifik ( ) pada tingkat keadaan diluar tingkat keadaan standar adalah penjumlahan

entalpi pembentukan standar dengan ( ) perubahan entalpi spesifik antara

tingkat keadaan standar dengan tingkat keadaan yang ditinjau (

− h _ o f h − Δ h ). Sehingga: − h ( T, p ) = + [ ( T , p ) - ( T _ o f h h− h− ref , pref )] = + _ o f h Δ h − ...5)

Dengan meninjau reaksi pembakaran dan suku pertama dari persamaan 4), maka persamaan entalpi spesifik produk adalah :

=

∑

− P P Ph n 0,1749 +0,1717 +0,118 + 1,1368 ...6) 2 CO _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 2 CO _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + O H _ _ o f 2 h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 2 N _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ +

Dalam reaksi pembakaran yang terjadi, sebanyak 0,1749 mol CO2 dan

0,5711 mol N2 yang terkandung dalam gas bakar tidak bereaksi dengan udara.

Dengan kata lain, tidak terjadi pembentukan 0,1749 mol CO2 dan 0,5711 mol N2.

Sehingga dalam perhitungan yang dilakukan, entalpi pembentukan standarnya bernilai 0 ( = 0). Selain itu, entalpi pembentukan standar dari elemen-elemen yang bersifat stabil seperti N

_ o f

h

2, O2, H2 dll. juga bernilai 0. Maka persamaan 6)

menjadi: =

∑

− P P Ph n 0,1749 + 0,1717 + 0,1183 2 CO _ h⎥_⎦⎤ ⎢⎣ ⎡Δ 2 CO _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + O H _ _ o f 2 h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + + 1,1368 ...7) 2 N _ h⎥_⎦⎤ ⎢⎣ ⎡Δ

Harga entalpi pembentukan standar untuk CO2 dan H2O diperoleh dari

tabel A-25. Sedangkan entalpi spesifik untuk N2, CO2 dan H2O diperoleh melalui

interpolasi pada T = 900 K pada tabel yang dilampirkan dalam lampiran B.1 yang dikutip dari referensi[3]. Maka entalpi spesifik produk adalah:

=

∑

− P P Ph n 0,1749 [(37935-9364)] + 0,1717 [ -393520 + (37935-9364)] + 0,1183 [-241820+(31828-9904)] + 1,1368 [(26980-8669)] = 4997,07 + (-62661,74) + (-26013,70) + 20713,63 = -62964,74 kJ/kmol

Sedangkan entalpi spesifik reaktan diperoleh melalui persamaan: =

∑

− R R R h n 0,1516 +0,0781 + ,0201 CO _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 2 H _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 4 CH _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + + 0,1749 + 0,0042 2 CO _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 2 O _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + + 0,5711 + 0,15085 2 N _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 2 O _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + + 0,5672 ...8) 2 N _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ +

Udara yang direaksikan berada dalam tingkat keadaan standar, sehingga = 0. Selain itu, karena CO

−

Δ h 2 yang terkandung dalam gas bakar tidak bereaksi

maka entalpi pembentukan standarnya bernilai 0. Sehingga entalpi pembentukan standar untuk CO2 beserta elemen-elemen yang bersifat stabil seperti N2, O2, H2,

bernilai 0. =

∑

− R R R h n 0,1516 +0,0781 + 0,0201 CO _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 2 H _ h 0 _⎥⎦⎤ ⎢⎣ ⎡ _+Δ 4 CH _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + + 0,1749 + 0,0042 + ,5711 2 CO _ h 0 _⎥⎦⎤ ⎢⎣ ⎡ _+Δ 2 O _ h 0 _⎥⎦⎤ ⎢⎣ ⎡ _+Δ 2 N _ h 0 _⎥⎦⎤ ⎢⎣ ⎡ _+Δ + 0,15085 [0 + 0] + 0,5672 [0 + 0] ...9)

Sehingga persamaan menjadi: =

∑

− R R R h n 0,1516 + 0,0781 + 0,0201 CO _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + 2 H _ h⎥_⎦⎤ ⎢⎣ ⎡Δ 4 CH _ _ o f h h _⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ Δ + + 0,1749 + 0,0042 + 0,5711 ...10) 2 CO _ h⎥_⎦⎤ ⎢⎣ ⎡Δ 2 O _ h⎥_⎦⎤ ⎢⎣ ⎡Δ 2 N _ h⎥_⎦⎤ ⎢⎣ ⎡Δ

Harga entalpi pembentukan standar untuk CO, dan CH4 diperoleh dari

tabel pada lampiran B.1[3] . Sedangkan entalpi spesifik untuk CO, N2, CO2, O2 dan

H2O diperoleh melalui interpolasi pada T = 480 K dari tabel pada lampiran B.1[3].

Sedangkan entalpi spesifik untuk H2 dan CH4 diperoleh melalui persamaan:

.Δ c h

Δ− = −_p T ...11)

Harga c−_pdiperoleh dari tabel pada lampiran B.2[3]_{. Untuk T = 480 K, untuk}

H − p c 2 dan CH4 adalah: = 29,27 kJ/kmol.K 2 H p c− 4 CH p c− = 45,06 kJ/kmol.K

Maka entalpi spesifik produk adalah: =

∑

− R R R h n 0,1516 [-110530 + (14005-8669 ) ] + 0,0781 [29,27 (480-298)] + 0,0201 [-74850 + 45,06 (480-298)] + 0,1749

= -15947,41 + 416,05 + (-1339,65) + 1298,98 + 22,97 + 3037,68

= -12511,38 kJ/kmol

Sehingga entalpi pembakaran gas hasil gasifikasi dalam basis mol adalah:

∑

∑

− − − − = R R R P P P RP n h n h h = (-62964,74-(-12511,38)) kJ/kmol = -50453,36 kJ/kmol

Untuk mengetahui entalpi pembakaran dalam basis massa, maka perlu diketahui massa molar rata-rata dari gas, yaitu:

i i rata rata n M M ₋ =

∑

...12) = 0,1516M_CO+ 0,0781 + 0,0201 + 0,1749 + 2 H M MCH₄ MCO2 0,0042 + 0,5711 2 O M 2 N M = 0,1516 (28,01) + 0,0781 (2,016) + 0,0201 (16,04) + 0,1749 (44,01) + 0,0042 (32) + 0,5711 (28,01) = 28,55

Maka entalpi pembakaran dalam basis massa adalah:

rata rata RP _ RP M h h − = ...13) kg kJ 19 , 1767 h 28,55 50453,36 -h RP RP − = = Sehingga: Q = 1767,19 kJ/kg

Kalor yang dalam gambar 4.1 digambarkan keluar dari sistem, sebenarnya adalah energi yang belum termanfaatkan dan terbuang begitu saja ke lingkungan. Sehingga:

Q = Qloss = 1767,19 kJ/kg ...14)

4.4.2 Nilai Pemanasan Bawah Gas (LHV)

Nilai pemanasan didefinisikan sebagai panas yang dilepaskan pada saat bahan bakar bereaksi pada tingkat keadaan standar (25oC, 1 atm) dan produk hasil

pembakaran tersebut kembali ke tingkat keadaan standar[4]. Karena itu, nilai pemanasan bawah yang diperoleh lebih besar daripada entalpi pembakaran. Sehingga nilai pemanasan bawah ini merupakan kandungan energi maksimum yang terkandung dalam gas hasil gasifikasi.

Nilai pemanasan bawah dapat diperoleh melalui perhitungan pada

software Hysis 3.2. Dari Hysis 3.2 diketahui LHV gas hasil gasifikasi campuran

bonggol jagung dan sekam padi adalah sebesar:

LHVgas= 2729,1 [kJ/kg] …15)

4.4.3 Laju Konsumsi Bahan Bakar

Laju konsumsi bahan bakar didefinisikan sebagai jumlah konsumsi bahan bakar (campuran bonggol jagung dan sekam padi) per satuan waktu pembakaran bahan bakar yang menghasilkan gas. Hal ini dirumuskan sebagai:

[hr] t [kg] m m gasifikasi bakar bahan bakar bahan . = ...16) ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ = = hr kg 6,9 m 0,2894[hr] 2[kg] m bakar bahan . bakar bahan .

Laju konsumsi bahan bakar adalah 6,9 kg/jam.

4.4.4 Laju Aliran Massa Gas

Dalam laporan Tugas Sarjana ini, sifat-sifat fisik gas diperoleh dengan menggunakan bantuan software HYSIS 3.2. Input yang digunakan dalam software tersebut adalah komposisi, temperatur, serta tekanan gas. Untuk pengolahan data, sifat fisik yang dibutuhkan adalah massa jenis gas, dari HYSIS 3.2 diperoleh:

Densitas (ρ) = 0,72468 [kg/m3] …17)

Laju aliran massa gas hasil gasifikasi dapat diketahui dengan mengalikan densitas gas dengan debit aliran gas. Hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

gas nozzle gas . .V ρ.A m = ...18)

r] 25,80[kg/h m 1hr 3600s (14)[m/s] 4 π.(0,03m) ]. kg/m (0,72468)[ m gas . 2 3 gas . = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =

Laju aliran massa gas keluaran reaktor adalah 25,80kg/jam

4.4.5 Daya Gas

Gas yang dihasilkan memiliki kandungan energi per satuan massanya. Daya gas maksimum keluaran reaktor merupakan perkalian antara kandungan energi maksimum ini dikalikan dengan laju aliran massanya. Sehingga:

gas gas . LHV m P= ...19) kW 56 , 19 P g] 29,1)[kJ/k 3600s].(27 /hr].[1hr/ (25,80)[kg P = =

Daya maksimum yang dapat diperoleh melalui gasifikasi menggunakan bahan bakar campuran bonggol jagung dan sekam padi adalah sebesar 19,56 kW. Namun daya yang dihasilkan ini bukan daya keluaran sebenarnya, karena adanya daya panas yang terbuang (Ploss) pada burner yang diakibatkan oleh isolasi sistem

yang tidak sempurna. Daya panas yang terbuang (Ploss) pada burner yang terjadi

besarnya dapat diketahui dengan mengalikan besarnya entalpi pembakaran dengan laju aliran massanya.

loss gas . loss m Q P = ...20) kW 665 , 12 P kg] 67,19)[kJ/ 3600s].(17 /hr].[1hr/ (25,80)[kg P = =

Sehingga besarnya daya yang termanfaatkan melalui pembakaran gas hasil gasifikasi adalah sebesar:

Psebenarnya = Pmaks - Ploss …21)

Psebenarnya = 19,56 – 12,665

Psebenarnya = 6,895 kW

4.4.6 Efisiensi Burner

Efisiensi burner didefinisikan sebagai energi yang diperoleh melalui proses pembakaran per energi minimum yang seharusnya diperoleh. Dalam hal

ini, efisiensi burner adalah besarnya daya yang diperoleh per daya teoretik maksimum yang dapat diperoleh. Sehingga besar efisiensi burner adalah:

% 100 P P maks sebenarnya _× = burner η …22) % 25 , 35 % 100 56 , 19 895 , 6 = × = burner burner η η

Rendahnya efisiensi burner yang diperoleh diakibatkan oleh besarnya kalor yang keluar melalui dinding burner. Melalui insulasi yang baik pada dinding

burner maka efisiensi burner dapat ditingkatkan. Selain itu, melalui penggunaan

reaktor gasifikasi sebagai boiler maka maka energi yang hilang dapat dimanfaatkan sehingga efisiensi burner menjadi efisiensi boiler dengan tingkat efisiensi yang lebih tinggi.

4.4.7 Efisiensi Gasifikasi

Efisiensi gasifikasi didefinisikan sebagai daya maksimum gas hasil gasifikasi dibagi perkalian antara laju konsumsi bahan bakar dan LHV bahan bakar. Sehingga efiesiensi gasifikasi menggunakan bahan bakar campuran bonggol jagung dan sekam padi adalah:

x100% LHV m P η bahanbakar bahanbakar . maksimum gasifikasi = …23) % 49 , 68 η x100% 28,60kW 19,56kW η x100% 0[kJ/kg] 600s].1490 hr].[1hr/3 6,9108[kg/ 19,56kW η gasifikasi gasifikasi gasifikasi = = =

Efisiensi gasifikasi adalah sebesar 68,49%.

4.3 Analisis

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan pada sub-bab sebelumnya, reaktor gasifikasi dinilai cukup baik untuk aplikasi di industri kecil dan menengah. Meskipun daya yang termanfaatkan dalam pengujian reaktor relatif

meningkatkan efisiensi burner melalui perancangan burner yang baik, daya gas yang diperoleh akan mendekati daya gas maksimum.

Selain memiliki daya maksimum dan efisiensi yang cukup baik, reaktor gasifikasi ini terbukti mampu memanfaatkan energi yang terkandung dalam biomassa secara lebih efektif dibandingkan pembakaran langsung. Hal ini disebabkan sistem gasifikasi mempunyai keunggulan yaitu pembakaran yang terjadi relatif lebih bersih serta kemudahan dalam pemanfaatan bahan bakar dalam bentuk gas.

Guna mengenali karakteristik reaktor gasifikasi menggunakan bahan bakar campuran bonggol jagung dan sekam padi, perlu dilakukan perbandingan melalui pengujian gasifikasi untuk bahan bakar biomassa jenis lain. Dengan menggunakan metoda dan prosedur pengujian yang sama, dilakukan pengujian dan uji kromatografi gas untuk bahan bakar bonggol jagung dan sekam padi secara terpisah. diperoleh data pengujian untuk gasifikasi sekam padi dan gasifikasi bonggol jagung secara terpisah.

Perbedaan kepadatan antara bonggol jagung dan sekam padi, mengakibatkan perbedaan jumlah massa bahan bakar yang diuji. Namun berbanding lurus dengan jumlah massa, waktu pembakaran gas pun menjadi lebih lama. Hal ini sesuai dengan yang ditunjukkan dalam data pengujian dalam Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Data hasil pengujian gasifikasi menggunakan tiga jenis bahan bakar

Sekam padi Campuran Bonggol jagung

Massa bahan bakar 1,7 [kg] 2 [kg] 3,7 [kg]

LHV bahan bakar 14400 [kJ/kg] 14900 [kJ/kg] 15400 [kJ/kg]

Waktu pembakaran 16 menit 17 detik 17 menit 22 detik 35 menit 19 detik

Kecepatan udara 14 [m/s] 14 [m/s] 14 [m/s]

Dimeter nozzle 0,03 [m] 0,03 [m] 0,03 [m]

Api pembakaran Biru Biru kemerahan Merah

Melalui pengamatan secara visual, api pembakaran gas hasil gasifikasi bonggol jagung terlihat berwarna merah. Sedangkan api pembakaran gasifikasi menggunakan bahan bakar sekam padi berwarna biru. Api pembakaran gasifikasi berbahan bakar campuran berwarna biru kemerahan. Api pembakaran berwarna kemerahan menunjukkan terjadinya pembakaran yang tidak sempurna dalam

burner yang digunakan.

Api pembakaran pada bahan bakar campuran dan bahan bakar sekam padi lebih stabil jika dibandingkan pembakaran bahan bakar bonggol jagung. Hal ini disebabkan karena produksi gas hasil gasifikasi bonggol jagung tidak stabil. Salah satu kemungkinan penyebab tidak stabilnya produksi gas adalah karena besarnya rongga yang terbentuk antara potongan bonggol jagung. Berbeda dengan bonggol jagung, pada bahan bakar campuran, rongga diisi oleh sekam padi. Hal ini membuat gas yang terbentuk lebih stabil.

Perbedaan kandungan gas hasil gasifikasi untuk masing-masing jenis bahan bakar dapat diketahui melalui perbandingan hasil uji kromatografi gas. Sesuai dengan data hasil pengujian kromatografi gas yang disajikan dalam Tabel 4.4, kandungan H2 sebagai salah satu gas utama hasil gasifikasi meningkat dengan

seiring meningkatnya jumlah bonggol jagung yang digasifikasikan. Gas CO sebagai salah satu gas utama hasil gasifikasi lainnya, lebih banyak dikandung oleh bonggol jagung, diikuti oleh sekam padi dan bahan bakar campuran. Kejanggalan ini dapat disebabkan oleh adanya kebocoran pada suntik pengambil sampel gas, maupun belum stabilnya produksi gas ketika sampel gas diambil.

Tabel 4.4. Hasil uji kromatografi gas untuk tiga jenis bahan bakar.

Sekam Padi Campuran Bonggol Jagung

Gas

Fraksi volume Fraksi volume Fraksi volume

Karbon Dioksida (CO2) 0,1679 0,1749 0,1404

Hidrogen (H2) 0,0507 0,0781 0,0802

Oksigen (O2) 0,0216 0,0042 0,012

Nitrogen (N2) 0,5787 0,5711 0,5703

Metan (CH4) 0,0202 0,0201 0,0158

Data yang diperoleh melalui pengujian kemudian diolah menggunakan prosedur perhitungan yang sama dengan yang digunakan pada sub-bab sebelumnya. Hasil pengolahan data untuk ketiga jenis bahan bakar ditunjukkan dalam Tabel 4.5 di bawah:

Tabel 4.5. Hasil pengolahan data untuk tiga jenis bahan bakar.

Sekam padi Campuran Bonggol jagung

Kalor terbuang (Qloss) [kJ/kg] 1666,27 1767,19 2003,5

LHVgas [kJ/kg] 2532,6 2729,1 2975

Mrata-rata [kg/kmol] 29,22 28,55 28,03

Massa jenis gas (ρ) [kg/m3] 0,74165 0,72468 0,71136

Konsumsi bahan bakar ( bahan bakar)[kg/hr]

.

m

6,264 6,911 6,286

Laju aliran massa gas ( [kg/hr]

gas .

m )

26,41 25,80 25,33 Daya maksimum reaktor

(Pmaks) [kW]

18,58 19,56 20,68

Daya netto burner (P) [kW] 6,36 6,895 6,76

Efisiensi gasifikasi (η) [%] 74,15 68,49 76,9

Hasil perhitungan yang disajikan dalam Tabel 4.5 di atas masih belum menunjukkan hasil perhitungan yang teliti. Hal ini disebabkan karena beberapa hal, diantaranya adalah:

1. Banyaknya asumsi yang digunakan untuk menyederhanakan perhitungan. 2. Belum terpasangnya alat ukur untuk memperoleh data-data yang

diperlukan.

3. Pengambilan data hanya dilakukan satu kali sehingga keterulangannya masih belum teruji.

Secara umum, perhitungan yang dilakukan pada sub-bab sebelumnya menunjukkan harga efisiensi dan daya sistem gasifikasi yang cukup baik. Reaktor

gasifikasi mempunyai efisiensi sebesar 68,49%. Sedangkan daya maksimum yang dapat dihasilkan adalah sebesar 19,56 kW.

Perbedaan komposisi gas hasil gasifikasi untuk masing-masing jenis bahan bakar menyebabkan terjadinya perbedaan LHV (nilai kalor bawah) seperti yang ditunjukkan dalam Tabel 4.5. Nilai LHV hasil gasifikasi untuk bahan bakar campuran lebih kecil daripada bahan bakar bonggol jagung namun lebih tinggi daripada bahan bakar sekam padi.

Pada tabel 4.5 juga tampak bahwa laju konsumsi bahan bakar campuran paling tinggi dalam pengujian yang dilakukan. Hal ini diperkirakan menjadi penyebab rendahnya efisiensi reaktor gasifikasi menggunakan bahan bakar campuran dibandingkan dengan gasifikasi menggunakan bahan bakar bonggol jagung atau sekam padi.