Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi III
ISBN 2407-4845 Adhyaksa Mur’arsetyo Prameswara Mahasiswa Universitas Brawijaya Jurusan Teknik Mesin adhyaksapram@student.ub.ac.idSlamet Wahyudi
Tenaga Pengajar (Dosen) Universitas Brawijaya Jurusan Teknik Mesin slamet_w72@yahoo.co.id
Nafisah Arina Hidayati
Tenaga Pengajar (Dosen) Universitas Brawijaya Jurusan Teknik Mesin nafisah@ub.ac.id
PENGARUH LAJU ALIRAN CH
4DAN CO
2TERHADAP
PENYARINGAN CO
2PADA BIOGAS
MENGGUNAKAN SERBUK
GENTENG TANAH LIAT SEBAGAI
ADSORBEN
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh laju aliran CH4 dan CO2 terhadap pemurnian CO2. Pada penelitian ini, diujikan dua tingkat laju aliran yang berbeda, yaitu 1 L/menit dan 6 L/menit, dengan variasi waktu yaitu pengambilan 5 menit dan 20 menit; terhadap adsorben serbuk genteng tanah liat, dengan simulasi biogas menggunakan dua gas paling banyak dalam biogas, yaitu CH4 dan CO2. Metode analisis data yang digunakan adalah metode desain faktorial 2^k, dengan menyilangkan dua variabel berbeda untuk mengetahui pengaruh pengujian, yang membuktikan pada hipotesa penelitian, terdapat interaksi keterkaitan faktor penelitian. Hasil pengujian didapatkan bahwa variasi laju aliran 6 L/min pada menit ke – 5 menunjukkan prosentase terendah CO2 yaitu 22,33%, efektivitas penyerapan CO2 tertinggi sebesar 77,67% dan nilai kalor tertinggi sebesar 22.872,81 kJ/m3. Hasil yang didapatkan semakin besar laju aliran, penyerapan CO2 akan semakin baik karena gaya van der Waals yang semakin besar akibat tekanan dan massa jenis fluida yang semakin besar.
Keywords: Serbuk Genteng, Laju Aliran, CH4, CO2, Metode Desain Faktorial.
1. PENDAHULUAN
Energi terbarukan menjadi solusi dalam menghadapi kelangkaan energi saat ini, dari salah satu contoh energi terbarukan, biogas merupakan energi terbarukan yang mudah diterapkan dan didapatkan oleh masyarakat, terutama masyarakat pedesaan. Biogas memiliki kandungan energi yang tidak kalah dengan energi fosil, nilai kalor dari 1 m3 biogas setara dengan 0,52 liter solar, jumlah kandungan metana; yang merupakan kandungan utama biogas; berbanding lurus dengan kalori yang dihasilkan [1]. Oleh karena itu biogas merupakan pilihan energi alternatif yang sesuai. Biogas merupakan energi alternatif yang berasal dari proses pencernaan anaerob pada pembusukan kotoran ternak atau limbah sampah.
Kandungan biogas yang bersumber dari kotoran atau limbah ternak meliputi sebagian besar yang merupakan metana (CH4) yang prosentasenya mencapai antara 55 hingga 70 persen; yang merupakan produk utama dari biogas; lalu karbon dioksida (CO2) dengan prosentase 27 hingga 45 persen, serta gas – gas lainnya seperti nitrogen (N2), oksigen (O2) dan sedikit gas beracun hidrogen sulfida (H2S) [2].
Kemurnian dari CH4 penting karena prosentase CH4 akan mempengaruhi besar nilai kalor, sehingga perlu ada pemurnian terhadap zat pengotor lain [3]. Zat pengotor yang paling berpengaruh terhadap nilai kalor pada biogas adalah CO2, karena semakin tinggi prosentase CO2 maka semakin menurunkan nilai kalor CH4 yang mengurangi optimalitas proses pembakaran [4]. Oleh karena itu, sistem pemurnian biogas yang kandungan senyawa terbesarnya adalah gas CH4 dan untuk menurunkan prosentase CO2.
Tabel 1: Kandungan Senyawa dalam Biogas [5]
NAME DIMENSION UNIT
1. Metana (CH4) 55-70
2. Karbon Dioksida (CO2) 30-45
3. Hidrogen Sulfida (H2S) 1-2
4. Hidrogen (H2) 1-2
5. Amonia (NH3) 1-2
6. Karbon Monoksida (CO) Trace
7. Nitrogen (N2) Trace
8. Oksigen (O2) Trace
Dalam biogas, proses pemurnian yang digunakan ada dua macam, salah satu nya adalah adsorbsi. Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan suatu substansi pada permukaan zat padat. Pada fenomena adsorpsi, terjadi gaya tarik menarik antara substansi terserap dan penyerapnya. Dalam sistem adsorpsi, fasa teradsoprsi dalam solid disebut adsorbat sedangkan solid tersebut adalah adsorben [6].
Hal ini dapat disimpulkan bahwa baik dari bermacam media penyaring maupun metode yang digunakan, mampu untuk menyaring gas CO2 dalam biogas, namun kelemahan dari banyak penelitian sebelumnya menggunakan bahan kimia yang sulit didapatkan dan sulit terjangkau bagi masyarakat luas. Membuat penelitian ini berfokus untuk memberi solusi terhadap penyaring yang tidak hanya memiliki sifat material mampu serap yang potensial, namun juga terjangkau, yaitu dengan adsorben serbuk genteng, lalu dengan metode variasi laju aliran untuk mengetahui keoptimalan purifikasi.
Dari permasalahan diatas diberikan solusi bahwa serbuk genteng memiliki potensi untuk penyerapan CO2 dikarenakan dalam lempung serbuk genteng mengandung silika (SiO2) dan alumina (Al2O3), yang juga terdapat dalam zeolit, sehingga memiliki sifat menahan CO2 yang sama dengan zeolit sebagai adsorben [7]. Dan serbuk genteng juga memiliki sifat eco – friendly, tidak beracun, tidak korosif, ekonomis dan dapat didaur ulang sehingga cocok untuk penggunaan berkelanjutan [8]. Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini untuk mendapatkan media adsorbsi pemurnian yang terjangkau dan dapat digunakan secara berkelanjutan dengan parameter metode pengaliran dari variasi laju aliran.
Tujuan penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh laju aliran gas CH4 dan CO2 terhadap efektivitas sistem dan efektifitas absorbsi gas CO2 pada purifikasi biogas. Purifikasi menggunakan adsorben berupa serbuk genteng untuk selanjutnya dikompresi dengan laju yang sesuai sehingga mendapatkan efektivitas sistem dan hasil purifikasi yang baik.
Gambar 1: Skema Instalasi Pemurnian Biogas, bagian – bagian dari instalasi alat tersebut adalah (1) Tabung CH4, (2) Tabung CO2, (3) Regulator CO2, (4) Regulator CH4, (5) Selang Polyurethane, (6) Gas Flowmeter, (7) Gas Mixer, (8) Tabung Adsorben, (9) Tabung Adsorben, (10) Kontainer Sampel Gas (Kantung Fluida).
2. METODE DAN BAHAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen nyata (true experimental). Dalam penelitian ini dilakukan proses pencampuran CH4 dan CO2 dengan variasi perbandingan volume CH4 dan CO2 yaitu 9 : 1; yang diatur perbandingan volumenya dengan cara mengatur perbandingan laju aliran keluar gas CH4 dan CO2, serta variasi laju aliran CO2 sebesar 0,5 liter/menit dan 0,75 liter/menit. Pengambilan data dilakukan di dua tempat, yaitu Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya dan Laboratorium Instrumentasi Alat Teknik Kimia FTI Institut Teknologi Bandung. Variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah laju aliran gas dan waktu pengujian. Dalam penelitian ini
Penelitian ini menggunakan alat antara lain: Air flowmeter, Regulator gas CH4, Regulator CO2, stopwatch, tabung gas CNG, tabung gas CO2, timbangan digital, selang polyurethane, fluid bag, Gas Cromatography and Mass Spectroscopy (GCMS) dan Stargas 898. Bahan yang digunakan adalah serbuk genteng dengan besar butir 0,4 – 0,0625 mm, gas CH4 dan C02 dengan perbandingan 1 ; 1.
Berdasarkan gambar 1 diatas mengenai skema instalasi alat, alat dan bahan disiapkan sesuai dengan skema yang ada. Serbuk genteng yang telah ditumbuk dan didapatkan ukuran sesuai yang tercantum ditimbang hingga mendapatkan 200 gram. Lalu, serbuk genteng sebanyak 200 gram dimasukkan kedalam tabung adsorben (no. 8 dan 9), penyaring gas ditempelkan ke outlet tabung adsorben agar serbuk genteng tidak terbawa oleh tekanan gas. Pengujian akan dilaksanakan apabila persiapan alat sudah selesai.
2.1 PENGAMBILAN DATA.
Pengambilan data dimulai dengan gas yang terdapat pada tabung gas (no. 1 dan 2) keluar melalui regulator CH4 dan CO2 (no. 3 dan 4) yang dibuka secara bersamaan, dan mengatur gas flowmeter (no 6) dengan variasi pertama, yaitu laju aliran 1 L/menit. Stopwatch mulai dinyalakan bersamaan dengan regulator yang terbuka dan gas flowmeter yang sesuai. Gas CO2 dan CH4 akan mengalir dan bercampur di gas mixer (no. 7) melalui selang polyurethane (no. 5). Gas yang telah bercampur di gas mixer akan mengalir melewati tabung adsorben (no. 8 dan 9), kemudian gas CO2 akan disaring oleh adsorben yang ada. Ketika gas yang telah dipurifikasi selesai melewati tabung adsorben dan melewati selang akhir, maka kantung fluida / tedlar bag gas (no. 10) yang digunakan untuk menampung gas akan digunakan. Pengambilan gas dengan tedlar bag gas dilakukan dengan variasi waktu menit ke-5 dan menit ke-20, tiap pengambilan dimulai dari menit ke-5 dan ke-20 dan sampel diambil hingga tedlar bag gas penuh.
Setelah melakukan pengambilan data yang pertama, regulator ditutup dan serbuk genteng dalam tabung adsorben diganti oleh yang baru dengan aturan yang sama. Setelah persiapan selesai, pengambilan data kedua dimulai dengan variasi laju aliran 6 L/menit. Pengambilan data dilakukan dengan langkah yang sama, hingga data didapatkan. Setelah selesai pengambilan data ke-2, persiapan dan pengambilan data ke-3 dan ke-4 dilaksanakan dengan repetisi variasi laju aliran yang sama dan waktu pengambilan sampel yang sama. Lalu gas dilakukan uji kandungan gas CH4 dan CO2 dalam tedlar bag dengan mesin GCMS di Laboratorium Instrumentasi Alat, Institut Teknologi Bandung.
Selanjutnya adalah melakukan perhitungan statistik data menggunakan metode desain faktorial karena harus meneliti apakah variabel bebas yang tela didapatkan memiliki pengaruh terhadap variabel terikat dalam penelitian, sehingga secara ilmiah penelitian bisa dibuktikan secara matematis. Langkah pertama yang harus dilakukan dalam metode desain faktorial faktor dua dengan interaksi adalah penghitungan pengaruh efek utama [9];
Pengaruh utama efek A sebagai berikut;
A = 1/2n (ab+a- b- (1)) (1)
Pengaruh utama efek B sebagai berikut;
B = 1/2n (ab+b- a- (1)) (2)
Pengaruh interaksi AB sebagai berikut;
AB = 1/2n (ab+(1)-a-b) (3)
Pengaruh efek yang bernilai positif artinya setiap kenaikan nilai suatu efek; semisal efek A yang positif; maka pengaruhnya sebanding yaitu bertambahnya yield atau nilai hasil yang dipengaruhi, sementara hasil negatif berarti setiap kenaikan nilai, maka berbanding terbalik diiringi dengan berkurangnya yield atau nilai hasil yang dipengaruhi. Efek interaksi AB adalah nilai interaksi yang berpengaruh kecil terhadap dua
main effects.[10].
Dalam metode desain faktorial dua-faktor dengan interaksi, dengan faktor row dan column, untuk mengetahui apakah hipotesa yang kita miliki terhadap hasil penelitian memiliki pengaruh atau tidak dapat dilakukan uji hipotesis dengan cara seperti berikut [11]:
Uji Hipotesis
Equality of column treatment effects (faktor A)
H0: τ1= τ2=⋯= τi = 0 (4)
H1: paling sedikit ada satu τi≠0 (5)
Equality of row treatment effects (faktor B)
H0: β1=β2=⋯= βj=0 (6)
H1: paling sedikit ada satu βj≠0 (7)
Interaksi antar factor
H0: (τβ)ij=0, untuk semua i, j (8)
H1: paling sedikit ada satu (τβ)ij≠0 (9)
Yang jika diartikan adalah :
H0: interaksi faktor A tidak mempengaruhi respon secara signifikan (10)
H1: interaksi faktor A mempengaruhi respon secara signifikan (11)
Hipotesis Ho ditolak jika Fhitung > Ftabel
H0: interaksi faktor B tidak mempengaruhi respon secara signifikan (12)
H1: interaksi faktor B mempengaruhi respon secara signifikan (13)
Hipotesis Ho ditolak jika Fhitung > Ftabel
H0: interaksi faktor AB tidak mempengaruhi respon secara signifikan (14)
H1: interaksi faktor AB mempengaruhi respon secara signifikan (15)
Hipotesis Ho ditolak jika Fhitung > Ftabel
Nilai Ftabel kita tentukan dari tabel uji F. dari berbagai macam perhitungan analisis statistik kemudian memasukkan data perhitungan diatas pada tabel anova [12].
3. HASIL DAN DISKUSI
3.1 METODE DESAIN FAKTORIAL
Dalam perhitungan metode desain faktorial yang digunakan adalah metode 22 factorial design. Level dalam faktor dapat disebut A dan B, atau “low” dan “high”. Dalam analisis yang ada, faktor A merupakan faktor laju aliran, dan faktor B merupakan waktu. Dalam tabel dibawah dapat diketahui prosentase CO2 setelah purifikasi.
Table 2: Prosentase CO2 setelah purifikasi (%). Laju Aliran Waktu
1 L/min 6 L/min
5 menit 15.955,54 22.872,81 20 menit 17.161,04 22.725,71
Gambar 2 dibawah dilanjutkan dengan melakukan perhitungan rata-rata pengaruh masing – masing faktor dengan perhitungan sebagai berikut;
Gambar 2: Kombinasi data pada desain faktorial.
Y = 1 – 20,83 A – 0,12 B + 1,67 I (16)
Pada rumus diatas didapatkan persamaan metode desain faktorian atau persamaan Y, jadi secara perhitungan statistik hasil yang didapatkan bahwa ada penurunan persentase karbondioksida selama proses purifikasi biogas menggunakan adsorben serbuk genteng. Uji hipotesis dengan H0 dan H1 digunakan sebagai referensi apakah terdapat pengaruh dari faktor yang telah diuji berikut. Lalu dibawah ini merupakan perhitungan dari masing – masing faktor yang berpengaruh.
1. Faktor laju aliran
= 1/2.2 (16,18+17,14- 17,57- 17,69) = 1,32
Berarti peningkatan kecepatan laju aliran biogas dapat meningkatkan jumlah CO2 yang terdapat dalam sistem.
2. Faktor waktu
= 1/2.2 (16,18+17,57- 17,14- 17,69) = -0,27
Berarti seiring bertambahnya waktu purifikasi dapat menurunkan jumlah CO2. 3. Interaksi
= 1/2.2 (16,18+17,69-17,14-17,57) = 0,16
Terdapat interaksi antara waktu purifikasi dengan laju aliran biogas meskipun sangat kecil.
Jadi secara perhitungan statistik hasil yang didapatkan bahwa ada penurunan prosentase karbondioksida selama proses purifikasi biogas menggunakan adsorben serbuk genteng meskipun selisih antara prosentase pada menit ke-5 dan 20 tidak terlampau besar. Uji hipotesis dengan H0 dan H1 digunakan sebagai referensi apakah terdapat pengaruh dari faktor yang telah diuji berikut hasil perhitungan tabel ANOVA;
Dari perhitungan ANOVA pada Tabel 4.3, uji analisis variansi mengenai penyerapan karbondioksida pada biogas dengan serbuk genteng bisa ditarik kesimpulan berupa;
1. Untuk laju aliran, Fhitung > F(0,05;1;4) yaitu 85,37797912 > 7,71. Maka H0 diterima dan H1 ditolak jadi faktor laju aliran biogas berpengaruh terhadap penurunan persentase CO2.
2. Untuk waktu, Fhitung > F(0,05;1;4) yaitu 0,002687711 < 7,71. Maka H0 diterima dan H1 ditolak jadi faktor waktu purifikasi tidak berpengaruh terhadap penurunan persentase CO2.
3. Untuk laju aliran – waktu, Fhitung > F(0,05;1;4) yaitu 0,55155947 < 7,71. Maka H0 ditolak H1 jadi faktor variasi purifikasi antara laju aliran – waktu tidak berpengaruh terhadap penurunan persentase CO2.
3.2 EFEKTIVITAS PENYERAPAN CO2
Gambar 3: Prosentase CO2 selama proses purifikasi.
Gambar 3 adalah prosentase CO2 selama proses purifikasi. Komposisi gas tanpa penyerapan sebagai acuan penyerapan gas sebesar 52,332%. Dengan persentase CO2 sebesar 44,83%, pada variasi laju aliran 1 L/menit pada menit ke-5 persentase karbondioksida berkurang 7,5%; lalu memasuki menit ke-20 sebesar 43,04%, penurunan dari titik awal semakin besar yaitu 9,29 %; selisih nilai penurunan antar menit ke-5 dan ke-20 sebesar 1,79% pada laju aliran tersebut. Sementara, dengan laju aliran 6 L/menit, pada menit ke-5 dengan persentase CO2 sebesar 22,33, persentase karbondioksida mendapai nilai penurunan senilai 30%; kemudian pada menit ke-20 dengan persentase CO2 sebesar 23,88%, nilai penurunan berkurang menjadi 27,02%; selisih penurunan persentase CO2 antar waktu sebesar 2,98%.
Seperti sudah dibahas hubungan antara gaya van der Waals dari persamaan van der Waals dengan fenomena yang ada, hal yang menyebabkan laju aliran yang tinggi memiliki persentase CO2 lebih kecil di-pengaruhi oleh besarnya CO2 yang terabsorbsi lebih banyak akibat banyaknya CO2 yang terserap dari pem-bahasan sebelumnya. Pada laju aliran ke 6 L/menit dengan pengambilan menit ke 20, terjadi penurunan penyerapan CO2, karena banyak nya yang sudah berikatan pada waktu sebelumnya, sehingga CO2 yang tid-ak sempat berikatan terlepas karena serbuk genteng menjadi lebih jenuh dan tid-akhirnya menyebabkan biogas lebih kotor pada menit ke 20.
Gambar 4 adalah diagram efektivitas penyerapan karbondioksida selama proses purifikasi, untuk memperolehnya digunakan rumus [14];
(17) Dimana:
η = Efektivitas penyerapan CO2
CO2, out = Prosentase CO2 yang tidak terserap (%) CO2, in = Kadar CO2 masuk (%)
Efektivitas pada laju aliran 1 L/menit dengan persentase 55,17% pada menit ke-5 dan 56,96 % pada menit ke-20, dengan selisih kenaikan efektivitas 1,79%. Pada laju aliran 6 L/min, efektivitas pada menit ke-5 senilai 77,67% serta pada menit ke-20 sebesar 74,69%, dengan selisih penurunan efektivitas sebesar 2,98%. Semakin tinggi laju aliran maka efektivitas akan semakin bertambah, hal ini disebabkan proses adsorbsi dengan laju aliran yang lebih tinggi menyebabkan penyerapan CO2 lebih maksimal dibandingkan laju aliran yang lebih rendah akibat ikatan CO2 yang mengalami gaya van der Waals yang memiliki massa jenis yang lebih besar mengakibatkan banyaknya CO2 di ruangan tersebut dalam satu waktu, mengakibatkan banyaknya yang terikat dengan adsorben dibandingkan bila massa jenis nya lebih kecil akibat laju aliran yang lebih tinggi. Penyerapan karbondioksida menurun pada laju aliran 6 L/menit menit ke 20 karena serbuk genteng yang sudah jenuh karena sudah menyerap banyak CO2, sehingga terjadi penurunan efektivitas karbondioksida.
3.3 NILAI KALOR CH4
Peningkatan prosentase CH4 setelah pemurnian biogas tidak mengartikan bahwa prosentase CH4 bertambah, namun perbandingan prosentasenya bertambah karena perrbandingannya dengan CO2 yang prosentasenya berkurang akibat pemurnian yang terjadi. Oleh karena itu, apabila CO2 sebagai zat pengotor berkurang maka diharapkan nilai kualitas biogas akan meningkat, disini yang dimaksud adalah nilai kalor. Nilai kalor pembakaran biogas aktual bisa dihitung menggunakan prosentase CH4 menggunakan rumus [15];
Table 2: Prosentase CO2 setelah purifikasi (%).
Laju Aliran Waktu 1 L/min 6 L/min 5 menit 50,65 72,23 20 menit 54,48 72,61 (18) Dimana
HVBiogas = Nilai kalor biogas (kJ/m3) HVCH4 = Nilai kalor CH4 (kJ/kg) VCH = Volume CH4 (m3) VTotal = Volume biogas (m3)
ρCH4 = Massa jenis CH4 (0,63 kg/m3)
Didapatkan setelah perhitungan nilai kalor pembakarannya pada tabel 3 ialah.
Pada Tabel 4 , didapatkan hubungan bahwa semakin besar efektivitas penyerapan CO2 (didapatkan nilai kalor terbesar pada laju aliran 6 L/menit dan menit ke-5 dengan nilai kalor 22.872,81 (kJ/m3) maka semakin besar nilai kalor dari pada biogas.
Ini disebabkan oleh tabung adsorben pada rangkaian yang menampung serbuk genteng sebanyak 200 gram pada rangkaian penyerapan biogas, dan diameter tabung yang lebih besar dari pipa lewatnya gas. Ketika suatu laju aliran semakin besar, hal ini berhubungan dengan debit yang mengalir, jadi semakin besar laju aliran nya maka semakin banyak gas yang mengalir dalam suatu volume dalam waktu yang bersamaan, dengan kondisi kecepatan yang tetap konstan di tiap laju aliran karena tekanan dikondisikan dalam 1 bar secara konstan. Semakin tinggi laju aliran, maka penyerapan CO2 akan semakin banyak karena CO2 yang
berikatan dengan serbuk genteng akan semakin banyak juga karena lebih banyak melewati serbuk genteng yang ada di ruangan.
Hal ini juga berkaitan dengan persamaan van der Waals; yang merupakan persamaan sebuah gas ideal ke gas nyata; dimana rumus persamaan van der Waals menghubungkan empat variabel keadaan: tekanan fluida p, volume total wadah fluida V, jumlah partikel N, dan suhu absolut sistem T (Maxwell, 1874), dan rumus dari gas ideal adalah:
(19) Untuk memperhitungkan volume yang dibutuhkan molekul gas nyata, persamaan van der Waals menggantikan V dalam hukum gas ideal dengan (V-b), di mana b adalah volume per mol yang ditempati oleh molekul. Ini mengarah pada;
(20) Sumber: Dalgarno (1966)
Modifikasi kedua yang dibuat untuk perhitungan hukum gas ideal untuk fakta bahwa molekul-molekul gas memang menarik satu sama lain dan bahwa gas nyata karenanya lebih mudah dikompresi daripada gas ideal. Van der Waals disediakan bagi tarik antarmolekul dengan menambahkan tekanan yang diamati P dalam istilah persamaan a/ di mana “a” adalah konstanta yang nilainya bergantung pada gas. Persamaan van der Waals karenanya dituliskan sebagai;
(21) Sumber: Berry (2000)
dan dapat pula ditulis sebagai;
(22) Sumber: Berry (2000)
Atau jika persamaan dibalik menjadi persamaan tekanan adalah:
(23) Dengan Vm adalah volume molar gas, R adalah tetapan gas universal, T adalah suhu, P adalah tekanan, dan V adalah volume. Ketika volume molar Vm besar, b menjadi dapat diabaikan dibandingkan dengan Vm, a/ menjadi diabaikan terhadap P, dan persamaan van der Waals direduksi menjadi hukum gas ideal, PVm=RT.
Karena fluida adalah gas, bukan liquid, maka massa jenis yang ada dalam sistem tidak menentu atau berubah (compressible), maka pendekatan volume unsur disini diwakili oleh massa jenis (ρ), sehingga ρ = P/RT. Dan rumus volume molar adalah Vm= Volume/mol dengan volume adalah V= m/ρ. Ketika laju alir yang dihasilkan lebih banyak, maka massa jenis yang dihasilkan lebih besar, oleh karena itu volume molar yang dihasilkan lebih kecil dalam kasus laju aliran yang besar. Lalu dalam rumus P = RT/(V_m-b) - a/ , didapatkan Vm sebagai pembagi yang kecil, maka didapatkan tekanan (P) yang lebih besar dibandingkan dengan laju aliran yang lebih kecil, oleh karena itu ikatan van der Waals yang terjadi antara CO2 dengan adsorben serbuk genteng lebih kuat, sehingga lebih banyak ikatan yang terjadi dibandingkan laju aliran rendah, akibatnya nilai kalor lebih tinggi karena CO2 yang terserap lebih besar.
4. KESIMPULAN
Diperoleh beberapa kesimpulan hasil dari analisa yang telah dilakukan pada penelitian ini, yaitu sebagai berikut:
1. Variasi laju aliran 6 L/min pada menit ke – 5 menunjukkan prosentase terendah CO2 yaitu 22,33% dengan penurunan terbesar 30% dari kondisi awal, fenomena tersebut disebabkan oleh laju aliran yang
lebih besar menyebabkan dorongan pada unsur akibat tekanan yang keluar dari tabung lebih besar dan massa jenis dari gas CO2 yang dalam kondisi incompressible lebih besar, mengakibatkan gaya van der Waals yang bekerja lebih besar dengan adsorben, sehingga CO2 yang terserap lebih banyak.
2. Efektivitas penyerapan CO2 tertinggi ada pada adsorben dengan laju aliran terbesar, yaitu 6 L/min pada menit ke – 5 sebesar 77,67%, diakibatkan karena tingginya gaya van der Waals yang lebih tinggi, maka efektifitas penyerapan oleh adsorben nya lebih tinggi.
3. Nilai kalor tertinggi ada pada variasi laju aliran 6 L/min dengan waktu pengambilan data menit ke – 5, dengan besar kalor 17.429,32 kJ/m3, disebabkan oleh paling banyak CO
2 yang terserap oleh adsorben akibat massa jenis yang besar sehingga tekanan semakin besar, akibat penyerapan CO2 yang semakin banyak maka meninggikan nilai kalornya.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1] WAHYUNI, SRI., Biogas, Jakarta : Penebar Swadaya, 2010.
[2] HARYATI, T., “Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber Energi Alternatif”, Jurnal Warta-zoa. 16: 160-169, 2006.
[3] WIDHIYANURIYAWAN, D., HAMIDI, N. & TRIMANDOKO, C., “Purifikasi Biogas dengan Variasi Ukuran dan Massa Zeolit terhadap Kandungan CH4 dan CO2”, Jurnal Rekayasa Mesin Vol.5, No.3: 27-32, 2014.
[4] SUGIARTO., OERBANDONO, TJUK, WIDHIYANURIYAWAN, DENNY., PUTRA, FARUQ
SYAH PERMANA., “Purifikasi Biogas Sistem Kontinyu Menggunakan Zeolit”, Jurnal Rekayasa Me-sin Vol.4, No.1 Tahun 2013 1-10, 2012.
[5] JØRGENSEN, PETER JACOB. (2009). Biogas-Green Energy, Digisource Danmark A/S : Denmark. [6] RITONGA AM, MASYRUKHI., “Optimasi kandungan metana (CH4) biogas kotoran sapi
menggunakan berbagai jenis adsorben”, Jurnal Rona Tek. Pertanian 10(2):8-12, 2017.
[7] DIHARJO, KUNCORO. DKK., “Pengaruh Kandungan Dan Ukuran Serbuk Genteng Sokka Terhadap Ketahanan Bakar Komposit Geopolimer”, Jurnal Rekayasa Mesin Vol.4, No. 1 Tahun 2013: 27-34, 2013.
[8] SYAHPUTRA, I.A., Pengaruh Laju Aliran Gas CH4 dan CO2 terhadap efisiensi sistem dan efektifitas penyerapan gas CO2 pada purifikasi dan penabungan biogas, Malang: Universitas Brawijaya, 2016. [9] MONTGOMERY. DOUGLAS C., Design and Analysis of Experiments Eigth Edition, Tempe, Arizona:
John Wiley & Sons, Inc. Elsevier, Journal of Composite Part B. Vol. 116 (186 - 199), 2013.
[10] MONTGOMERY. DOUGLAS C., Design and Analysis of Experiments Eigth Edition, Tempe, Arizona: John Wiley & Sons, Inc. Elsevier, Journal of Composite Part B. Vol. 116 (236), 2013.
[11] MONTGOMERY. DOUGLAS C., Design and Analysis of Experiments Eigth Edition, Tempe, Arizona: John Wiley & Sons, Inc. Elsevier, Journal of Composite Part B. Vol. 116 (189), 2013.
[12] LINCOLN UNIVERSITY., Library, Teaching and Learning Factorial Designs QMET201. Christchurch: Lincoln University, 2016.
[13] PUTRA, I. A. S., Pengaruh Laju Aliran Biogas Terhadap Purifikasi dan Penyimpanan CH4 Dengan Sistem Kompresi, Malang : Universitas Brawijaya, 2016.
[14] MITZLAFF, KLAUS VON. Engines for Biogas. Eschborn : Deutsches Zentrum für Entwicklungstech-nologien, 1988.
[15] MARZAN. ABDUL KADIR DAN AMINUR., “Pengaruh Pola Anyaman Terhadap Kekuatan Tarik dan Bending Komposit Berpenguat Serat Bambu”. DINAMIKA, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin. Vol. 6 (ISSN: 2085 - 8817), 2014.
