PENGARUH KATALIS NATRIUM KLORIDA (NaCl) PADA PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT TERHADAP
KARAKTERISASI BIO OIL
SKRIPSI
OLEH:
SITI HAFSOH 160405027
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
NOVEMBER 2021
PENGARUH KATALIS NATRIUM KLORIDA (NaCl) PADA PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT TERHADAP
KARAKTERISASI BIO OIL
SKRIPSI
OLEH:
SITI HAFSOH 160405027
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
NOVEMBER 2021
PRAKATA
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Pengaruh Katalis Natrium Klorida (NaCl) pada Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit Terhadap Karakterisasi Bio Oil”. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Pada penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat masukan dan bantuan, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Prof. Ir. Seri Maulina, M.Si, Ph.D. selaku dosen pembimbing atas ilmu yang telah diberikan kepada penulis selama penelitian dan penyelesaian skripsi.
2. Bapak Dr. Ir. Bambang Trisakti, M.T selaku Koordinator Skripsi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Ir. Maya Sarah, S.T., M.T., Ph.D., IPM selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. Ir. Taslim, M.Si, IPM dan Bapak Okta Bani, S.T., M.T selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran demi kesempurnaan skripsi ini.
5. Dosen dan staf Teknik Kimia USU yang telah membantu penulis selama masa perkuliahan.
6. Orang tua yang telah memberikan dukungan materil maupun spiritual.
7. Saudara tersayang yang memberi semangat dan dukungan kepada penulis, Kak Anggun, Kak Iyus, Kak Ima, Bah Kulal, Kak Fida, Bah Adol, Bah Jamak, dan Kak Nunik.
8. Dwi Ajeng Sukmawati, Ratih Pratiwi, dan Alri Tamba, selaku tim penelitian penulis yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
9. Rekan-rekan TRP Dwi Nur Rahmadani, Elvi Sundari, dan Khairuzan Ahmad Hasibuan yang telah memberikan dukungan kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk : Ayah dan Mamak Tercinta
Ayahanda H. Rojab Hasibuan & Ibunda Hj. Mahniar Nasution
Kata terima kasih tak mampu membalas segala pengorbanan yang telah kalian lakukan. Untuk ketulusan hati dalam membesarkan, untuk kesabaran dalam mendidik, untuk keikhlasan dalam memberi,
mendukung dan mendoakan dalam setiap langkah. Orang tua yang sangat ku cintai.
Skripsi ini juga saya persembahkan kepada saudara tercinta yang sangat saya kasihi Siti Aguna, Yusnida, Halimah, Saidi Kulal, Rafida, Abdul Haris Hasibuan, Jamak Sari, dan Nur Aini. Terima
kasih atas semangat, dukungan, serta rangkaian doa yang tiada hentinya terucap.
Tak ada kalimat indah yang dapat menjelaskan betapa berartinya kalian bagi saya, kecuali sepenggal doa yang semoga akan dikabulkan
oleh-Nya. Semoga kita senantiasa dalam lindungan-Nya.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Siti Hafsoh
NIM : 160405027
Tempat/Tgl.
Lahir
: Kampung Salak/ 20 Juli 1997 Nama Orang Tua : Rojab Hasibuan
Mahniar Nasution Alamat Orang
Tua
: Kampung Salak
Kecamatan Bagan Sinembah, Kabupaten Rokan Hilir, Riau
Asal Sekolah:
SD Negeri 019 Salak 2003-2009
MTs. S. PP Ath-Thohiriyah Gunung Selamat 2010-2013
MA Negeri Rantauprapat 2013-2016 Pengalaman Organisasi/ Kerja:
1. Asisten Laboratorium Kimia Organik periode 2018-2020 sebagai asisten modul Hidrokarbon, Karbohidrat, dan Asam Sulfanilat.
2. Kerja praktek di PKS Aek Torop PTPN III Desa Aek Batu, Kecamatan Torgamba, Kabupaten Labuhan Batu Selatan, Sumatera Utara.
3. Covalen Study Group (CSG) periode 2018-2019 sebagai Sekretaris Bidang Dakwah.
4. Anggota Covalen Study Group periode 2016-2021.
5. HIMATEK FT USU periode 2019-2020 sebagai Anggota Bidang Sosial dan Rohani.
Beasiswa yang pernah diperoleh:
1. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) Tahun 2019
PENGARUH KATALIS NATRIUM KLORIDA (NaCl) PADA PIROLSIS PELEPAH KELAPA SAWIT
TERHADAP KARAKTERISASI BIO OIL ABSTRAK
Kebutuhan energi dan sumbernya terus meningkat sebagai akibat perkembangan populasi dan ekonomi. Energi fosil konvensional yang terbesar keberadaannya terbatas dan tidak terbarukan seperti minyak bumi, batubara, dan gas alam. Sumber energi baru dan terbarukan menjadi alternatif untuk mengatasi permasalahan tersebut. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan dan berkelanjutan. Salah satu jenis biomassa yang melimpah di Indonesia yaitu pelepah kelapa sawit. Pelepah kelapa sawit mengandung selulosa 34,89 %, lignin 19,87 %, dan hemiselulosa 27,14 %.
Komponen tersebut dapat dikonversi menjadi bio oil melalui teknologi pirolisis. Tujuan penelitian ini yaitu mempelajari pengaruh katalis NaCl pada pirolisis pelepah kelapa sawit terhadap karakterisasi bio oil. Pirolisis dilakukan pada suhu 30 oC sampai 550oC selama 50 menit dengan variasi penambahan katalis 0, 1, 2, 3, 4, dan 5 % katalis NaCl. Analisis karakterisasi bio oil yang dilakukan yaitu yield bio oil, keasaman, densitas, viskositas, nilai kalor bio oil, dan komponen bio oil menggunakan GC-MS. Hasil penelitian terbaik diperoleh dari pirolisis dengan penambahan katalis 1 % dengan pH 3,2, densitas 1,1868 g/ml, viskositas 2,1219 mm2/s dan nilai kalor 33,6994 MJ/kg. Yield bio oil tertinggi diperoleh dari pirolisis dengan katalis 5 % yaitu 10,3967 %.
Kata kunci: bio oil, pelepah kelapa sawit, pirolisis, katalis NaCl
THE EFFECT OF SODIUM CHLORIDE (NaCl) CATALYST ON THE OIL PALM FRONDS PYROLYSIS OF BIO OIL
CHARACTERIZATION ABSTRACT
The demand for energy and its sources continues to increase as a result of population and economic development. The largest conventional fossil energy is limited and non- renewable such as oil, coal, and natural gas. New and renewable energy sources are an alternative to overcome these problems.
Biomass is a renewable and sustainable energy source. One of the abundant types of biomass in Indonesia is oil palm fronds. Oil palm fronds contains 34,89 % cellulose, 19,87 % lignin, and 27,14 % hemicellulose. These components can be converted into bio oil through pyrolysis technology. The purpose of this study was to study the effect of NaCl catalyst on the pyrolysis of oil palm fronds on the characterization of bio oil. Pyrolysis was carried out at a temperature of 30 oC to 550 oC for 50 minutes with various additions of catalyst 0, 1, 2, 3, 4, and 5% NaCl catalyst. Analysis of bio oil characterization was carried out, namely bio oil yield, acidity, density, viscosity, calorific value of bio oil, and bio oil components using GC-MS. The best results were obtained from pyrolysis with the addition of 1% catalyst with a pH of 3,2, density 1,1868 g/ml, viscosity 2,1219 mm2/s and calorific value 33,6994 MJ/kg. The highest yield of bio oil was obtained from pyrolysis with 5%
catalyst, namely 10,3967 %.
Keywords: bio oil, oil palm fronds, pyrolysis, NaCl catalyst
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN SKRIPSI ii
LEMBAR PERSETUJUAN iii
PRAKATA iv
DEDIKASI vi
RIWAYAT HIDUP PENULIS vii
ABSTRAK viii
DAFTAR ISI x
DAFTAR GAMBAR xiii
DAFTAR TABEL xv
DAFTAR LAMPIRAN xvi
DAFTAR SINGKATAN xviii
DAFTAR SIMBOL xix
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 PERUMUSAN MASALAH 7
1.3 TUJUAN PENELITIAN 8
1.4 MANFAAT PENELITIAN 8
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 10
2.1 ENERGI 10
2.2 PIROLISIS 11
2.2.1 Pengertian Pirolisis 11
2.2.2 Pirolisis Cepat Berkatalis 12
2.3 BIO OIL 13
2.3.1 Pengertian Bio Oil 13
2.3.2 Komponen Penyusun Bio Oil 14
2.3.3 Sifat-Sifat Bio Oil 15
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 17
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 17
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 18
3.2.1 Bahan-bahan 18
3.2.2 Peralatan Penelitian 18
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN 19
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 19
3.4.1 Persiapan Bahan Baku 19 3.4.2 Prosedur Persiapan Katalis NaCl 19 3.4.3 Prosedur Pencampuran Katalis dengan Bahan Baku 20 3.4.4 Prosedur Pirolisis Berkatalis Pelepah Kelapa Sawit 20 3.5 PROSEDUR ANALISIS BIO OIL 20
3.5.1 Prosedur Analisis Yield Bio Oil 20
3.5.2 Prosedur Treatment Bio Oil 21
3.5.3 Prosedur Analisis Keasaman Bio Oil 21
3.5.4 Prosedur Analisis Viskositas Bio Oil 21
3.5.5 Prosedur Analisis Densitas Bio Oil 22
3.5.6 Prosedur Analisis Nilai Kalor Bio Oil 22
3.5.7 Prosedur Analisis Komponen Bio Oil 23
3.6 FLOWCHART PENELITIAN 24
3.6.1 Flowchart Penelitian Secara Keseluruhan 24
3.6.2 Flowchart Persiapan Bahan Baku 25
3.6.3 Flowchart Persiapan Katalis NaCl 26
3.6.4 Flowchart Pencampuran Bahan Baku dengan Katalis 26
3.6.5 Flowchart Pembuatan Bio Oil 27
3.6.6 Flowchart Analisis Bio Oil 28
3.6.6.1 Flowchart Analisis Yield Bio Oil 28
3.6.6.2 Flowchart Analisis Treatment Bio Oil 28
3.6.6.3 Flowchart Analisis Densitas Bio Oil 29
3.6.6.4 Flowchart Analisis Viskositas Bio Oil 30
3.6.6.4 Flowchart Analisis Nilai Kalor Bio Oil 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 32
4.1 PENGARUH KATALIS NaCl PADA VOLUME BIO OIL
YANG DIHASILKAN 32
4.2 PENGARUH KATALIS NaCl PADA YIELD PRODUK
BIO OIL 36
4.3 PENGARUH KATALIS NaCl PADA DENSITAS BIO OIL 38 4.4 PENGARUH KATALIS NaCl PADA pH BIO OIL 40 4.5 PENGARUH KATALIS NaCl PADA VISKOSITAS BIO OIL 41 4.6 PENGARUH KATALIS NaCl PADA NILAI KALOR BIO OIL 42 4.7 PENGARUH KATALIS NaCl TERHADAP KOMPONEN
BIO OIL DENGAN ANALISA GC-MS 45
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 50
5.1 KESIMPULAN 50
5.2 SARAN 50
DAFTAR PUSTAKA 51
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.1 Mekanisme Reaksi Pirolisis Sekam Padi dengan
Menggunakan Katalis NaCl 4
Gambar 2.1 Terminologi Komoditas Energi 10
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian Secara Keseluruhan 24
Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Bahan Baku 25
Gambar 3.3 Flowchart Persiapan Katalis NaCl 26
Gambar 3.4 Flowchart Pencampuran Bahan Baku dengan Katalis 26
Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Bio Oil 27
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Yield Bio Oil 28
Gambar 3.7 Flowchart Treatment Bio Oil 28
Gambar 3.8 Flowchart Anakisis Densitas Bio Oil 29
Gambar 3.9 Flowchart Analisis Viskositas Bio Oil 30 Gambar 3.10 Flowchart Analisis Nilai Kalor Bio Oil 31 Gambar 4.1 Pengaruh Katalis Terhadap Volume Bio Oil 32 Gambar 4.2 Mekanisme Reaksi Perengkahan (a) Selulosa (b) Hemiselulosa
(c) Lignin pada Biomassa 34
Gambar 4.3 Yield Produk Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit Menggunakan
Katalis NaCl 35
Gambar 4.4 Pengaruh Katalis NaCl pada Yield Produk Pirolisis 36 Gambar 4.5 Pengaruh Katalis Terhadap Densitas Bio Oil 38 Gambar 4.6 Pengaruh Katalis Terhadap pH Bio Oil 40 Gambar 4.7 Pengaruh Katalis Terhadap Viskositas Bio Oil 41 Gambar 4.8 Pengaruh Katalis Terhadap Nilai Kalor Bio Oil 43 Gambar 4.9 Kromatogram Komponen Bio Oil dari Pirolisis Tanpa Katalis 45 Gambar 4.10 Kromatogram Komponen Bio Oil dari Pirolisis Dengan
Katalis 1 % 45
Gambar 4.11 Kromatogram Komponen Bio Oil dari Pirolisis Dengan
Katalis 2 % 46
Gambar 4.12 Kromatogram Komponen Bio Oil dari Pirolisis Dengan
Katalis 3 % 46 Gambar 4.13 Kromatogram Komponen Bio Oil dari Pirolisis Dengan
Katalis 4 % 47
Gambar 4.14 Kromatogram Komponen Bio Oil dari Pirolisis Dengan
Katalis 5 % 47
Gambar C.1 Alat Pencacah Pelepah Kelapa Sawit 67
Gambar C.2 Pelepah Kelapa Sawit 67
Gambar C.3 Cacahan Pelepah Kelapa Sawit 68
Gambar C.4 Pengeringan Cacahan Pelepah Kelapa Sawit 68
Gambar C.5 Alat Penyerbuk Pelepah Kelapa Sawit 69
Gambar C.6 Penyaringan Serbuk Pelepah Kelapa Sawit 69
Gambar C.7 Penimbangan Katalis NaCl 70
Gambar C.8 Kalsinasi Katalis NaCl 70
Gambar C.9 Tungku Pembakaran Reaktor Pirolisis 71
Gambar C.10 Pipa Penghubung Kondensor 71
Gambar C.11 Penampungan Bio Oil 72
Gambar C.12 Penyaringan Bio Oil 72
Gambar C.13 Bio Oil (a) Tanpa Katalis (b) Katalis 1 % (c) Katalis 2 %
(d) Katalis 3 % (e) Katalis 4 % (f) Katalis 5 % 73
Gambar C.14 Bio Char 73
Gambar C.15 Penimbangan Piknometer + Bio Oil 74
Gambar C.16 Pengukuran pH Bio Oil 74
Gambar C.17 Aanalisis Viskositas Bio Oil 75
Gambar C.18 Bom Kalorimeter 75
Gambar C.19 Alat GC-MS 76
Gambar D.1 Hasil Analisa Nilai Kalor Bio Oil 77
Gambar D.2 Foto Hasil GC-MS Bio Oil Tanpa Katalis 78 Gambar D.3 Foto Hasil GC-MS Bio Oil Dengan Katalis 1 % 79 Gambar D.4 Foto Hasil GC-MS Bio Oil Dengan Katalis 2 % 80 Gambar D.5 Foto Hasil GC-MS Bio Oil Dengan Katalis 3 % 81 Gambar D.6 Foto Hasil GC-MS Bio Oil Dengan Katalis 4 % 82 Gambar D.7 Foto Hasil GC-MS Bio Oil Dengan Katalis 5 % 83
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Rangkuman Penelitian Terdahulu 5
Tabel 2.1 Perbandingan Karakteristik Bio Oil dengan Heavy Fuel Oil 16
Tabel 2.2 Bahan Bakar Solar/Bio Solar Pertamina 16
Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian 17
Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Penelitian 19
Tabel 4.1 Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Minyak Jenis Minyak Bakar yang Dipasarkan Di Dalam Negeri 39
Tabel 4.2 Persentase Area Komponen Bio Oil 48
Tabel A.1 Volume Bio Oil pada Rentang Waktu 5 Menit 61
Tabel A.2 Analisa Yield Produk Bio Oil 61
Tabel A.3 Analisa Densitas Produk Bio Oil 62
Tabel A.4 Analisa Viskositas Produk Bio Oil 62
Tabel A.5 Analisa pH Produk Bio Oil 63
Tabel A.6 Analisa Nilai Kalor Produk Bio Oil 63
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA HASIL PENELITIAN 61
LA.1 DATA HASIL VOLUME BIO OIL PADA
RENTANG WAKTU LIMA MENIT 61
LA.2 DATA HASIL ANALISIS YIELD PRODUK
PIROLISIS 61
LA.3 DATA HASIL ANALISIS DENSITAS BIO OIL 62 LA.4 DATA HASIL ANALISIS VISKOSITAS
BIO OIL 62
LA.5 DATA HASIL ANALISIS pH BIO OIL 63
LA.6 DATA HASIL ANALISIS NILAI KALOR
BIO OIL 63
LAMPIRAN B DATA PERHITUNGAN 64
LB.1 DATA PERHITUNGAN YIELD BIO OIL 64
LB.2 DATA PERHITUNGAN DENSITAS BIO OIL 64 LB.3 DATA PERHITUNGAN VISKOSITAS BIO OIL 64 LB.4 DATA PERHITUNGAN NILAI KALOR BIO OIL 66
LAMPIRAN C DOKUMENTASI PENELITIAN 67
LC.1 PERSIAPAN BAHAN BAKU 67
C.1.1 Alat Pencacah Pelepah Kelapa Sawit 67 C.1.2 Potongan Pelepah Kelapa Sawit 67 C.1.3 Cacahan Pelepah Kelapa Sawit 68 C.1.4 Pengeringan Pelepah Kelapa Sawit 68 C.1.5 Alat Penyerbukan Pelepah Kelapa Sawit 69 C.1.6 Penyaringan Serbuk Pelepah Kelapa Sawit 69
LC.2 PERSIAPAN KATALIS 70
C.2.1 Penimbangan Katalis 70
C.2.2 Kalsinasi Katalis 70
LC.3 PROSES PIROLISIS 71
C.3.1 Rangkaian Alat Pirolisis 71
C.3.3 Penampungan Bio Oil 72
LC.4 PRODUK PIROLISIS 72
C.4.1 Penyaringan Bio Oil 72
C.4.2 Bio Oil 73
C.4.2 Bio Char 73
LC.5 ANALISA BIO OIL 74
C.5.1 Analisa Densitas Bio Oil 74
C.5.2 Analisa pH Bio Oil 74
C.5.3 Analisa Viskositas Bio Oil 75
C.5.4 Analisa Nilai Kalor 75
C.5.5 Analisa Komponen Bio Oil 76
LAMPIRAN D FOTO HASIL UJI NILAI KALOR DAN GC-MS
BIO OIL 77
LD.1 HASIL UJI NILAI KALOR 77
LD.2 KROMATOGRAM HASIL UJI GC-MS
BIO OIL 78
D.2.1 Hasil Uji GC-MS Bio Oil pada Pirolisis
Tanpa Katalis 78
D.2.2 Hasil Uji GC-MS Bio Oil pada Pirolisis
Dengan Katalis 1 % 79
D.2.3 Hasil Uji GC-MS Bio Oil pada Pirolisis
Dengan Katalis 2 % 80
D.2.4 Hasil Uji GC-MS Bio Oil pada Pirolisis
Dengan Katalis 3 % 81
D.2.5 Hasil Uji GC-MS Bio Oil pada Pirolisis
Dengan Katalis 4 % 82
D.2.6 Hasil Uji GC-MS Bio Oil pada Pirolisis
Dengan Katalis 5 % 83
DAFTAR SINGKATAN
Singkatan Keterangan
BOE Barrel Oil Equivalent
C Karbon
CaO Kalsium Oksida
CPO Crude Palm Oil
GC-MS Gas Chromatrography-Mass Spectrometry
H Hidrogen
HHV High Heating Value
IFO Industrial Fuel Oil
KOH Kalium Hodroksida
MFO Marine Fuel Oil
MgO Magnesium Oksida
N Nitrogen
NaCl Natrium Klorida
O Oksigen
OPF Oil Palm Fronds
TAN Total Acid Number
ZnO Zink Oksida
DAFTAR SIMBOL
YB Yield bio oil
mB Massa bio oil
mS Massa sampel
ρ Densitas
m Massa
V Volume
Vx Viskositas bio oil tx Waktu alir bio oil
ρx Densitas bio oil
Va Viskositas air
ta Waktu alir air
ρa Densitas air
K Kostanta kalibrasi viskosimeter
N Viskositas
S Spesifik graviti
t Waktu alir dari batas atas sampai batas bawah Sg Rasio densitas sampel dan air
T1 Suhu air pendingin sebelum penyalaan T2 Suhu air pendingin sesudah penyalaan Cv Panas jenis bom kalorimeter
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kebutuhan energi dan sumbernya terus meningkat sebagai akibat perkembangan populasi dan ekonomi (Goyal, dkk., 2008). Sumber energi fosil konvensional yang terbesar masih terbatas seperti minyak bumi, batubara, dan gas alam (Pan, dkk, 2010).
Produksi minyak bumi mengalami penurunan selama 10 tahun terakhir dari 346 juta barel (949 ribu bph) pada tahun 2009 menjadi sekitar 283 juta barel (778 ribu bph) pada tahun 2018 disebabkan karena sumur-sumur produksi utama minyak bumi yang sudah tua sementara produksi sumur baru relatif masih terbatas (ESDM, 2019).
Permasalahan pemakaian minyak bumi adalah karena sifatnya yang tidak dapat dipulihkan (non renewable) dan menimbulkan emisi gas rumah kaca (BAPPENAS, 2010).
Berkurangnya potensi energi fosil terutama minyak dan gas serta komitmen internasional dalam pengurangan emisi, mendorong Pemerintah menjadikan energi baru dan terbarukan sebagai prioritas dalam menjaga ketahanan dan kemandirian energi. Sebagaimana tertuang dalam Kebijakan Energi Nasional ( PP No. 79 tahun 2014 ) target bauran energi baru dan terbarukan pada tahun 2025 yaitu minimal 23%
dan 31% pada tahun 2050 (ESDM, 2018). Pemanfaatan energi baru dan terbarukan yang ramah lingkungan merupakan pilihan yang tepat dalam mendukung pertumbuhan ekonomi yang berkelanjutan (Badan Keahlian DPR RI, 2018). Sumber daya energi terbarukan tersebut misalnya tenaga air, panas bumi, bioenergi, surya, angin dan energi laut (ESDM, 2019).
Sumber energi baru dan terbarukan yang masih melimpah di Indonesia salah satunya adalah biomassa (ESDM, 2018). Biomassa adalah sebuah sumber energi terbarukan dan melimpah yang berasal dari semua material organik yang dihasilkan secara alami. Biomassa sebagai salah satu energi terbarukan ramah lingkungan dapat dikembangkan untuk pembangunan ekonomi suatu negara (Demiral dan Sensoz, 2008). Penggunaan energi biomassa dapat memberikan keuntungan antara lain bahan baku terbarukan yang memerlukan waktu singkat untuk regenerasi dan berpotensi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca (Nguyen, dkk., 2016). Energi biomassa
menduduki urutan ke 3 pasokan energi primer nasional, yaitu 20,06 % atau 307.346.838 BOE. Urutan pertama dan kedua masih dipasok oleh minyak bumi dan batubara (Ministry of Energy and Mineral Resources of Republic Indonesia, 2017).
Sumberdaya biomassa sangat besar terutama dari sektor pertanian dan kehutanan (Putra, dkk., 2013).
Perkembangan perkebunan kelapa sawit di Indonesia saat ini semakin pesat dan menjadi salah satu komoditas utama yang penting dalam perekonomian Indonesia sebagai penghasil devisa Negara (Ambiyah, 2012). Luas areal perkebunan kelapa sawit Indonesia mengalami peningkatan dari tahun 2017 seluas 12,3 juta hektar menjadi 14,3 juta hektar pada tahun 2018 (BPS, 2018). Selain menghasilkan CPO sebagai komoditas utama, industri kelapa sawit juga menghasilkan beberapa jenis hasil samping yang potensial seperti pelepah kelapa sawit (oil palm frond/ OPF) (Litbang Deptan, 2010). Perkebunan kelapa sawit yang meningkat mengakibatkan jumlah limbah yang dihasilkan juga meningkat terutama pelepah kelapa sawit (Sakiah, dkk., 2019).
Satu hektar kebun kelapa sawit diperkirakan dapat menghasilkan 6,3 ton pelepah kelapa sawit per tahun (Hong, dkk., 2012), sehingga di Sumatera Utara dengan luasan perkebunan kelapa sawit 2.400.000 ha dapat menghasilkan sekitar 48.900.000–
55.000.000 ton berat kering per tahun (Allen, dkk., 2015). Pelepah kelapa sawit mengandung selulosa 34,89 %, lignin 19,87 %, dan hemiselulosa 27,14 % (Maulina, dkk., 2018). Selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang terkandung pada biomassa dapat dikonversi menjadi produk lain seperti bio oil melalui proses pirolisis (Stefanidis, dkk., 2014). Pelepah kelapa sawit yang melimpah memiliki potensi yang besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bio oil yang berpeluang untuk alternatif energi terbarukan.
Produk cair dari proses pirolisis biomassa dengan kandungan lignoselulosa secara umum disebut bio oil yang mengandung senyawa kimia yang kompleks (Mortensen, dkk., 2011). Bio oil merupakan salah satu alternatif yang dapat dijadikan sebagai pengganti bahan bakar fosil (Lu, dkk., 2018). Bio oil dapat digunakan sebagai bahan bakar pada boiler, mesin diesel atau tubin gas untuk pembangkit listrik (Putun, dkk., 2006). Komponen yang terkandung pada bio oil diantaranya air, asam, alkohol,keton, aldehid, fenol, eter, ester, furan, komponen nitrogen dan komponen
lainnya (Abnisa, dkk., 2013). Kandungan air pada bio oil dapat berdampak positif yaitu menurunkan viskositas dan berdampak negatif yaitu menurunkan nilai kalor (Liu, dkk., 2011). Bio oil secara umum berwarna coklat tua, mengandung senyawa organik bebas dan tidak bisa digunakan langsung sebagai bahan bakar karena tingginya kandungan oksigenat, tingginya viskositas, bersifat korosif, relatif tidak stabil, mengandung komponen kimia yang kompleks (Bridgwater, 2012), memiliki nilai kalor yang rendah, dan tingginya kandungan air (Guo, dkk., 2011) sehingga kualitas bio oil perlu ditingkatkan agar dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar konvensional (Abnisa, dkk., 2013). Beberapa perbedaan antara bio oil dengan bahan bakar konvensional diantaranya pada kandungan air, densitas, dan nilai kalor (Dickerson dan Soria, 2013).
Pirolisis adalah dekomposisi termal dalam kondisi proses yang tidak ada oksigen. Produk utama dari pirolisis adalah bio oil atau cairan pirolitik, arang dan gas (Dewayanto dan Nordin, 2016). Pirolisis cepat merupakan salah satu cara yang ekonomis untuk mengkonversi biomassa menjadi bio oil (Anex, dkk., 2010). Bahan baku yang akan dipirolisis di dalam reaktor dipanaskan dengan suhu (biasanya 450- 600 oC) dengan laju pemanasan yang tinggi akan mengakibatkan lignin terdekomposisi menjadi volatil yang dikondensasi menjadi cairan (Mu, dkk., 2013). Produk utama yang dihasilkan dari pirolisis cepat yaitu bio oil dengan temperatur pirolisis optimum yaitu 500 oC (Bridgwater, 1999). Beberapa metode untuk meningkatkan mutu bio oil salah satunya adalah Catalytic cracking atau Catalytic pyrolysis (Liu, dkk., 2014).
Pirolisis berkatalis merupakan sebuah proses konversi termokimia dengan menggunakan katalis untuk mempercepat reaksi diantaranya cracking, decarbonylation, decarboxylation, deoxygenation untuk menghasilkan bio oil (Zhang, dkk., 2015). Metode ini efisien untuk mengurangi kandungan oksigen pada bio oil (Zhou, dkk., 2011). Katalis pada pirolisis akan mendeoksigenasi, merengkah, dan merubah bentuk (oligomerasi, siklisasi, isomerisasi, dan aromatisasi) molekul yang terkandung pada biomassa (Pattiya, 2018). Produk yang dihasilkan dari pirolisis berkatalis dipengaruhi oleh karakteristik katalis yang digunakan. Pemilihan katalis yang sesuai dapat meningkatkan kualitas bio oil (Zhao dan Li, 2016). Penggunaan katalis bertujuan untuk menembus langsung ke dalam tekstur biomassa (Liu, dkk., 2014). Pirolisis katalitik dapat meningkatkan mutu bio oil dengan mengurangi
komponen oksigenat melalui H2O dan CO2, menurunkan berat molekul dan mengubah struktur kimia agar menyerupai produk petrokimia (Bridgwater, 1996). Katalis yang dapat digunakan pada pirolisis salah satunya adalah senyawa anorganik seperti NaCl (Liu, dkk., 2014). Keberadaan Na+ dari NaCl sebagai katalis sangat kecil ukurannya sehingga dapat menembus kedalam tekstur biomassa dan bereaksi dengan selulosa, hemiselulosa, dan lignin selama pemanasan untuk menghasilkan komponen dengan berat molekul yang lebih rendah (Zhao dan Li, 2016).
Mekanisme reaksi pirolisis biomassa sekam padi dengan menggunakan katalis NaCl ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar. 1 Mekanisme reaksi pirolisis sekam padi dengan mengguakan katalis NaCl (Zhao dan Li, 2016)
Mineral anorganik seperti alkali berpengaruh pada proses pirolisis dan berdampak secara signifikan pada yield produk pirolisis (Shimada, dkk., 2008).
Penelitian mengenai karakteristik produk dan mekanisme reaksi dari pirolisis katalis dengan mineral anorganik belum banyak dilakukan (Hao, dkk., 2015). Natrium Klorida (NaCl) merupakan salah satu senyawa yang mengandung alkali yang mudah didapat dan ekonomis (Zhao dan Li, 2016).
Penelitian mengenai pirolisis berkatalis sudah banyak dilakukan sebelumnya dengan variasi baik pada bahan baku, maupun jenis katalis yang digunakan. Tabel 1.1 menampilkan rangkuman penelitian sebelumnya tentang pirolisis berkatalis.
Tabel 1.1 Rangkuman Penelitian Terdahulu
No Penulis/Tahun Judul/Artikel
Bahan Baku/Variabel
Proses
Hasil
1. Zhao, Na dan Bao-Xia Li/2016
The Effect of sodium chloride on the pyrolysis of rice husk
Bahan baku : sekam padi
Katalis : NaCl (0, 1, 2, 3, 4, dan 5
% berat bahan baku)
Ukuran partikel:
0,1-0,2 mm.
Berat bahan baku : 16 g
Temperatur : 550oC
Yield bio oil meningkat dari pirolisis tidak berkatalis sebesar 53,81 wt % dengan penambahan katalis 3 % berat menjadi 57,61 wt %.
Nilai kalor tertinggi diperoleh dari pirolisis dengan penambahan katalis 3 wt % sebesar 27,09 MJ/kg dan angka asam
minimum diperoleh dari penambahan katalis 4 wt % sebesar 68,33 mg KOH/g.
2. Purwanto, Widodo Wahyu,
Dijan Supramono, Rahma Muthia,
Muhammad Fakri Firdaus/2015
Effect of biomass types of bio oil characteristics in a catalytic fast pyrolysis process with a Ni/ZSM-5 Catalyst
Bahan baku : Sekam padi, Serbuk kayu, dan Tandan kosong kelapa sawit
Katalis : Ni/ZSM- 5
(5:1)
Temperatur pirolisis: 550 oC
Ukuran partikel:
0,6 mm
Yield produk yang paling tinggi dari pirolisis sekam padi tidak menggunakan katalis yaitu 55%
Pada pirolisis sekam padi tidak menggunakan katalis tidak terdeteksi kandungan
senyawa aromatik dan alipatik, sedangkan dengan penambahan katalis pada pirolisis meningkatkan senyawa aromatik sebesar 7,8 wt % dan senyawa alipatik 1,21 wt
%.
3. Chong, Yen Yee, Suchithra
Thangalazhy- Gopakumar, Hoon Kiat Ng,
Lai Yee Lee, dan Suyin Gan/2019
Effect of oxide catalysts on the properties of bio oil from in situ catalytic
pyrolysis of palm empty fruit bunch fiber
Bahan baku : Tandan kosong kelapa sawit
Katalis : CaO, MgO, dan ZnO (Masing-masing 5wt% dan 10wt%)
Massa sampel : 15 g
Suhu pirolisis : 500 ± 20oC
Yield bio oil yang paling tinggi dihasilkan dari pirolisis dengan menggunakan katalis ZnO 5%
yaitu 44,7±1,6 wt%.
pH bio oil paling tinggi dari pirolisis dengan
menggunakan katalis CaO 5 dan 10% yaitu 3,9 sedangkan pH bio oil yang lain seragam 3,5.
Total Acid Number (TAN) bio oil yang paling tinggi yaitu dari pirolisis bahan baku tanpa katalis yaitu 64,5±3,9 mg KOH/g dan paling rendah pada
pirolisis dengan penambahan katalis CaO 10 % sebesar 32,9±2,2 mg KOH/g 4. Cai, Wenfei, Li
Dai, dan Ronghou Liu/2018
Catalytic fast pyrolysis of rice husk for bio oil production
Bahan baku : sekam padi
Ukuran partikel sampel: 0,28-0,45 mm
Katalis ZSM-5 (2 dan 4 g)
Temperatur : 450
oC, 500 oC, dan 550 oC.
Yield bio oil yang paling tinggi pada pirolisis dengan suhu 500 oC dengan tidak menggunakan katalis
Kandungan air minimum dari pirolisis denga temperatur 500 oC yaitu 13,39 ±0,22
%.
Nilai kalor tertinggi sebesar 23,95±0,55 MJ/kg dari pirolisis dengan suhu 450
oC.
Tabel 1.1 menginformasikan bahwa pirolisis menggunakan katalis dapat mempengaruhi produk pirolisis baik itu bio oil, char, maupun gas. Penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa penelitian ini layak dilakukan sebagai sumber informasi baru mengenai pengaruh katalis NaCl pada pirolisis pelepah kelapa sawit terhadap karakterisasi bio oil sebagai kajian mengenai sumber bahan bakar terbarukan yang ramah lingkungan.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Sumber bahan bakar fosil yang tidak terbarukan dan ketersediaannya semakin punah membutuhkan perhatian khusus untuk digantikan. Biomassa menjadi salah satu sumber daya yang melimpah yang dapat menggantikan sumber daya yang tidak terbarukan. Pelepah kelapa sawit merupakan salah satu biomassa yang dapat dikonversi menjadi bahan bakar, seperti bio oil melalui proses pirolisis. Bio oil yang dihasilkan biasanya tidak langsung dapat diaplikasikan sebagai bahan bakar karena kandungan air, asam, dan oxygenated yang tinggi. Kualitas bio oil dapat ditingkatkan
dengan penggunaan katalis pada pirolisis. Salah satu katalis yang dapat digunakan yaitu NaCl. Berdasarkan landasan tersebut, pada penelitian ini akan dikaji pengaruh katalis NaCl pada pirolisis pelepah kelapa sawit terhadap karakterisasi bio oil yang dihasilkan yang mempengaruhi kualitas bio oil sebagai bahan bakar.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian ini yaitu mempelajari pengaruh katalis NaCl pada pirolisis pelepah kelapa sawit terhadap karakterisasi bio oil.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagi Peneliti
- Dapat memberikan wawasan tambahan dalam bidang ilmu pengetahuan terkait penerapannya dalam mengkonversi limbah padat menjadi suatu produk baru yang bernilai ekonomis lebih baik.
- Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa tentang kajian ilmiah tertentu berdasarkan teori yang bisa dan telah diuji kebenarannya.
2. Bagi Perguruan Tinggi
- Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk melakukan penelitian selanjutnya.
- Sebagai sarana publikasi yang telah ditulis dan siap untuk disampaikan kepada masyarakat.
3. Bagi Masyarakat
- Memberikan tambahan informasi kepada masyarakat bahwa perlunya penemuan pengganti sumber bahan bakar tak terbarukan.
- Memberi gambaran untuk kesadaran penghematan bahan bakar yang sumbernya tak terbarukan.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 5 bulan yang terdiri dari 2 tahap, yaitu pirolisis dan analisis. Adapun variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Variabel tetap:
Bahan baku : pelepah kelapa sawit
Ukuran partikel bahan baku : 80/100 mesh
Ukuran katalis NaCl : 100/120 mesh
Berat bahan baku : 600 gram
Waktu pirolisis : 50 menit
Temperatur kalsinasi katalis NaCl : 400 oC
Waktu kalsinasi katalis NaCl : 3,5 jam (Zhao & Li, 2016) (Purwanto, dkk., 2015)
Temperatur pirolisis : 30 oC sampai 550 oC
b. Variabel berubah:
Katalis NaCl : 0, 1, 2, 3, 4 dan 5 % dari berat sampel
c. Parameter yang dianalisa
Yield bio oil
Keasaman
Densitas
Viskositas
Nilai kalor bio oil
Komponen yang terdapat pada bio oil
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 ENERGI
Energi merupakan faktor produksi yang esensial dalam proses produksi. Semua produksi melibatkan transformasi atau pergerakan material melalui beberapa tahapan yang mana keseluruhan proses tersebut memerlukan energi. Energi tidak hanya dipandang sebagai barang konsumsi semata, namun juga sebagai input yang penting bagi pengembangan serta kemajuan teknologi yang berperan signifikan bagi pembangunan ekonomi (Sa’adah, dkk., 2017). Konsumsi energi terus meningkat mengikuti permintaan berbagai sektor pembangunan khususnya listrik, industri dan transportasi. Kebutuhan energi saat ini dipenuhi oleh sumberdaya energi fosil baik minyak bumi, gas dan batubara. Sebagai energi tak terbarukan keberadaan sumber daya energi fosil suatu saat akan habis (Suganal dan Hudaya, 2019)
Menurut sifatnya, energi dikelompokkan menjadi energi primer dan sekunder.
Sedangkan, sumber-sumbernya dapat dikelompokkan menjadi sumber energi terbarukan dan tidak terbarukan (Heyko, dkk., 2016). Gambar 1 menunjukkan terminologi komoditas energi.
Gambar 2.1 Terminologi Komoditas Energi (Heyko, dkk., 2016)
Energi baru adalah bentuk energi yang dihasilkan oleh teknologi baru baik yang berasal dari energi terbarukan maupun energi tak terbarukan, antara lain hidrogen, coal bed methane, batubara yang dicairkan (liquefied coal), gasifikasi batubara (gasified coal), dan nuklir. Sedangkan energi terbarukan adalah sumber energi yang dihasilkan
dari sumber daya energi yang secara alamiah tidak akan habis dan dapat berkelanjutan jika dikelola dengan baik, antara lain panas bumi, bahan bakarnabati (biofuel), arus sungai, energi surya, energi angin, biomassa, dan energi laut (Erawati, dkk., 2013).
Sesuai PP No. 79 Tahun 2014 tentang Kebijakan Energi Nasional, target bauran energi baru dan terbarukan pada tahun 2025 paling sedikit 23%dan 31% pada tahun 2050 (ESDM, 2019). Potensi sumber daya energi tersebut tersebar di seluruh daerah di Indonesia menurut karekteristik dan kondisi geologinya (Kholiq,2012).
Kemajuan industri yang pesat menyebabkan peningkatan konsumsi energi secara signifikan. Fenomena ini terutama terlihat di negara-negara berkembang.
Metode produksi energi didasarkan pada bahan bakar fosil (kebanyakan minyak dan gas) (Kaczmarek dan Drozyner, 2013). Peningkatan kebutuhan energi secara global dan ketersedian energi fosil yang berangsur menipis, menjadi perhatian menarik untuk mencari alternatif energi terbarukan yang ramah lingkungan (Wang, dkk., 2015).
Penelitian mengenai substitusi bahan bakar fosil secara global, banyak fokus pada sumber atau residu dari hutan, industri perkebunan, sampah organik, dan kotoran hewan (Anex, dkk., 2010).
Sumber energi merupakan isu pokok yang sering terjadi di Indonesia.
Keterbatasan sumber daya energi khususnya di wilayah Indonesia masih belum teratasi dengan baik. Meskipun demikian Indonesia merupakan negara yang kaya akan sumber daya alamnya (Mulyadi, dkk., 2017).
Energi biomassa dapat dimanfaatkan sebagai pengganti bahan bakar minyak bumi (fosil) (Ridhuan, dkk., 2019). Lignoselulosa yang terkandung pada biomassa (seperti kayu, rumput, dan limbah pertanian) merupakan sumber karbon yang melimpah, ekonomis, dan berpotensi menjadi bahan baku untuk memproduksi bio energi (Gunukula dan Anex, 2017). Sumber energi alternatif, salah satunya adalah biomassa yang dapat dibakar langsung atau dikonversi menjadi produk energi lain seperti bahan bakar cair bio oil (Abnisa, dkk., 2013).
2.2 PIROLISIS
2.2.1 Pengertian Pirolisis
Pirolisis berasal dari dua kata yaitu pyro yang berarti panas dan lysis berarti penguraian atau degradasi, sehingga pirolisis berarti penguraian biomassa karena
panas pada suhu lebih dari 150 °C. Pirolisis adalah dekomposisi kimia bahan organik melalui proses pemanasan tanpa oksigen, material mentah akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas. Proses pirolisis menghasilkan produk berguna berupa uap panas yang kemudian dikondensasi menjadi liquid (bio oil), syngas (bio gas) dan char (bio arang) (Nurliana dan Musta, 2019). Pirolisis melibatkan serangkaian reaksi eksoterm dan endoterm. Reaksi eksoterm melibatkan perengkahan material organik menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecil terjadi pada suhu rendah selama tahap awal pirolisis. Pirolisis yang berlangsung dengan suhu yang meningkat menyebabkan beberapa produk utama diuapkan dan dipecah menjadi produk sekunder. Kondisi penguapan dan perengkahan sekunder disebut dengan reaksi endoterm (Cheung, dkk., 2011). Umumnya proses pirolisis berlangsung pada suhu di atas 300°C dalam waktu 4-7 jam. Namun keadaan ini sangat bergantung pada bahan baku dan cara pembuatannya (Ridhuan, dkk., 2019). Proses pirolisis dapat disebut juga dengan proses perengkahan atau cracking. Cracking adalah proses pemecahan rantai polimer menjadi senyawa dengan berat molekul yang lebih rendah (Rio Nazif, dkk., 2016).
2.2.2 Pirolisis Cepat Berkatalis
Pirolisis cepat biomassa adalah sebuah proses termokimia untuk mengubah biomassa padat menjadi produk utama cairan yang disebut bio oil ( Pattiya, 2011).
Pirolisis cepat lignoselulosa berlangsung dengan memanaskan biomassa pada suhu yang relatif sedang antara 400-600 oC tanpa adanya oksigen (Liu, dkk., 2014).
Perengkahan berkatalis pada suhu 300-550 oC dapat menghasilkan produk hidrokarbon cair dari biomassa, dengan oksigen yang diubah menjadi bentuk H2O, CO, dan CO2 (Adjaye, dkk., 1996).
Pirolisis cepat berkatalis merupakan kombinasi dari pirolisis cepat lignoselulosa dengan menggunakan katalis untuk menghasilkan bahan bakar cair yangberlangsung tanpa oksigen (Stocker, 2008).
Bio oil yang diperoleh dari pirolisis biomassa mengandung oksigen yang tinggi, kandungan air yang tinggi dan kurang stabil dibandingkan bahan bakar konvensional sehingga perlu untuk ditingkatkan kualitasnya (Goyal, dkk., 2008).
Katalis yang digunakan pada pirolisis atau gasifikasi dibagi menjadi dua.
Pertama, katalis yang ditambahkan langsung pada biomassa sebelum percobaan.
Kedua, penambahan katalis melalui impregnasi basah atau dengan impregnasi kering (Sutton, dkk., 2001).
Salah satu katalis yang dapat digunakan yaitu mineral anorganik terutama golongan alkali yang diketahui dapat berpengaruh pada proses dan hasil pirolisis secara signifikan (Wang, dkk., 2015). Diantara senyawa yang mengandung alkali adalah Natrium Klorida (NaCl) yang mudah didapat dengan harga ekonomis (Zhao dan Li, 2016). NaCl yang akan digunakan dikalsinasi terlebih dahulu untuk mengurangi partikel impuritis berupa Kalium dan Bromida serta kandungan air (Zhao dan Li, 2016).
2.3 BIO OIL
2.3.1 Pengertian Bio Oil
Bio oil merupakan cairan teroksigenasi yang memiliki kerapatan tinggi dan dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar. Bio oil dapat terbakar dalam mesin diesel, turbin atau boiler, walaupun masih membutuhkan uji ketahanan jangka panjang, dan dapat juga digunakan untuk produksi zat-zat kimia tertentu (Anwar, dkk., 2016).
Bio oil dikenal juga dengan istilah minyak pirolisis, bio oil, bio-crude oil, bio- fuel oil, wood liquid, wood oil, liquid smoke, wood distillates, pyroligneus tar, dan pyroligneus acid (Bridgwater, 2003).
Bio oil menjadi salah satu sumber energi alternatif bahan bakar yang dapat diperbaharui. Bahan baku untuk membuat bio oil adalah biomassa. Indonesia mempunyai biomassa yang berlimpah, sekitar 250 milyar ton/tahun yang dihasilkan dari hutan dan limbah pertanian. Biomassa merupakan istilah untuk semua bahan organik yang berasal dari tanaman (Palipo, dkk., 2015).
Bio oil dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar konvensional (Karaosmanoglu, dkk., 1999). Bio oil juga dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar solar pada banyak aplikasi statis yang mencakup boiler, furnes, mesin, dan turbin untuk pembangkit listrik (Shihadeh dan Hochgreb, 2002). Sifat-sifat bio oil menyebabkan masalah yang signifikan dalam pengaplikasiannya pada peralatan seperti boiler, mesin dan turbin gas yang dibuat untuk pembakaran minyak yang mengasilkan energi. Ketidakstabilan, tingginya viskositas, dan kekorosifan menjadi kelemahan dan menjadi keterbatasan jangkauan aplikasi bio oil (Bridgwater, 2003).
Penggunaan energi berbasis biomassa merupakan altenatif energi yang semakin meningkat terjadi belakangan ini. Hal ini disebabkan karena energi ini tidak menimbulkan peningkatan gas rumah kaca dan emisi CO2 serta berfungsi sebagai karbon netral (Wahyullah, dkk., 2018).
Saat ini tengah dikembangkan pemanfaatan limbah sawit yang dikonversi menjadi bioenergi (Sudaryanti, dkk., 2015). Tanaman kelapa sawit (Elaeis sp) merupakan komoditi andalan ekonomi Indonesia karena selain merupakan penghasil devisa, dan salah satu alternatif upaya peningkatan kesejahteraan masyarakat melalui pembukaan lapangan pekerjaan dan lapangan usaha (Syukri, 2014).
Pelepah sawit atau oil palm frond (OPF) merupakan salah satu limbah organik yang dihasilkan dari perkebunan kelapa sawit yang diproses dengan cara dibakar ataupun hanya dibuang begitu saja (Vakili, dkk., 2012). Pelepah kelapa sawit terdiri dari komponen lignoselulosa, seperti selulosa, hemiselulosa dan lignin serta zat-zat ekstraktif (Hong, dkk., 2012). OPF merupakan bahan yang mengandung lignoselulosa yang tersedia dengan harga yang murah dan dapat menambah nilai dari beberapa produk (Hussin, dkk., 2013). OPF mengandung selulosa sebesar 34,89 %, hemiselulosa 27,14 %, dan lignin 19,87 % (Haq, dkk., 2018).
2.3.2 Komponen Penyusun Bio Oil
Bio oil yang diperoleh dari pirolisis biomassa yang mengandung lignoselulosa (selulosa, hemiselulosa, dan lignin) memiliki komponen penyusun sebagai berikut :
1. Asam (± 27 %), contohnya asam format, asam asetat, dan asam propanoat 2. Ester (± 3 %), contohnya metil format, butirolakton, dan angelikalakton 3. Alkohol (± 6,5 %), contohnya metanol, etanol, dan etilen glikol
4. Keton (± 6 %), contohnya aseton
5. Aldehid (± 18 %), contohnya formaldehid, asetaldehid, dan etanadial 6. Misc Oxy (± 25 %), contohnya glikolsidehida dan asetol
7. Karbohidrat (± 14 %), contohnya anhydroglucose, selobiosa, fruktosa, dan Glukosa
8. Furan (± 10 %), contohnya furfurol, HMF, dan furfural
9. Fenol (± 12 %), contohnya dimetil fenol
10. Guaiacols (± 15 %), contohnya Isoeugenol, eugenol, dan metil guaiakol 11. Syringols (± 8 %). (Huber, dkk., 2006).
Pendistribusian komponen-komponen tersebut tergantung dari bahan baku biomassa yang digunakan dan faktor yang mempengaruhi proses pirolisis (Axelsson, dkk., 2012).
Bio oil memiliki titik didih yang beragam karena komposisinya yang kompleks.
Beberapa karakteristik bio oil yang merugikan diantaranya kestabilan bio oil, yang berkaitan dengan tingginya kandungan oksigen pada bio oil, menjadi pertimbangan yang membedakan antara bio oil dengan bahan bakar hidrokarbon. Rendahnya nilai kalor disebabkan oleh tingginya kadar air (15-30%), meskipun kadar air dapat menurunkan viskositas. Rendahnya pH yaitu 2-3 pada bio oil dikarenakan signifikannya jumlah asam karboksilat, terutama asam format dan asam asetat yang menyebabkan bio oil bersifat korosi jika digunakan pada bahan berkontruksi carbon steel dan aluminium (Czernik dan Bridgwater, 2004). Tingginya komponen asam juga menjadi penyebab bio oil tidak stabil. Sifat-sifat bio oil dapat berubah disebabkan pengaruh dari waktu penyimpanan (Diebold, 2000). Viskositas bio oil meningkat disebabkan oleh kondensasi secondary dan polimerisasi komponen reaktif seperti aldehid, keton dan fenol (Czernik, dkk., 1994).
2.3.3 Sifat-sifat Bio Oil
Beberapa sifat bio oil yang menyebabkan kemampuannya terbatas untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar transportasi yaitu tekanan uap dan nilai kalor yang rendah, keasaman dan viskositas yang tinggi, dan reaktifitas yang tinggi (Czernik dan Bridgwater, 2004).
Sifat bio oil yang merugikan tersebut menjadi alasan bio oil tidak stabil dan tingginya kandungan oksigen menjadi permasalahan utama yang membedakan bio oil dengan bahan bakar konvensional (Elliott, dkk., 2012).
Perbandingan karakteristik bio oil dengan heavy fuel oil ditunjukkan pada tabel 2.1 dibawah ini :
Tabel 2.1 Perbandingan Karakteristik Bio Oil dengan Heavy Fuel Oil
Karakteristik Bio Oil Heavy Fuel Oil
Kandungan air (% berat) 15-30 0,1
pH 2,5 -
Komposisi Komponen
C 54-58 85
H 5,5-7,0 11
O 35-40 1,0
N 0-0,2 0,3
Kadar Abu 0-0,2 0,1
HHV (MJ/kg) 16-19 40
Viskositas, pada 773 K (Cp)
40-100 180
Sumber : Zhang, dkk., (2007)
Standar karakteristik bahan bakar solar PT. Pertamina ditunjukkan pada tabel 2.2 dibawah ini :
Tabel 2.2 Karakteristik Bahan Bakar Solar/Bio Solar Pertamina Karakteristik Satuan Batasan
Metode Uji Minimal Maksimal
Berat jenis @ 15 oC Kg/m3 815 860 ASTM D 1298 / D 4052
Viskositas @ 40 oC mm2/sec 2,0 4,5 ASTM D445
Kandungan air mg/kg - 500 ASTM D 6304
Bilangan Cetana - 45 - ASTM D 4737
Titik nyala oC 52 - ASTM D 93
Sumber : PT. PERTAMINA (persero) (2017)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN Lokasi proses pirolisis pelepah kelapa sawit
Laboratorium Mekanik, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Politeknik Negeri Medan, Medan
Lokasi analisis yield, keasaman, viskositas dan densitas bio oil :
Laboratorium Kimia Fisika, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan
Lokasi analisis nilai kalor bio oil yang dihasilkan:
Laboratorium Motor Bakar, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Lokasi analisis komponen bio oil :
Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Medan.
Pelaksanaan penelitian direncanakan selama 5 (lima) bulan. Jenis kegiatan dan jadwal pelaksanaannya dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian
No Kegiatan Bulan Ke
1 2 3 4 5
1 Persiapan Penelitian
2 Survei dan Persiapan Bahan
3 Pelaksanaan Penelitian dan pengumpulan data 4 Kompilasi data dan penarikan kesimpulan 5 Penulisan karya ilmiah
6 Penyusunan dan penyerahan laporan akhir
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan Penelitian
Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain:
1. Pelepah kelapa sawit 2. Natrium Klorida (NaCl) 3. Etanol
3.2.2 Peralatan Penelitian
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain : 1. Reaktor pirolisis
2. Kondensor
3. Wadah penampung bio oil 4. Furnace
5. Desikator 6. Alat penyerbuk
7. Ayakan 80 dan 100 mesh 8. Kertas saring
9. Hot plate 10. Gelas ukur
Peralatan Analisa Bio oil :
1. GC-MS Shimadzu OP 2100 brans 2. pH meter
3. Neraca digital 4. Calorimeter Bomb 5. Piknometer
3.3 RANCANGAN PERCOBAAN
Rancangan percobaan yang akan dilakukan ditampilkan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Penelitian Run Suhu
Pirolisis (oC)
Waktu Pirolisis (menit)
Massa Bahan Baku
(gram)
Jumlah Katalis (% berat dari bahan baku)
1 0
2 1
3 30 sampai 550
2
4 50 600
3
5 4
6 5
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 3.4.1 Persiapan Bahan Baku
Prosedur persiapan bahan baku adalah sebagai berikut :
1. Pelepah kelapa sawit dicacah kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari langsung
2. Pelepah kelapa sawit yang telah dikeringkan dihaluskan dengan menggunakan alat penyerbuk sampai 80/100 mesh
3. Pelepah kelapa sawit ditimbang sebanyak 600 gram
3.4.2 Prosedur Persiapan Katalis NaCl [Zhao dan li, 2016].
Prosedur persiapan Katalis NaCl adalah sebagai berikut : 1. Katalis NaCl dihaluskan hingga ukurannya 100/120 mesh 2. NaCl dikalsinasi pada suhu 400 oC selama 3,5 jam
3. NaCl yang telah dikalsinasi disimpan didalam desikator sebelum digunakan pada percobaan.
3.4.3 Prosedur Pencampuran Katalis dan Bahan Baku
Prosedur pencampuran katalis dan bahan baku adalah sebagai berikut : 1. Katalis NaCl ditimbang sesuai persen katalis pada masing-masing run.
2. Katalis NaCl yang telah ditimbang ditambahkan pada serbuk pelepah kelapa sawit dan ditimbang hingga beratnya 600 gram.
3. Pengadukan secara manual dilakukan.
3.4.4 Prosedur Pirolisis berkatalis Pelepah kelapa Sawit
Prosedur pirolisis pelepah kelapa sawit adalah sebagai berikut :
1. Pelepah kelapa sawit sebanyak 600 gram tanpa katalis dan dengan katalis NaCl dimasukkan kedalam reaktor pirolisis.
2. Pelepah kelapa sawit dipirolisis dengan menggunakan katalis pada suhu 30 oC sampai 550 oC selama 50 menit.
3. Bio oil yang diperoleh ditampung dalam wadah penampungan.
4. Bio oil disaring dengan menggunakan kertas saring.
3.5 PROSEDUR ANALISIS BIO OIL 3.5.1 Prosedur Analisis Yield Bio Oil
1. Bio oil yang dihasilkan ditimbang.
2. Dihitung persen yield bio oil yang dihasilkan dengan menggunakan persamaan :
YB = MB
MS
x 100 % (3.1) Dimana :
YB = Yield Bio Oil MB = Berat Bio Oil (g) MS = Berat Sampel (g)
3.5.2 Prosedur Treatment Bio Oil [Wibowo dan Djeni, 2015]
Prosedur treatment bio oil adalah sebagai berikut : 1. Bio oil diukur volumenya sebanyak 30 ml
2. Bio oil dipanaskan pada hot plate dengan suhu 100 oC selama 30 menit 3. Etanol ditambahkan sebanyak 20 % dari volume bio oil yang telah diuapkan.
3.5.3 Prosedur Analisis Keasaman Bio Oil
Prosedur analisa keasaman bio oil adalah sebagai berikut : 1. pH meter dicelupkan ke dalam aquadest
2. pH meter dibersihkan dengan tissue 3. pH meter dicelupkan kedalam bio oil 4. Dicatat pH yg muncul dilayar monitor 3.5.4 Prosedur Analisis Densitas Bio Oil
Prosedur analisa densitas bio oil dilakukan dengan mengadopsi metodologi penentuan densitas sesuai ASTM D 4052, yaitu:
1. Piknometer kosong dengan volume 10 ml ditimbang 2. Bio oil dimasukan ke dalam piknometer hingga penuh.
3. Kemudian massa bio oil ditimbang pada timbangan digital. Pengukuran ini dilakukan masing-masing sebanyak 3 kali, kemudian dilakukan perhitungan dengan menggunakan Persamaan (3.2)
ρ
= mV
(3.2)
Dimana :
ρ = massa jenis (g/ml) m = massa (g)
V = volume (ml)
3.5.5 Prosedur Analisis Viskositas Bio Oil
Prosedur analisa viskositas bio oil dilakukan dengan mengadopsi metodologi penentuan viskositas sesuai ASTM D 445, yaitu:
1. Air dituang sebanyak 10 ml ke dalam viskosimeter Ostwald.
2. Sampel dihisap dengan karet penghisap sampai melewati batas atas.
3. Sampel dibiarkan mengalir sampai melewati batas bawah.
4. Waktu dicatat apabila sampel telah mencapai batas bawah.
5. Setelah diketahui viskositas air maka dapat dihitung viskositas bio oil dengan Persamaan (3.3)
Vt = tx x ρx
ta x ρa x Va (3.3)
Dimana :
Vt = viskositas bio oil (m2/s) tx = waktu alir bio oil (s) ρx = densitas bio oil (kg/m3) va = viskositas air (m2/s) ta = waktu alir air (s) ρa= densitas air (kg/m3)
3.5.6 Prosedur Analisis Nilai Kalor Bio Oil
Analisa nilai kalor bahan bakar minyak dilakukan di Laboratorium Motor Bakar, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Prosedur analisa nilai kalor bahan bakar minyak dilakukan dengan menggunakan alat bomb calorimeter IKA C 2000, yaitu:
1. Alat bomb calorimeter dinyalakan dan diatur pada mode dynamic 27 °C.
2. Chiller dinyalakan dan diatur suhu air pada 27 °C.
3. Sampel ditimbang sebanyak 100 – 500 mg dan dimasukkan ke dalam cawan sampel.
4. Nilai berat sampel dimasukkan ke dalam alat bomb calorimeter.
5. Komponen pendukung bomb calorimeter dirangkai dan dimasukkan ke dalam bomb calorimeter.
6. Proses pembakaran dimulai dengan menekan tombol start.
7. Hasil pada layar monitor diamati dan dicatat.
3.5.7 Prosedur Analisis Komponen Kimia Bio Oil
Bio oil yang dihasilkan dari pirolsis pelepah kelapa sawit dianalisa dengan Gass Chromatography – Mass Spectrometry. Tujuan dilakukannya analisa ini adalah untuk mengidentifikasi komponen-komponen apa saja yang terdapat di dalam produk bio oil yang dihasilkan pada penelitian ini. Analisa GC-MS dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan.
Treatment Bio Oil
Selesai 3.6 FLOWCHART PENELITIAN
3.6.1 Flowchart Penelitian Secara Keseluruhan
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian Secara Keseluruhan Mulai
Pirolisis pelepah kelapa sawit dengan katalis NaCl 1, 2, 3, 4,
dan 5%
Pirolisis pelepah kelapa sawit tanpa katalis NaCl
Persiapan bahan baku
3.6.2 Flowchart Persiapan Bahan Baku
Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Bahan Baku Mulai
Pelepah kelapa sawit dicacah
Pelepah kelapa sawit dikeringkan dibawah sinar matahari
Pelepah kelapa sawit yang telah dikeringkan dihaluskan hingga ukuran partikelnya 80/100 mesh
Selesai
Pelepah kelapa sawit ditimbang sebanyak 600 gram
Selesai
NaCl disimpan di desikator sebelum digunakan
3.6.3 Flowchart Persiapan Katalis NaCl
Gambar 3.3 Flowchart Persiapan Katalis NaCl
3.6.4. Flowchart Pencampuran Bahan Baku dengan Katalis
Gambar 3.4 Flowchart Pencampuran Bahan Baku dengan Katalis Mulai
NaCl dihaluskan hingga ukuran partikelnya 100/120 mesh
NaCl dikalsinasi pada suhu 400 oC selama 3,5 jam
Mulai
NaCl ditimbang sesuai persen dari masing-masing run
NaCl ditambahkan pada serbuk pelepah kelapa sawit hingga beratnya 600 gram
Selesai
Diaduk secara manual hingga merata
3.6.5 Flowchart Pembuatan Bio Oil
Gambar 3.5 Flowchart Pembuatan Bio Oil Selesai
Bio oil yang diperoleh disaring dengan menggunakan kertas saring
Mulai
Bahan baku ditimbang sebanyak 600 gram
Bahan baku di pirolisis pada suhu 30 oC sampai 550 oC
selama 50 menit dengan katalis NaCl 1, 2, 3, 4, dan 5
Bahan baku dimasukkan ke dalam reaktor pirolisis
3.6.6 Flowchart Analisis Bio Oil
3.6.6.1 Flowchart Analisis Yield Bio Oil
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Yield Bio Oil
3.6.6.2 Flowchart Treatment Bio Oil
Gambar 3.7 Flowchart Treatment Bio Oil Mulai
Bio oil diukur volumenya sebanyak 30 ml Mulai
Bio oil yang dihasilkan ditimbang
Selesai
Bio oil dipanaskan pada hot plate selama 30 menit pada suhu 100 oC
Etanol ditambahkan sebanyak 20 % dari total volume bio oil
Selesai
Yield bio oil dihitung dengan rumus YB = MB
MS x 100 %
3.6.6.3 Flowchart Analisis Densitas Bio Oil
Gambar 3.8 Flowchart Analisis Densitas Bio Oil Mulai
Piknometer kosong ditimbang
Piknometer diisi dengan sampel hingga penuh
Densitas dihitung dengan rumus
Selesai
Piknometer yang berisi sampel ditimbang, beratnya dikurangkan dengan berat kosong sehingga diperoleh
berat sampel
3.6.6.4 Flowchart Analisis Viskositas Bio Oil
Gambar 3.9 Flowchart Analisis Viskositas Bio Oil Mulai
Alat-alat dibersihkan dan bahan-bahan disiapkan
Sampel dimasukkan 10 ml ke dalam viskosimeter Ostwald
Sampel dihisap dengan karet penghisap sampai melewati batas atas
Sampel dibiarkan mengalir sampai melewati batas bawah
Selesai
Waktu dicatat apabila sampel telah mencapai batas bawah
3.6.6.5 Flowchart Analisis Nilai Kalor Bio Oil
Gambar 3.10 Flowchart Analisis Nilai Kalor Bio Oil Mulai
Dihidupkan alat bomb calorimeter
Diatur pada mode dynamic 25 °C
Dihidupkan chiller dan diatur suhu air pada 25 °C
Ditimbang sampel bio oil sebanyak 100 – 500 mg
Dimasukkan sampel bio oil ke dalam cawan sampel
Dimasukkan nilai berat sampel ke dalam alat bomb calorimeter
Dirangkai komponen pendukung dan dimasukkan ke dalam bomb calorimeter
Ditekan tombol start untuk mulai proses pembakaran
Selesai
Diamati dan dicatat hasil pada layar monitor
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 PENGARUH KATALIS NaCl PADA VOLUME BIO OIL YANG DIHASILKAN
Pelepah kelapa sawit yang dipirolisis tanpa dan dengan penambahan katalis pada penelitian ini mengasilkan bio oil, bio char dan gas. Bio oil yang dihasilkan dipengaruhi oleh kondisi operasi. Kondisi operasi pirolisis diantaranya yaitu penambahan katalis. Katalis dapat mempengaruhi perolehan produk pirolisis diantaranya bio oil. Pengaruh katalis pada perolehan volume bio oil dapat dilihat pada gambar 4.1 sebagai berikut.
Gambar 4.1 Pengaruh Katalis Terhadap Volume Bio Oil
Gambar 4.1 menunjukkan pengaruh katalis terhadap volume bio oil yang dihasilkan. Pada penelitian ini perolehan volume bio oil ditentukan saat bio oil pertama kali terbentuk pada pipa kondensor dan ditampung pada rentang waktu lima menit dengan suhu pirolisis yang berlangsung pada 30 oC sampai suhu 550 oC dijaga konstan. Pada grafik ditunjukkan bahwa penambahan katalis NaCl yang semakin meningkat menghasilkan volume bio oil yang juga meningkat. Masing-masing persen katalis yang ditambahkan selama 5 menit pertama diperoleh volume bio oil yang relatif tinggi. Pada menit ke-10 hingga menit ke-30 bio oil yang diperoleh menurun dibanding volume bio oil pada 5 menit pertama. Volume bio oil maksimum diperoleh
0 5 10 15 20 25 30
0 5 10 15 20 25 30 35
Volume (ml)
Waktu (menit)
0 % Katalis 1 % Katalis 2 % Katalis 3 % Katalis 4 % Katalis 5 % Katalis
pada pirolisis dengan penambahan katalis 5 % yaitu sebesar 57 ml. Sedangkan volume bio oil minimum diperoleh dari pirolisis tanpa katalis yaitu sebesar 37 ml. Penurunan volume bio oil yang dihasilkan berhubungan dengan kecepatan reaksi, dimana kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan. Konsentrasi komponen biomassa (selulosa, hemiselulosa, dan lignin) pada pirolisis akan berkurang dengan bertambahnya waktu pirolisis dan produk bio oil yang dihasilkan pada saat awal pirolisis cukup tinggi dan akan berkurang seiring bertambahnya waktu pirolisis (Anugra, 2011). Mekanisme reaksi pirolisis biomassa dapat dilihat pada gambar Gambar 4.2. Pada gambar tersebut biomassa yang mengandung komponen selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang dipirolisis akan mengalami pemecahan struktur menjadi molekul yang lebih sederhana seperti asam, alkohol, guaiakol dan lainnya. Volume bio oil yang dihasilkan dari penelitian ini meningkat pada rentang penambahan katalis 0 sampai 5 %.
(a)
(b)
(c)
Gambar 4.2 Mekanisme Reaksi Perengkahan (a) Selulosa (b) Hemiselulosa (c) Lignin pada Biomassa (Cai, dkk., 2018)
Yield produk pirolisis pelepah kelapa sawit pada penelitian ini dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut ini.
Gambar 4.3 Yield Produk Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit Menggunakan Katalis NaCl
Gambar 4.3 menunjukkan pengaruh katalis pada pirolisis pelepah kelapa sawit terhadap yield dari produk pirolisis. Pirolisis merupakan dekomposisi termal untuk memproduksi bio oil, bio char, dan syngas (Abnisa, dkk., 2013). Pada penelitian ini bio oil yang diperoleh masih mengandung tar. Yield bio oil meningkat pada rentang penambahan katalis NaCl 0 sampai 5 %. Yield minimum bio oil diperoleh pada pirolisis tanpa katalis yaitu 40,1114 g dan maksimum pada pirolisis dengan penambahan katalis 5 % sebesar 62,3805 g. Bio Char cenderung mengalami penurunan yield. Pada penelitian ini peningkatan persentase katalis menyebabkan gas yang terbentuk cenderung meningkat. Yield bio char maksimum diperoleh dari pirolisis tanpa katalis yaitu 313,1886 g dan minimum pada pirolisis dengan penambahan katalis 3 % yaitu 262,7633 g. Gas yang diperoleh cenderung mengalami peningkatan. Katalis pada pirolisis katalitik akan mempengaruhi yield komponen senyawa volatil, dimana katalis akan mendukung perengkahan komponen oligomer non volatil menjadi komponen monomer volatil sehingga senyawa volatil meningkat (Lu, dkk., 2009). Yield gas minimum diperoleh dari pirolisis dengan katalis 4 % yaitu 243,3789 g dan maksimum diperoleh pada penambahan katalis 3 % sebesar 282,1196 g.
0 10 20 30 40 50 60
0 1 2 3 4 5 6
Yield (%)
Jumlah Katalis (%)
Bio Oil Char Gas
4.2 PENGARUH KATALIS NaCl PADA YIELD BIO OIL
Analisis yield bio oil dilakukan untuk melihat jumlah bio oil yang dihasilkan dari pelepah kelapa sawit setelah mengalami proses pirolisis. Yield bio oil dihitung dengan membandingkan berat bio oil yang terbentuk dengan berat bahan baku yang digunakan dengan menggunakan Persamaan 3.1. Pengaruh katalis pada perolehan yield bio oil ditunjukkan pada gambar 4.4 berikut.
Gambar 4.4 Pengaruh Katalis NaCl pada Yield Bio Oil
Gambar 4.4 menunjukkan yield bio oil mengalami kenaikan seiring dengan meningkatnya persentase katalis NaCl yang ditambahkan. Yield bio oil maksimum diperoleh pada penambahan katalis 5 % sebesar 10,3967 %, sedangkan yield bio oil minimum diperoleh pada pirolisis tanpa katalis sebesar 6,6852 %. Katalis pada pirolisis dapat memecah struktur molekul kompleks seperti selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang tekandung pada bahan baku menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana seperti alkohol, fenol, aldehid, hidrokarbon, furan dan senyawa lainnya (Sa’diyah dan Sri, 2015). Hasil yield bio oil pada penelitian ini meningkat pada rentang penambahan katalis NaCl 0 sampai 5 %. Hasil penelitian yang dilakukan (Zhao dan Bao, 2016) diperoleh yield dari pirolisis tanpa katalis sebesar 53,81 % dan yield meningkat pada pirolisis berkatalis sampai penambahan katalis 3 % sebesar 57,61 % lalu menurun dengan penambahan katalis 4 dan 5 %. Perbedaan hasil yang signifikan antara penelitian ini dengan penelitian yang dilakukan oleh (Zhao dan Bao, 2016) dipengaruhi oleh kondisi prosesnya. Pada penelitian ini biomassa dipirolisis
0 2 4 6 8 10 12
0 1 2 3 4 5 6
Yield Bio Oil (%)
Jumlah Katalis (%)
Yield
