ANALISA NlLAI KALOR PENGUJIAN BAHAN BAKAR BIOMASSA TERHADAP KORELASI HHV( High Heating Value )
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh:
SYAM WIDIYANTO D200120020
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2017
1
ANALISA NlLAI KALOR PENGUJIAN BAHAN BAKAR BIOMASSA TERHADAP KORELASI HHV( High Heating Value )
Abstrak
Bahan bakar biomassa merupakan salah satu bahan alternatif sebagai penganti bahan bakar minyak. Bahan bakar biomassa sangat banyak diperoleh disekitar lingkungan dengan memamfaatkan nilai kalor. Tujuan dari pengujian ini memgetahui nilai kalor dari pengujian dengan tingkat korelasi HHV (High Heating Value) pada penelitian Miun Hu (2015),Mohammed (2013),Yin (2011), Channiwala (2002), Changdong (2005). Berdasarkan pengujian nilai kalor bahan bakar biomassa yang diuji meliputi:sekam padi, serbuk kayu, arang kayu dan kotoran kambing. Hasil pengujian menunjukan data HHV sekam padi = 5059.23 J/g, HHV serbuk kayu = 3149.18 J/g, HHV arang kayu = 4060.62 J/g, HHV kotoran kambing = 5652.35 J/g. Hubungan korelasi bahan bakar biomassa terhadap korelasi diperoleh nilai rata rata untuk HHV sekam padi = 8,91 %, rata-rata HHV serbuk kayu = 20,36 % ,rata-rata HHV arang kayu = 12,62 % dan ,rata-rata-,rata-rata HHV kotoran kambing = 10,48%.
Kata kunci: High Heating Value ( HHV), bahan bakar biomassa, bahan bakar biomassa, rata-rata HHV
Abtrack
Biomass fuel is one of the alternative materials as a substitute for fuel oil. Biomass fuel is very much find in the environment by utilizing the value of heat. The purpose of this research is knowing heating value by result research with correlation level High Heating Value ( HHV ). This Miun Hu’s paper research (2015),Mohammed (2012), Beckman (2011), Channiwala (2002) and Changdong (2005) . The pupose of research is heating values from test such as: rice husk, sawdust, wood charcoal and goat droppings. The result is research shown HHV data rice husk is 4060.62 J/g, HHV sawdust is 3149.18 J/g, HHV wood charcoal is 4060.62 J/g and HHV goat dropping is 5652.63 J/g. Relation biomass fuel to the correlation average HHV result from average HHV rice husk is 8.91 %, average HHV sawdust is 20.365 %, average HHV wood charcoal is 12.62%, and average HHV goat dropping is 10.48%
Keywords: High Heating Value (HHV), biomass fuel, average HHV
1.PENDAHULUAN
Biomassa secara umum lebih dikenal sebagai bahan kering material organik atau bahan yang tersisa setelah suatu tanaman atau material organik dihilangkan
2
kadar airnya (dikeringkan). Material organik hidup seperti manusia, tumbuhan, hewan dan kotorannya, umumnya mengandung 80 – 90% air, namun setelah kering sekitar 6 % kandungan air lembabnya akan mengandung senyawa hidrokarbon yang sangat tinggi. Negara Indonesia merupakan negara penghasil padi terbesar ketiga di dunia, setelah China dan India. Total luas panen tanaman padi di Indonesia pada tahun 2013 adalah 13,77 juta hektar dan produksi gabah pada tahun 2013 mencapai 70,87 juta ton dengan produktivitas sekitar 5,1 ton/ha. Dan dalam rentan waktu 2009 sampai dengan 2013, produksi padi rata rata meningkat sekitar 3,5% setiap tahunnya. Panen gabah selain menghasilkan beras, juga menghasilkan sekam padi. Berdasarkan studi pustaka, perbandingan untuk gabah sekam adalah 1: 0,24. Berarti setiap ton gabah yang dihasilkan akan menyisakan sekam padi 0,24 ton. Jadi jumlah sekam padi pada tahun 2013 sebesar 17 juta ton dan jumlah ini akan terus meningkat seiring meningkatnya produksi padi.(Kesuma:2015). Indonesia merupakan salah satu Negara penghasil kayu gergaji terbesar di dunia. Produksi total kayu gergajian mencapai 2,6 juta m3/tahun dengan asumsi bahwa jumlah limbah yang terbentuk 54,24 % dari produksi total, sehingga akan dihasilkan limbah serbuk gergaji kayu sebanyak 1,4 juta m3/tahun (Billah, Mutasim:2009). Industri peternakan di indonesia sangatlah banyak yang menghasilkan limbah, adapun limbah penggunaan sebagaian besar hanya sebagai pupuk kompos. Akhir-akhir ini sudah beralih menjadi sumber bahan bakar alternatif. Dara penelitian menyatakan bahwa terdapat kosentrasi karbon pada limbah kotoran hewan mencapai 8.000 – 10.000 mg sehingga berpotensi pencemaran lingkungan. Dalam penanggulangan pencemaran lingkungan maka pemanfaatan limbah sangat bagus untuk biogas.(Febrianita:2015). Salah satu sifat yang sangat penting dari suatu energi alternatif bahan bakar adalah nilai kalor. Dalam hal ini beberapa korelasi untuk estimasi nilai kalor telah diberikan oleh para peneliti sebelumnya, tetapi korelasi tersebut diberikan untuk batubara. Maka dari itu perlu dilakukan pengujian untuk korelasi-korelasi nilai kalor bahan bakar biomassa.
3 2.METODE PENELITIAN Diagram Penelitian
Dalam penelitian ini dilakukan pengujian HHV dengan calorimeter bomb, bahan bakar biomassa (sekam padi, serbuk kayu, arang kayu jati dan kotoran kambing) dilaboratorium LPPT UGM. Dari hasil uji yang diperoleh HHV dalam kondisi kering digunakan untuk membandingkan korelasi HHV dengan peneliti sebelumnya. Urutan penelitian untuk mengetahui HHV secara pengujian dengan
Persiapan bahan bakar biomassa
Pengujian bahan bakar biomassa
Pengambilan Data :
Analisa dan Pembahasan Mulai
Selesai sekam padi
serbuk kayu
arang kayu jati
kotoran kambing
Kesimpulan Perhitungan HHV secara teoritis
sekam padi
serbuk kayu
arang kayu jati
4
HHV secara teoritis. Hasil yang diperoleh adalah data korelasi HHV dari hasil pengujian dengan korelasi HHV dan nilai tingkat kesalahan dari korelasi tersebut.
3.HASIL DAN PEMBAHASAN
Korelasi yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut: No Nama peneliti ( tahun ) Korelasi 1 Mian Hu (2015 ) HHV = 354,68C + 1376,29H + 71,26 – 15,92 ash – 124,69(O+N) 2 Mohammed M ( 2013) HHV = - 1,3675 + 0,313C + 0,7009H + 0,0318O 3 Yin (2011) HHV = 0,2949C + 0,285H 4 Channiwala ( 2002) HHV = 0,3491 C + 1,1783 H – 0,1034 O – 0,00211 A + 0,1005 S – 0,0151 N 5 Changdong ( 2005 ) HHV = -1,3675 + 0,3137 C + 0,07009 H + 0,0318 O
Dalam menentukan lower heating value ( LHV ) menggunakan rumus (Parel H.Napitupulu:2006)
LHV= HHV – 3240 ( Kj/Kg)
Korelasi Berdasarkan data elemen penyusun sample biomassa yang digunakan Pada penelitian ini korelasi yang digunakan dalam menghasilkan data sebagai berikut:
a. Menggunakan asumsi bahwa besarnya nilai kalor dipengaruhi oleh kadar elemen penyusunnya.
HHV = x1.C + x2.H + x3.O + x4.N + x5.S b. Menggunakan asumsi pada penelitian sebelumnya c. Menentukan nilai korelasi dengan penelitian sebelumnya
5
3.1 Hasil pengujian bahanbakar biomassa ( Wahyudi:2006)
Bahan S C H N O
Sekam Padi 0,12 33,25 5,11 0,47 33,49
Serbuk kayu 0,22 45,48 5,11 0,42 46,38
Arang 0,23 44,21 5,45 0,76 34,56
Kotoran Kambing 1,4 26,38 4,17 2,37 27,21
Tabel 1. Hasil nilai kalor dari hasil pengujian calorimeter bomb
BahanBakar HHV (J/g) Kadar Air
(J/g)
Arang kayu jati 5059.23 0
SekamPadi 3149.18 0
SerbukKayu 4060.62 0
Kotoran kambing 5652.35 61.28 Tabel 2. Nilai kalor biomassa korelasi Mian Hu (2015)
Bahan bakar HHV (J/g) LHV (J/g)
sekam padi 14662,7 12262,7
serbuk kayu 17399,5 14999,5
arang kayu jati 18848,4 16448,4 Kotoran kambing 11801,5 9401,5
Tabel 3. Nilai kalor biomassa korelasi Mohammed M (2013) Bahan Bakar HHV (J/g) LHV (J/g)
sekam 33,4329 31,0329
Serbuk kayu 46,2629 43,8629
Arang kayu jati 44,587 42,187 Kotoran kambing 26,2629 23,8629 Tabel 4 Nilai kalor biomassa korelasi Yin (2013)
BahanBakar HHV (J/g) LHV (J/g)
Sekam padi 14,0212 11,6212
Serbuk kayu 17,6278 15,2278
6
Kotoran kambing 11,2197 8,8197
Tabel 5.Nilai kalor biomassa korelasi penelitian Channiwala ( 2002)
Bahan Bakar HHV(J/g) LHV(J/g)
Sekam padi 14.1760,7 11.776,1
Serbuk kayu 17.121,28 14.721,3
Arang kayu jati 18.301,58 15.901,6 Kotoran kambing 11.4288,2 9.028,82 Tabel.6 Data HHV dan LHV penelitian Changdong ( 2005 )
Bahan Bakar HHV (J/g) LHV (J/g)
sekam 10.486,17 8.186
Serbuk kayu 14.732,626 12.432
Arang kayu jati 13.98,218 11.682 Kotoran kambing 8.065,459 12.724
3.2.Tingkat kesalahan
Tingkat kesalahan perkiraan nilai kalor yang dicari kesalahan perkiraan nilai kalor dari tiap korelasi dihitung dengan peersamaan sebagai berikut:
HHV k HHV
HHV 100 %
Keterangan:
E = Tingkat Kesalahan ( % )
HHV k = Nilai kalor dari perhitunngan korelasi HHV = Nilai kalor dari pengujian
Tingkat kesalahan pertama diperoleh dengan persamaan:
E n Keterangan:
7
Perbandingan nilai kalor biomassa terhadap HHV korelasi pada penelitian ini. 3.3.Nilai tingkat kesalahan terhadap korelasi
Perbandingan nilai kesalahan nilai kalor biomassa dengan korelasi HHV.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Sekam padi Serbuk kayu Arang kayu jati Kotoran kambing 0 5 10 15 20 25 E Mian Hu (%) E Mohammed (%) Yin (%) E Channiwala (%) E Changdong (%) Sekam padi Serbuk kayu Arang kayu Kotoran kambing
Bahan Bakar Biomassa
Tingkat Kesalahan Bahan Bakar E Miun Hu(%) E Muham med (%) E Yin (%) E Chan niwala (%) E Chang dong (%) Sekam padi 2.79 3.18 8.91 1.8 1.09 Serbuk kayu 7.56 5.68 20.36 4.43 3.7 Arang kayu 5.55 4.2 12.62 3.5 2.46 Kotoran kambing 4.23 3.05 10.48 2.38 1.67
8
4. PENUTUP
Dalam penelitian ini diperoleh kesimpulan data sebagai berikut:
Hasil nilai kalor pengujian dengan calorimeter bomb diperoleh HHV tertinggi pada kotoran kambing dengan nilai 5652,35 J/g dengan adanya kadar air 61,28 dan nilai LHV 3252,35 J/g.HHV secara teoritis yang tertinggi pada arang kayu berdasarkan korelasi Miun Hu (18848,4 J/g) , Mohammed(44,587 J/g) dan Channiwala (18,301 J/g) .HHV yang tertinggi pada serbuk kayu berdasarkan korelasi Yin (17,627 J/g) dan Changdong (3149,18). HHV secara teoritis yang terendah pada arang kotoran kambing berdasarkan korelasi Miun Hu (11801,5 J/g) , Mohammed(26,2629 J/g), Yin (11,2197 J/g), sedangkan pada sekam padi berdasarkan korelasi Channiwala (10,586 J/g) dan serbuk kayu berdasarkan hasil pengujian calorimeter bomb. Nilai tingkat kesalahan tertinggi pada serbuk kayu berdasarkan korelasi dari Miun Hu (7,56%), Mohammed (5,68%), Yin (20,36%), dan Channiwala (4,43%) dan Changdong (3,7%).Nilai tingkat kesalahan yang terendah pada sekam padi berdasarkan korelasi dari Miun Hu (2,79%), Mohammed (3,18%), Yin (8,91%), Channiwala (1,8%) dan Changdong (1,09%).
DAFTAR PUSTAKA
Billah:Mustaim (2009) Bahan Bakar Alternatif Padat (BBAP) Serbuk Gergaji Kayu,UPN Press;2009
Febrianita:Wahyu( 2015) Pengembangan Biogas Dalam Rangka Pemanfaatan Energi Terbarukan Di Desa Jetak Kecamatan Getasan Kabupaten Semarang,UNNES:2015
Ghugare S.B ,Tiwary S. Elangovan V.S S Tembe(2014) Prediction of Higher Heating Value of solid biomass fuels using Artificial Intelligence Formaslism Bioenergy Resc 2014 vol:7 (681-692)
Kesuma,Wahyu Puja (2015). Pengembangan Teknologi Alat Produksi Gas Metana Dari Pembakaran Sampah Organik Dengan Pemurnian Gas Menggunakan Zeolite Pada Variasi Jumlah Tabung.Universitas Muhammadiyah Surakarta.2015
9
Lempang M (2014) Kegunaan dan pembuatan arang aktif Balai penelitian kehutanan makassar, Teknik Info EBONI Makassar
Miun Hu (2015) A novel pilot-Scale production of fuel gas by allotthermal biomass gasificasion using biomass micron fuel (BMF) as external resource Clean Technology Environment Policy 2015 vol: 18 743-751
Mohammed M.B Noureldin (2013) Benchmarking, Insight and potential for improvement of fischer –Tropsh –Based Biomass–to-Liquid technology Clean Technology Environment Policy 2013 vol 16 37-44
Napitupulu,Parel (2006) Pengaruh nilai kalor (Heating Value) Suatu Bahan Bakar Terhadap Perencanaan Volume Ruang Bakar Ketel Uap Berdasarkan Metode Penentuan Nilai Kalor Bahan Bakar Yang Digunakan.Jurnal sistem Teknik Industri Vol:1 2006
Nitipong S (2015) Higher Heating value prediction of terrefaction char produced from non-woody biomass Front.Energy 2015 vol 4 461-471
Qian Zu (2014) Coal sampling and analysis standarts IEA clean coal centre Susana, I Gede Bawa:(2009) Peningkatan nilai kalor biomassa kotoran kuda dengan
metode Denfikasi dan Thermolisis,Jurusan teknik mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram.
Sony,Dony K :(2013) Pengaruh Penambahan Abu Sekam Padi Dan Abu Terbang Batubara Terhadap Kekuatan Tekan Dan Porositas Genteng Tanah Liat Kabupaten Pringsewu,Universitas Lampung:2013
Tajalli:Arief (2015) Panduan penilaian potensi biomassa sebagai sumber energi alternatif di indonesia Penabulu aliance :2015
Takariyana (2016) Outlook komoditas pertanian padi Pusat data dan sistem informasi Kementerian Pertanian Jakarta
Vilegas J.M and Avila H (2014) Modelo de exploracion para estimacion rapida del poder calorofico superior de racimos vicios del fruto de palma de aciete basado en el contenido de cenizas obtenido a partir de datos de analisis proximoIngeneria e investigacion 34 (33-38)
10
Wahyudi (2006) Penelitian Nilai Kalor Biomassa:Perbandingan antara Hasil Pengujian dengan Hasil Perhitungan.Jurnal ilmiah semesta Teknika Vol 9 (208-220)
