DIGITAL PROSIDING
ISBN
978-602-97742-0-7 SEMINAR NASIONAL TAHUNAN TEKNIK MESIN IX
HOTEL ARYA DUTA PALEMBANG 13 - 15 Oktober 2010
PERAN SERTA TEKNIK MESIN DALAM PENINGKATAN MUTU DAN PEMANFAATAN HASIL RISET
DI
INDONESIAPenyelenggara:
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unsri Jalan Raya Prabumulih KM.32 Indralaya Kabupaten Ogan Ilir - Sumatera Selatan Tlp: 0711-580272, Fax: 0711580272
www.mesin.ft.unsri.ac.id
SEMINAR NASIONAL TAHUNAN TEKNIK MESIN IX 2010 SNTTM IX
PALEMBANG, 13 - 15 Oktober 2010
DIGITAL PROSIDING
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA
ISBN : 978-602-97742-0-7
SEMINAR NASIONAL TAHUNAN TEKNIK MESIN (SNTTM)- IX HOTEL ARYA DUTA PALEMBANG, 13 - 15 Oktober 2010
Untuk segala pertanyaan mengenai SNTTM IX silakan hubungi : Sekretariat:
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jalan Raya Prabumulih KM.32 Indralaya Kabupaten Ogan Ilir - Sumatera Selatan Tlp: 0711-580272, Fax: 0711580272 Website : bkstm9.unsri.ac.id E-mail: [email protected] dan [email protected]
Reviewer :
Prof. Dr. H. Hasan Basri Prof. Dr. H. Kaprawi Dr. Riman Sipahutar
Dr. Amrifan Saladin Mohruni Dr. Nukman
Hendri Chandra, M.T.
Zainal Abidin, M.T.
M. Zahri Kadir, M.T.
M. Yanis, M.T Dyos Santoso, M.T Gunawan, M.T.
Amir Arifin, M.Eng
Editor :
Gunawan, M.T.
Amir Arifin, M.Eng
ISBN : 978-602-97742-0-7
©
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya 20101
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR
HAL PANITIA PELAKSANA
DEWAN PENGARAH UAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI
KONVERSI ENERGI
MI‐001
MI‐1
Khairil, Irwansyah UNSYIAH
MI‐002
Dewi Puspitasari Indarto Tineke Karminto Kms Ridhuan UGM MI 7 KAJI EKSPERIMENTAL TEKNOLOGI PEMBUATAN KOKAS DARI BATUBARA
MUDA SEBAGAI SUMBER PANAS DAN KARBON PADA TANUR TINGGI (BLAST FURNACE)
PEMISAHAN ALIRAN KEROSEN‐AIR DENGAN MENGGUNAKAN T‐JUNCTION
Dewi Puspitasari, Indarto, Tineke, Karminto, Kms.Ridhuan UGM MI‐7 MI‐003
MI‐15
Agung Subagio UI
MI‐004
Ahmad Syuhada Suhaeri UNSYIAH
KAJIAN TINGKAT KEMAMPUAN PENYERAPAN PANAS MATAHARI PADA ATAP BANGUNAN SENG BERWARNA
Studi kelayakan pembangunan PLTU – Batubara
Ahmad Syuhada Suhaeri UNSYIAH
MI‐005 MI‐31
Hermawan UGM
MI‐006
MI‐39
I Gusti Ngurah Putu Tenaya, ST., MT UNUD
UNJUK KERJA TURBIN ANGIN POROS VERTIKAL TIPE SAVONIUS
PENGARUH TEMPERATUR REAKTAN TERHADAP KECEPATAN RAMBAT API PREMIXED BERBAHAN BAKAR GAS PADA RUANG BAKAR MODEL HELLE‐
SHAW CELL
g y , ,
MI‐007
MI‐49 I Nyoman Suprapta Winaya dan Made Sucipta UNUD
MI‐008
MI‐53 Muhamad As’adi, Syahrir Ardiansyah Pohhan Putra UPN
Pengembangan fuel feeder tipe ulir dan rotari untuk bahan bakar biomasa
KAJIAN PENAMBAHAN HIDROGEN BOOSTER PADA MOTOR BENSIN 115 CC
MI‐009
MI‐59 Si Putu Gede Gunawan Tista, I Putu Yudana UNUD
MI‐010
MI‐63 Andi Mangkau, Novriany Amaliyah, Zuryati Djafar, Wahyu H. Piarah
Pengaruh Penempatan Penghalang Berbentuk Segitiga Di Depan Silinder Dengan Variasi Dimensi Segitiga Penghalang Terhadap koefisien Drag Analisis Penggunaan Gasohol dari Limbah Kulit Pisang
terhadap Prestasi Mesin Motor Bakar Bensin
g , y y , y j , y
UNHAS MI‐011
MI‐68
Adi Surjosatyo UI
Study Influence of Water Stream Variety Into Venturi Scrubber To Reduce Tar And Flame Formation in Biomass Gasification System
MI-25
7
MI‐081
MI‐527 KAJIAN EKSPERIMENTAL DAN SIMULASI CFD PEMBAKARAN BRIKET
BATUBARA NON KARBONISASI SECARA NATURAL DRAFT DAN PENGAYAAN
OKSIGEN UDARA PEMBAKARAN MI‐527
Pratiwi, D.K., Nugroho, Y.S., Koestoer, R.A., Soemardi, T.P. UNSRI MI‐082
MI‐529
Octavina, Diah Kusuma Pratiwi PT BA
MI‐083
MI 533 OKSIGEN UDARA PEMBAKARAN
KAJIAN TERHADAP NILAI EKONOMI PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA SEBAGAI BAHAN BAKAR PENGGANTI BAHAN BAKAR MINYAK DAN GAS BUMI
PROSPEK PENGGUNAAN BRIKET BATUBARA SEBAGAI BAHAN BAKAR
PENGGANTI MINYAK DAN GAS MI‐533
Hutabarat, B., Diah Kusuma Pratiwi ESDM
MI‐084
MI‐537
M Zahri Kadir, Bambang UNSRI
MI‐085
MI‐541 PENGGANTI MINYAK DAN GAS
PENGARUH TINGGI SUDU KINCIR AIR TERHADAP DAYA DAN EFISIENSI YANG DIHASILKAN
PENGARUH PERUBAHAN PUTARAN FAN KONDENSOR TERHADAP PERFORMANSI MESIN PENGKONDISIAN UDARA
MARWANI UNSRI
MI‐086
MI‐545
ISMAIL THAMRIN UNSRI
MI‐087
MI‐551 F i
RANCANG BANGUN ALAT PENGERING UBI KAYU TIPE RAK DENGAN MEMANFAATKAN ENERGI SURYA
ANALISA PENURUNAN EFISIENSI PACKAGE BOILER TIPE PIPA AIR PADA PABRIK PUSRI IV PT PUPUK SRIWIDJAJA PALEMBANG
Fusito MI‐088
MI‐561 Teguh Budi SA, Firmansyah Burlian, Ismail Thamrin UNSRI
MI‐089
6 ANALISA PERBANDINGAN PENGGUNAAN BAHAN BAKAR JENIS PREMIUM
DAN PERTAMAX TERHADAP KARAKTERISTIK MOTOR RODA DUA 125 CC TAHUN 2007
ANALISA PENGARUH PENGGUNAAN REFRIGERAN HIDROKARBON MUSICOOL‐
22 PENGGANTI FREON‐22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING
MI‐567
Aneka Firdaus UNSRI
MI‐091
MI‐574 UNSRI
Barlin
22 PENGGANTI FREON 22 TERHADAP KINERJA ALAT AIR CONDITIONING
PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE) TERHADAP KEMAMPUAN ADSORPSI CO2, STUDI KASUS PADA BATUBARA DARI CEKUNGAN SUMATERA SELATAN
MII‐001
MII‐1
I Gede Putu Agus Suryawan, ST, MT UNUD
MODEL CTL (CONTECTUAL TEACHING AND LEARNING ) PADA
PEMBELAJARAN METROLOGI INDUSTRI UNTUK MENINGKATKAN ANALISIS MAHASISWA
IMPLEMENTASI SISTEM PEMBELAJARAN BLENDEDLEARNING PADA KULIAH PENDIDIKAN
MII‐002
MII‐7
MUHAMMAD KUSNI ITB
MII‐003
MII‐19
Bambang Sutjiatmo ITB
AE3121 GETARAN MEKANIK DI PROGRAM STUDI AERONOTIKA DAN ASTRONOTIKA
Pengembangan Sistem Pengelolaan Informasi Tugas Akhir: Sipintar
Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010
PENGARUH UKURAN BUTIR BATUBARA (GRAIN SIZE) TERHADAP KEMAMPUAN ADSORPSI CO
2, STUDI KASUS PADA BATUBARA
DARI CEKUNGAN SUMATERA SELATAN
Barlin
Jurusan Teknik Mesin, Fakutas Teknik , Universitas Sriwijaya
Jl. Raya Palembang – Prabumulih KM 32 , Indralaya, Ogan Ilir Sumsel, 30662 Email : [email protected]
Abstrak
Penelitian secara eksperimental telah dilakukan dengan tujuan mengetahui pengaruh ukuran butir (grain size) batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2. Batubara yang digunakan berasal dari cekungan Sumatera Selatan dengan ukuran butir yaitu 0,075 mm; 0,15 mm; 0,3 mm; 0,4 mm; 0,6 mm dan 1,0 mm.
Pengujian kemampuan adsorpsi CO2dilakukan dengan metode volumetrik pada tekanan CO2antara 10 - 60 bar dan temperatur sistem 40oC. Berdasarkan hasil penelitian didapatkan bahwa kemampuan adsorpsi CO2
akan menurun dengan bertambahnya ukuran butir batubara. Hal ini disebabkan karena terjadi peningkatan laju adsorpsi akibat bertambahnya ukuran butir (grain size).
Kata kunci : batubara, karbondioksida (CO2), adsorpsi, metode volumetric
1. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pemanasan global (global warming) adalah peningkatan temperatur rata-rata atmosfer, laut dan daratan bumi yang diakibatkan oleh pelepasan gas rumah kaca seperti karbondioksida (CO2), methan (CH4), oksida asam nitrat (N2O) hidro fluoro karbon (HFC) dan sulfur heksa flurida (SF6). Perubahan iklim (climate change) telah menjadi topik yang sedang hangat dibicarakan saat ini.
Gas karbondioksida merupakan salah satu jenis gas rumah kaca yang dianggap sebagai penyebab utama timbulnya pemanasan global. Penggunaan bahan bakar fosil, perubahan tataguna lahan dan pembakaran hutan baik secara alamiah maupun sengaja dibakar merupakan sumber timbulnya emisi gas karbondioksida di atmosfer (www.globalwarming.com).
Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi emisi gas karbondioksida di atmosfer dalam jangka menengah maupun panjang adalah dengan menyimpan karbondioksida ke dalam formasi geologi (geological formation). Pada saat ini ada tiga alternatif formasi geologi yang dapat digunakan sebagai media penyimpan gas karbondioksida yaitu reservoir air garam jenuh (saline aquifer), reservoir minyak dan gas bumi yang sudah menurun produksinya (deplected oil and gas reservoirs) dan lapisan batubara yang secara ekonomis tidak bisa ditambang karena terlalu dalam (unmineable coalbeds). Skema alternatif formasi geologi ini dapat dilihat pada gambar 1 (IPCC, 2005).
Gambar 1. Skema alternatif formasi geologi sebagai media penyimpanan CO2(IPCC, 2005)
1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui hubungan antara ukuran butir batubara (grain size) terhadap kemampuan adsorpsi CO2.
2. METODOLOGI PENELITIAN
2.1. Sampel Batubara
Batubara yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari cekungan Sumatra Selatan.
2.2. Metode Penelitian
Analisis adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik ISBN : 978-602-97742-0-7 MI-575
Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010 telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya
diantaranya Gasem dkk (2002), Sudibandriyo dkk (2005) dan Busch dkk (2003, 2004 dan 2007). Skema alat eksperimen dengan metode volumetrik terlihat pada gambar 4.
Gambar 2. Skema alat eksperimen adsorpsi gas CO2 dengan metode volumetrik (Busch, 2007)
2.3. Alat penelitian
Skema alat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini terlihat pada gambar 5.
Gambar 3. Skema alat penelitian adsorpsi CO2 Keterangan gambar :
1. Reference cell, 2. Micro filter, 3. Sample cell, 4.
Kawat pemanas (heater wire), 5. Rangka, 6.
Termokopel,
7. Temperatur controller, 8. Pressure gauge, 9.Gate valve dan safety valve, 10. Vacuum pump, 11. Pressure transducer,12. Microcontroller, 13. Personal computer, 14. Tabung gas CO2, 15. Tabung gas helium
2.4. Prosedur Pengujian
Prosedur pengujian dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Batubara ditumbuk pada beberapa ukuran butir yaitu 0,075 mm, 0,15 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,6 mm dan 1,0 mm Kemudian dimasukkan ke dalam sample cell.
2. Pengaturan temperatur sistem selama proses agar selalu konstan dengan menggunakan temperature controller pada 40oC.
3. Proses vakum terhadap sistem dengan menggunakan vacuum pump selama 15 menit.
Proses vakum dilakukan agar tidak ada gas atau butir lain yang masuk ke dalam reference cell dan sample cell.
4. Injeksi gas helium ke dalam reference cell dengan membuka valve 1 dan menutup valve 2. Gas helium diinjeksikan ke dalam reference cell lalu dibiarkan sampai equilibrium state selama 15 menit, kemudian dicatat tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer sebagai tekanan reference cell (P1).
5. Injeksi gas helium ke sample cell dengan membuka valve 2 sehingga gas helium masuk ke sample cell, lalu dibiarkan sampai tercapai pressure and temperature equilibration selama 15 menit, kemudian tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan sample cell (P2).
Injeksi gas helium ini dilakukan untuk mengetahui volume kosong (void volume (Vvoid)). Setelah itu dilakukan proses vakum terhadap sistem selama 15 menit agar sistem dalam kondisi vakum kembali.
6. Injeksi gas CO2 dengan membuka valve 1 dan menutup valve 2 sehingga gas CO2 masuk ke dalam reference cell.
7. Proses thermal equilibration selama 45 menit, pada proses ini sistem dibiarkan selama 45 menit sampai terjadi thermal equilibration lalu tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan injeksi CO2.
8. Valve 2 dibuka sehingga gas CO2 yang ada dalam reference cell akan berpindah masuk ke dalam sample cell, setelah gas CO2 masuk ke dalam sample cell, maka molekul gas CO2 akan mulai diserap oleh batubara sehingga tekanan akan turun.
Lalu penurunan tekanan tersebut dimonitor sampai pressure equilibration tercapai. Tekanan yang ditunjukkan oleh pressure transducer dicatat sebagai tekanan equilibrium CO2.
9. Langkah selanjutnya, valve 2 ditutup, tekanan injeksi gas CO2dinaikkan secara bertahap sampai tekanan maksimal yang bisa dicapai, tekanan injeksi (P1) gas CO2 dinaikkan mulai dari 10 bar, 20 bar, 30 bar, 40 bar, 50 bar dan 60 bar. Penurunan tekanan yang terjadi setiap kenaikan tekanan tersebut dicatat sebagai tekanan equilibrium (P2).
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Pengaruh Ukuran Butir Batubara Terhadap Kemampuan Adsorpsi CO2
Hubungan antara ukuran butir batubara terhadap
P
Temperature Controller CO2
He
Vacuum Pump
Micro Controller P
Personal Computer
CO2 He
1
3
6 11
5 8
10
12
13
14 15
9
2
4
7 6
ISBN : 978-602-97742-0-7 MI-576
Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010 kemampuan adsorpsi CO2 oleh batubara ditunjukkan
pada gambar. Untuk melihat pengaruh ukuran butir batubara terhadap kemampuan adsorpsi CO2, maka setiap batubara tersebut dibuat dalam tiga ukuran yaitu 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm. Hubungan antara ukuran butir batubara terhadap volume adsorpsi CO2 oleh batubara S1 ditunjukkan pada gambar 4.
Volume adsorpsi CO2 oleh batubara akan meningkat secara linier pada semua ukuran butir. Volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir terbesar (1 mm) lebih rendah dibandingkan pada ukuran butir 0,3 mm dan 0,15 mm.
Volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir terkecil (0,15 mm) adalah paling tinggi. Volume adsorpsi CO2 oleh batubara S1 pada masing-masing ukuran butir adalah 7,7 – 47,2 cc/gram batubara (ukuran butir 0,15 mm), 7,1 – 38,6 cc/gram batubara (ukuran butir 0,3 mm) dan 7,7 – 31,9 cc/gram batubara (ukuran butir 1 mm).
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Volume Adsorpsi CO2 (cc/gr batubara)
Tekanan (kPa)
0.15 mm 0.3 mm 1 mm
Gambar 4. Volume Adsorpsi CO2oleh batubara pada ukuran butir 0,15 mm, 0,3 mm dan 1 mm
Berdasarkan volume adsorpsi CO2 oleh masing-masing batubara dapat dilihat bahwa semakin besar ukuran butir batubara, maka volume adsorpsi CO2 cenderung menurun. Batubara dengan ukuran butir yang lebih kecil mempunyai kemampuan adsorpsi yang lebih baik sehingga volume adsorpi CO2 juga semakin besar.
Peningkatan volume adsorpsi CO2 pada ukuran butir yang lebih kecil disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya pore structure, surface area dan laju difusi gas karbondioksida.
Daya adsorpsi atau kemampuan adsorpsi (adsorption capacity) CO2 akan menurun jika laju adsorpsi (adsorption rate) meningkat atau laju adsorpsi menjadi lebih cepat. Laju adsorpsi meningkat berarti waktu yang dibutuhkan batubara dalam proses adsorpsi CO2menjadi lebih singkat. Laju adsorpsi akan meningkat dengan semakin besarnya ukuran butir. Ukuran butir yang besar akan memiliki pore structure (struktur pori/lubang) yang kompleks dan banyak. Laju adsorpsi CO2 oleh batubara yang memiliki banyak pore structure akan menjadi lebih cepat (Busch dkk, 2004). Pore structure
yang ada dalam batubara dapat berkurang pada saat batubara mengalami proses grinding. Proses grinding menyebabkan ukuran butir menjadi lebih kecil sehingga jumlah pore structure yang ada dalam batubara juga akan berkurang.
Hal yang sama dinyatakan Nandi dan Walker (1975) bahwa terjadi kenaikan laju difusi (diffusion rate) akibat pengecilan ukuran butir. Macropores akan terbentuk pada saat pengecilan ukuran butir melalui proses grinding. Terbentuknya macropores akan berdampak positif terhadap laju adsorpsi (adsorption rate) karena macropores merupakan luasan yang menjadi jalan masuk gas ke dalam micropores.
Sifat-sifat fisik batubara juga akan mempengaruhi adsorpsi CO2. Salah satu sifat fisik (physical properties) batubara yaitu surface area.
Dengan bertambahnya ukuran butir batubara, maka pore volume juga akan semakin banyak. Semakin banyak pore volume, maka surface area akan semakin berkurang. Berkurangnya surface area akan mempengaruhi volume adsorpsi CO2 karena semakin kecil surface area, maka volume adsorpsi CO2 akan semakin menurun.
4. KESIMPULAN
.
Berdasarkan hasil penelitian dan studi literatur yang telah dilakukan, maka dapat dbuat sebuah kesimpulan bahwa kemampuan adsorpsi CO2 dipengaruhi oleh ukuran butir batubara. Semakin besar ukuran butir batubara, maka kemampuan adsorpsi CO2akan semakin menurun.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Airey, E.M., 1968, “Gas Emission from Broken Coal. An Experimental and Theoretical Investigation”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. 5, 475–494.
[2] Bertand, C., Bruyet, B., Gunther, J., 1970.
“Determination of Desorbable Gas Concentration of Coal (Direct Method)”, Int. J. Rock. Mech. Min.
Sci. 7, 43– 50.
[3] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., 2003b,
“Metanae and CO2 Sorption and Desorption Measurements on Dry Argonne Premium Coals:
Pure Components and Mixtures”, International Journal of Coal Geology 55, hal:205-224.
[4] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., Littke, R., 2004, “Metanae and Carbon Dioxide Adsorption/Diffusion Experiments on Coal: An Upscaling and Modeling Approach”, International Journal of Coal Geology 60, hal: 151-168.
ISBN : 978-602-97742-0-7 MI-577
Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9 Palembang, 13-15 Oktober 2010 [5] Busch, A., 2005, “Thermodynamic and Kinetic
Processes Associated with CO2-Sequestration and CO2-Enhanced Coalbed Metanae Production from Unminable Coal Seams”,PhD-thesis, RWTH Aachen University.
[6] Busch, A., Gensterblum, Y., Krooss, B.M., Siemons, N.,2006, “Investigation of High-Pressure Selective Adsorption/Desorption Behaviour of CO2 and CH4 on Coals: An Experimental Study”, International Journal of Coal Geology 66, hal: 53- 68.
[7] Cengel.Y,A, 2003,”Heat Transfer : A Practical Approach”, 2nded, Mc Graw-Hill.
[8] Gasem, K.A.M, Fitzgerald, J.E., Pan, Z Robinson, R.L.Jr., 2002, “Modelling of Gas Adsorption on Coalbeds”, Proceedings of the Eighteenth Annual International Pittsburgh Coal Conference, Newcastle, Australia.
[9] Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 2005, “Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage”, Cambridge University Press, 431.
[10] Mavor, M.J., Owen, L.B., Pratt, T.J., 1990,
“Measurement and Evaluation of Coal Sorption Isotherm Data”, SPE 20728, hal. 157-170.
[11] Nandi, S.P., Walker Jr., P.L. 1975. “Activated Diffusion of Metanae from Coals At Elevated Pressures”, Fuel 54, 81– 86.
[12] Sudibandriyo, M., Fitzgerald, J.E., Pan, Z., Robinson, R.L.Jr., Gasem, K.A.M., 2005,
“Adsorption of Metanae, Nitrogen, Carbon Dioxide and their Binary on Wet Tiffany Coal”, Fuel 84, hal: 2351-2363.
[13] Suuberg, E.M., Otake, Y, Yun, Y., Deevi, S.C., 1993. Role of Moisture in Coal Struc-ture and The Effect of Drying Upon The Accessibility of Coal Structure. Energy and Fuels 7, 384-392
[14] Suzuki, M, 1990, “Adsorption Engineering”, Elsevier Science Publisher B.V.
[15] www.esdm.go.id [16] ww.globalwarming.org
ISBN : 978-602-97742-0-7 MI-578
