PENGUJIAN TEKNOLOGI PLASMA UNTUK MENGURANGI
KANDUNGAN TAR DARI
PRODUCER GAS
GASIFIKASI
SEKAM PADI
SKRIPSI
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
Sarjana Teknik
Disusun Oleh : BOMBY DUSWARA
I 1406021
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
PERSEMBAHAN
Kepada mereka yang telah berjasa, kepada mereka pula saya persembahkan hasil jerih payah dan kerja keras saya selama menempuh jenjang S-1 ini yaitu sebuah skripsi yang akan menjadi karya terbesar dan kebanggaan saya
sehingga saya lulus dari Universitas Sebelas Maret ini dengan gelar Sarjana Teknik. Mereka adalah
1. Segala puji bagi Allah SWT dan Muhammad SAW sebagai rosulNya.
2. Keluarga besar Suyono (Bapak Suyono dan Ibu Muryani, karena berkat
beliaulah penulis terlahir didunia ini) beserta saudara dari Bapak dan Ibu. 3. Adikku: Borlin Duswandono, terimakasih dengan semua dorongan, doa dan
semangatnya dan semoga kelak bisa membahagiakan ayah dan ibu kita kelak
4. Semua ilmuwan dan praktisi pendidikan, terima kasih dengan semua ilmu pengetahuan dan teknologi yang telah dihasilkan.
v
MOTTO
PENGUJIAN TEKNOLOGI PLASMA UNTUK MENGURANGI
KANDUNGAN TAR DARI
PRODUCER GAS
GASIFIKASI SEKAM PADI
Bomby Duswara
I1406021
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta, Indonesia Email :bombyd@yahoo.com
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan teknologi plasma dalam mengurangi kandungan tar dari producer gas proses gasifikasi sekam padi. Pengurangan tar dilakukan dengan variasi arus pembangkit plasma sebesar 19,2 A, 23,4 A, 27,7 A dan 32,9 A. Hasil pengujian dianalisa dari konsentrasi tar yang terkandung di dalam producer gas. Konsentrasi tar producer gas hasil proses gasifikasi dibandingkan dengan konsentrasi tar producer gassesudah mengalami proses tar cracking. Hasil penelitian diperoleh konsentrasi tar proses gasifikasi sebesar 45.118 mg/m3 sedangkan setelah proses tar crackingsebesar 96 mg/m3 -1.012 mg/m3, sehingga memenuhi batas maksimum konsentrasi tar masuk ke dalam enginesebesar 100 mg/m3. Hasil pengujian diperoleh efisiensi pengurangan tar proses gasifikasi dan tar crackingsebesar 97,76%-99,79%. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin besar arus pembangkit plasma yang digunakan, maka semakin kecil konsentrasi tar yang diperoleh.
vii
Experiment of Plasma Technology for Tar Removal from
Producer Gas Rice Husk Gasification
Bomby Duswara I 1406021
Department of Mechanical Engineering Faculty of Engineering Sebelas March University
Surakarta, Indonesia Email :bombyd@yahoo.com
ABSTRACT
This research was conducted for determining the ability of plasma technology in reducing the tar content of the producer gas from rice husk gasification process. Tar reduction was done by plasma generator with current variations of 19.2 A, 23.4 A, 27.7 A, and 32.9 A. The results was analyzed based on the concentration of tar which containing in producer gas. The concentration of tar before and after tar cracking process were compared. The tar concentration before cracking process was 45,118 mg/m3. After cracking process it was reduced to 96 mg/m3to 1,012 mg/m3with tar cracking efficiency of 99.79% to 97,76%. The results of this study showed that the greater the current of the plasma generator the smaller concentration of tar obtained. In the 32.9 A current variation, the tar concentration of 96 mg/m3was obtained which is allowed to be use in the internal combustion engine. The tar reduction efficiency in this condition is 99.79%.
KATA PENGANTAR
.
memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
lap Pengujian Teknologi Plasma Untuk Mengurangi Kandungan Tar dari Producer Gas Gasifikasi Sekam Padi dengan baik.
Laporan ini disusun dan dilakukan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi
oleh setiap mahasiswa untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dengan selesainya
laporan ini, penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada :
1. Bapak Dr.techn. Suyitno, M.T., dan Bapak Prof. Muhammad Nizam, S.T, M.T, Ph.D., selaku pembimbing tugas akhir, atas bimbingannya hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Tri Istanto, S.T, M.T., Bapak Bambang Kusharjanto, S.T, M.T., dan Bapak Budi Kristiawan, S.T, M.T., selaku pembimbing akademis yang
telah berperan sebagai orang tua selama penulis melaksanakan studi di Universitas Sebelas Maret.
3. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Seluruh pengajar, staf administrasi, dan laboran di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.
5. Kedua Orang tua tercinta yang telah memberikan doa dan dukungan kepada penulis dalam menempuh pendidikan di Universitas Sebelas Maret Surakarta.
6. Dyah Astuti, AMd., yang selalu memberikan semangat dan doa kepada penulis dalam menyelesaikan pendidikan di Universitas Sebelas Maret Surakarta.
ix
Agus, S.T., Pak Bayu, S.T., Pak Luqman, S.T., Sutarmo, Bandriyo, Huda, Sanuria, Kinas, Dian dan Arief) yang selalu solid dan harmonis.
8. Teman-teman Tim Futsal
9.
Teman-10. Teman-teman mahasiswa khususnya jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu pelaksanaan dan penyusunan skripsi.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Skripsi ini masih jauh dari sempurna, maka penulis mengharap kritik dan saran dari berbagai pihak untuk kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi ilmu
pengetahuan dan kita semua.
Surakarta, 22 April 2013
DAFTAR ISI
1.4. Tujuan dan Masalah Penelitian ...3
1.5. Sistematika Penulisan ...3
BAB II DASAR TEORI ...4
2.1. Tinjauan Pustaka ...4
2.2. Biomassa...6
2.3. Sekam Padi ...6
2.4. Air-Fuel Ratio (AFR) ...7
2.5. Prinsip Gasifikasi Sekam Padi...8
2.6. Tar...8
2.7. Plasma...11
BAB III METODE PENELITIAN...13
3.1. Tempat Penelitian ...13
3.2. Alat, Bahan, dan Pelaksanaan Penelitian ...13
3.2.1. Proses Gasifikasi ...13
3.2.2. Proses Tar Cracking ...14
3.2.3. Proses Tar Sampling...14
3.2.4. Proses Analisa Konsentrasi Tar...15
3.3. Analisis Data ...16
3.4. Diagram Alir Penelitian...17
3.5. Jadwal Penelitian ...18
BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ...19
4.1. Analisa Pengaruh Variasi Arus Pembangkit Plasma terhadap Konsentrasi Tar, Energi Spesifik dan Efisiensi Pengurangan Tar ...19
4.2. Analisa GC-MS dari Pengujian tanpa Plasma dengan Pengujian Menggunakan Plasma ...21
4.2.1. Analisa GC-MS pada Variasi Pengujian tanpa Plasma ke Pengujian Plasma 25 Ampere...23
xi
4.2.4. Analisa GC-MS pada Variasi Pengujian tanpa Plasma ke
Pengujian Plasma 40 Ampere...40
4.3. Hasil Pengujian Kandungan Hidrogen Producer Gas Hasil Gasifikasi dan Cracking Plasma ...41
BAB V PENUTUP...43
5.1. Kesimpulan ...43
5.2. Saran...43
DAFTAR PUSTAKA ...44
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Perbedaan konsumsi energi antara pulsed corona systemdengan
AC/DC system(Yan, dkk., 2008). ...5
Gambar 2.2. Penguraian naphthalenedari campuran gas pengaruh temperatur hasil kerapatan energi korona (Han, dkk., 2008). ...6
Gambar 2.3. Perbandingan temperatur padatan vs. (equivalen ratiodan air fuel ratio) dalam proses pirolisis, gasifikasi dan pembakaran. ...7
Gambar 2.4. Komposisi tar biomasa selama proses gasifikasi ...8
Gambar 2.5. Skema terjadinya lecutan korona (Nair, 2004)...11
Gambar 3.1. Skema peralatan penelitian...13
Gambar 3.2. Diagram alir penelitian. ...17
Gambar 4.1. (a) Desain reaktor plasma (Tippayawong, 2010), (b) Desain reaktor penelitian ini. ...21
Gambar 4.2. Skema proses crackingphenol menjadi naphthalene dari pengujian variasi plasma 25 Ampere...24
Gambar 4.3. Skema proses crackingcyclopenten, furan dan sugar menjadi benzofuran dari pengujian tanpa plasma ke pengujian plasma 25 Ampere...25
Gambar 4.4. Skema crackingisoeugeol menjadi phenol dari pengujian plasma 25 Ampere...26
Gambar 4.5. Skema cracking cyclohexanol menjadi phenol dari pengujian plasma 25 Ampere...26
Gambar 4.6. Skema cracking cyclohexanol dan furan menjadi bicyclo 3.3.1 non3-en-2-ol,exo dari pengujian plasma 25 Ampere. ...27
Gambar 4.7. Skema cracking-propanone, 1-hidroxy, acetic acid dan pentanal menjadi pentanoic acid dari pengujian plasma 25 Ampere. ...28
Gambar 4.8. Skema cracking-propanone, 1-hidroxy dan pentanal menjadi dimethylpropyl acetat dari pengujian plasma 25 Ampere. ...29
Gambar 4.9. Skema crackingdari 2-propanone, 1-hydroxy dan phenol menjadi bicyclo 2.2.1 heptane-2-methanol dari pengujian plasma 30 Ampere. 31 Gambar 4.10. Skema cracking2-propanone, 1-hydroxy dan pentanal menjadi undecene dari pengujian plasma 30 Ampere. ...32
Gambar 4.11. Skema crackingisoeugeol dan cyclohexanol menjadi benzaldehyde dari pengujian plasma 30 Ampere. ...33
Gambar 4.12. Skema crackingacetic acid dan 2-propanone,1-hydroxy menjadi formid acid dari pengujian plasma 30 Ampere...34
Gambar 4.13. Skema crackingiseougeol dan 2-propanone, 1-hydroxy menjadi 3-buten-2-one, cyclohexen dari pengujian plasma 35 Ampere...36
Gambar 4.14. Skema crackingpentanal dan propanone, 1-hydroxy menjadi 2-propanol-1-propoxy dari pengujian plasma 35 Ampere. ...37
Gambar 4.15. Skema crackingdari isoeugeol dan 2-propanone, 1-hydroxy menjadi benzene, ethenylmethyl dari pengujian plasma 35 Ampere. ..38
Gambar 4.16. Skema hasil crackingacetic acid dan iseougeol menjadi benzeneacetic acid, 2-carboxy dari pengujian plasma 35 Ampere. ...39 Gambar 4.17. Skema crackingacetic acid, pentanal, dan 2-propanone, 1-hydroxy
xiii
Gambar 4.18. Hubungan antara variasi arus pembangkit plasma terhadap
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Analisis proximate dan ultimate sekam padi (Gaur, dkk., 1998)...7 Tabel 2.2. Klasifikasi tar (Padban, 2001)...9 Tabel 2.3. Kualitas gas yang diizinkan masuk dalam mesin pembakaran
dalam dan turbin (El-Rub, 2008). ...10 Tabel 3. 1. Jadwal Penelitian...18 Tabel 4.1. Pengaruh variasi arus input terhadap konsentrasi tar, efisiensi
