SEMINAR NASIONAL TEKNIK KIMIA SOEBARDJO BROTOHARDJONO X
Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur
Surabaya, 26 Juni 2013
B.7-1
Pengaruh Suhu Pirolisis terhadap Kadar Air dan Nilai Kalor
Char
dari Sampah Organik Pasar Segiri Samarinda
Novy Pralisa Putri
1), Imadini Nur Fadilah
2) 1)Program Studi Teknik Kimia
2)Program Studi Teknik Lingkungan
Fakultas Teknik Universitas Mulawarman
Jalan Sambaliung No. 9 Kampus Gunung Kelua 75119 Samarinda, Kalimantan Timur
e-mail : novylisa@gmail.com, dhininurfadilah@gmail.com
ABSTRAK
Pasar Segiri merupakan sala h satu pasar tradisional di Samarinda yang memiliki Tempat Penampungan Sementara (TPS) sebagai tempat penumpukan sampah sebelum diangkut ke Tempat Pemrosesan Akhir (TPA). TPS. Pasar Segiri Samarinda dapat menampung timbulan sampah pasar sebanyak 5,94 m3/hari dengan berat 1.825 kg/hari. Komposisi sampah di TPS tersebut terdiri dari 88,26% sampah organik; 2,94% plastik; 0,3% logam; 0,45% kaca; 3,43% kertas; 0,21% kayu; 2,79% kain. Semua jenis sampah termasuk sampah organik hanya ditumpuk tanpa ada pengolahan apapun. Padahal sampah organik masih dapat diolah menjadi produk yang berguna, salah satunya dengan metode pirolisis yang dapat menghasilkan char. Sebelum dilakukan pirolisis, terlebih dahulu sampah organik yang hanya terdiri dari sayur-sayuran dicacah dengan ukuran kurang lebih 5 cm, lalu dikeringkan dalam ruangan selama kurang lebih 24 jam dan dimasukkan ke ruang pembakaran unit pirolisis sebanyak 1 kg dengan variasi suhu 150 °C, 200 °C, 250 °C, dan 300 °C. Setelah 3 jam, sisa pembakaran (char) dianalisa untuk mengetahui kadar air dengan menggunakan metode ASTM D-3173-03 dan kalori dengan menggunakan ASTM D-5865-10a. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai kadar air pada char secara berturut-turut adalah 14,3%; 8,2%; 8,95%; dan 7,9%, sedangkan nilai kalor char yang dihasilkan adalah 4438,5 kkal/kg; 5349 kkal/kg; 5174,5 kkal/kg; dan 4917 kkal/kg.
Kata Kunci : Char , Kadar Air, Nilai Kalor, Pirolisis, Sampah organik.
1. PENDAHULUAN
Pertumbuhan ekonomi dan penduduk Kotamadya Samarinda, Kalimantan Timur yang semakin pesat memicu peningkatan sampah domestik baik sampah organik maupun sampah anorganik. Pasar tradisional merupakan penyumbang terbesar sampah organik di perkotaan seperti Pasar Segiri Samarinda. Menurut Febrina (2011), volume timbulan sampah di TPS Pasar Segiri Samarinda yaitu 5,94 m3/hari dengan berat timbulan 1,825 kg/hari. Komposisi sampah di TPS Pasar Segiri Samarinda yaitu sampah organik 88,26%, plastik 2,94%, logam 0,3%, kaca 0,45%, kertas 3,43%, kayu 0,21%, kain 2,79%. Jika dilihat dari komposisi sampah maka jumlah sampah organik lebih besar dibandingkan jenis sampah lainnya
Sampah organik merupakan jenis sampah yang mudah terurai sehingga masih bisa untuk diolah sebelum dibuang ke TPS. Pengolahan sampah organik menjadi pupuk melalui composting merupakan salah satu cara untuk mengurangi beban pencemaran pada lingkungan. Sampah organik sayuran juga merupakan salah satu biomassa yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar dengan mengubah bentuk menjadi char dan asap cair melalui proses pirolisis.
Pirolisis sampah menjadi char sangat menguntungkan terutama dalam rangka menekan volume timbunannya di perkotaan. Char yang dihasilkan sangat bermanfaat sebagai sumber energi/bahan bakar (Matsuzawa et al 2007). Pirolisis adalah pemanasan tanpa atau sedikit oksigen, dimana energi panas mendorong terjadinya oksidasi sehingga molekul karbon yang kompleks terurai, dan sebagian besar menjadi char atau karbon. Pada proses pirolisis ini material biomassa akan mengalami beberapa tahap perubahan secara fisika dan kimiawi. Perubahan fisika yang terjadi meliputi pelunakan, pengembangan dan pemadatan kembali, sedangkan proses kimiawinya yaitu perengkahan, depolimerisasi, dan kondensasi. Haji dkk (2006) membuat char dari sampah kota pada suhu 350 – 510°C selama 5 jam. Pirolisis untuk pembentukan char juga dapat terjadi pada suhu 150 - 300°C (Kartika dan Paramita, 2007). Namun keadaan ini sangat bergantung pada bahan baku dan cara pembuatannya (Qadeer dan Akhtar, 2005). Nilai energi atau kalor yang dihasilkan sangat bergantung pada suhu operasi. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh suhu pada 150°C, 200°C, 250°C, dan 300°C
SEMINAR NASIONAL TEKNIK KIMIA SOEBARDJO BROTOHARDJONO X
Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur
Surabaya, 26 Juni 2013
B.7-2
2. METODOLOGI
Bahan. Sampah organik pasar yang hanya terdiri dari sayuran sebanyak 1 kg.
Alat. Alat yang digunakan terdiri dari alat utama dan alat penunjang. Alat utama merupakan seperangkat
reaktor pirolisis seperti pada Gambar 1, sedangkan alat penunjang berupa loyang dengan ukuran 26 x 8 cm dan Infrared Thermometer.
Gambar 1. Unit Reaktor Pirolisis
Keterangan Gambar: 1. Tabung Gas LPG 2. Kompor
3. Ruang Pengarangan 4. Kondensor
5. Bak Pendingin
Tata Cara Riset. Sampah organik pasar diambil secara acak sebanyak 4 kg di TPS Pasar Segiri
Samarinda, kemudian dipotong-potong agar ukurannya seragam kurang lebih 5 cm. Sampel yang telah dipotong dijemur di bawah sinar matahari ± 6 jam dan dipindahkan ke dalam ruangan dengan suhu antara 28 - 29 oC. Setelah ± 24 jam, sampel ditimbang dan diambil sebanyak 1 kg lalu ditaruh ke loyang dan dimasukkan ke ruang pengarangan untuk proses pirolisis selama 3 jam dengan mempertahankan suhu 150 oC. Setelah proses pirolisis selesai, reaktor didiamkan kurang lebih 30 menit lalu char yang terbentuk dianalisa untuk mengetahui kadar air dan nilai kalornya. Pengujian nilai kalor mengikuti prosedur yang diatur dalam ASTM D-5865-10a, sedangkan untuk pengujian kadar air berdasarkan ASTM D-3173-03. Tata cara ini diulangi untuk suhu 200, 250, dan 300 oC.
3.HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum sampel dimasukkan ke reaktor pirolisis, sampel dijemur dan terjadi penyusutan berat seperti pada Tabel I.
Tabel I. Kondisi Sampel Sebelum dan Setelah Penjemuran
Suhu Penjemuran (oC)
Berat Sampel Sampah Organik Pasar (Kg)
Suhu Reaktor (oC) Sebelum Penjemuran Setelah Penjemuran
28,1 – 30 4 2,68 150
28,7 – 30,1 4 2,68 200
28,2 - 31 4 2,64 250
28,5 – 32,4 4 2,2 300
Hasil pengujian kadar air dan nilai kalor char pada berbagai suhu setelah pirolisis dapat dilihat pada
SEMINAR NASIONAL TEKNIK KIMIA SOEBARDJO BROTOHARDJONO X
Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur
Surabaya, 26 Juni 2013
B.7-3
Tabel II. Hasil Analisa Kadar Air pada Char
Suhu (oC) Kadar Air (%) Nilai Kalori (Kkal/kg)
150 13 4506
200 8,3 5345
250 9 5174
300 8 4918
Pengaruh Suhu terhadap Kadar Air Char . Tabel II menunjukkan kadar air cenderung menurun pada
berbagai suhu dan untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2. Berdasarkan Gambar 2 terlihat bahwa kadar air tertinggi pada suhu 150oC yaitu sebesar 14,3%. Hal ini disebabkan karena suhu operasi yang rendah sehingga reaksi menguapnya kandungan air atau biasa disebut dehidrasi pada bahan berjalan lambat. Terlihat semakin tinggi suhu maka semakin rendah kadar airnya. Namun, hal ini tidak terjadi pada char dengan suhu 250oC yang memiliki kadar air lebih tinggi dibandingkan pada suhu sebelumnya yaitu sebesar 8,9% sedangkan pada suhu 200oC sebesar 8,2%. Terjadinya kenaikan kadar air ini dapat dikarenakan kandungan air sebelum dilakukan pirolisis berbeda-beda, dimungkinkan kadar air bahan sebelum dipirolisis lebih tinggi.
Pengaruh Suhu terhadap Nilai Kalor. Nilai kalor merupakan faktor terpenting dalam sifat energi dan
biasanya berhubungan dengan benda sebagai penghantar panas (Sudarja, 2010). Hasil analisa nilai kalor dapat dilihat pada Tabel II dan untuk lebih jelasnya digambarkan pada Gambar 3. Peningkatan suhu operasi menyebabkan fluktuasi nilai kalor. Semakin tinggi nilai kalori pada char menunjukkan semakin bagus kualitas dari char tersebut karena panas yang dihasilkan sebagai bahan bakar semakin tinggi (Yakub, 2006). Ketika suhu ditingkatkan dari 150 oC menjadi 200 oC, nilai kalor ikut meningkat dan nilai kalor kembali menurun ketika suhu operasi menjadi 250 dan 300 oC. Namun nilai kalor pada suhu 250 dan 300 oC masih lebih besar daripada nilai kalor pada suhu 150 oC. Hal ini dapat disebabkan adanya penguapan molekul karbon sehingga terbentuk abu yang akan mengurangi kalori char akibat suhu yang terlalu tinggi. Nilai kalor juga dipengaruhi oleh kadar air dan kadar abu char . Semakin tinggi kadar air dan kadar abu, maka dapat menurunkan nilai kalor pada char yang dihasilkan.
SEMINAR NASIONAL TEKNIK KIMIA SOEBARDJO BROTOHARDJONO X
Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur
Surabaya, 26 Juni 2013
B.7-4
4. KESIMPULAN
Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Nilai kadar air char pada suhu 150, 200, 250 dan 300 oC berturut-turut adalah 13%; 8,3%; 9%; dan 8%,
2. Nilai kalor char yang dihasilkan adalah 4506 kkal/kg; 5345 kkal/kg; 5174 kkal/kg; dan 4918 kkal/kg.
DAFTAR PUSTAKA
Febrina, Ayu Tridiani, 2012, “Evaluasi dan Perencanaan Ulang Rumah Kompos Pasar Segiri Samarinda”, Teknik, Universitas Mulawarman, Samarinda
Haji, A.G., Mas’ud., Z.A., Lay, B.W., Sutjahjo, S.H., Pari,G., “Pembuatan Arang dari Sampah Organik
dengan Cara Karbonisasi Menggunakan Reaktor Pirolisis”, Jurnal Purifikasi, Volume 7, No.2,
Desembaer 2006: 139-144.
Kartika, E. dan Paramita, S., 2007, “Pembuatan Briket dari Sekam Padi Menggunakan Polyethylene Sebagai Binder”, Teknik Kimia, ITENAS.
Sudarja, Favan, Rahman M,, 2010, “Pengukuran Nilai Kalor Bahan Bakar Briket Char Kombinasi
Cangkang Pala dan Limbah Sawit”, Seminar Nasional Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah,
Yogyakarta.
Qadeer, R dan Akhtar S., 2005, “Kinetics Study of Lead Ion Adsorption on Activated Carbon”, Turk Journal Chemistry, 29:95.
