30
2. Cairan Hasil Pirolisis
Proses pirolisis menghasilkan abu, cairan dan gas. Menurut Cao et al. 2004, jumlah cairan yang dihasilkan pada pirolisis yaitu sebesar
27-40,96 wt. Cairan pirolisis dihasilkan dengan cara pembakaran yang melibatkan reaksi dekomposisi konstituen polimer menjadi senyawa
organik dengan berat molekul rendah karena pengaruh panas yang meliputi rekasi oksidasi, polimerisasi dan kondensasi.
Media pendingin yang digunakan pada kondensor adalah air yang dialirkan melalui pipa inlet yang keluar dari hasil pembakaran kemudian
dialirkan melewati kondesor dan dikondensasikan menjadi destilat asap. Komposisi kimia cairan pirolisis disajikan pada Tabel 8.
Tabel 8. Komposisi kimia cairan pirolisis Komposisi kimia
Kandungan Air
Fenol Asam
Karbonil Ter
11-92 0,2-2,9
2,8-4,5 2,6-4,6
1-17 Maga 1988
Cairan yang dihasilkan pada pirolisis batang dan daun jagung berasal dari kondensasi gas-gas yang merupakan hasil degradasi dari
komponen-komponen volatil biomassa. Cairan yang dihasilkan memiliki kadar air yang tinggi. Grafik hubungan rendemen cairan dengan suhu
pirolisis seperti terlihat pada Gambar 13.
31
Gambar 13. Grafik hubungan rendemen cairan dengan suhu pirolisis Berdasarkan Gambar 13 terdapat pengaruh suhu terhadap jumlah
produk yang dihasilkan pada pirolisis batang dan daun jagung, dimana semakin tinggi suhu maka akan meningkatkan jumlah gas yang
dihasilkan dan mengurangi cairan hasil pirolisis Demirbas, 2006; Esin, 2007; dan Ioannidou, 2009. Cairan yang dihasilkan pirolisis batang dan
daun jagung berbanding lurus dengan peningkatan suhu dan mencapai puncaknya pada suhu 350ºC kemudian turun pada suhu yang lebih tinggi
yaitu 450ºC. Pirolisis tanpa atapulgit pada suhu 150ºC dihasilkan cairan rata-rata sebesar 3,43 g cairan, kemudian meningkat tajam pada suhu
350ºC sebesar 17,03 g. Pada suhu ini dihasilkan jumlah cairan yang paling tinggi. Pada suhu 450ºC jumlah cairan yang dihasilkan menurun
menjadi 7,17 g dan semakin menurun jumlahnya pada suhu 650ºC menjadi 2,38 g. Data jumlah arang dan cairan hasil pirolisis terdapat pada
Lampiran 2. Cairan hasil pirolisis dengan katalis juga semakin meningkat
dengan meningkatnya suhu dan mencapai puncaknya pada suhu 350ºC kemudian menurun hingga suhu 650ºC. Pada suhu 150ºC cairan yang
dihasilkan rata-rata sebanyak 0,19 g. Hasil ini sangat sedikit jika dibandingkan dengan cairan hasil pirolisis tanpa atapulgit pada suhu yang
sama. Kemudian pada suhu 350ºC, cairan hasil pirolisis dengan atapulgit
32
mencapai titik maksimumnya yaitu rata-rata sebesar 9,62 g. Jumlah cairan yang dihasilkan menurun pada suhu 450ºC menjadi sebesar 4,89 g
dan pada suhu 650ºC hanya menghasilkan 2,17 g. Hasil di atas sesuai dengan penelitian-penelitian pirolisis lainnya.
Demirbas 2006 melakukan penelitian tentang pengaruh suhu terhadap produk pirolisis kulit kacang dan menyatakan bahwa terjadi penurunan
jumlah arang dan peingkatan fraksi gas serta jumlah cairan paling banyak terjadi pada suhu antara 400-530ºC, sesuai dengan tipe bahan baku yang
digunakan. Cao et al. 2004 mempelajari tentang pirolisis tongkol jagung dengan reaktor tipe pipa juga menemukan jumlah arang maksimum dan
sedikit gas pada suhu rendah. Jumlah cairan yang dihasilkan pada penelitian ini menurun dengan peningkatan suhu antara 350-600ºC.
Lee et al. 2006 mempelajari perhitungan gas yang dihasilkan pada proses pirolisis, membagi empat zona pirolisis sebagai berikut:
1. T 340ºC
: CH
1.69
O
0.54
0.75C + 0.45H
2
O + 0.2CH
4
+ 0.05CO
2
2. 340 T 560ºC : CH
1.69
O
0.54
0.70C + 0.32H
2
O + 0.18CH
4
+ 0.16H
2
+ 0.11CO
2
3. 560 T 900ºC : CH
1.69
O
0.54
0.56C + 0.69H
2
+ 0.35CO + 0.08H
2
O + 0.05CO
2
+ 0.2CH
4
4. T 900ºC : CH
1.69
O
0.54
0.46C + 0.84H
2
+ 0.54CO Dari reaksi gas yang dihasilkan pada penelitian Lee et al. 2006,
dapat diketahui senyawa-senyawa yang dihasilkan dari tiap reaksi empat zona suhu pirolisis tersebut. Semakin tinggi suhu, maka jumlah koefisien
H
2
O, karbon dan CH
4
akan semakin menurun, tetapi jumlah CO
2
meningkat. Dan pada reaksi di atas suhu 900ºC hanya terdapat karbon, hidrogen, dan karbon monoksida yang merupakan gas yang sulit
terkondensasi. Dari hasil reaksi ini dapat diketahui, suhu yang semakin tinggi akan meningkatkan jumlah gas tak terkondensasi sehingga akan
menurunkan jumlah cairan hasil pirolisis. Hal ini sesuai dengan penelitian pirolisis batang dan daun jagung
yang dilakukan dimana semakin tinggi suhu setelah suhu 350ºC, jumlah
33
cairan akan semakin menurun, tetapi jumlah gas semakin meningkat. Rendemen cairan pirolisis pada penelitian ini lebih rendah dibandingkan
dengan hasil cairan yang diperoleh Tranggono et al. 1996 pada pirolisis beberapa jenis kayu dengan kisaran suhu 350ºC hingga 400ºC yang
menghasilkan cairan dengan rendemen rata-rata 49,1. Jumlah rendemen cairan yang dihasilkan pada proses pirolisis sangat bergantung dengan
jenis bahan baku yang digunakan. Persentase rendemen yang digunakan juga sangat bergantung dengan sistem kondensasi yang dipakai.
Kondisi ini sesuai dengan yang dikemukakan Tranggono et al. 1996, yang menyatakan pembentukan cairan hasil pirolisis memerlukan
air sebagai medium pendingin agar proses pertukaran panas dapat terjadi dengan cepat. Pirolisis pada suhu yang terlalu tinggi dan waktu yang
terlalu lama akan menyebabkan pembentukan cairan berkurang karena suhu dalam air pendingin semakin meningkat sehingga gas yang
dihasilkan tidak terkondensasi sempurna. Proses kondensasi akan berlangsung optimal apabila air di dalam
sistem pendingin dialiri secara kontinyu sehingga suhu di dalam sistem tidak meningkat. Hal ini sesuai dengan pernyataan Demirbas 2005
bahwa cairan hasil pirolisis bahan kayu dapat dihasilkan secara maksimum jika proses kondensasinya berlangsung secara sempurna. Suhu
kondensasi yang dipakai pada pirolisis batang dan daun jagung berkisar antara 9ºC hingga 21ºC.
Hasil cairan yang cukup jauh berbeda antara cairan hasil pirolisis batang dan daun jagung yang menggunakan katalis dan yang tidak
menggunakan katalis dimana cairan hasil pirolisis tanpa katalis menghasilkan cairan yang lebih banyak. Samolada et al. 2000
menganalisis flash pyrolysis dengan katalis komersial FeCr alumina dan H-ZSM-5 pada suhu 500ºC di dalam reaktor piston dimana katalis yang
dicampur dengan bahan baku disebut in-bed mode dan yang menggunakan tempat katalis di dalam sistem disebut ex-bed mode.
Mereka menyatakan bahwa katalis di dalam biomassa yang dipirolisis menghasilkan cairan yang lebih sedikit dan jumlah gas yang semakin
34
meningkat. Uzun dan Nuri 2009 juga menemukan hasil yang sama pada penelitian mereka dimana jumlah cairan yang dihasilkan pada pirolisis
batang jagung dengan beberapa jenis katalis lebih sedikit daripada cairan hasil pirolisis tanpa katalis.
Hal ini sama dengan yang dihasilkan pada pirolisis batang dan daun jagung pada penelitian ini dimana pirolisis tanpa katalis lebih
banyak menghasilkan cairan tetapi gas yang dihasilkan lebih sedikit. Katalis yang digunakan dalam penelitian ini adalah atapulgit yang masih
dalam bentuk dasarnya yaitu berupa non koloid atau bubuk. Dengan bentuk seperti ini diharapkan atapulgit dapat masuk ke dalam struktur
bahan sehingga dapat menghasilkan cairan yang lebih banyak. Tetapi batang dan daun jagung memiliki stuktur bahan yang lebih padat karena
mengandung beberapa lapisan sehingga katalis tidak dapat masuk ke dalam bahan dan hanya berada di permukaan batang dan daun saja.
Sehingga atapulgit tidak dapat bereaksi dengan bahan dan tidak menghasilkan cairan yang lebih banyak daripada pirolisis tanpa katalis.
Selain itu salah satu sifat dari katalis yaitu selektiviti, menentukan produk yang akan dihasilkan. Produk yang terbentuk dari pirolisis dengan katalis
ini lebih banyak menghasilkan gas yang tidak terkondensasi dan mengurangi jumlah cairan dan arang.
C. ANALISIS GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROSCOPY
Kategori