ln k =
2
ln T
x F
- Ea
R ξ
ln 32
Persamaan 32 diperoleh nilai konstanta kinetika untuk model Tsamba yang dihasilkan dari nilai energi aktivasi dan faktor pre eksponensial.
Peningkatan suhu sangat mempengaruhi laju reaksi dan juga konstanta kinetika. Kenaikan suhu dapat mempercepat laju reaksi karena dengan naiknya suhu, energi
kinetika partikel zat-zat meningkat sehingga meningkatkan terjadinya tumbukan yang efektif. Faktor suhu yang mempengaruhi laju reaksi ini sesuai dengan teori
Arrhenius. Model Arrhenius dan Tsamba mempertimbangkan pengaruh suhu pirolisis
terhadap konstanta kinetika. Perbedaannya adalah model Arrhenius menfokuskan nilai konstanta kinetika terhadap suhu pirolisis. Model Tsamba menfokuskan
pembahasan pada nilai konstanta kinetika terhadap suhu pirolisis, dengan memperhatikan faktor pre eksponensial A dan laju pemanasan ξ.
Berdasarkan persamaan Arrhenius yang digunakan dalam pengembangan model kinetika pirolisis model Tsamba adalah :
1. Suhu pirolisis konstan pada nilai maksimum. 2. Konstanta kinetika tidak tergantung pada waktu pirolisis.
c. Waktu paruh
Waktu paruh t
½
adalah waktu yang diperlukan agar setengah dari jumlah konsentrasi reaktan R bereaksi. Penentuan waktu paruh dapat diperoleh dari nilai
konstanta kinetika, sehingga waktu paruh yang diperoleh persamaan 13 :
t
R = 2
1
o
R 33
Jika
o
R adalah konsentrasi reaktan awal dan
t
R adalah konsentrasi reaktan setelah waktu t. Untuk menghitung waktu paruh pada reaksi orde satu. maka
disubtitusikan
t
R
o
R = ½ dan t = t
½
ke dalam persamaan 5 menjadi ln
o t
R R
= - k t maka ln 2
1 = - k t
12
34 t½ =
k 693
, 35
Pada reaksi orde satu, waktu paruh tidak tergantung pada jumlah reaktan mula-mula
o
R dan satuan konstanta kinetika k adalah persatuan waktu.
2.7. Termodinamika Kimia
Mekanisme reaksi pirolisis dapat diukur melalui besaran termodinamika kimia. Syarat terjadinya reaksi kimia bila terjadi penurunan energi bebas
∆ G 0. Hal ini berlawanan dari tinjauan termodinamika. dimana tidak dikenal
parameter waktu karena hanya tergantung dari keadaan awal dan akhir sistem. Termodinamika adalah metode yang sangat penting untuk menjajaki keadaan
kesetimbangan kimia Maczek 1998. Perubahan entropi ΔS° dapat ditulis
sebagai berikut Bangash Alam 2007 : ΔS° = R
⎥ ⎦
⎤ ⎢
⎣ ⎡
Δ +
°
RT H
T k
kh
B
ln 36
dengan K
b
adalah konstanta Bottzman 1.3806 x10
-23
JK ; R adalah tetapan gas 8.314 JK mol, h adalah tetapan planck 6.626 x10
-34
J.s. Perubahan entalpi ΔH° dapat dihitung dengan mengetahui energi aktivasi Ea yang diperoleh dari
hasil perhitungan slope dari model kinetika pirolisis pada kenaikan suhu T dengan persamaan sebagai berikut :
ΔH° = Ea –RT.
37 Energi bebas Gibbs digunakan untuk menggambarkan perubahan energi pada
sistem, dalam reaksi kimia pada suhu dan tekanan tetap Thenawijaya 1990. ΔG° = ΔH° – TΔS°
38 dimana
ΔG° adalah perubahan energi bebas Gibbs pada sistem yang sedang bereaksi,
ΔH° adalah perubahan dalam keadaan panas sistem tersebut dan ΔS° bernilai positif, maka reaksi kimia mengalami peningkatan Bahnur 2008.
Beberapa model yang didasarkan atas pendekatan termodinamika yang dikembangkan dalam beberapa tahun yang lalu adalah mensimulasi produksi
syngas antara hasil penelitian dan perhitungan Jarungthammachote et al. 2007, menghitung komposisi kimia dan suhu syngas yang dikembangkan dalam kerja
De Fillipis et al. 2003. Beberapa penelitian tentang termodinamika pirolisis pada Tabel 9.
Tabel 9 Beberapa termodinamika kimia dalam proses pirolisis
No Bahan baku
Kondisi proses Hasil
Termodinamika Referensi
1. Limbah kinyak kelapa
sawit 2 kode sandi
HSC untuk termodinamika
dan PSR untuk simulasi kinetik
Produk gas : H
2
. CO
2
. CO. CH
4
dan Hidrokarbon
Prediksi produk gas dengan simulasi
reaksi pirolisis dan termodinamika
Dong et al. 2005.
2. Batu bara
dan asetilena
Nilai ratio atom HC = 2
Energi bebas Gibbs
minimun pada kompoisis C-
H-O-N-S yang setimbang
Studi termodinamika
untuk pembentukan asetilena dalam
pirolisis Bao et al.
2009.
3 Serbuk kayu
pinus Nitrogen pada
371-871⁰ C Energi bebas
Gibss minimun pada
suhu tinggi Analisis produk dan
simulasi termodinamika
bimassa Zhang et al.
2007.
4. Sampah kota
dan limbah industri.
Pirolisis 2 tahap dan
gasifikasi 3 tahap
Rendemen metanol dan
Syngas. Kandungan H
meningkat dalam Syngas dengan 3
tahap lebih tinggi daripada 2 tahap
Paulucci et al 2010.
2.8. Kesetimbangan Biomassa yang Ramah Lingkungan
