106 Produksi Gas dari Padatan
combustion. Jika
= 1 disebut pembakaran stoikiometri. Jika
1 disebut pembakaran miskin lean combustion.
sendiri merupakan kebalikan dari perbandingan ekuivalen equivalence
ratio.
ri stoikiomet
aktual
AFR AFR
4.2
Contoh Soal 4.1: Hitunglah AFR stoikiometri dari reaksi pembakaran gas metana
dengan oksigen dan udara. Jawab:
a. Pembakaran metana dengan oksigen.
O H
2 CO
O 2
CH
2 2
oksigen 2
metana 4
, 4
4 1x12
2x32 AFR
stoi
b. Pembakaran metana dengan udara
2 ,
17 4
1x12 3,76x28
32 2x
AFR
stoi
Catatan: Dari persoalan sederhana ini terlihat bahwa untuk membakar metana secara sempurna, maka massa oksigen
yang dibutuhkan jauh lebih sedikit dari massa udara yang dibutuhkan. Hal ini terjadi karena udara mengandung 79
nitrogen N
2
yang tidak ikut dalam pembakaran.
2 2
2 udara
2 2
metana 4
N 52
, 7
O H
2 CO
3,76N O
2 CH
107 Konsep Dasar Pirolisis dan Gasifikasi
4.6. Reaksi Gasifikasi
Proses kimia gasifikasi terdiri dari reaksi-reaksi gas-gas reaksi homogen dan reaksi padat-gas reaksi heterogen dalam
beberapa tahap. Tahapan pertama adalah pirolisa yang terjadi ketika biomassa mulai mengalami kenaikan temperatur. Pada
tahap ini volatil yang terkandung pada biomassa terlepas dan menghasilkan arang char.
Tahapan kedua adalah terjadinya proses pembakaran combustion. Pada tahapan ini volatil dan sebagian arang yang
memiliki kandungan karbon C bereaksi dengan oksigen membentuk CO
2
dan CO serta menghasilkan panas yang digunakan pada tahap selanjutnya yaitu tahap gasifikasi. Reaksi
kimia yang terjadi pada tahap ini adalah:
Combustion C + O
2
→ CO
2
4.3 Tahapan berikutnya adalah tahap gasifikasi. Tahapan ini
terjadi ketika arang bereaksi dengan CO2 dan uap air yang menghasilkan gas CO dan H2 yang merupakan produk yang
diinginkan dari keseluruhan proses gasifikasi. Reaksi kimia yang terjadi pada tahap ini adalah:
Boudouard Reaction
C + CO
2
→ 2CO 4.4
Water Gas C + H
2
O → CO + H
2
4.5 Tahapan tambahan dalam proses ini adalah tahap water
shift reaction. Melalui tahapan ini, reaksi termo-kimia yang terjadi di dalam reaktor gasifikasi mencapai keseimbangan. Sebagian CO
yang terbentuk dalam reaktor bereaksi dengan uap air dan membentuk CO
2
dan H
2
. Reaksi kimia yang terjadi pada tahap ini adalah:
Water Shift Reaction CO + H
2
O → CO
2
+ H
2
4.6 Jika proses gasifikasi dapat dikendalikan sehingga
temperatur reaksi terjadi di bawah 1.000 C, maka akan terjadi
reaksi pembentukan CH
4
. Hal ini terjadi ketika C bereaksi dengan H
2
, sesuai dengan reaksi: Methane Reaction
C + 2H
2
→ CH
4
4.7 Pada dasarnya, gas yang dihasilkan selama gasifikasi terdiri
dari a karbon monoksida, b hidrogen, c metana, d karbon
108 Produksi Gas dari Padatan
dioksida, dan e uap air. Karbon monoksida, hidrogen, dan metana adalah gas-gas yang dapat terbakar combustible gases,
sedangkan karbon dioksida dan uap air tidak. Beberapa laporan menyatakan bahwa terdapat gas nitrogen dalam jumlah yang
sangat kecil trace selama gasifikasi sekam padi.
Penelitian terhadap gasifikasi sekam padi telah memberi petunjuk mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi proses
gasifikasi. Faktor-faktor tersebut diantaranya adalah: 1. Kandungan energi bahan bakar yang digunakan
Bahan bakar dengan kandungan energi yang tinggi akan memberikan pembakaran gas yang lebih baik.
2. Kandungan air dari bahan bakar yang digunakan Bahan bakar dengan tingkat kelembaban yang lebih
rendah akan lebih mudah digasifikasikan daripada bahan bakar dengan tingkat kelembaban yang lebih tinggi.
3. Bentuk dan ukuran bahan bakar Ukuran bahan bakar yang lebih kecil memerlukan
fanblower dengan tekanan yang lebih tinggi. 4. Distribusi ukuran bahan bakar
Distribusi ukuran bahan bakar yang tidak seragam akan menyebabkan bahan bakar yang digunakan lebih sulit
terkarbonisasi, dan mempengaruhi proses gasifikasi.
5. Temperatur reaktor gasifikasi Temperatur reaktor ketika proses gasifikasi berlangsung
sangat mempengaruhi produksi gas yang dihasilkan. Untuk itu reaktor gasifikasi perlu diberi insulasi untuk
mempertahankan temperatur di dalam reaktor tetap tinggi.
Besarnya kandungan air dan
sangat berpengaruh terhadap reaksi yang terjadi sehingga hal ini juga akan
mempengaruhi besarnya prosentase gas-gas hasil reaksi seperti yang ditunjukan dalam tabel 4.2 dan 4.3 berikut.
