Parameter Penting pada Proses Pirolisis

73 Konsep Dasar Pirolisis dan Gasifikasi g. Kadar air MC Kadar air yang lebih tinggi memperlambat pencapaian temperatur pirolisis Suyitno, Lettner et al., 2005. Alasannya adalah bahwa beberapa bagian panas dikonsumsi selama proses penguapan Bilbao, Mastral et al., 1996; Suyitno, Lettner et al., 2005. Kehadiran air dan material organik juga mendorong pembentukan arang. Alasannya adalah bahwa air berlaku sebagai penyimpan panas Pritchard, 2002. Kadar air meningkat dapat menyebabkan hasil arang 5 pada saat pirolisis dengan temperatur 390 o C-460 o C. Kehadiran air menurunkan hasil tar dari pirolisis di atas temperatur 400 o C Gray, 1984. g. Lignin, selulosa dan hemiselulosa Kadar lignin yang lebih tinggi pada sampah buha zaitun 28 massa, kering dibandingkan dengan kadar lignin pada jerami gandum 21,7 massa, kering menyebabkan pada peningkatan hasil arang Zanzi, 2001. Lignin adalah sumber utama pembentuk arang dan tidak pecah menjadi molekul yang lebih ringan Pritchard, 2002. Komponen selulosa dan hemiselulosa dalam kayu bertanggung jawab pada hasil volatil sedangkan lignin adalah penyumbang utama pada hasil arang Williams and Besler, 1996. h. Jenis bahan Hasil arang yang lebih rendah diperoleh dari kayu keras 14- 23 massa dibandingkan hasil arang pada kayu lunak 20-26,5 massa Grönli and Varhegyi, 2002. Alasannya adalah bahwa kadar rata-rata lignin pada kayu keras adalah lebih rendah 21,7 massa dibandingkan kayu lunak 28 massa Zanzi, 2001. Pirolisis biomassa mischantus menghasilkan arang yang lebih tinggi dan hasil volatil yang lebih rendah dibandingkan biomassa kayu De Jong, Pirone et al., 2003. Jenis kayu berpengaruh terhadap hasil arang dan cairan. Jenis kayu berpengaruh pada hasil arang paling banyak sampai 12. Jenis kayu berpengaruh pada hasil cairan paling banyak sampai 10 Di Blasi, Branca et al., 2001. 4.3. Analisis Produk Pirolisis Sekam Padi Dengan reaktor pirolisis lambat yang dikembangkan di Lab. Perpindahan Panas Jurusan Teknik Mesin FT UNS, pemasukan sekam dapat diatur menjadi 5 kgjam dan 10 kgjam. 74 Produksi Gas dari Padatan Pada pengujian pertama, kapasitas pemasukan sekam padi adalah 5 kgjam dengan kadar air yang digunakan adalah 10. Temperatur reaktor yaitu temperatur dinding bagian belakang divariasikan dari 300 o C, 400 o C, dan 500 o C. Dari Gambar 4.2 terlihat bahwa proses dekomposisi sekam padi paling besar pada temperatur sekitar 400 o C dimana padatan yang tersisa sebesar 52. Minyak pirolisis terbanyak dihasilkan pada temperatur reaktor 300 o C dan 400 o C yaitu 20. Pada temperatur reaktor 500 o C terjadi penurunan minyak pirolisis dan kenaikan padatan menunjukkan bahwa pada temperatur tersebut terjadi reaksi tar sekunder di luar partikel. Sebagaimana diketahui bahwa pada proses reaksi tar sekunder terjadi pemisahan menjadi gas dan padatan lihat Gambar 4.3. Akibatnya padatan yang dihasilkan semakin banyak pada temperatur 500 o C. Gambar 4.2. Hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kgjam, kadar air 10. Gambar 4.3. Dekomposisi Intraparticle dan extraparticle padatan yang berhubungan dengan konversi tar Morf, 2001. Padatan Minyak Pirolisis Gas 300oC 400oC 500oC 60 17 24 52 20 28 58 20 22 10 20 30 40 50 60 Pr o s e n ta s e Hasil Pirolisis Temperatur Reaktor 500 o C 400 o C 300 o C 75 Konsep Dasar Pirolisis dan Gasifikasi Gambar 4.4. Hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 10 kgjam, kadar air 10. Pada kapasitas pemasukan sebesar 10 kgjam digunakan sekam padi dengan kadar air 10. Temperatur reaktor divariasikan dari 300 o C, 400 o C, dan 500 o C. Dari Gambar 4.4 terlihat bahwa proses dekomposisi sekam padi belum terjadi secara baik. Hal ini terjadi karena pada kapasitas 10 kgjam waktu tinggal sekam dalam reaktor sangat singkat sekitar 2,5 menit. Sedangkan pada kapasitas 5 kgjam, waktu tinggal sekam dalam reaktor sekitar 4,3 menit. Waktu tinggal yang singkat menyebabkan sekam padi belum terdekomposisi secara sempurna sehingga padatan yang dihasilkan banyak. Dengan menaikkan temperatur reaktor dari 300 o C, 400 o C dan 500 o C terjadi penurunan produk padatan dari 83, 67 dan 45. Dari Gambar 4.5 terlihat bahwa masih banyak produk padatan berupa campuran sekam padi, arang sekam dan abu. Jumlah minyak pirolisis yang dihasilkan pada temperatur reaktor 300 o C dan 400 o C adalah sekitar 9. Pada temperatur reaktor 500 o C, karena waktu tinggal yang singkat menyebabkan tar tidak sempat bereaksi sehingga minyak pirolisis yang dihasilkan sebanyak 20 sama seperti pada pengujian pirolisis dengan kapasitas 5 kgjam, MC 10, pada temperatur 300 o C dan 400 o C. Padatan Minyak Pirolisis Gas 300oC 400oC 500oC 45 20 35 67 9 24 83 9 7 10 20 30 40 50 60 70 80 90 P ro se nt as e Hasil Pirolisis Temperatur Reaktor 500 o C 400 o C 300 o C 76 Produksi Gas dari Padatan 300 o C 400 o C 500 o C Gambar 4.5. Padatan hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kgjam, kadar air 10. 300 o C 400 o C 500 o C Gambar 4.6. Padatan hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 10 kgjam, kadar air 10. Gambar 4.7. Hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kgjam, kadar air 20,7. Padatan Minyak Pirolisis Gas 300oC 400oC 500oC 48 16 36 62 17 21 57 15 28 10 20 30 40 50 60 70 P ro se nt as e Hasil Pirolisis Temperatur Reaktor 500 o C 400 o C 300 o C 77 Konsep Dasar Pirolisis dan Gasifikasi Gambar 4.8. Hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 10 kgjam, kadar air 22,3. Gambar 4.9. Kadar air sekam pada pengujian kapasitas 5 kgjam, kadar air rata-rata 20,7. Gambar 4.10. Kadar air sekam pada pengujian kapasitas 10 kgjam, kadar air rata-rata 22,3. Dengan peningkatan kadar air rata-rata sekam padi menjadi sekitar 20,7 dan 22,3, menyebabkan proses pemanasannya semakin lama. Akibatnya pada temperatur 300 o C dan 400 o C, sekam yang terdekomposisi sedikit lihat Gambar 4.7 dan Gambar 4.8. Pada Gambar 4.7 terlihat bahwa pada temperatur reaktor 400 o C, jumlah padatan yang tersisa lebih banyak. Hal ini disebabkan karena sekam yang digunakan Padatan Minyak Pirolisis Gas 300oC 400oC 500oC 52 21 27 84 10 6 87 10 3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 P ro se nt as e Hasil Pirolisis Temperatur Reaktor 10 12 14 16 18 20 22 24 300 350 400 450 500 Temperatur Reaktor o C K a d a r A ir S e k a m w b 10 12 14 16 18 20 22 24 300 350 400 450 500 Temperatur Reaktor o C K ad ar A ir S ek am w b 500 o C 400 o C 300 o C 78 Produksi Gas dari Padatan mempunyai kadar air yang tinggi sebagaimana terlihat pada Gambar 4.9. Perlu dicatat juga bahwa penggunaan sekam dengan kadar air tinggi sekitar 23,4, lihat Gambar 4.10 mampu diuapkan dengan baik oleh temperatur reaktor 500 o C dimana padatan, minyak pirolisis, dan gas yang dihasilkan masing- masingnya adalah 52, 21, 27 seperti dapat dilihat pada Gambar 4.8. Pada temperatur 500 o C dengan menggunakan sekam berkadar air tinggi, hasil minyak pirolisis dengan kapasitas pemasukan 5 kgjam menurun. Hal ini menunjukkan terjadinya reaksi tar sekunder. Sedangkan pada kapasitas pemasukan sekam 10 kgjam, hasil minyak pirolisis mencapai 21 lihat Gambar 4.8 dan menunjukkan bahwa tidak terjadi reaksi tar sekunder karena waktu tinggal dalam reaktor yang singkat. 300 o C 400 o C 500 o C Gambar 4.11. Padatan hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kgjam, kadar air 20,7. 300 o C 400 o C 500 o C Gambar 4.12. Padatan hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 10 kgjam, kadar air 22,3. 79 Konsep Dasar Pirolisis dan Gasifikasi 4.4. Uji Sifat Fisik Minyak Pirolisis Sekam Padi 4.4.1. Viskositas Minyak Pirolisis Sekam Padi Data viskositas dari minyak pirolisis hasil pirolisis lambat sekam padi dapat dilihat pada Tabel 4.2. Terlihat bahwa viskositas minyak pirolisis lebih besar dari viskositas air. Hal ini menunjukkan bahwa minyak pirolisis lebih kental dibandingkan air. Viskositas minyak pirolisis rata-rata dari seluruh sampel adalah sekitar 0,91 cP 0,91 gm.s. Sedangkan dibandingkan dengan viskositas fluida yang lain dapat dilihat pada 80 Produksi Gas dari Padatan Tabel 4.3. Pada sampel I terlihat viskositas yang lebih tinggi dari yang lain karena sudah disimpan lebih dari 12 hari, sedangkan yang lain diukur rata-rata pada hari ke-1 sampai ke-9. Tabel 4.2. Viskositas minyak pirolisis Sampel Laju massa sekam T dinding Kadar Air Sekam Waktu air s Waktu PO s Viskositas air cP Viskositas Minyak pirolisis cP I 5 kgjam 300ºC 10,0 5,554 11,8 0,78 1,65 II 5 kgjam 400ºC 10,0 5,42 5,69 0,78 0,82 III 5 kgjam 500ºC 10,0 5,42 5,74 0,78 0,82 IV 10 kgjam 300ºC 10,0 5,42 6,5 0,78 0,93 V 10 kgjam 400ºC 10,0 5,42 5,88 0,78 0,84 VI 10 kgjam 500ºC 10,0 5,42 5,82 0,78 0,84 VII 5 kgjam 300ºC 20,7 5,47 5,75 0,78 0,82 VIII 5 kgjam 400ºC 20,7 5,47 5,76 0,78 0,82 IX 5 kgjam 500ºC 20,7 5,47 5,85 0,78 0,83 X 10 kgjam 300ºC 22,3 5,47 5,58 0,78 0,79 XI 10 kgjam 400ºC 22,3 5,47 5,90 0,78 0,84 XII 10 kgjam 500ºC 22,3 5,47 6,00 0,78 0,85 Rata-rata 0,91 81 Konsep Dasar Pirolisis dan Gasifikasi Tabel 4.3. Viskositas beberapa bahan bakar minyak dan pelumas No Bahan Bakar Viskositas 1 Minyak Pirolisis 0,91 cP 2 Air 1-5 cP 3 Bensin 1,12-4,42 cP pada 20 o C 4 Solar 2,8 – 4,42 cP pada 20 o C 5 Kerosene 10 cP 6 Oli motor SAE 10 50-100 cP 7 Oli motor SAE 30 150-200 cP 8 Oli motor SAE 40 250-500 cP 9 Oli motor SAE 60 Gliserin 1.000-2.000 cP

4.4.2. Kestabilan Minyak Pirolisis Sekam Padi

Ukuran dari kestabilan dapat dilihat dari seberapa jauh minyak pirolisis mengendap. Terlihat bahwa dalam 1 minggu hanya terdapat sedikit minyak pirolisis yang mengendap. Pada hampir semua sampel terlihat bahwa pengendapan mulai terjadi setelah disimpan selama 1 minggu. Di bawah 15 hari, viskositas minyak pirolisis yang mengendap 1,65 cP. Setelah 17 hari, pada sampel 10 kgjam, temperatur reaktor 500 o C dan kadar air 10 terjadi pengendapan dan viskositas endapannya sekitar 41,75 cP. Fenomena ini juga terjadi pada sampel 5 kgjam, temperatur reaktor 400 o C dan kadar air sekam 10, harga viskostas endapan setelah 22 hari adalah 49,91 cP. Harga kekentalan kedua sampel ini setelah disimpan selama lebih dari 17 hari hampir setara dengan viskositas minyak pelumas SAE 10. Tabel 4.4. Viskositas minyak pirolisis setelah disimpan beberapa hari Sampel Laju Massa Sekam T dinding Kadar Air Viskositas Rata- rata_ awal Lama Disimpan hari Viskositas minyak pirolisis cP I 5 kgjam 300ºC 0,10 0,91 16 1,65 II 5 kgjam 400ºC 0,10 0,91 22 49,91 III 5 kgjam 500ºC 0,10 0,91 11 0,82 IV 10 kgjam 300ºC 0,10 0,91 9 0,93 V 10 kgjam 400ºC 0,10 0,91 9 0,84 82 Produksi Gas dari Padatan Sampel Laju Massa Sekam T dinding Kadar Air Viskositas Rata- rata_ awal Lama Disimpan hari Viskositas minyak pirolisis cP VI 10 kgjam 500ºC 0,10 0,91 17 41,75 VII 5 kgjam 300ºC 0,21 0,91 5 0,82 VIII 5 kgjam 400ºC 0,20 0,91 11 4,98 IX 5 kgjam 500ºC 0,20 0,91 14 3,29 X 10 kgjam 300ºC 0,22 0,91 1 0,79 XI 10 kgjam 500ºC 0,20 0,91 10 0,99 XII 10 kgjam 500ºC 0,20 0,91 13 7,87

4.4.3. Massa Jenis Minyak Pirolisis Sekam Padi kgm

3 Harga massa jenis minyak pirolisis sesaat setelah pengujian menunjukkan harga antara 970-1040 kgm 3 dengan rata-rata 997,4 kgm 3 . Harga ini setara dengan harga massa jenis dari air. Massa jenis minyak pirolisis dalam penyimpanan kurang dari 15 hari dapat dilihat pada Tabel 4.5. Tabel 4.5. Massa jenis minyak pirolisis setelah disimpan kurang dari 15 hari. Sampel Massa Cawan g Massa Cawan + Minyak g Volume Minyak ml Massa Jenis kgm3 I 5 kgjam 300ºC 10 41,90 140,70 100 988 II 5 kgjam 400ºC 10 41,90 145,90 100 1040 III 5 kgjam 500ºC 10 41,90 145,10 100 1032 IV 10 kgjam 300ºC 10 41,90 138,60 100 967 V 10 kgjam 400ºC 10 41,90 142,10 100 1002 VI 10 kgjam 500ºC 10 41,90 141,00 100 991 VII 5 kgjam 300ºC 20 41,90 140,60 100 987 VIII 5 kgjam 400ºC 20 41,90 141,40 100 995 83 Konsep Dasar Pirolisis dan Gasifikasi Sampel Massa Cawan g Massa Cawan + Minyak g Volume Minyak ml Massa Jenis kgm3 IX 5 kgjam 500ºC 20 41,90 142,30 100 1004 X 10 kgjam 300ºC 20 41,90 139,20 100 973 XI 10 kgjam 400ºC 20 41,90 138,90 100 970 XII 10 kgjam 500ºC 20 41,90 143,90 100 1020 Tabel 4.6. Massa jenis minyak pirolisis setelah disimpan lebih dari 1 bulan. No Laju sekam kgjam T reaktor Bustamante, Enick et al. MC Posisi Massa Jenis kgm 3 1 5 300 10 Atas 760 Bawah 920 2 5 400 10 Atas 780 Bawah 860 3 5 500 10 Atas 800 Bawah 940 4 10 300 10 Atas 760 Bawah 760 5 10 400 10 Atas 760 Bawah 780 6 10 500 10 Atas 800 Bawah 940 7 5 300 20 Atas 760 Bawah 800 8 5 400 20 Atas 760 Bawah 860 9 5 500 20 Atas 780 Bawah 880 10 10 300 20 Atas 740 Bawah 760 11 10 400 20 Atas 760 Bawah 760 12 10 500 20 Atas 780 Bawah 1040