KULIT DURIAN SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN BIO-OIL: SUMBER ENERGI TERBARUKAN.
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
KUL
LIT DURIAN SEBA
AGAI BA
AHAN BAK
KU PEMB
BUATAN BIO-OIL::
SUMB
BER ENERGI TER
RBARUKA
AN
Suryyadi Ismadji
Jurusan
J
Tekn
nik Kimia, U
Unika Widyaa Mandala Surabaya
S
J Kalijudann 37, Surabayya 60114
Jl.
e-m
mail : suryaddiismadji@y
yahoo.com
Abstrak
Pirolisis kullit durian mennjadi bio-oil dilakukan
d
dalaam sebuah reaactor tubular yang
y
dilengkaapi
dengan pengontrol suuhu (PID contrroller). Pengaruuh ukuran partikel umpan, suuhu pirolisis, laaju alir gas ineert
(N2) terrhadap yield bio-oil
b
yang dihasilkan
d
telahh dipelajari daalam penelitiaan ini. Ukuran
n umpan partikkel
yang dip
ipelajari adala
ah 8/12 mesh, 16/20
1
mesh, daan 25/40 mesh
h. Suhu pirolisiis yang diguna
akan adalah 4000700oC dengan
d
laju allir gas inert 3, 4, dan 5 Literr/menit. Produkk bio-oil yang dihasilkan diaanalisa kompissisi
bahan kimianya deng
gan menggunaakan GC/MS QP 2010 Shim
madzu. Nilai kalor bio-oil yang dihasilkkan
M D5868-10aee1.
dianalissa dengan mennggunakan Antton Paar calorrimeter dengann menggunakann metode ASTM
Analisa
a proximate kulit durian dan bio-char yangg dihasilkan dillakukan dengaan menggunaka
an metode AST
TM
D3173--75. Sedangkan
n analisa TGA dilakukan denngan menggun
nakan TGA/DSC star system (Mettler Toleddo)
dengan gas N2 sebag
gai gas carrierr. Dari hasil ppercobaan yan
ng dilakukan ddiperoleh hasil terbesar bio-ooil
d
pada suhu 550oC deengan ukuran partikel
p
25/40 mesh. Sedanggkan laju alir ggas
adalah 49,8% yang diperoleh
dak berpengarruh pada yieldd bio-oil yang dihasilkan. Nilai
N
kalor totaal dari bio-oil yang dihasilkkan
inert tid
adalah 26,7 ± 3,1 MJJ/kg.
unci : Bio-oil, pirolisis,
p
Kulitt Durian
Kata ku
NDAHULUAN
N
1. PEN
S
Seiring
dengan
n menipisnya cadangan minnyak dunia daan isu lingkunngan hidup, berbagai
b
macaam
penelitiian mengenai energi terbaru
ukan sedang giat
g dilakukan oleh berbagaii pihak. Salah satunya adalaah
pemanffaatan limbah pertanian sebaagai sumber energi
e
baru daan terbarukan. Secara garis besar teknologi
untuk memanfaatkan
m
atau mengkonnversikan limbbah pertanian sebagai sumbeer energi terbaagi menjadi tigga
kategorri yaitu: secaraa biokimia, panas, dan konnversi termokiimia. Konversi termokimia meliputi proses
gasifikaasi, pencairan (liquefaction),
(
dan pirolisis (B
Butler dkk, 201
11).
P
Pirolisis
merup
pakan proses konversi term
mokimia yang penting untuuk merubah biomassa limbaah
pertaniaan menjadi prooduk yang lebiih berharga: chhar (padatan), cairan, dan gaas. Cairan yanng diperoleh daari
proses pirolisis meruupakan suatu produk yang potensial unttuk digunakann sebagai bio--oil. Kandungaan
senyaw
wa kimia dalam
m bio-oil adallah berbagai m
macam asam organik, alkohol, keton, esster, komponennkompon
nen fenolik, daan lain-lain (D
Demiral dkk, 2012). Tetapi penggunaan
p
bioo-oil ini secaraa langsung akaan
menimb
bulkan berbagaai macam kesuulitan pada sisttem pembakarran karena viskkositas yang tinggi, nilai kalor
yang reendah, korosif dan
d tidak stabill.
B
Berbagai
macaam limbah bioomassa dapat digunakan sebbagai bahan baaku untuk pem
mbuatan bio-oil,
seperti tongkol jagung (Demiral dkkk, 2012), serbbuk gergajian kayu
k
dan kulit gandum (Berttero dkk, 20122),
jarak (P
Pandey dkk, 2012),
2
kayu oaak (Ellens dann Brown, 2012
2), ampas buahh-buahan (Ozbbay dkk, 20088).
Karaterristik dari bio-ooil yang dihasiilkan juga bervvariasi dan san
ngat tergantungg dari sumber bahan baku daan
kondisi proses. Pada makalah ini disajikan prosses pembuatan
n bio-oil dengan menggunakkan bahan bakku
limbah kulit durian. Pengaruh
P
berbaagai macam konndisi proses terrhadap yield biio-oil juga dipeelajari.
TODOLOGI PENELITIAN
P
N
2. MET
S
Sebelum
digunnakan sebagai bahan baku unntuk pembuataan bio-oil, kuliit durian segarr terlebih dahuulu
dicuci dengan mengggunakan air PDAM
P
hingga bersih. Kemu
udian kulit duurian dipotong kecil-kecil daan
m. Kemudian kkulit durian kerring dihancurkaan
dikeringgkan dalam sebbuah oven padda suhu 105oC selama 24 jam
mengguunakan hammeer mill JANKE
E & KUNKEL
L dan dipisahkaan berdasarkann ukuran partik
kel (8/12, 16/220,
dan 25//40 mesh) den
ngan menggunnakan sieve shaker. Analisa proximate dillakukan dengaan menggunakaan
A.9-1
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
metode ASTM D31773-75. Analisaa profil pemaanasan (TGA) dari kulit duurian dilakukan
n menggunakaan
TGA/D
DSC star system
m (Mettler Toleedo) dengan gaas N2 sebagai gas
g pembawa.
P
Proses
pirolisiis dilakukan dalam
d
sebuah horizontal tuubular reactorr, reaktor dileengkapi dengaan
pengon
ntrol suhu tipe FID. Secara singkat proses pembuatan bioo-oil dari kulitt durian dengaan menggunakaan
proses pirolisis
p
adalah
h sebagai berik
kut: kulit duriaan sebanyak 25
5 gram dimasukkkan dalam reaktor, kemudiaan
gas nitrrogen dialirkan
n dalam reaktorr dengan laju aalir tertentu (3,, 4, dan 5 liter//menit). Setelaah beberapa saaat,
kemudiian pemanas dihidupkan
d
denngan laju alir pemanasan
p
sebbesar 10oC/meenit hingga diccapai suhu yanng
o
diinginkkan (400-700 C). Setelah suuhu yang diinnginkan tercap
pai, suhu dijagga konstan pad
da suhu operaasi
selama 30 menit. Gass yang keluar selama
s
proses pirolisis berlaangsung dialirkkan ke sebuah alat pengembuun
(konden
nsor) untuk dipisahkan
d
frakksi yang dapaat terembunkann (cairan) darri campuran gas.
g
Cairan daari
konden
nsor kemudian ditampung dann kemudian massa nya ditim
mbang. Setelah proses pirolisiis selesai, sisteem
kemudiian didinginkan
n hingga mencapai suhu sekittar 30oC. Selam
ma proses penddinginan berlanngsung, nitrogeen
tetap diialirkan ke dallam sistem. Keemudian padattan yang tertinnggal ditimbanng massanya. Massa
M
gas yanng
dihasilk
kan dihitung berdasarkan
b
sellisih massa kuulit durian mula-mula terhaddap massa pad
datan dan cairaan
(bio-oill).
P
Padatan
(bio-chhar) yang dihaasilkan dilakukkan analisa proximate, sedanngkan kompossisi kimia cairaan
(bio-oill) dianalisa deengan menggunakan GC/MSS QP 2010 Shhimadzu. Sedanngkan nilai kaalor dari bio-ooil
dianalissa dengan men
nggunakan Parrr Bomb Calorim
meter.
SIL DAN PEM
MBAHASAN
3. HAS
A
Analisa
proksim
mat dan nilai kalor kulit durrian dapat dilihat pada Tabeel I. Dari Tabeel I dapat dilihhat
bahwa kandungan zatt terbang atau volatile matter dari kulit du
urian cukup tinnggi sehingga diharapkan
d
hassil
bio-oil yang
y
dihasilkaan juga cukup besar.
b
Tabel I. Analisa proksiimat dan nilai kalor
k
kulit duriian
P
Property
% basis kering
Kandungan
n air
14,5
Abu
0,4
Volatile maatter (zat terbanng)
64,4
20,7
Fixed carbon (karbon tetaap)
13,8
Higher Heeating Value H
HHV
(MJ/kg)
K
Kurva
TGA/D
DSC untuk kullit durian dapaat dilihat padaa Gambar 1 berikut
b
ini. Kuurva TGA/DS
SC
tersebutt diperoleh pad
da kondisi berikkut: laju pemannasan 5oC/mennit dari 25oC hiingga 900oC, setelah
s
mencappai
900oC suhu dijaga konstan selamaa 10 menit kem
mudian didingginkan pada laaju 5oC/menit hingga suhunyya
o
25 C.
10
100
0
-10
DSC (mW)
-20
60
-30
40
-40
-50
Weight (%)
80
20
-60
0
-70
200
400
600
800
o
Temperature ( C)
Gambar
G
1. Kurvva TGA/DSC kulit
k
durian
ngan massa pada permulaan proses disebabbkan karena peenguapan air yang
y
ada di dallam bahan. Padda
Kehilan
kenaikaan suhu yang lebih tinggi airr terikat juga m
mengalami peng
guapan. Penurrunan massa seecara tajam padda
A.9-2
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
rentangg suhu antara 27
70 hingga 370oC disebabkan oleh pelepasan
n zat terbang (volatile matterr). Di atas 370oC
kehilan
ngan massa diseebabkan oleh dekomposisi
d
laanjut dari kulit durian.
P
Pada
percobaaan yang dilaku
ukan pada suhuu 400oC dilakkukan variasi llaju alir gas innert dan ukuraan
partikell ternyata diperroleh data yang
g menunjukkann bahwa laju allir gas inert (N
N2) tidak memb
berikan pengaruuh
pada haasil bio-oil, sehhingga untuk proses
p
pada suuhu yang lebihh tinggi laju alir gas nitrogenn dibuat konstaan
pada 3 Liter/menit. Laju
L
alir gas nitrogen
n
tidak berpengaruh
b
p
pada
hasil bio--oil Distribusi produk pirolissis
kulit duurian pada berbbagai macam kondisi operasi dapat dilihat pada
p
Tabel II berikut ini.
Suhu, oC
400
400
400
450
450
450
500
500
500
550
550
550
600
600
600
650
650
650
700
700
700
Tabel II. Distribusi produk pirolissis kulit durian
Hasil bio-oil
Uku
uran
Hasil bio-chhar
partikell, mesh
(%)
(%)
8/112
20,9
33,5
16/2
20
25,1
31,4
28,7
29,8
25/4
40
25,8
30,5
8/112
30,7
28,1
16/2
20
33,6
26,6
25/4
40
35,7
25,1
8/112
40,8
24,3
16/2
20
43,1
23,7
25/4
40
42,7
23,4
8/112
46,8
23,1
16/2
20
49,8
23,3
25/4
40
40,1
22,8
8/112
42,3
22,6
16/2
20
44,4
22,5
25/4
40
39,4
22,6
8/112
37,5
22,7
16/2
20
36,4
22,4
25/4
40
38,1
21,9
8/112
36,3
21,6
16/2
20
33,2
21,5
25/4
40
Hasil gas
g (%)
45
5,6
43
3,5
41
1,5
43
3,7
41
1,2
39
9,8
39
9,2
34
4,9
33
3,2
33
3,9
30
0,1
26
6,9
37
7,1
35
5,1
33
3,1
38
8,0
39
9,8
41
1,2
40
0.0
42
2,1
45
5,3
D
Distribusi
prodduk dalam prosses pirolisis berrgantung pada parameter-parrameter reaksi seperti suhu daan
ukuran partikel dari reaktan sepertti terlihat padaa Tabel II. Haasil maksimum
m bio-oil diperroleh pada suhhu
550oC dan
d ukuran parrtikel 25/40 mesh.
m
Pada ukuuran partikel yaang sama kenaaikan suhu darii 400oC menjaadi
550oC akan
a
menaikkaan hasil bio-oill. Tetapi dengaan menaikkan suhu
s
lebih lanjuut, hasil bio-oil yang diperoleeh
akan mengalami
m
penu
urunan (dapat dilihat pada T
Tabel II). Denggan naiknya suuhu maka dekoomposisi prim
mer
atau sekkunder dari biio-char (padattan) akan terjaadi sehingga juumlah bio-chaar berkurang dan
d yield bio-ooil
bertamb
bah.
S
Satu
hal yang menarik
m
adalahh hasil yang diiperoleh dari pirolisis kulit duurian ini adalaah hasil gas yanng
menuru
un dengan kenaaikan suhu, pad
da umumnya kkenaikan suhu akan
a
menaikkaan jumlah gas yang
y
dihasilkaan,
karena terjadinya perrengkahan sekuunder dari produk bio-oil yaang dihasilkan.. Menurunnya produk gas daan
bertamb
bahnya produkk cair pada prosses pirolisis kuulit durian ini kemungkinan
k
ddisebabkan adan
nya polimerisaasi
produk gas menjadi senyawa-senyaawa dengan berat
b
molekul yang
y
lebih tinnggi yang dapaat terkondensaasi
ngalami peninggkatan yang cuukup signifikaan.
pada saaat pendinginann sehingga meenyebabkan haasil bio-oil men
Di atas suhu 550oC reaksi
r
perengkkahan sekunderr lebih dominaan dibanding rreaksi repolim
merisasi sehinggga
hasil bio-oil akan menngalami penuruunan.
U
Ukuran
partikeel juga memeggang peranan ccukup penting dalam proses pirolisis kulitt durian menjaadi
bio-oil. Dengan bertaambah kecilnyya ukuran partikel maka prooduk bio-oil akkan bertambahh seperti terlihhat
T
II. Denggan bertambahh kecil ukuraan partikel maaka luas perm
mukaan kontakk partikel akaan
pada Tabel
bertamb
bah, sehingga reaksi perengkkahan primer aakan berjalan lebih
l
baik sehiingga jumlah total
t
produk gas
dan cairr akan bertambbah.
K
Komposisi
kim
mia dari produkk bio-oil yang dihasilkan seb
bagian besar aadalah golongaan asam organiic,
aldehid
d dan keton, serrta senyawa-senyawa fenol. Sedangkan
S
sennyawa-senyawaa kimia lainnyaa yang terdetekksi
adalah golongan esteer, alkohol, oxyygenated cycliic compounds, ether, senyaw
wa hidrokarbonn dan derivativve
nya. Seenyawa-senyaw
wa organik yanng mengandungg unsur nitrogeen juga terdeteeksi dalam prodduk bio-oil yanng
dihasilk
kan. Komposissi golongan seenyawa-senyaw
wa kimia yangg terdapat dalaam bio-oil darri pirolisis kulit
durian dapat
d
dilihat paada Tabel III.
A.9-3
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
N
Nilai
kalor (HH
HV) dari bio-oiil yang dihasilkkan dari prosess pirolisis kulitt durian ini adaalah sebesar 266,7
± 3,1 MJ/kg. Jika diibandingkan dengan
d
nilai kaalor dari bensinn (47,3 Mj/kgg) dan solar (44,8 Mj/kg) nillai
kalor dari bio-oil yan
ng dihasilkan masih
m
sekitar 60%
6
dari kedu
ua bahan bakarr tersebut. Hal ini dikarenakaan
kandun
ngan dari bio-ooil sangat beraagam sehinggaa untuk aplikaasi sebagai bahhan bakar systtem transportaasi
perlu diilakukan upgraading lebih lanjjut.
Tabel III.
I Komposisi kimia bio-oil dari
d kulit duriaan
Seenyawa
K
Komposisi,
%
Asam-asam organik
o
19,1
Senyawa-senyawa fenol
15,7
Aldehid dan keton
k
18,5
Alkohol
9,4
Ether
0.7
oxygenated cyyclic compounnds
3,1
senyawa hidrrokarbon dan
0,5
derivative
Ester
8,3
Senyawa-senyawa yang
2,1
mengandung nitrogen
Senyawa-senyawa lain yangg
22,6
tidak teridenttifikasi
SIMPULAN
4. KES
B
Bio-oil
yang dihasilkan
d
dari proses pirolisis kulit duriann berkisar antaara 20,9% sam
mpai 49,8% padda
suhu opperasi 400-700
0oC. Komposisi kimia dari bio-oil yang dihasilkan
d
secara umum dap
pat digolongkaan
dalam golongan asaam organic, aldehid
a
dan keton, senyawaa-senyawa fennol, golongan ester, alkohool,
ompounds, eth
her, senyawa hhidrokarbon dan
d derivative nya, serta seenyawa-senyaw
wa
oxygenaated cyclic co
organik
k lainnya yang mengandung unsur
u
nitrogen.. Nilai kalor (H
HHV) dari bio-oil yang dihasiilkan dari proses
pirolisiss kulit durian inni adalah sebessar 26,7 ± 3,1 MJ/kg.
AR PUSTAKA
A
DAFTA
Berteroo, M., de la Pu
uente, G., Sed
dran, U., 20122, “Fuels from
m bio-oils: bio--oil productionn from differeent
residual sources, characterizatio
on and thermal conditioning””, Fuel, 95, 2633-271.
Butler, E., Devlin, G.,
G Meier, D.,, McDonnell, K., 2011, “A
A review of reecent laboratorry research annd
com
mmercial deveelopments in fast
f
pyrolysis and upgradingg”, Renew. Susstain. Energy Rev., 15, 417141886.
Demiraal, I., Eryazici, A., Sensoz, S.,
S 2012, “Bio--oil productionn from pyrolysis of corncob (Zea mays L.))”,
Bioomass Bioenerggy, 36,43-49.
Ellens, C.J., Brown, R.C.,
R
2012, “Optimization off a free-fall reactor for producction of fast pyyrolysis bio-oill”,
Bioores. Technol., 103, 374-380..
Ozbay, M., Apaydin--Varol, E., Uzu
un, B., Putun, A., 2008, “Chharacterization of bio-oil obttained from fruuit
pullp pyrolysis”, Energy,
E
33, 1233-1240.
Pandey
y, V.C., Singh, K., Singh, J.S., Kumar, A., S
Singh, B., Sing
gh, R.P., 2012, “Jatropha currcas: A potentiial
bioo-fuel plant for sustainable ennvironmental ddevelopment’, Renew.
R
Sustainn. Energy Rev.,, 16, 2870-2883.
A.9-4
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
KUL
LIT DURIAN SEBA
AGAI BA
AHAN BAK
KU PEMB
BUATAN BIO-OIL::
SUMB
BER ENERGI TER
RBARUKA
AN
Suryyadi Ismadji
Jurusan
J
Tekn
nik Kimia, U
Unika Widyaa Mandala Surabaya
S
J Kalijudann 37, Surabayya 60114
Jl.
e-m
mail : suryaddiismadji@y
yahoo.com
Abstrak
Pirolisis kullit durian mennjadi bio-oil dilakukan
d
dalaam sebuah reaactor tubular yang
y
dilengkaapi
dengan pengontrol suuhu (PID contrroller). Pengaruuh ukuran partikel umpan, suuhu pirolisis, laaju alir gas ineert
(N2) terrhadap yield bio-oil
b
yang dihasilkan
d
telahh dipelajari daalam penelitiaan ini. Ukuran
n umpan partikkel
yang dip
ipelajari adala
ah 8/12 mesh, 16/20
1
mesh, daan 25/40 mesh
h. Suhu pirolisiis yang diguna
akan adalah 4000700oC dengan
d
laju allir gas inert 3, 4, dan 5 Literr/menit. Produkk bio-oil yang dihasilkan diaanalisa kompissisi
bahan kimianya deng
gan menggunaakan GC/MS QP 2010 Shim
madzu. Nilai kalor bio-oil yang dihasilkkan
M D5868-10aee1.
dianalissa dengan mennggunakan Antton Paar calorrimeter dengann menggunakann metode ASTM
Analisa
a proximate kulit durian dan bio-char yangg dihasilkan dillakukan dengaan menggunaka
an metode AST
TM
D3173--75. Sedangkan
n analisa TGA dilakukan denngan menggun
nakan TGA/DSC star system (Mettler Toleddo)
dengan gas N2 sebag
gai gas carrierr. Dari hasil ppercobaan yan
ng dilakukan ddiperoleh hasil terbesar bio-ooil
d
pada suhu 550oC deengan ukuran partikel
p
25/40 mesh. Sedanggkan laju alir ggas
adalah 49,8% yang diperoleh
dak berpengarruh pada yieldd bio-oil yang dihasilkan. Nilai
N
kalor totaal dari bio-oil yang dihasilkkan
inert tid
adalah 26,7 ± 3,1 MJJ/kg.
unci : Bio-oil, pirolisis,
p
Kulitt Durian
Kata ku
NDAHULUAN
N
1. PEN
S
Seiring
dengan
n menipisnya cadangan minnyak dunia daan isu lingkunngan hidup, berbagai
b
macaam
penelitiian mengenai energi terbaru
ukan sedang giat
g dilakukan oleh berbagaii pihak. Salah satunya adalaah
pemanffaatan limbah pertanian sebaagai sumber energi
e
baru daan terbarukan. Secara garis besar teknologi
untuk memanfaatkan
m
atau mengkonnversikan limbbah pertanian sebagai sumbeer energi terbaagi menjadi tigga
kategorri yaitu: secaraa biokimia, panas, dan konnversi termokiimia. Konversi termokimia meliputi proses
gasifikaasi, pencairan (liquefaction),
(
dan pirolisis (B
Butler dkk, 201
11).
P
Pirolisis
merup
pakan proses konversi term
mokimia yang penting untuuk merubah biomassa limbaah
pertaniaan menjadi prooduk yang lebiih berharga: chhar (padatan), cairan, dan gaas. Cairan yanng diperoleh daari
proses pirolisis meruupakan suatu produk yang potensial unttuk digunakann sebagai bio--oil. Kandungaan
senyaw
wa kimia dalam
m bio-oil adallah berbagai m
macam asam organik, alkohol, keton, esster, komponennkompon
nen fenolik, daan lain-lain (D
Demiral dkk, 2012). Tetapi penggunaan
p
bioo-oil ini secaraa langsung akaan
menimb
bulkan berbagaai macam kesuulitan pada sisttem pembakarran karena viskkositas yang tinggi, nilai kalor
yang reendah, korosif dan
d tidak stabill.
B
Berbagai
macaam limbah bioomassa dapat digunakan sebbagai bahan baaku untuk pem
mbuatan bio-oil,
seperti tongkol jagung (Demiral dkkk, 2012), serbbuk gergajian kayu
k
dan kulit gandum (Berttero dkk, 20122),
jarak (P
Pandey dkk, 2012),
2
kayu oaak (Ellens dann Brown, 2012
2), ampas buahh-buahan (Ozbbay dkk, 20088).
Karaterristik dari bio-ooil yang dihasiilkan juga bervvariasi dan san
ngat tergantungg dari sumber bahan baku daan
kondisi proses. Pada makalah ini disajikan prosses pembuatan
n bio-oil dengan menggunakkan bahan bakku
limbah kulit durian. Pengaruh
P
berbaagai macam konndisi proses terrhadap yield biio-oil juga dipeelajari.
TODOLOGI PENELITIAN
P
N
2. MET
S
Sebelum
digunnakan sebagai bahan baku unntuk pembuataan bio-oil, kuliit durian segarr terlebih dahuulu
dicuci dengan mengggunakan air PDAM
P
hingga bersih. Kemu
udian kulit duurian dipotong kecil-kecil daan
m. Kemudian kkulit durian kerring dihancurkaan
dikeringgkan dalam sebbuah oven padda suhu 105oC selama 24 jam
mengguunakan hammeer mill JANKE
E & KUNKEL
L dan dipisahkaan berdasarkann ukuran partik
kel (8/12, 16/220,
dan 25//40 mesh) den
ngan menggunnakan sieve shaker. Analisa proximate dillakukan dengaan menggunakaan
A.9-1
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
metode ASTM D31773-75. Analisaa profil pemaanasan (TGA) dari kulit duurian dilakukan
n menggunakaan
TGA/D
DSC star system
m (Mettler Toleedo) dengan gaas N2 sebagai gas
g pembawa.
P
Proses
pirolisiis dilakukan dalam
d
sebuah horizontal tuubular reactorr, reaktor dileengkapi dengaan
pengon
ntrol suhu tipe FID. Secara singkat proses pembuatan bioo-oil dari kulitt durian dengaan menggunakaan
proses pirolisis
p
adalah
h sebagai berik
kut: kulit duriaan sebanyak 25
5 gram dimasukkkan dalam reaktor, kemudiaan
gas nitrrogen dialirkan
n dalam reaktorr dengan laju aalir tertentu (3,, 4, dan 5 liter//menit). Setelaah beberapa saaat,
kemudiian pemanas dihidupkan
d
denngan laju alir pemanasan
p
sebbesar 10oC/meenit hingga diccapai suhu yanng
o
diinginkkan (400-700 C). Setelah suuhu yang diinnginkan tercap
pai, suhu dijagga konstan pad
da suhu operaasi
selama 30 menit. Gass yang keluar selama
s
proses pirolisis berlaangsung dialirkkan ke sebuah alat pengembuun
(konden
nsor) untuk dipisahkan
d
frakksi yang dapaat terembunkann (cairan) darri campuran gas.
g
Cairan daari
konden
nsor kemudian ditampung dann kemudian massa nya ditim
mbang. Setelah proses pirolisiis selesai, sisteem
kemudiian didinginkan
n hingga mencapai suhu sekittar 30oC. Selam
ma proses penddinginan berlanngsung, nitrogeen
tetap diialirkan ke dallam sistem. Keemudian padattan yang tertinnggal ditimbanng massanya. Massa
M
gas yanng
dihasilk
kan dihitung berdasarkan
b
sellisih massa kuulit durian mula-mula terhaddap massa pad
datan dan cairaan
(bio-oill).
P
Padatan
(bio-chhar) yang dihaasilkan dilakukkan analisa proximate, sedanngkan kompossisi kimia cairaan
(bio-oill) dianalisa deengan menggunakan GC/MSS QP 2010 Shhimadzu. Sedanngkan nilai kaalor dari bio-ooil
dianalissa dengan men
nggunakan Parrr Bomb Calorim
meter.
SIL DAN PEM
MBAHASAN
3. HAS
A
Analisa
proksim
mat dan nilai kalor kulit durrian dapat dilihat pada Tabeel I. Dari Tabeel I dapat dilihhat
bahwa kandungan zatt terbang atau volatile matter dari kulit du
urian cukup tinnggi sehingga diharapkan
d
hassil
bio-oil yang
y
dihasilkaan juga cukup besar.
b
Tabel I. Analisa proksiimat dan nilai kalor
k
kulit duriian
P
Property
% basis kering
Kandungan
n air
14,5
Abu
0,4
Volatile maatter (zat terbanng)
64,4
20,7
Fixed carbon (karbon tetaap)
13,8
Higher Heeating Value H
HHV
(MJ/kg)
K
Kurva
TGA/D
DSC untuk kullit durian dapaat dilihat padaa Gambar 1 berikut
b
ini. Kuurva TGA/DS
SC
tersebutt diperoleh pad
da kondisi berikkut: laju pemannasan 5oC/mennit dari 25oC hiingga 900oC, setelah
s
mencappai
900oC suhu dijaga konstan selamaa 10 menit kem
mudian didingginkan pada laaju 5oC/menit hingga suhunyya
o
25 C.
10
100
0
-10
DSC (mW)
-20
60
-30
40
-40
-50
Weight (%)
80
20
-60
0
-70
200
400
600
800
o
Temperature ( C)
Gambar
G
1. Kurvva TGA/DSC kulit
k
durian
ngan massa pada permulaan proses disebabbkan karena peenguapan air yang
y
ada di dallam bahan. Padda
Kehilan
kenaikaan suhu yang lebih tinggi airr terikat juga m
mengalami peng
guapan. Penurrunan massa seecara tajam padda
A.9-2
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
rentangg suhu antara 27
70 hingga 370oC disebabkan oleh pelepasan
n zat terbang (volatile matterr). Di atas 370oC
kehilan
ngan massa diseebabkan oleh dekomposisi
d
laanjut dari kulit durian.
P
Pada
percobaaan yang dilaku
ukan pada suhuu 400oC dilakkukan variasi llaju alir gas innert dan ukuraan
partikell ternyata diperroleh data yang
g menunjukkann bahwa laju allir gas inert (N
N2) tidak memb
berikan pengaruuh
pada haasil bio-oil, sehhingga untuk proses
p
pada suuhu yang lebihh tinggi laju alir gas nitrogenn dibuat konstaan
pada 3 Liter/menit. Laju
L
alir gas nitrogen
n
tidak berpengaruh
b
p
pada
hasil bio--oil Distribusi produk pirolissis
kulit duurian pada berbbagai macam kondisi operasi dapat dilihat pada
p
Tabel II berikut ini.
Suhu, oC
400
400
400
450
450
450
500
500
500
550
550
550
600
600
600
650
650
650
700
700
700
Tabel II. Distribusi produk pirolissis kulit durian
Hasil bio-oil
Uku
uran
Hasil bio-chhar
partikell, mesh
(%)
(%)
8/112
20,9
33,5
16/2
20
25,1
31,4
28,7
29,8
25/4
40
25,8
30,5
8/112
30,7
28,1
16/2
20
33,6
26,6
25/4
40
35,7
25,1
8/112
40,8
24,3
16/2
20
43,1
23,7
25/4
40
42,7
23,4
8/112
46,8
23,1
16/2
20
49,8
23,3
25/4
40
40,1
22,8
8/112
42,3
22,6
16/2
20
44,4
22,5
25/4
40
39,4
22,6
8/112
37,5
22,7
16/2
20
36,4
22,4
25/4
40
38,1
21,9
8/112
36,3
21,6
16/2
20
33,2
21,5
25/4
40
Hasil gas
g (%)
45
5,6
43
3,5
41
1,5
43
3,7
41
1,2
39
9,8
39
9,2
34
4,9
33
3,2
33
3,9
30
0,1
26
6,9
37
7,1
35
5,1
33
3,1
38
8,0
39
9,8
41
1,2
40
0.0
42
2,1
45
5,3
D
Distribusi
prodduk dalam prosses pirolisis berrgantung pada parameter-parrameter reaksi seperti suhu daan
ukuran partikel dari reaktan sepertti terlihat padaa Tabel II. Haasil maksimum
m bio-oil diperroleh pada suhhu
550oC dan
d ukuran parrtikel 25/40 mesh.
m
Pada ukuuran partikel yaang sama kenaaikan suhu darii 400oC menjaadi
550oC akan
a
menaikkaan hasil bio-oill. Tetapi dengaan menaikkan suhu
s
lebih lanjuut, hasil bio-oil yang diperoleeh
akan mengalami
m
penu
urunan (dapat dilihat pada T
Tabel II). Denggan naiknya suuhu maka dekoomposisi prim
mer
atau sekkunder dari biio-char (padattan) akan terjaadi sehingga juumlah bio-chaar berkurang dan
d yield bio-ooil
bertamb
bah.
S
Satu
hal yang menarik
m
adalahh hasil yang diiperoleh dari pirolisis kulit duurian ini adalaah hasil gas yanng
menuru
un dengan kenaaikan suhu, pad
da umumnya kkenaikan suhu akan
a
menaikkaan jumlah gas yang
y
dihasilkaan,
karena terjadinya perrengkahan sekuunder dari produk bio-oil yaang dihasilkan.. Menurunnya produk gas daan
bertamb
bahnya produkk cair pada prosses pirolisis kuulit durian ini kemungkinan
k
ddisebabkan adan
nya polimerisaasi
produk gas menjadi senyawa-senyaawa dengan berat
b
molekul yang
y
lebih tinnggi yang dapaat terkondensaasi
ngalami peninggkatan yang cuukup signifikaan.
pada saaat pendinginann sehingga meenyebabkan haasil bio-oil men
Di atas suhu 550oC reaksi
r
perengkkahan sekunderr lebih dominaan dibanding rreaksi repolim
merisasi sehinggga
hasil bio-oil akan menngalami penuruunan.
U
Ukuran
partikeel juga memeggang peranan ccukup penting dalam proses pirolisis kulitt durian menjaadi
bio-oil. Dengan bertaambah kecilnyya ukuran partikel maka prooduk bio-oil akkan bertambahh seperti terlihhat
T
II. Denggan bertambahh kecil ukuraan partikel maaka luas perm
mukaan kontakk partikel akaan
pada Tabel
bertamb
bah, sehingga reaksi perengkkahan primer aakan berjalan lebih
l
baik sehiingga jumlah total
t
produk gas
dan cairr akan bertambbah.
K
Komposisi
kim
mia dari produkk bio-oil yang dihasilkan seb
bagian besar aadalah golongaan asam organiic,
aldehid
d dan keton, serrta senyawa-senyawa fenol. Sedangkan
S
sennyawa-senyawaa kimia lainnyaa yang terdetekksi
adalah golongan esteer, alkohol, oxyygenated cycliic compounds, ether, senyaw
wa hidrokarbonn dan derivativve
nya. Seenyawa-senyaw
wa organik yanng mengandungg unsur nitrogeen juga terdeteeksi dalam prodduk bio-oil yanng
dihasilk
kan. Komposissi golongan seenyawa-senyaw
wa kimia yangg terdapat dalaam bio-oil darri pirolisis kulit
durian dapat
d
dilihat paada Tabel III.
A.9-3
SE
EMINAR NA
ASIONAL TEKNIK
T
KIMIA SOEBA
ARDJO BR
ROTOHARD
DJONO IX
P
Program
Studdi Teknik Kiimia UPN “V
Veteran” Jaw
wa Timur
Surabayya, 21 Juni 2012
N
Nilai
kalor (HH
HV) dari bio-oiil yang dihasilkkan dari prosess pirolisis kulitt durian ini adaalah sebesar 266,7
± 3,1 MJ/kg. Jika diibandingkan dengan
d
nilai kaalor dari bensinn (47,3 Mj/kgg) dan solar (44,8 Mj/kg) nillai
kalor dari bio-oil yan
ng dihasilkan masih
m
sekitar 60%
6
dari kedu
ua bahan bakarr tersebut. Hal ini dikarenakaan
kandun
ngan dari bio-ooil sangat beraagam sehinggaa untuk aplikaasi sebagai bahhan bakar systtem transportaasi
perlu diilakukan upgraading lebih lanjjut.
Tabel III.
I Komposisi kimia bio-oil dari
d kulit duriaan
Seenyawa
K
Komposisi,
%
Asam-asam organik
o
19,1
Senyawa-senyawa fenol
15,7
Aldehid dan keton
k
18,5
Alkohol
9,4
Ether
0.7
oxygenated cyyclic compounnds
3,1
senyawa hidrrokarbon dan
0,5
derivative
Ester
8,3
Senyawa-senyawa yang
2,1
mengandung nitrogen
Senyawa-senyawa lain yangg
22,6
tidak teridenttifikasi
SIMPULAN
4. KES
B
Bio-oil
yang dihasilkan
d
dari proses pirolisis kulit duriann berkisar antaara 20,9% sam
mpai 49,8% padda
suhu opperasi 400-700
0oC. Komposisi kimia dari bio-oil yang dihasilkan
d
secara umum dap
pat digolongkaan
dalam golongan asaam organic, aldehid
a
dan keton, senyawaa-senyawa fennol, golongan ester, alkohool,
ompounds, eth
her, senyawa hhidrokarbon dan
d derivative nya, serta seenyawa-senyaw
wa
oxygenaated cyclic co
organik
k lainnya yang mengandung unsur
u
nitrogen.. Nilai kalor (H
HHV) dari bio-oil yang dihasiilkan dari proses
pirolisiss kulit durian inni adalah sebessar 26,7 ± 3,1 MJ/kg.
AR PUSTAKA
A
DAFTA
Berteroo, M., de la Pu
uente, G., Sed
dran, U., 20122, “Fuels from
m bio-oils: bio--oil productionn from differeent
residual sources, characterizatio
on and thermal conditioning””, Fuel, 95, 2633-271.
Butler, E., Devlin, G.,
G Meier, D.,, McDonnell, K., 2011, “A
A review of reecent laboratorry research annd
com
mmercial deveelopments in fast
f
pyrolysis and upgradingg”, Renew. Susstain. Energy Rev., 15, 417141886.
Demiraal, I., Eryazici, A., Sensoz, S.,
S 2012, “Bio--oil productionn from pyrolysis of corncob (Zea mays L.))”,
Bioomass Bioenerggy, 36,43-49.
Ellens, C.J., Brown, R.C.,
R
2012, “Optimization off a free-fall reactor for producction of fast pyyrolysis bio-oill”,
Bioores. Technol., 103, 374-380..
Ozbay, M., Apaydin--Varol, E., Uzu
un, B., Putun, A., 2008, “Chharacterization of bio-oil obttained from fruuit
pullp pyrolysis”, Energy,
E
33, 1233-1240.
Pandey
y, V.C., Singh, K., Singh, J.S., Kumar, A., S
Singh, B., Sing
gh, R.P., 2012, “Jatropha currcas: A potentiial
bioo-fuel plant for sustainable ennvironmental ddevelopment’, Renew.
R
Sustainn. Energy Rev.,, 16, 2870-2883.
A.9-4