Pengaruh Variasi Laju Pemanasan Dan Temperatur Akhir Terhadap Kinetika Global Tar Dalam Pirolisis Sampah Kota Terseleksi Cover
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGARUH VARIASI LAJU PEMANASAN DAN TEMPERATUR
AKHIR TERHADAP KINETIKA GLOBAL TAR DALAM
PIROLISIS SAMPAH KOTA TERSELEKSI
TESIS
Disusun untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai derajat Magister
Program Studi Ilmu Lingkungan
Oleh
Anggreini Beta Citra Dewi
A.131408015
PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER ILMU LINGKUNGAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN KEASLIAN DAN PERSYARATAN
PUBLIKASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
1.
Tesis yang berjudul : “Pengaruh Variasi Laju Pemanasan Dan Temperatur
Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota Terseleksi “
ini adalah karya penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya ilmiah yang pernah
diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat
karya atau pendapata yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali
yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik dalam naskah
karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata di dalam naskan tesis ini dapat
dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima sangsi, baik
Tesis beserta gelar magister saya dibatalkan serta diproses sesuai dengan peraturan
perundang-undangan yang berlaku.
2.
Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus
menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya.
Apabila saya melakukan peanggaran dari ketentuan publikasi, maka saya bersedia
mendapatka sanksi akademik yang berlaku.
Surakarta, ...... Juni 2016
Mahasiswa.
Anggreini Beta Citra Dewi
A131408015
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Biodata
a. Nama
: Anggreini Beta Citra Dewi, S.ST
b. Tempat, tanggal lahir
: Padang Jaya, 2 Desember 1991
c. Alamat Rumah
: Jl. Parang Kusumo,Sondakan, Laweyan, Solo
Tel.
: 0852 2699 0024
Fax.
:-
e-mail
: be_tha@yahoo.co.id
d. Riwayat pendidikan di Perguruan Tinggi :
No.
1.
Institusi
FK UNS Surakarta
Bidang Ilmu
Tahun
Gelar
Keselamatan dan
2013
S.ST
Kesehatan Kerja
e. Daftar Karya Ilmiah
No.
:
Judul
Penerbit/Forum Ilmiah
1. Pengaruh Kebiasaan Sarapan
Tahun
UNS
2013
Terhadap Produktivitas Kerja
Surakarta,
Juni 2016
Anggreini Beta Citra Dewi, S.ST
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Kata Pengantar
Assalamu’alaikumWr. Wb
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah, rahmat,
karunia, kesehatan dan kemudahan dalam pelaksanaan penyusunan Tesis sehingga
penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tesis dengan judul “Pengaruh Variasi Laju
Pemanasan Dan Temperatur Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis
Sampah Kota Terseleksi”.
Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan di
Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan ini tidak akan berhasil
tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik bersifat material maupun spiritual. Untuk itu,
penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd selaku Direktur Program
Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Ibu Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si, selaku Ketua Program Studi Ilmu
Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T selaku pembimbing I yang telah
memberikan ilmu dan bimbingan dalam penyusunan laporan ini.
4. Bapak Dr. M. Masykuri, M.Si. selaku pembimbing II yang telah memberikan
bimbingan dalam penyusunan laporan ini.
5. Bapak Dr. Pranoto, M.Sc selaku Penguji yang telah memberikan bimbingan dan
saran dalam penyusunan laporan ini.
6. Seluruh Staff Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta dan
Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah
membantu dalam penyusunan Tesis ini.
7. Kepala Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
8. Bapak dan Ibuku Drs. Idris dan Dra. Wiwik Riyani, adik-adikku Bima Candra
Digda, S.Pd, dan Cahya Dianutama serta keluarga besar yang telah memberikan
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
doa, semangat, motivasi baik moril maupun materiil sehingga laporan ini
terselesaikan.
9. Adik-adik Teknik Mesin Riski, Zuhdy, Shaleh dan Murnanda yang telah membantu
dalam pelaksanaan pengambilan data di laboratorium.
10. Semua teman-teman Ilmu Lingkungan angkatan 2014 yang selalu memberikan
semangat, do’a dan motivasi sehingga penelitian ini terselesaikan.
11. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan Tesis ini masih banyak
kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun. Penulis berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat, baik bagi
penulis maupun mahasiswa yang membutuhkan.
Surakarta, Juni 2016
Penulis
Anggreini Beta Citra D
NIM. A131408015
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Anggreini Beta Citra Dewi. A131408015. 2016 . Pengaruh Variasi Laju Pemanasan
Dan Temperatur Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota
Terseleksi. Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T. Dr. M. Masykuri, M.Si.
Program Studi S2 Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
ABSTRAK
Kota Surakarta ditetapkan sebagai pusat kegiatan nasional dan kawasan
andalan provinsi Jawa Tengah bagian selatan. Dampak langsung yang dirasakan dari
kondisi tersebut yaitu adanya berbagai aktifitas sosial maupun ekonomi yang
menyebabkan timbulan sampah mencapai 265 ton perhari. Penumpukan Sampah
tersebut menyebabkan daya tampung TPS semakin menurun. Pengolahan sampah di
kota Surakarta sampai saat ini masih terbatas pada pengolahan sampah secara
konvensional. Alternatif pengolahan sampah kota yang yang layak dipertimbangkan
teknologi pirolisis. Beberapa keuntungan proses pirolisis yang menjadikannya sebagai
salah satu alternatif pengolahan biomassa yang cukup prospektif antara lain, mitigasi
perubahan iklim, manajemen pengolahan sampah, perbaikan struktur tanah dan
memiliki kandungan energi yang tinggi
Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh laju pemanasan dan
temperatur akhir terhadap kualitas tar serta kinetika global dalam pirolisis sampah kota
terseleksi. Dengan cara pengukuran rendemen tar, nilai kalor dan energi aktivasi.
Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui kegunaan tar sebagai bahan bakar
alternative dimasa depan. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sampah kota terseleksi yang terdiri dari styrofoam, daun pisang, bambu, dan
pembungkus makanan ringan, jenis sampah yang digunakan adalah sampah yang belum
terolah secara maksimal di TPA Putri Cempo Surakarta. Variasi kompisisi sampah yang
digunakan 50 % sampah organik : 50 % sampah anorganik dan 70 % sampah organik :
30 % sampah anorganik. Variasi temperatur akhir yang diteliti adalah 550 oC, 650 oC
dan 750 oC. Untuk variasi laju pemanasan dengan variasi 15 oC/menit, 25 oC/menit, 35
o
C/menit dan 45 oC/menit.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju pemanasan dan temperatur akhir
tidak mempengaruhi jumlah rendemen tar tetapi berpengaruh terhadap nilai kalor.
Semakin tinggi laju pemanasan semakin rendah nilai kalor dan semakin tinggi
temperatur akhir maka nilai kalor tar semakin meningkat. Hasil penelitian mengenai
metode kinetika global didapatkan energi aktivasi tar sampah kota 50% organik 34,21
kJ/mol, sedangkan untuk tar hasil pirolisis sampah kota 70 % organik adalah 2,83
kJ/mol. Semakin rendah energi aktivasi (Ea), maka semakin mudah pula bereaksi
(terbakar).
Keyword : Pirolisis, Tar, Sampah Kota Terseleksi.
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Anggreini Beta Citra Dewi. A131408015. 2016. Effect Of Heating Rate Variation
And Final Temperatures in Kinetics Global Of Pyrolysis Municipal Solid Waste.
Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T. Dr. M. Masykuri, M.Sc. S2 Studies
Program in Environmental Sciences University Graduate Program March Surakarta.
ABSTRACT
Surakarta city designated as a center of national and regional mainstay southern
part of Central Java province. The direct impact is felt on the condition that their social
and economic activities that cause waste generation reached 265 tons per day. The
waste buildup causes the TPS capacity decreases. Waste management in the Surakarta
city is still confined to conventional waste management. Municipal waste treatment
alternatives are worth considering pyrolysis technology. Some of the advantages of
pyrolysis processes that make it as one of the alternative processing of biomass that is
prospective, among others, mitigating climate change, waste management, improved
soil structure and have a high energy content
This study aims to determine the effect of heating rate and the final temperature
of the quality of the tar and global kinetics in selected municipal waste pyrolysis. By
way of measuring tar yields, calorific value and the activation energy. This
measurement aims to determine the usefulness of tar as an alternative fuel for the future.
Raw materials used in this study were selected municipal solid waste consisting of
styrofoam, banana leaves, bamboo, and light food wrappers, used various types of waste
is waste that has not treated optimally in landfill Putri Cempo Surakarta. Variations in
the composition trash used 50% of organic waste: 50% inorganic and 70% organic
waste: 30% inorganic. Final temperature variations examined are 550 oC, 650 oC and
750 oC. For heating rate variation with the variation of 15 °C/min, 25 °C/min, 35 °C/
min and 45 °C/min.
The results showed that the rate of heating and the final temperature does not
affect the yield of tar but the effect on the calorific value. The higher of heating rate the
calorific value decreases and the higher final temperature of the tar calorific value
increases. Results of research on methods of global kinetics of activation energy
obtained tar organic municipal waste 50% 34.21 kJ/mol, while for tar pyrolysis results
70% organic municipal waste is 2.83 kJ/mol. The lower the activation energy (Ea), the
easier will be reacted (burned).
Keyword : Pyrolysis, Tar, Municipal Solid Waste Selected.
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .................................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .......................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI .................................................................
iii
PERNYATAAN KEASLIAN TESIS DAN PUBLIKASI .......................................
iv
BIODATA ................................................................................................................
v
KATA PENGANTAR ..............................................................................................
vi
ABSTRAK ...............................................................................................................
viii
ABSTRACT .............................................................................................................
ix
DAFTAR ISI .............................................................................................................
x
DAFTAR TABEL .....................................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................
xiv
BAB I.
PENDAHULUAN ....................................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah ....................................................................
1
B. Rumusan Masalah ..............................................................................
5
C. Tujuan Penelitian ...............................................................................
5
D. Manfaat Penelitian .............................................................................
5
BAB II. LANDASAN TEORI ...............................................................................
7
A. Sampah .............................................................................................
7
B. Pirolisis ..............................................................................................
14
C. Bio-oil ...............................................................................................
22
D. Kinetika Global .................................................................................
24
E. Kerangka Pemikiran...........................................................................
32
F. Hipotesis ............................................................................................
32
BAB III. METODE PENELITIAN..........................................................................
33
A. Tempat Penelitian ..............................................................................
33
B. Waktu Penelitian ................................................................................
33
C. Tatalaksana Penelitian .......................................................................
33
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .......................................
commit to user
A. Produk Hasil Pirolisis ........................................................................
40
x
40
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
B. Rendemen Tar ....................................................................................
42
C. Nilai Kalor Tar ...................................................................................
50
D. Analisis Thermogravimetry ..............................................................
57
E. Kinetika Global .................................................................................
61
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................
65
A. Kesimpulan ........................................................................................
65
B. Saran ..................................................................................................
65
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................
66
LAMPIRAN .............................................................................................................
74
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Komposisi Sampah Menurut Materi ..................................................................
3
2. Reaksi Kimia Peruraian Selulosa .......................................................................
18
3. Pengaruh Laju Pemanasan, Temperatur dan Waktu Tinggal Terhadap
Produkakhir Pirolisis ...........................................................................................
19
4. Parameter Operasi Khas dan Produk Proses Pirolisis .........................................
19
5. Proses Pirolisis dengan Temperatur Berbeda ..........................................................
22
6. Property Of Pirolisis Oil ....................................................................................
24
7. Hasil Uji Proximate Dan Ultimate Biomassa .....................................................
31
8. Kelebihan Dan Kekurangan Fixed Bed Piroliser ...............................................
34
9. Sampel Penelitian ...............................................................................................
37
10. Definisi Operasional Variabel ............................................................................
38
11. Hasil Perhitungan Rendemen Tar .......................................................................
42
12. Komposisi Gas Pirolisis .....................................................................................
47
13. Nilai Kalor Bahan Pirolisis .................................................................................
50
14. Nilai Kalor Tar Sampah Kota Terseleksi ...........................................................
51
15. Nilai Kalor Rata-Rata Beberapa Jenis Bahan Bakar ..........................................
56
16. Hasil Analisis TG/DTA ......................................................................................
61
17. Energi Aktivasi Tar Hasil Proses Pirolsis Sampah Kota ....................................
62
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Representasi Dari Jalur Reaksi Untuk Pirolisis Kayu ........................................
15
2. Produk Biomasa ..................................................................................................
16
3. (A) Mekanisme Pirolisis Satu Komponen ...........................................................
19
3. (B) Mekanisme Pirolisis Multi Komponen .........................................................
19
4. Struktur Kimia Bio-Oil .......................................................................................
23
5. Kurva Normal Thermogravimetri ........................................................................
29
6. Grafik Karakteristik Pirolisis ..............................................................................
29
7. Kurva Thermogravimetri Kalsit ..........................................................................
30
8. Kurva TG/DTG Biomassa Dengan Heating Rate 10 K/Menit ..........................
31
8. Kerangka Berfikir ...............................................................................................
32
9. Skema Peralatan Uji Pirolisis Model Fixed Bed ...............................................
34
10. Desain Penelitian ................................................................................................
35
11. Produk Hasil Pirolisis Sampah Kota 50% Organik ............................................
40
12. Produk Hasil Pirolisis Sampah Kota 70% Organik ............................................
40
13. Rendemen Tar Pirolisis Sampah Kota 50 % Organik ........................................
42
14. Rendemen Tar Pirolisis Sampah Kota 70 % Organik .......................................
45
15. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 50% Organik Akibat Variasi
Laju Pemansan ....................................................................................................
51
16. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 70% Organik
Akibat Variasi Laju Pemansan ..........................................................................
51
17. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 50% Organik Akibat
Variasi Temperatur Akhir ...................................................................................
53
18. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 70% Organik Akibat
Variasi Temperatur Akhir ...................................................................................
53
19. Perbandingan Nilai Kalor Tar hasil Pirolisis terhadap Nilai Kalor
Bahan Sebelum di Pirolisis ................................................................................
55
20. Grafik TG-DTA 50% Organik ...........................................................................
58
21. Grafik TG-DTA 70% Organik ...........................................................................
67
22. Grafik Logaritma Alami Penurunan Fraksi Tar 50% Organik ...........................
67
23. Grafik Logaritma Alami Penurunan commit
Fraksi Tar
70% Organik ..........................
to user
67
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1. Jadwal Penelitian ................................................................................................
74
2. Pengumpulan Sampel ........................................................................................
75
3. Penghalusan Bahan Baku Dengan Ukuran 20 Mesh ...........................................
76
4. Pencampuran Bahan Baku ...................................................................................
77
5. Proses Pirolisis ...........................................................................................................
78
6. Hasil Pirolisis ......................................................................................................
79
7. Grafik Laju Pemansan Dan Temperatur Akhir Pirolisis ...................................
80
8. Rendemen Char Dan Tar ....................................................................................
83
9. Data Uji Nilai Kalor ...........................................................................................
84
10. Hasil Uji TG/DTA Tar 50% Organik ..................................................................
85
11. Hasil Uji TG/DTA Tar 70% Organik .................................................................
86
12. Tabel Energi Reaksi Tar ......................................................................................
87
commit to user
xiv
digilib.uns.ac.id
PENGARUH VARIASI LAJU PEMANASAN DAN TEMPERATUR
AKHIR TERHADAP KINETIKA GLOBAL TAR DALAM
PIROLISIS SAMPAH KOTA TERSELEKSI
TESIS
Disusun untuk memenuhi sebagai persyaratan mencapai derajat Magister
Program Studi Ilmu Lingkungan
Oleh
Anggreini Beta Citra Dewi
A.131408015
PROGRAM PASCASARJANA MAGISTER ILMU LINGKUNGAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN KEASLIAN DAN PERSYARATAN
PUBLIKASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
1.
Tesis yang berjudul : “Pengaruh Variasi Laju Pemanasan Dan Temperatur
Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota Terseleksi “
ini adalah karya penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya ilmiah yang pernah
diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat
karya atau pendapata yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali
yang tertulis dengan acuan yang disebutkan sumbernya, baik dalam naskah
karangan dan daftar pustaka. Apabila ternyata di dalam naskan tesis ini dapat
dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya bersedia menerima sangsi, baik
Tesis beserta gelar magister saya dibatalkan serta diproses sesuai dengan peraturan
perundang-undangan yang berlaku.
2.
Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus
menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya.
Apabila saya melakukan peanggaran dari ketentuan publikasi, maka saya bersedia
mendapatka sanksi akademik yang berlaku.
Surakarta, ...... Juni 2016
Mahasiswa.
Anggreini Beta Citra Dewi
A131408015
commit to user
iv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Biodata
a. Nama
: Anggreini Beta Citra Dewi, S.ST
b. Tempat, tanggal lahir
: Padang Jaya, 2 Desember 1991
c. Alamat Rumah
: Jl. Parang Kusumo,Sondakan, Laweyan, Solo
Tel.
: 0852 2699 0024
Fax.
:-
: be_tha@yahoo.co.id
d. Riwayat pendidikan di Perguruan Tinggi :
No.
1.
Institusi
FK UNS Surakarta
Bidang Ilmu
Tahun
Gelar
Keselamatan dan
2013
S.ST
Kesehatan Kerja
e. Daftar Karya Ilmiah
No.
:
Judul
Penerbit/Forum Ilmiah
1. Pengaruh Kebiasaan Sarapan
Tahun
UNS
2013
Terhadap Produktivitas Kerja
Surakarta,
Juni 2016
Anggreini Beta Citra Dewi, S.ST
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Kata Pengantar
Assalamu’alaikumWr. Wb
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah, rahmat,
karunia, kesehatan dan kemudahan dalam pelaksanaan penyusunan Tesis sehingga
penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tesis dengan judul “Pengaruh Variasi Laju
Pemanasan Dan Temperatur Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis
Sampah Kota Terseleksi”.
Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan di
Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan ini tidak akan berhasil
tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik bersifat material maupun spiritual. Untuk itu,
penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Bapak Prof. Prof. Dr. M. Furqon Hidayatullah, M.Pd selaku Direktur Program
Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Ibu Prof. Dr. Ir. MTh. Sri Budiastuti, M.Si, selaku Ketua Program Studi Ilmu
Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T selaku pembimbing I yang telah
memberikan ilmu dan bimbingan dalam penyusunan laporan ini.
4. Bapak Dr. M. Masykuri, M.Si. selaku pembimbing II yang telah memberikan
bimbingan dalam penyusunan laporan ini.
5. Bapak Dr. Pranoto, M.Sc selaku Penguji yang telah memberikan bimbingan dan
saran dalam penyusunan laporan ini.
6. Seluruh Staff Program Pascasarjana Universitas Sebelas Maret Surakarta dan
Program Studi Ilmu Lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah
membantu dalam penyusunan Tesis ini.
7. Kepala Laboratorium Material Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
8. Bapak dan Ibuku Drs. Idris dan Dra. Wiwik Riyani, adik-adikku Bima Candra
Digda, S.Pd, dan Cahya Dianutama serta keluarga besar yang telah memberikan
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
doa, semangat, motivasi baik moril maupun materiil sehingga laporan ini
terselesaikan.
9. Adik-adik Teknik Mesin Riski, Zuhdy, Shaleh dan Murnanda yang telah membantu
dalam pelaksanaan pengambilan data di laboratorium.
10. Semua teman-teman Ilmu Lingkungan angkatan 2014 yang selalu memberikan
semangat, do’a dan motivasi sehingga penelitian ini terselesaikan.
11. Semua pihak yang tidak sempat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan Tesis ini masih banyak
kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun. Penulis berharap semoga laporan ini dapat memberikan manfaat, baik bagi
penulis maupun mahasiswa yang membutuhkan.
Surakarta, Juni 2016
Penulis
Anggreini Beta Citra D
NIM. A131408015
commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Anggreini Beta Citra Dewi. A131408015. 2016 . Pengaruh Variasi Laju Pemanasan
Dan Temperatur Akhir Terhadap Kinetika Global Dalam Pirolisis Sampah Kota
Terseleksi. Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T. Dr. M. Masykuri, M.Si.
Program Studi S2 Ilmu Lingkungan Program Pascasarjana Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
ABSTRAK
Kota Surakarta ditetapkan sebagai pusat kegiatan nasional dan kawasan
andalan provinsi Jawa Tengah bagian selatan. Dampak langsung yang dirasakan dari
kondisi tersebut yaitu adanya berbagai aktifitas sosial maupun ekonomi yang
menyebabkan timbulan sampah mencapai 265 ton perhari. Penumpukan Sampah
tersebut menyebabkan daya tampung TPS semakin menurun. Pengolahan sampah di
kota Surakarta sampai saat ini masih terbatas pada pengolahan sampah secara
konvensional. Alternatif pengolahan sampah kota yang yang layak dipertimbangkan
teknologi pirolisis. Beberapa keuntungan proses pirolisis yang menjadikannya sebagai
salah satu alternatif pengolahan biomassa yang cukup prospektif antara lain, mitigasi
perubahan iklim, manajemen pengolahan sampah, perbaikan struktur tanah dan
memiliki kandungan energi yang tinggi
Penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh laju pemanasan dan
temperatur akhir terhadap kualitas tar serta kinetika global dalam pirolisis sampah kota
terseleksi. Dengan cara pengukuran rendemen tar, nilai kalor dan energi aktivasi.
Pengukuran ini bertujuan untuk mengetahui kegunaan tar sebagai bahan bakar
alternative dimasa depan. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sampah kota terseleksi yang terdiri dari styrofoam, daun pisang, bambu, dan
pembungkus makanan ringan, jenis sampah yang digunakan adalah sampah yang belum
terolah secara maksimal di TPA Putri Cempo Surakarta. Variasi kompisisi sampah yang
digunakan 50 % sampah organik : 50 % sampah anorganik dan 70 % sampah organik :
30 % sampah anorganik. Variasi temperatur akhir yang diteliti adalah 550 oC, 650 oC
dan 750 oC. Untuk variasi laju pemanasan dengan variasi 15 oC/menit, 25 oC/menit, 35
o
C/menit dan 45 oC/menit.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju pemanasan dan temperatur akhir
tidak mempengaruhi jumlah rendemen tar tetapi berpengaruh terhadap nilai kalor.
Semakin tinggi laju pemanasan semakin rendah nilai kalor dan semakin tinggi
temperatur akhir maka nilai kalor tar semakin meningkat. Hasil penelitian mengenai
metode kinetika global didapatkan energi aktivasi tar sampah kota 50% organik 34,21
kJ/mol, sedangkan untuk tar hasil pirolisis sampah kota 70 % organik adalah 2,83
kJ/mol. Semakin rendah energi aktivasi (Ea), maka semakin mudah pula bereaksi
(terbakar).
Keyword : Pirolisis, Tar, Sampah Kota Terseleksi.
commit to user
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Anggreini Beta Citra Dewi. A131408015. 2016. Effect Of Heating Rate Variation
And Final Temperatures in Kinetics Global Of Pyrolysis Municipal Solid Waste.
Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, S.T., M.T. Dr. M. Masykuri, M.Sc. S2 Studies
Program in Environmental Sciences University Graduate Program March Surakarta.
ABSTRACT
Surakarta city designated as a center of national and regional mainstay southern
part of Central Java province. The direct impact is felt on the condition that their social
and economic activities that cause waste generation reached 265 tons per day. The
waste buildup causes the TPS capacity decreases. Waste management in the Surakarta
city is still confined to conventional waste management. Municipal waste treatment
alternatives are worth considering pyrolysis technology. Some of the advantages of
pyrolysis processes that make it as one of the alternative processing of biomass that is
prospective, among others, mitigating climate change, waste management, improved
soil structure and have a high energy content
This study aims to determine the effect of heating rate and the final temperature
of the quality of the tar and global kinetics in selected municipal waste pyrolysis. By
way of measuring tar yields, calorific value and the activation energy. This
measurement aims to determine the usefulness of tar as an alternative fuel for the future.
Raw materials used in this study were selected municipal solid waste consisting of
styrofoam, banana leaves, bamboo, and light food wrappers, used various types of waste
is waste that has not treated optimally in landfill Putri Cempo Surakarta. Variations in
the composition trash used 50% of organic waste: 50% inorganic and 70% organic
waste: 30% inorganic. Final temperature variations examined are 550 oC, 650 oC and
750 oC. For heating rate variation with the variation of 15 °C/min, 25 °C/min, 35 °C/
min and 45 °C/min.
The results showed that the rate of heating and the final temperature does not
affect the yield of tar but the effect on the calorific value. The higher of heating rate the
calorific value decreases and the higher final temperature of the tar calorific value
increases. Results of research on methods of global kinetics of activation energy
obtained tar organic municipal waste 50% 34.21 kJ/mol, while for tar pyrolysis results
70% organic municipal waste is 2.83 kJ/mol. The lower the activation energy (Ea), the
easier will be reacted (burned).
Keyword : Pyrolysis, Tar, Municipal Solid Waste Selected.
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .................................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .......................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI .................................................................
iii
PERNYATAAN KEASLIAN TESIS DAN PUBLIKASI .......................................
iv
BIODATA ................................................................................................................
v
KATA PENGANTAR ..............................................................................................
vi
ABSTRAK ...............................................................................................................
viii
ABSTRACT .............................................................................................................
ix
DAFTAR ISI .............................................................................................................
x
DAFTAR TABEL .....................................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................
xiv
BAB I.
PENDAHULUAN ....................................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah ....................................................................
1
B. Rumusan Masalah ..............................................................................
5
C. Tujuan Penelitian ...............................................................................
5
D. Manfaat Penelitian .............................................................................
5
BAB II. LANDASAN TEORI ...............................................................................
7
A. Sampah .............................................................................................
7
B. Pirolisis ..............................................................................................
14
C. Bio-oil ...............................................................................................
22
D. Kinetika Global .................................................................................
24
E. Kerangka Pemikiran...........................................................................
32
F. Hipotesis ............................................................................................
32
BAB III. METODE PENELITIAN..........................................................................
33
A. Tempat Penelitian ..............................................................................
33
B. Waktu Penelitian ................................................................................
33
C. Tatalaksana Penelitian .......................................................................
33
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .......................................
commit to user
A. Produk Hasil Pirolisis ........................................................................
40
x
40
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
B. Rendemen Tar ....................................................................................
42
C. Nilai Kalor Tar ...................................................................................
50
D. Analisis Thermogravimetry ..............................................................
57
E. Kinetika Global .................................................................................
61
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................
65
A. Kesimpulan ........................................................................................
65
B. Saran ..................................................................................................
65
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................
66
LAMPIRAN .............................................................................................................
74
commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
1. Komposisi Sampah Menurut Materi ..................................................................
3
2. Reaksi Kimia Peruraian Selulosa .......................................................................
18
3. Pengaruh Laju Pemanasan, Temperatur dan Waktu Tinggal Terhadap
Produkakhir Pirolisis ...........................................................................................
19
4. Parameter Operasi Khas dan Produk Proses Pirolisis .........................................
19
5. Proses Pirolisis dengan Temperatur Berbeda ..........................................................
22
6. Property Of Pirolisis Oil ....................................................................................
24
7. Hasil Uji Proximate Dan Ultimate Biomassa .....................................................
31
8. Kelebihan Dan Kekurangan Fixed Bed Piroliser ...............................................
34
9. Sampel Penelitian ...............................................................................................
37
10. Definisi Operasional Variabel ............................................................................
38
11. Hasil Perhitungan Rendemen Tar .......................................................................
42
12. Komposisi Gas Pirolisis .....................................................................................
47
13. Nilai Kalor Bahan Pirolisis .................................................................................
50
14. Nilai Kalor Tar Sampah Kota Terseleksi ...........................................................
51
15. Nilai Kalor Rata-Rata Beberapa Jenis Bahan Bakar ..........................................
56
16. Hasil Analisis TG/DTA ......................................................................................
61
17. Energi Aktivasi Tar Hasil Proses Pirolsis Sampah Kota ....................................
62
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
1. Representasi Dari Jalur Reaksi Untuk Pirolisis Kayu ........................................
15
2. Produk Biomasa ..................................................................................................
16
3. (A) Mekanisme Pirolisis Satu Komponen ...........................................................
19
3. (B) Mekanisme Pirolisis Multi Komponen .........................................................
19
4. Struktur Kimia Bio-Oil .......................................................................................
23
5. Kurva Normal Thermogravimetri ........................................................................
29
6. Grafik Karakteristik Pirolisis ..............................................................................
29
7. Kurva Thermogravimetri Kalsit ..........................................................................
30
8. Kurva TG/DTG Biomassa Dengan Heating Rate 10 K/Menit ..........................
31
8. Kerangka Berfikir ...............................................................................................
32
9. Skema Peralatan Uji Pirolisis Model Fixed Bed ...............................................
34
10. Desain Penelitian ................................................................................................
35
11. Produk Hasil Pirolisis Sampah Kota 50% Organik ............................................
40
12. Produk Hasil Pirolisis Sampah Kota 70% Organik ............................................
40
13. Rendemen Tar Pirolisis Sampah Kota 50 % Organik ........................................
42
14. Rendemen Tar Pirolisis Sampah Kota 70 % Organik .......................................
45
15. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 50% Organik Akibat Variasi
Laju Pemansan ....................................................................................................
51
16. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 70% Organik
Akibat Variasi Laju Pemansan ..........................................................................
51
17. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 50% Organik Akibat
Variasi Temperatur Akhir ...................................................................................
53
18. Nilai Kalor Tar Dari Pirolisis Sampah Kota 70% Organik Akibat
Variasi Temperatur Akhir ...................................................................................
53
19. Perbandingan Nilai Kalor Tar hasil Pirolisis terhadap Nilai Kalor
Bahan Sebelum di Pirolisis ................................................................................
55
20. Grafik TG-DTA 50% Organik ...........................................................................
58
21. Grafik TG-DTA 70% Organik ...........................................................................
67
22. Grafik Logaritma Alami Penurunan Fraksi Tar 50% Organik ...........................
67
23. Grafik Logaritma Alami Penurunan commit
Fraksi Tar
70% Organik ..........................
to user
67
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1. Jadwal Penelitian ................................................................................................
74
2. Pengumpulan Sampel ........................................................................................
75
3. Penghalusan Bahan Baku Dengan Ukuran 20 Mesh ...........................................
76
4. Pencampuran Bahan Baku ...................................................................................
77
5. Proses Pirolisis ...........................................................................................................
78
6. Hasil Pirolisis ......................................................................................................
79
7. Grafik Laju Pemansan Dan Temperatur Akhir Pirolisis ...................................
80
8. Rendemen Char Dan Tar ....................................................................................
83
9. Data Uji Nilai Kalor ...........................................................................................
84
10. Hasil Uji TG/DTA Tar 50% Organik ..................................................................
85
11. Hasil Uji TG/DTA Tar 70% Organik .................................................................
86
12. Tabel Energi Reaksi Tar ......................................................................................
87
commit to user
xiv