Prototipe Mobile Incinerator Berbahan Bakar Minyak Pirolisis.
Prototipe Mobile Incinerator Berbahan Bakar Minyak Pirolisis
Syamsul Hadi, Rendy Adhi R., Eko Prasetya B., Suyitno, D Danardono DPT
Penelitian ini berhubungan dengan perancangan dan pengembangan prototipe mobile
incinerator berbahan bakar minyak pirolisis. Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kenyataan
bahwa penganganan sampah di daerah Surakarta dan sekitarnya masih mengandalkan landfill
berbentuk tempat pembuangan sampah akhir (TPA). Akibatnya pada TPA banyak terjadi
masalah dari kondisi sampah yang menggunung sampai terjadinya pencemaran udara, tanah
dan air di sekitar TPA. Selain itu biaya pengangkutan sampah ke TPA juga sangat besar. Dengan
incinerator, maka volume sampah dapat didegradasi sampai ketingkat sekitar 2-5%. Namun
demikian, karena kondisi sampah yang bermacam-macam, maka supaya degradasinya efektif,
incinerator perlu bahan bakar. Sementara itu, harga bahan bakar minyak yang tinggi
menyebabkan incinerator tidak dapat berkembang dan sampah tidak tertangani secara baik. Di
sisi lain, sampah padat sebenarnya dapat diolah menjadi bahan bakar cair dengan teknik
pirolisis.
Dari hasil penelitian tahun kedua nilai viskositas kinematik pada komposisi 25% kertas – 75% PE
mempunyai rata-rata sebesar 25cSt, sedangkan untuk kedua komposisi yang lain yaitu 1.935 cSt
dan 20.7 cSt.Sedangkan viskositas pada komposisi 25% kertas - 75% biomasa mempunyai ratarata sebesar 56 mm²/s, sedangkan dua komposisi lainnya sebesar 39,67 mm²/s dan46,67
mm²/s.Massa jenis untuk minyak pirolisis dengan komposisi 25% kertas – 75% PE didapatkan
sebesar 897 kg/m³, pada kedua kompopsisi lain diperoleh 1113 kg/m³ dan 1181 kg/m³.
Sedangkan pada pengujian dengan komposisi 25% kertas - 75% biomasa mempunyai nilai ratarata sebesar 1140,33 kg/m³, untuk yang lain sebesar 1095 kg/m³ dan 1104,67 kg/m³. Nilai kalor
pada komposisi 25% kertas – 75% PE mempunyai nilai kalor rata-rata paling besar dibandingkan
kedua komposisi lainnya yaitu sebesar 43,55 MJ/kg, dengan flash point sebesar 48°C. Pada
komposisi 25% kertas - 75% biomasa sebesar 10,05 MJ/kg dan yang lainnya sebesar 10,56 MJ/kg
dan 11,23 MJ/kg. Juga diperoleh beberapa desain nosel yang memberikan kesimpulan semakin
tinggi tekanan dan ketebalan nozzle tip semakin bagus droplet dan pola semburan yang
dihasilkan, dengan beberapa desain yang lain masih perlu pengujian. Distribusi aliran udara dan
temperatur di seluruh ruang bakar diperoleh dengan simulasi bahasa pemrograman Fortran dan
prediksi suhu udara masuk di reaktor pirolisis sebesar 600 oC, mesin pengering 300oC, dan ke
cerobong pembuangan 700oC.
Bahan bakar yang dihasilkan dari proses pirolisis sampah padat kemudian akan diteliti sifat fisik,
sifat kimia, dan sifat keterbakarannya. Sifat fisik yang utama dari bahan bakar cair adalah massa
jenis, viskositas, dan kestabilan. Viskositas adalah parameter penting dari kemudahan bahan
bakar untuk mengalir. Kestabilan merupakan paramater penting dari kegiatan penyimpanan
bahan bakar cair. Sifat kimia yang akan diteliti meliputi zat-zat penyusun bahan bakar dengan
menggunakan peralatan gas chromatography (GC analysis). Nilai kalor minyak pirolisis juga akan
diuji. Dengan mengetahui karakteristik kimianya, akan lebih mudah diperoleh zat-zat penyusun
bahan bakar, sifat-sifatnya dan penjelasan proses pembakaran yang mungkin terjadi. Penelitian
tahap ketiga difokuskan pada sifat keterbakaran. Uji ini dilakukan dengan menggunakan kompor
berbahan bakar minyak tanah standar dengan metode water boiling test (WBT).
Hipotesis dari penelitian ini diprediksikan bahwa dengan proses pirolisis, sampah padat dapat
dipisahkan menjadi gas, cair, dan padat. Melalui pirolisis dimana temperatur proses sekitar
400oC, diprediksikan rendemen cairan yang dihasilkan diatas 30%. Bahan bakar cair yang
dihasilkan dengan bahan sampah padat (sampah biomasa, sampah kertas, dan sampah plastik)
diprediksikan mempunyai sifat yang berbeda dengan cairan hasil pirolisis kayu atau batubara
sehingga perlu dilakukan penelitian secara mendalam. Pada proses pirolisis, diprediksikan
semakin tingi temperatur operasi (> 500 oC) jumlah bahan bakar cair yang dihasilkan cenderung
turun kembali karena terdapat aktivitas reaksi tar sekunder. Diprediksikan energi yang dihasilkan
selama proses incinerasi cukup tinggi dan dapat dimanfaatkan untuk proses pirolisis dan proses
pengeringan.
Kegunaan penelitian ini adalah diperoleh prototipe incinerator yang dapat dipindah-pindah
berbahan bakar minyak pirolisis. Diharapkan, prototipe ini dapat mengurangi biaya pengolahan
sampah dan sekaligus mengurangi permasalahan sampah di Surakarta dan sekitarnya. Biaya
pengolahan sampah dapat ditekan karena dapat mengurangi biaya dan proses transportasi
sampah ke TPA karena incinerator ini dapat dipindah-pindahkan. Biaya pengolahan sampah
dengan incinerator berbahan bakar minyak pirolisis juga dapat mengurangi biaya bahan bakar
dibandingkan incinerator jenis lain. Selain itu, panas yang dihasilkan dari proses incinerasi dapat
digunakan untuk proses pirolisis dan penyedia panas bagi proses pengeringan dan kegiatan
indutri kecil menengah. Secara ilmiah, penelitian ini akan menghasilkan data-data sifat fisik,
kimia, dan keterbakaran minyak pirolisis, data termogravimetri sampah padat, analisis energi
reaktor incinerator, analisis ekonomi, dan data polusi udara dari mobile incinerator.
Penelitian ini akan dilakukan secara eksperimen di laboratorium. Penelitian akan diselesaikan
dalam 3 tahap dimana setiap tahapnya memerlukan waktu 1 tahun. Tahap pertama adalah
mengenai proses pirolisis sampah padat (sampah biomasa, sampah kertas, dan sampah plastik),
sifat fisik, dan sifat keterbakarannya. Penelitian akan dilakukan di lab Konversi Energi Jurusan
Teknik Mesin dengan menggunakan reaktor pirolisis pemanasan luar berkapasitas 5 kg/jam.
Sifat fisik yang akan diteliti meliputi massa jenis, kestabilan, dan viskositas. Viskositas yang
merupakan parameter fisik utama bahan bakar akan diuji pada suatu viskometer. Kestabilan
akan diuji pada suatu reaktor mini yang dilengkap dengan mixer. Sifat kimia yang akan diteliti
adalah komponen penyusun minyak pirolisis dengan menggunakan GC (Gas Chromatography)
dan nilai kalor minyak pirolisis. Sifat kemampubakaran akan diuji secara eksperimen pada suatu
kompor minyak tanah. Pengujian kemampubakaran akan dilakukan dengan metode water
boiling test (WBT). Tahap kedua adalah perancangan dan pengembangan nosel burner minyak
pirolisis dan perancangan mobile incinerator. Target dari tahun kedua adalah diperolehnya
prototipe nosel burner minyak pirolisis dan rancangan mobile incinerator dan rancangan mesin
pengering. Perancangan incinerator dan mesin pengering akan dilakukan pada tahap kedua
dengan menggunakan perangkat lunak CFD. Tahap ketiga adalah pembuatan dan perakitan
prototipe mobile incinerator. Pada tahap ketiga akan diteliti beberapa aspek perpindahan panas,
teknik pembakaran, distribusi temperatur dalam ruang bakar, efisiensi energi, analisis ekonomi,
dan aspek polusi udara dan abu dari incinerator.
Syamsul Hadi, Rendy Adhi R., Eko Prasetya B., Suyitno, D Danardono DPT
Penelitian ini berhubungan dengan perancangan dan pengembangan prototipe mobile
incinerator berbahan bakar minyak pirolisis. Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kenyataan
bahwa penganganan sampah di daerah Surakarta dan sekitarnya masih mengandalkan landfill
berbentuk tempat pembuangan sampah akhir (TPA). Akibatnya pada TPA banyak terjadi
masalah dari kondisi sampah yang menggunung sampai terjadinya pencemaran udara, tanah
dan air di sekitar TPA. Selain itu biaya pengangkutan sampah ke TPA juga sangat besar. Dengan
incinerator, maka volume sampah dapat didegradasi sampai ketingkat sekitar 2-5%. Namun
demikian, karena kondisi sampah yang bermacam-macam, maka supaya degradasinya efektif,
incinerator perlu bahan bakar. Sementara itu, harga bahan bakar minyak yang tinggi
menyebabkan incinerator tidak dapat berkembang dan sampah tidak tertangani secara baik. Di
sisi lain, sampah padat sebenarnya dapat diolah menjadi bahan bakar cair dengan teknik
pirolisis.
Dari hasil penelitian tahun kedua nilai viskositas kinematik pada komposisi 25% kertas – 75% PE
mempunyai rata-rata sebesar 25cSt, sedangkan untuk kedua komposisi yang lain yaitu 1.935 cSt
dan 20.7 cSt.Sedangkan viskositas pada komposisi 25% kertas - 75% biomasa mempunyai ratarata sebesar 56 mm²/s, sedangkan dua komposisi lainnya sebesar 39,67 mm²/s dan46,67
mm²/s.Massa jenis untuk minyak pirolisis dengan komposisi 25% kertas – 75% PE didapatkan
sebesar 897 kg/m³, pada kedua kompopsisi lain diperoleh 1113 kg/m³ dan 1181 kg/m³.
Sedangkan pada pengujian dengan komposisi 25% kertas - 75% biomasa mempunyai nilai ratarata sebesar 1140,33 kg/m³, untuk yang lain sebesar 1095 kg/m³ dan 1104,67 kg/m³. Nilai kalor
pada komposisi 25% kertas – 75% PE mempunyai nilai kalor rata-rata paling besar dibandingkan
kedua komposisi lainnya yaitu sebesar 43,55 MJ/kg, dengan flash point sebesar 48°C. Pada
komposisi 25% kertas - 75% biomasa sebesar 10,05 MJ/kg dan yang lainnya sebesar 10,56 MJ/kg
dan 11,23 MJ/kg. Juga diperoleh beberapa desain nosel yang memberikan kesimpulan semakin
tinggi tekanan dan ketebalan nozzle tip semakin bagus droplet dan pola semburan yang
dihasilkan, dengan beberapa desain yang lain masih perlu pengujian. Distribusi aliran udara dan
temperatur di seluruh ruang bakar diperoleh dengan simulasi bahasa pemrograman Fortran dan
prediksi suhu udara masuk di reaktor pirolisis sebesar 600 oC, mesin pengering 300oC, dan ke
cerobong pembuangan 700oC.
Bahan bakar yang dihasilkan dari proses pirolisis sampah padat kemudian akan diteliti sifat fisik,
sifat kimia, dan sifat keterbakarannya. Sifat fisik yang utama dari bahan bakar cair adalah massa
jenis, viskositas, dan kestabilan. Viskositas adalah parameter penting dari kemudahan bahan
bakar untuk mengalir. Kestabilan merupakan paramater penting dari kegiatan penyimpanan
bahan bakar cair. Sifat kimia yang akan diteliti meliputi zat-zat penyusun bahan bakar dengan
menggunakan peralatan gas chromatography (GC analysis). Nilai kalor minyak pirolisis juga akan
diuji. Dengan mengetahui karakteristik kimianya, akan lebih mudah diperoleh zat-zat penyusun
bahan bakar, sifat-sifatnya dan penjelasan proses pembakaran yang mungkin terjadi. Penelitian
tahap ketiga difokuskan pada sifat keterbakaran. Uji ini dilakukan dengan menggunakan kompor
berbahan bakar minyak tanah standar dengan metode water boiling test (WBT).
Hipotesis dari penelitian ini diprediksikan bahwa dengan proses pirolisis, sampah padat dapat
dipisahkan menjadi gas, cair, dan padat. Melalui pirolisis dimana temperatur proses sekitar
400oC, diprediksikan rendemen cairan yang dihasilkan diatas 30%. Bahan bakar cair yang
dihasilkan dengan bahan sampah padat (sampah biomasa, sampah kertas, dan sampah plastik)
diprediksikan mempunyai sifat yang berbeda dengan cairan hasil pirolisis kayu atau batubara
sehingga perlu dilakukan penelitian secara mendalam. Pada proses pirolisis, diprediksikan
semakin tingi temperatur operasi (> 500 oC) jumlah bahan bakar cair yang dihasilkan cenderung
turun kembali karena terdapat aktivitas reaksi tar sekunder. Diprediksikan energi yang dihasilkan
selama proses incinerasi cukup tinggi dan dapat dimanfaatkan untuk proses pirolisis dan proses
pengeringan.
Kegunaan penelitian ini adalah diperoleh prototipe incinerator yang dapat dipindah-pindah
berbahan bakar minyak pirolisis. Diharapkan, prototipe ini dapat mengurangi biaya pengolahan
sampah dan sekaligus mengurangi permasalahan sampah di Surakarta dan sekitarnya. Biaya
pengolahan sampah dapat ditekan karena dapat mengurangi biaya dan proses transportasi
sampah ke TPA karena incinerator ini dapat dipindah-pindahkan. Biaya pengolahan sampah
dengan incinerator berbahan bakar minyak pirolisis juga dapat mengurangi biaya bahan bakar
dibandingkan incinerator jenis lain. Selain itu, panas yang dihasilkan dari proses incinerasi dapat
digunakan untuk proses pirolisis dan penyedia panas bagi proses pengeringan dan kegiatan
indutri kecil menengah. Secara ilmiah, penelitian ini akan menghasilkan data-data sifat fisik,
kimia, dan keterbakaran minyak pirolisis, data termogravimetri sampah padat, analisis energi
reaktor incinerator, analisis ekonomi, dan data polusi udara dari mobile incinerator.
Penelitian ini akan dilakukan secara eksperimen di laboratorium. Penelitian akan diselesaikan
dalam 3 tahap dimana setiap tahapnya memerlukan waktu 1 tahun. Tahap pertama adalah
mengenai proses pirolisis sampah padat (sampah biomasa, sampah kertas, dan sampah plastik),
sifat fisik, dan sifat keterbakarannya. Penelitian akan dilakukan di lab Konversi Energi Jurusan
Teknik Mesin dengan menggunakan reaktor pirolisis pemanasan luar berkapasitas 5 kg/jam.
Sifat fisik yang akan diteliti meliputi massa jenis, kestabilan, dan viskositas. Viskositas yang
merupakan parameter fisik utama bahan bakar akan diuji pada suatu viskometer. Kestabilan
akan diuji pada suatu reaktor mini yang dilengkap dengan mixer. Sifat kimia yang akan diteliti
adalah komponen penyusun minyak pirolisis dengan menggunakan GC (Gas Chromatography)
dan nilai kalor minyak pirolisis. Sifat kemampubakaran akan diuji secara eksperimen pada suatu
kompor minyak tanah. Pengujian kemampubakaran akan dilakukan dengan metode water
boiling test (WBT). Tahap kedua adalah perancangan dan pengembangan nosel burner minyak
pirolisis dan perancangan mobile incinerator. Target dari tahun kedua adalah diperolehnya
prototipe nosel burner minyak pirolisis dan rancangan mobile incinerator dan rancangan mesin
pengering. Perancangan incinerator dan mesin pengering akan dilakukan pada tahap kedua
dengan menggunakan perangkat lunak CFD. Tahap ketiga adalah pembuatan dan perakitan
prototipe mobile incinerator. Pada tahap ketiga akan diteliti beberapa aspek perpindahan panas,
teknik pembakaran, distribusi temperatur dalam ruang bakar, efisiensi energi, analisis ekonomi,
dan aspek polusi udara dan abu dari incinerator.