Jurnal Penelitian Fix.docx

PEMBUATAN BIO OIL DARI SEKAM PADI DENGAN PROSES PIROLISIS LAMBAT

Abstract The pyrolysis of bio oil, and bio char formation of rice husk has been investigated. This research was conducted using the method of slow pyrolysis. Slow pyrolysis process is performed at a temperature of 300oC, 350oC and 400oC with pyrolysis time 90 minutes. These results indicate that the higher temperature, the more yield of bio oil produced, while the yield of char produced decreases. The substances in the bio oil was detected by GCMS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry).

Key word: slow pyrolysis, bio char, bio oil, rice husk

1.

PENDAHULUAN Dengan

semakin

berkurangnya

Dengan

rendahnya

kandungan

cadangan minyak dunia, penghematan

sulphur dan nitrogen di limbah biomassa,

energi mulai digencarkan hampir di semua

pemanfaatan energi ini mengurangi polusi

negara. Indonesia kini telah menjadi salah

di lingkungan dan resiko kesehatan dari

satu negara pengimpor minyak mentah

pembakaran bahan bakar fosil.

sehingga mengurangi

perlu

suatu

usaha

ketergantungan

untuk

Bio Oil dapat diperoleh dari proses

terhadap

konversi termokimia dari biomassa seperti

bahan bakar migas. Penggunaan bahan

gasifikasi,

bakar migas juga memberikan resiko

(Subagyono, 2015). Pirolisis secara umum

terhadap gas rumah kaca.

diartikan

Pemanfaatan energi dari sumber

komponen

pirolisis

sebagai organik

dan

pencairan

dekomposisi di

dalam

termal limbah

biomassa (biasa disebut biomassa energy)

biomassa tanpa adanya oksigen sebagai

telah menerima banyak perhatian. Dengan

media temperature, untuk mendapatkan

memperoleh energi dari limbah atau sisa-

bio oil, char, dan fraksi gas (fuel gas)

sisa pertanian merupakan bentuk dari

(Mascio et al, 1992). Untuk biomassa yang

pembaruan energi dan yang paling utama

memiliki kandungan lignoselulosa seperti

energi ini tidak menghasilkann gas CO2

hemiselulosa, selulosa dan lignin, dapat

penyebab efek rumah kaca ke lingkungan

diubah menjadi bahan bakar cair dan

atmosfer, berbeda dengan bahan bakar

memperoleh sumber energy dari proses

fosil (McKendry, 2002).

pirolisis (Mohan dan Stelle, 2006).

Sekam

padi

merupakan

hasil

2.2

samping dari limbah pertanian yang melimpah

di

negara-negara

Indonesia,

Brunei,

seperti

Malaysia,

Analisa Bahan Baku Analisa bahan baku dilakukan di PT.

Jasa

Mutu

Mineral

Indonesia

untuk

Cina,

mengetahui kandungan kimia di dalam

Thailand, India dan Bangladesh. Limbah

sampel dengan uji proximate (ash, volatile

sekam padi mencapai seperlima dari total

matter,

padi yang di panen (Faisal et al, 1997).

content).

fixed

carbon,

Pengujian

and

moisture

sampel

tersebut

Diperkirakan bahwa lebih dari 100

berturut turut menggunakan ASTM D

juta ton sekam padi dihasilkan setiap tahun

3174-12, ASTM D 3175-11, ASTM D

dengan 90% diperhitungkan oleh negara-

3172-13, dan ASTM D3173-17.

negara berkembang (William dan Besler, 1993). Sebagian besar sekam padi kurang dimanfaatkan

sebagai

sumber

2.3

Proses Pirolisis

energi

Proses

pirolisis

dilakukan

di

panas. Pembuangan limbah ini merupakan

laboratorium

rekayasa

kimia

masalah lingkungan. Membakar sekam

reactor batch. Sebanyak 500 gram sampel

padi dengan cara yang tidak terkendali

dimasukan ke dalam ruang sampel dan

dapat menyebabkan masalah emisi serius

kemuadian ruang sampel tersebut dirakit

yang menyebabkan masalah lingkungan.

dengan sirkuit reaktor pirolisis. Pirolisis

dengan

Oleh karena itu dalam penelitian ini

dilakukan selama 90 menit dengan variasi

akan melakukan penelitian terkait pirolisis

suhu 300, 350, dan 400 ℃. produk liquid

menggunakan sekam padi sebagai bahan

dikumpulkan dan char yang terbentuk

baku dan dengan variasi suhu yang

berada di dalam ruang sampel. Total yield

berbeda.

bio oil, char and gas dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini:

2.

METODE PENELITIAN

2.1

Persiapan Bahan Baku

Yield of 𝑏𝑖𝑜 𝑜𝑖𝑙 (%) = weight of 𝑏𝑖𝑜 𝑜𝑖𝑙 (g) sample initial weight (g)

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sekam padi (rice husk)

𝑥 100

(1)

Yield of 𝑐ℎ𝑎𝑟 (%) = weight of 𝑐ℎ𝑎𝑟 (g)

𝑥 100

(2)

yang diperoleh dari limbah penggilingan

sample initial weight (g)

padi

Yield of gas (%) = 100 – (yield of char +

di

daerah

Kelurahan

Lempake,

Samarinda Utara. Bahan baku sekam padi di haluskan dan dikeringkan terlebih dahulu sebelum digunakan.

yield of bio oil) x 100%

(3)

2.4

Analisa Bio Oil

yang terikat

Bio Oil di analisa menggunakan Gas

sedangkan Ash merupakan mineral selain

Chromatography-Mass (GCMS-QP2010S

Spectrometry

SHIMADZU)

mengidentifikasi

komponen

untuk

kimia

di

di

dalam

bahan

baku,

carbon, oksigen, sulphur, dan oksigen yang tidak mudah terbakar dan nantinya akan terbentuk sebagai Char.

dalam produk. Densitas dan viskositas juga di identifikasi atau di hitung.

3.2

Yield Bio Oil, Char dan Gas Hasil pirolisis sekam padi dengan

3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

berbagai perbedaan temperature dapat

3.1

Analisa Bahan Baku

dilihat dalam Gambar 3.1. Dari Gambar

Moisture Content, Ash, Volatile,

dapat

Fixed Carbon dapat dilihat pada tabel 3.1:

disimpulkan

bahwa

perbedaan

temperature menghasilkan produk yang berbeda-beda. Semakin tinggi suhu maka

Tabel 3.1 Analisis Proximate Sekam Padi

bio oil yang dihasilkan semakin banyak

Proximate Analysys (% dry)

dan char yang diperoleh akan semakin

Sampel

Moisture

Ash

Fixed

Volatile

(%

(%

Carbon

(%

m/m)

m/m)

(%

m/m)

Padi

9,55

17,31

14,18

tersebut

dikarenakan

dekomposisi kandungan kimia (lignin,

58,96

sekam padi semakin baik (Yokoyama, 2008).

Dari Tabel 3.1 sekam padi memiliki

60

Yield (%)

kandungan volatile yang tinggi yaitu sebesar 58,96. Semakin tinggi kandungan volatile maka akan semakin banyak yield bio oil yang dihasilkan karena zat volatile

merupakan

zat

yang

40 Bio Oil

20

Char

0

Gas 250

(selulosa, hemiselulosa) di dalam sekam padi

Hal

selulosa, dan hemiselulosa) di dalam

m/m) Sekam

dikit.

mudah

terkondensasi (Graboski, 2002). Untuk

350 450 Suhu (℃)

Gambar 3.1 Yield Bio Oil, Char, dan Gas

moisture content memiliki nilai yang paling rendah, hal tersebut membuktikan bahwa kandungan air di dalam bahan baku

3.3

Karakteristik Bio Oil Densitas dan Viskositas bio oil dari

Carbon

produk yang dihasilkan dapat dilihat pada

menentukan berapa banyak kadar carbon

Tabel 3.2. (Mohan, 2006) menjelaskan

sangat

kecil.

Nilai

Fixed

bahwa densitas bio oil berada pada range

Tabel 3.3 Hasil Chromatography Bio Oil Suhu 300℃

0,94-1,21 gram/mL. Pada penelitian ini

Komponen

% Area

gram/mL. Hasil tersebut sesuai dengan

Phenol, 3-ethyl- (CAS)

10,71

beberapa penelitian yang telah dilakukan.

Phenol, 2-methoxy- (CAS)

10,11

Semakin kecil densitas bio-oil maka akan

Phenol, 4-ethyl-2-methoxy

9,61

semakin baik digunakan sebagai bahan

Benzene, 1,2-dimethoxy-

9,39

bakar karena semakin ringan. Sedangkan

2-Furancarboxaldehyde

7,37

untuk Viskositas bio-oil biasanya berada

(CAS)

pada range 15-35 cSt (Smallwod, 2008).

Phenol (CAS)

4,75

Phenol, 2-methyl

4,51

dihasilkan berada pada range 23,0203-

Toluene

4,27

36,6163 cSt. Semakin tinggi viskositas

Eugenol

3,56

maka bio oil akan semakin susah untuk

Methane, sulfinylbis-

3,13

mengalir dengan baik.

Phenol, 2-methoxy-4-

2,19

densitas yang dihasilkan 1,0055-1,0175

Pada

penelitian

ini

Viskositas

yang

propylTabel 3.2 Hasil Penelitian Pirolisis dari Sekam Parameter Perlakuan No

Temperatur (℃)

Waktu ( Menit )

Densitas (gram/mL

90

1,005

23,0203

2

350

90

1,010

16,4158

3

400

90

1,017

36,6163

Hasil Chromatography Bio Oil dapat dilihat pada Tabel 3.3-3.5. sekitar 40-60% didominasi

oleh

golongan fenol seperti, Phenol, 3-ethyl(CAS), Phenol,

Phenol, 2-methyl,

2-methoxy-

(CAS),

Phenol

(CAS).

Komponen dari golongan lignin seperti Eugenol teridentifikasi di dalam hasil Chromatography (Liu W.J, 2015).

1,78

Phenol, 2,3-dimethyl-

1,59

Tabel 3.4 Hasil Chromatography Bio Oil Suhu

300

oil

Phenol, 2-methyl-

(cSt)

1

bio

1,79

Viskositas

)

komposisi

1,2-Cyclohexanedione

350℃

Komponen

% Area

Phenol, 2-ethyl- (CAS)

11,12

Phenol, 2-methoxy- (CAS)

10,33

Phenol, 4-ethyl-2-methoxy

8,95

Benzene, 1,2-dimethoxy-

8,78

2-Furancarboxaldehyde

6,76

(CAS) Furfural Phenol (CAS)

6,02

Phenol, 2-methyl-

5,95

Phenol, 2-methoxy-5-(1-

3,17

propenyl) Toluene

3,1

Phenol, 2-methyl

2,61

yield bio oil yang dihasilkan,

1,2-Cyclohexanedione

2,05

karena semakin banyak zat volatile

Benzeneacetic acid, 4-

1,87

yang menguap dan terkondensasi, sedangkan

hydroxy-3-methoxyPhenol, 2,3-dimethyl-

1,69

Phenol, 2,6-dimethoxy-

1,44

yield

char

yang

dihasilkan semakin berkurang. 2. Densitas,

Viskositas

dan

Komposisi kimia dari bio oil yang

(CAS)

dihasilkan yaitu sesuai dengan Tabel 3.5 Hasil Chromatography Bio Oil Suhu 400℃

beberapa penelitian yang dilakukan oleh

peneliti

terdahulu.

Pada

densitas

yang

Komponen

% Area

Phenol, 3-ethyl-

10,05

dihasilkan 1,0055 - 1,0175 gram

Phenol, 2-methoxy-CAS)

9,36

/mL. Semakin kecil densitas bio-oil

Benzene, 1,2-dimethoxy

7,68

maka akan semakin baik digunakan

Butyrolactone

7,49

sebagai

Phenol (CAS)

7,24

semakin

Benzene, 1,4-dimethoxy-2-

6,95

Viskositas yang dihasilkan berada

methyl

6,46

pada range 23,0203-36,6163 cSt.

Phenol,2-methyl-(CAS)

penelitian

ini

bahan ringan.

karena

Sedangkan

Semakin tinggi viskositas maka bio

Toluene

4,26

oil akan semakin susah untuk

eugenol

3,06

mengalir dengan baik.

Phenol, 2-methyl-

3,56

Octadecanoic acid

2,44

DAFTAR PUSTAKA

Phenol, 2,3-dimethyl-

1,89

Babu, B., & Chaurasia, A. (2004).

Phenol, 2,6-dimethoxy-

1,67

Pyrolysis of Biomass: Improved

(CAS)

Models for Simultaneous Kinetics

Benzeneacetic acid, 4

1,5

and Transport of Heat, Mass, and Momentum.

4.

bakar

Journal

Energy

PENUTUP

Conversion and Management, Vol.

Berdasarkan penelitian yang telah

45 1297-1327.

dilakukan

dapat

diambil

kesimpulan

bahwa:

Budhijanto.

(1993).

Pirolisis

Serbuk

Gergaji Cetak Secara Semibatch.

1. Semakin

tinggi

suhu

yang

digunakan maka semakin besar

Yogyakarta: UGM.

Ensyn

Group

INC.

(2001).

Bio-Oil

Kadar Hasil dan Nilai Kalor Briket

Combustion Due Diligence. Cole

Bioarang Campuran Jerami Padi-

Hill Associates.

Kotoran Kuda. Mataram: Fakultas

Freel, B., & Graham, R. (2002). Bio-Oil Preservatives.

Us

Patent

No.6485841B1.

Campuran

Terhadap

Studies

of

Cadmium

Adsorption from Aqueous Solution

Perekat

onto Rice Husk. Brazilian Journal

Briket

of Chemichal Engineering, Vol 27,

Karakteristik

Arang Tongkol Jagung. Semarang: SMKN 7.

No 02, page 34. Liu W.J, J. H. (2015). Green Chemistry.

Gaur, S., & Reed, T. (1998). Thermal Data for Natural and Synthetic Fuels. New York: Marcel Dekker.

Bio-Fuels From Thermochemical Conversion of Renewable Resource India:

India

Institute

Vol 17 page 4888-907. Mohan, D. C. (2006). Pyrolisys of Wood/Biomass

Goyal, H., Seal, D., & Saxena, R. (2006).

.

Kumar, P. K. (2010). Thermodynamic and Kinetic

Gandhi, B. (2010). Pengaruh Variasi Jumlah

Teknik Universitas Mataram.

of

SPetroleum.

for

Bio-oil.

critical Review Jurnal Energy and Fuels, 848-889. Nurchayat,

d.

(2009).

Optimalisasi

Bioarang Campuran Jerami Padi Kotoran Kuda Sebagai

Graboski, M. (2002). Kinetic of Char Gasification

Reactions

A

Bahan

Bakar Alternatif Pengganti BBM Yang

Murah

Dan

Ramah

Mataram:

Fakultas

Encyclopedia of Biomass Thermal

Lingkungan.

Conversion £rd. Encyclopedia of

Teknik Universitas Mataram.

Biomass Thermal Conversion 3rd ,

Smallwod. (2008). Hydroprocesing of

vol 3 chapter 7.

Pyrolisysy Bio-oil to Fuel and

Hambali, E., Mujdalifah, S., Tambunan,

Chemical.

Facific

Nortwest

A., Prattiwiri, A., & Hendroko, R.

National Laboratory: Department

(2007).

of Energy.

Teknologi

Bioenergi.

Jakarta: Agro Media Pustaka. Harsono, H. (2002). Pembuatan Silika

Supriyadi. (2011). Uji Karakteristik dan Analisa

Perbandingan

Briket

Campuran

Sekam-

Amorf dari Limbah Sekam Padi.

Bioarang

Ilmu Dasar.

Batubara dan Sampah Organik

Haryady, D. (2009). Pengaruh Variasi Temperatur

Pirolisis

Terhadap

Batubara Sebagai Bahan Bakar Tungku Sistem Kontinyu. Mataram:

Fakultas

Teknik

Universitas

Mataram. Widowati, S. (2001). Pemanfaatan Hasil Samping Penggilingan Padi dalam Menunjang

Agroindustri

di

Pedesaan. Bulletin Agrobio, 33-38. Yokoyama, S. (2008). The Asian biomass handbook.

Japan:

Institute of Energy.

The

Japan