Pirolisis.docx

TUGAS TEKNIK PEMBAKARAN BAHAN BAKAR MENGENAI TEKNOLOGI PIROLISIS

Oleh: 1. 2. 3. 4. 5.

Steven Budijanto Albertus Tandiono Antonio Hazman Josua Kristiadi Arya Duta Padma

24412034 24412060 24412074 24412084 24412098

UNIVERSITAS KRISTEN PETRA SURABAYA 2013

Universitas Kristen Petra

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI

................................................................................ 2

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ 3 KATA PENGANTAR ............................................................................... 4 BAB 1 PENDAHULUAN ......................................................................... 5 1.1 Latar Belakang ......................................................................... 5 1.2 Abstrak ................................................................................ 5 1.3 Landasan Teori ......................................................................... 6 1.3.1 Pirolisis ............................................................................. 6 1.3.2 Hasil pirolisis .................................................................... 7 1.3.3 Tahapan Pirolisis .............................................................. 7 BAB 2 ISI ................................................................................................. 9 2.1 Klasifikasi Teknologi Pirolisis ................................................. 9 2.1.1 Fast Pyrolysis .................................................................... 9 2.1.2 Slow Pyrolysis ................................................................. 12 2.2 Pengembangan Teknologi Pirolisis ......................................... 13 BAB 3 PENUTUP ............................................................................... 15 3.1 Kesimpulan.............................................................................. 15 3.2 Saran ............................................................................... 15 DAFTAR REFERENSI ............................................................................ 16

Universitas Kristen Petra

LAMPIRAN GAMBAR

1.1 Pirolisis Partikel Biomassa..........................................................................7 1.2 Skema Pirolisis Secara Umum ....................................................................7 2.1 Skema Fast Pyrolysis ..................................................................................9 2.2 Skema Cyclonic Fast Pyrolysis .................................................................10 2.3 Skema Rotating Cone Fast Pyrolysis ........................................................11 2.4 Skema Augers Fast Pyrolysis ....................................................................12 2.5 Skema Vacuum Pyrolysis .........................................................................13 2.6 Skema Projek Pacific Pyrolysis ................................................................14 2.7 Skema Projek BIOCAL.............................................................................14

Universitas Kristen Petra

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kmai panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya, akhirnya kami bisa menyelesaikan laporan ini. Tak lupa kami ucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang baik secara langsung ataupun tidak langsung telah membantu proses penulisan laporan ini dari awal hingga akhir. Secara garis besar, teknologi pirolisis merupakan teknologi yang bisa mengubah materi alami diubah menjadi sesuatu yang lebih berguna dan dalam prosesnya dilakukan tanpa campur tangan oksigen. Teknologi pirolisis ini ada beberapa jenis yaitu ablative pyrolysis, cyclonic fast pyrolysis, rotating cone pyrolysis, augers fast pirolisis dan vacum pirolisis. Semoga laporan ini bisa bermanfaat bagi pembaca, khususnya mahasiswa Teknik Mesin dan atau jurusan lainnya yang sedang mencari referensi tentang pirolisis. Dalam penyusunan laporan ini tentu jauh dari sempurna, oleh karena itu segala kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan demi perbaikan dan penyempurnaan laporan ini dan untuk pelajaran bagi kita semua dalam pembuatan laporan-laporan yang lain di masa mendatang.

Tim Penyusun

Universitas Kristen Petra

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Dewasa ini pembicaraan mengenai masalah energi menjadi topik yang sedang banyak diperbincangkan. Energi menjadi pusat perhatian karena energi diperlukan untuk manusia dapat menjalankan aktifitasnya sehari-hari. Tanpa energi, kita tidak akan bisa menggunakan listrik, dan kendaraan kita tidak dapat berfungsi. Salah satu hal yang juga menjadi pusat perhatian adalah Bahan Bakar. Bahan bakar digunakan untuk memproduksi energi. Dunia sedang berhadapan dengan kenyataan bahwa Bahan Bakar Fossilnya akan habis dalam beberapa puluh tahun mendatang. Tanpa bahan bakar, energi tidak dapat dibangkitkan. Data statistik menunjukkan Indonesia sendiri mengkonsumsi rata 1,4 juta barrel minyak perhari. Jika tidak segera ditemukan solusinya maka generasi penerus kita akan mengalami kesulitan karena tidak ada energi penggantinya. Pada tahun 2011, diperkirakan cadangan minyak bumi (bahan bakar yang paling banyak digunakan) dunia akan habis 34 tahun lagi. Selama puluhan tahun, manusia berupaya untuk mencari cara untuk mengkonservasi energi. Caranya adalah dengan menemukan sumber energ terbarukkan atau menemukan metode-metode lain yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi. Salah satu metode yang sedang berkembang saat ini adalah mengolah limbah, baik limbah rumah tangga maupun limbah industri dan digunakan kembali untuk menghasilkan energi. Beberapa teknologi pengolahan limbah diantaranya Gasifikasi dan Pyrolysis. Pada pembahasan ini kami akan lebih berfokus pada Pyrolysis.

1.2 Abstrak

Universitas Kristen Petra

Tulisan ini dibuat untuk memenuhi Tugas dari Mata Kuliah Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar. Dalam tulisan ini dibahas mengenai cara kerja Teknologi Pirolisis secara umum, aplikasinya dalam dunia industri, dan keterkaitan Teknologi Pirolisis dengan berbagai jenis bahan bakar (padat, cair, gas) yang dipelajari pada mata kuliah ini. Tulisan ini merupakan kutipan dari berbagai sumber yang berhasil penulis peroleh. Dari tulisan ini diketahui penggunaan Teknologi Pirolisis untuk pembuatan Arang, Methanol, dan Syngas sebagai bahan bakar.

Kata Kunci : Pirolisis, Bahan Bakar

1.2 Abstract This text are written to fulfill the Assignment of Lecture Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar. In this text we will study about how Pyrolysis Technology works in general, the industrial application of Pyrolysis Technolgy and the correlation between Pyrolysis Technology and any kind of Fuel that we’ve discussed in this Lecture. This text is a quotation from many sources that the writers have got. In this text we will also understand that Pyrolysis Technology is used to produce Charcoal, Bio-Oil, and Bio-Gas as Fuels. Keywords: Pyrolysis, Fuel 1.3 Landasan Teori 1.3.1 Pirolisis Pirolisis berasal dari 2 kata Yunani yakni Pyro yang berarti api dan “lysis” yang berarti memisahkan. Jadi secara etimologi Pyrolysis berarti memisahkan komponen penyusun material dibawah pengaruh panas (Etymonline). Pyrolysis adalah proses dekomposisi kimiawi dari material organik olehpanas pada kondisi tanpa oksigen (Wikipedia). Namun pada praktiknya tentu sulit untuk membuat kondisi yang benar-benar tanpa

Universitas Kristen Petra

oksigen, namun dijaga sedemikian hingga tidak ada keterlibatan oksigen dari luar. Proses pirolisis dipakai untuk mengubah biomassa seperti kayu bekas untuk menghasilkan suatu produk seperti gas, bio oil dan juga arang. Jika terdapat oksigen dalam pirolisis, maka bahan yang akan diambil semuanya akan teroksidasi dan terbakar bersama oksigen sehingga kita tidak bisa mengambil bahan-bahan tersebut terutama bio oil dan gas(Septa, 2009).

Gambar 1.1 Pirolisis Partikel Biomasa

1.3.2 Hasil Pirolisis Hasil utama dari pirolisis terdiri dari 3 produk (Dr. Pabir Basu, chp. 4), yaitu: a. Padat berupa char (arang) dan Activated Carbon b. Cair berupa bio-oil, dan tar c. Gas berupa C2H2, C2H4, C2H6, C6H6, dll.

Gambar 1.2 Skema Pirolisis 1.3.3 Tahapan Pirolisis Ada 3 tahapan yang terjadi didalam reactor selama proses pirolisis berlangsung (Dr. Pabir Basu, chp. 4), yaitu:

Universitas Kristen Petra

a. Pada suhu 100oC partikel gas mulai melepaskan diri dari biomassa karena memiliki rantai karboin yang lebih pendek sehingga terlepas lebih dahulu. b. Pada suhu 200-600oC molekul biomassa mulai terdekomposisi menjadi sebagian padat dan sebagian cair. c. Pada suhu 300-800oC molekul biomassa terus mengalami perubahan hingga menjadi arang.

Universitas Kristen Petra

2. ISI

2.1 Klasifikasi Teknologi Pirolisis 2.1.1

Fast Pyrolysis (Flash Pyrolysis) Fast Pyrolysis digunakan apabila kita menginginkan produk utama seperti cairan dan gas. Karakteristik utama dari Fast Pyrolysis sesuai dengan namnya yaitu sebuah biomasa dipanaskan dengan suhu tinggi secara cepat ( Briens, Berruti and Piskorz, vol. 6). Beberapa teknologi yang digunakan pada Fast Pyrolysis ini adalah: a. Ablative Fast Pyrolysis Pada teknologi pirolisis ini, tekanan diaplikasikan ke biomasa untuk mempercepat proses dekomposisisi. Proses dari Ablative Fast Pyrolysis ini mengikuti prinsip sederhana yang menggunakan input energi yang sedikit. Kayu sebagai biomasa pertama-tama digiling menjadi potongan kecil terlebih dahulu agar menghemat penggunaan energy saat memanaskannya, kemudian

dimasukan

kedalam

sebuah

furnace

untuk

dipanaskan. Cairan yang menguap kemudian didinginkan secara cepat aagr bisa menjadi bio-oil, beberapa cairan ini kemudian diberi elektrostatis agar bisa menguap menjadi sebuah gas. Arang hasil pemanasan kemudian diambil sebagai sumber energy untuk memanaskan furnace (PyTec Press Release 2005).

Universitas Kristen Petra

Gambar 2.1 Skema Fast Pyrolysis

b. Cyclonic Fast Pyrolysis Disebut juga sebagai vortex fast pyrolysis, dimana teknologi ini menggunakan sebuah reactor yang berebntuk seperti sebuah kerucut (cone) untuk memanaskan biomasa. Pada Cyclonic Fast Pyrolysis biomasa digiling menjadi partikel-partikel kecil, kemudian dimasukan kedalam reactor berbentuk kerucut. Partikel dimasukan dengan cara ditiup dengan gas nitrogen yang bersifat inert sewaktu direaktor agar mendapat kecepatan dan bisa berputar di dinding reactor. Partikel ini berputar sambil dipanaskan, hingga yang tersisa dan jatuh ke dasar reactor (yang nantinya akan dibuang) adalah char, sedangkan uapnya dikondensasikan menjadi heavy oil yaitu oli kental yang mengandung rantai karbon yang panjang, sedangkan sisa gas lainnya didinginkan lagi sehingga residu pengotor dapat turun dan dihasilkan light oil (Lédé, 893–903).

Gambar 2.2 Skema Cyclonic Fast Pyrolysis

c. Rotating Cone Fast Pyrolysis Pada Rotating Cone Fast pyrolysis ini biomasa masuk kedalam reactor dengan bantuan pasir panas yang inert namun

Universitas Kristen Petra

mengikat oksigen dalam reactor, sehingga selain menaikan suhu biomasa, oksigen-oksigen dalam reactor bisa dikurangi. Ketika masuk kedalam reactor, biomasa diputar oleh reactor yang dipanaskan juga kemudian hasil uap dari pirolisis dikeluarkan dari reactor dan kembali dikondensasikan untuk menghasilkan bio-oil (Prins, Waagenar, 316-326).

Gambar 2.3 Skema Rotating Cone Pyrolysis

d. Augers Fast Pyrolysis Pada reactor Auger Fast Pyrolisis terdapat bilah-bilah drill dimana ketika biomassa yang sudah digiling menjadi partikel halus dimasukan kecelah bilah-bilah tersebut, karena bilah-bilah tersebut berputar sehingga mendorong partikelpartikel biomasa tersebut. Selama partikel-partikel itu bergerak didalam reactor, mereka dipanaskan secara cepat. Ketika partikel-partikel itu sampai diujung hasil yang padat akan jatuh ke tempat penampungan sedangkan uapnya divakum dan dikondensasikan dan ditampung (Iowa State University).

Universitas Kristen Petra

Gambar 2.4 Skema Augers Fast Pyrolysis

2.1.2

Slow Pyrolysis Proses Slow Pyrolysis kebanyakan digunakan untuk memproduksi arang, dimana pada proses ini sebuah biomasa dipanaskan hingga suhu 400oC dengan waktu yang sangat lama untuk memaksimalkan pembentukan arang (Bioenergywiki). Proses yang umum digunakan pada saat ini untuk Slow Pyrolysis adalah Vacuum Pyrolysis. a. Vacuum Pyrolysis Sesuai dengan namanya, materi organic dipanaskan pada kondisi yang benar-benar vakum sehingga mengurangi titik didihnya sehingga biomassa yang benar-benar kering bisa dimaksimalkan untuk menghasilkan arang. Pertama-tama sebuah biomasa dimasukan kedalam penggilingan untuk memperkecil partikel kemudian dimasukan kedalam reactor yang sudah divakumukan untuk dipanaskan uap hasil pemanasan kemudian dikondensasikan menjadi Heavy oil sementara sisa gasnya didinginkan sehingga menghasilkan Light Oil. Sementara itu didalam reactor biomasa dipanaskan terus hingga menjadi arang atau carbon active. Proses ini bisa menghasilkan lebih banyak arang dibandingkan light oil ataupun heavy oil dari vacuum pyrolysis (Chaala, 227-239).

Universitas Kristen Petra

Gambar 2.5 Skema Vacuum Pyrolysis

2.2 Pengembangan Teknologi Pirolisis di Masa Kini Pirolisis dimasa kini sudah dikembangkan dan lebih bertujuan untuk mengurangi dampak Global Warming dimasa depan. Beberapa perusahaan mulai menyadari akan potensi pirolisis yang bisa mengubah sampah-sampah organic seperti kotoran ayam, residu dari kayu-kayu yang dipotong bisa diubah menjadi energi Beberapa perusahaan luar negeri yang mengembangkan teknologi tersebut adalah Pacific Pyrolysis, sebuah perusahaan yang bergerak dibidang energi terbaharukan dari Australia dimana mereka memanskan sampah-sampah organic secara pirolisis yang kemudian diambil gasnya untuk dijadikan bahan bakar generator untuk menyalakan listrik, sedangkan arangnya bisa disimpan sebagai bahan bakar padat (PacPyro).

Universitas Kristen Petra

Gambar 2.6 Skema Projek Pacific Pyrolysis

Contoh perusahaan lainnya adalah ZWT Wasser dari Jerman yang memiliki konsep hamper sama dengan perusahaan yang diatas namun alih-alih digunakan sebagai bahan bakar generator yang akan digunakan langsung, perusahaan ini menghasilkan bio-gas, bio-char dan bio-oil dari material sampah organic dan kotoran-kotoran hewan (ZWT Engineering).

Gambar 2.7 Skema Projek BIOCA

Universitas Kristen Petra

BAB 3 PENUTUP

3.1 Kesimpulan Pirolisis merupakan sebuah proses dimana sebuah biomasa dipanaskan di kondisi yang bebas oksigen. Terdapat beberapa teknologi yang digunakan untuk memproses biomasa tersebut, teknologi-teknologi tersebut pada dasarnya dibagi menjadi 2 yaitu Flash/Fast Pyrolysis dan Slow Pyrolysis. Penggunaan teknologi-teknologi tersebut tergantung pada hasil pirolisis biomasa apa yang diinginkan, jika kita menginginkan bahan yang kebanyakan adalah liquid dan gas maka proses fast pyrolysis lebih tepat, sedangkan jika kita mengingnkan produk yang solid kita menggunakan slow pyrolysis. 3.2 Saran Pirolisis

merupakan

sebuah

proses

yang

bagus

untuk

memperbaharui bahan bakar fosil yang semakin langka. Dengan menggunakan bahan-bahan biomass sampah (kayu bekas, lumpur, dll) kita bisa menciptakan energy yang bagus dan bisa mengurangi dampak Global Warming. Sehingga, proses pirolisis ini patut dipertimbangkan untuk mengurangi Global Warming dimasa depan.

Universitas Kristen Petra

DAFTAR REFERENSI 1. www.etymonline.com 2. www.en.wikipedia.org/wiki/pyrolysis 3. “Chapter 4: Pyrolysis & Torrefaction of Biomass” Written By: Dr. PabirBasu 4. Cedric Briens, Franco Berruti and Jan Piskorz, Biomass Valorization for Fuel and Chemicals Production – A Review, IJCRE, vol. 6, 5. Dwija Bawa (2013),”Makalah Pirolisis”, Scribd. Available at http://www.pdfcoke.com/doc/47894752/MAKALAH-PIROLISIS 6. www.bioenergywiki.net/pyrolysis 7. PyTec Corp. ‘Press Release”, 2005 8. Prins, W. and BM. Wagenaar. 1997. In Biomass Gasification and Pyrolysis. Pp 316-326 9. http://www.cset.iastate.edu/research/current-research/alternativepyrolyzer-design-auger-reactor/ 10. Chaala A., et C. Roy, “Production of Coke from Scrap Tire Vacuum Pyrolysis Oils”. 1996, pp 227-239 11. http://www.pacpyro.com/technology.html 12. http://www.zwt.de/en/

Universitas Kristen Petra