divpenhmtmulm.files.wordpress.com · web viewpengaruh ukuran serbuk arang aktif cangkang sawit...
TRANSCRIPT
PENGARUH UKURAN SERBUK ARANG AKTIF CANGKANG SAWIT TERHADAP PEMURNIAN BIOGAS SEBAGAI BAHAN
BAKAR ALTERNATIF
TUGAS METODE PENELITIAN
Untuk memenuhi persyaratan
memperoleh gelar Sarjana S-1
Oleh:
NAMA: IMAM MUZAKI
NIM : H1F114023
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARBARU
2016
TERIMA KASIH KEPADA
DAFTAR ISI
Rektor Universitas Lambung Mangkurat
Prof. Dr. H. Sutarto Hadi, M.Si., M.Sc
Wakil Rektor Bidang Perencanaan, Kerjasama dan Humas
Prof. Dr. Ir. H. Yudi Firmanul
Arifin, M.Sc
Kepala Prodi Teknik Mesin
Achmad Kusairi S, ST,. MT., MM.
Wakil Rektor Bidang Akademik
Dr. Ahmad Alim Bachri, SE., M.Si
Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan dan Alumni
Dr. Ir. Abrani Sulaiman, M,Sc
Wakil Rektor Bidang Umum dan Keuangan
Dr. Hj Aslamiah, M.Pd., Ph.d
Dosen Pengampuh
Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah Amd. Hyp, ST, M.Kes.
Dekan Fakultas Teknik
Dr. Ing. Yulian Firmana Arifin, ST., MT
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL.............................................................................................
..............................................................................................................i
KATA PENGANTAR..........................................................................................
.............................................................................................................ii
DAFTAR ISI.......................................................................................................
............................................................................................................iii
DAFTAR GAMBAR............................................................................................
............................................................................................................iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang...........................................................................................
.............................................................................................................1
1.2. Rumusan Masalah..........................................................................
.............................................................................................................4
1.3. Tujuan Penelitian............................................................................
.............................................................................................................4
1.4. Manfaat Penelitian..........................................................................
.............................................................................................................4
1.5. Batasan Masalah............................................................................
.............................................................................................................4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu.......................................................................
.............................................................................................................5
2.2. Biogas.............................................................................................
.............................................................................................................5
2.2.1 Sejarah Biogas.............................................................................
.............................................................................................................5
2.2.2 Pengertian Biogas....................................................................................
.............................................................................................................7
2.1.3 Metana (CH4)...............................................................................
...........................................................................................................10
2.1.4 Karbondioksida (CO2)..................................................................
...........................................................................................................11
2.1.5 Hidrogen Sulfida...........................................................................
...........................................................................................................12
2.1.6 Proses Pembuatan Biogas...........................................................
...............................................................................................................14
2.3 Karbon Aktif.....................................................................................
...............................................................................................................16
2.3.1 Pengertian Karbon Aktif................................................................
...........................................................................................................16
2.3.2 Struktur Karbon Aktif.....................................................................
...........................................................................................................19
2.3.3 Proses Aktifasi Karbon Aktif..........................................................
...........................................................................................................21
2.3.4 Sifat Karbon Aktif..........................................................................
...........................................................................................................22
2.3.5 Kualitas Karbon Aktif.....................................................................
...........................................................................................................24
2.3.6 Kegunaan Karbon Aktif.................................................................
...........................................................................................................24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Jadwal Penelitian...............................................................
...........................................................................................................................26
3.1.1 Bahan dan Alat.............................................................................
...........................................................................................................26
3.2 Perangkat Pemurnian Biogas................................................................
...........................................................................................................................32
3.2.1 Alat dan Bahan.............................................................................
...........................................................................................................32
3.2.2 Teknik Pemurnian.........................................................................
...........................................................................................................33
3.3 Diagram Alir Metode Penelitian.............................................................
...........................................................................................................................37
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Harga bahan bakar minyak (BBM) yang kadang naik dan kadang
turun,sangat membebani masyarakat. Namun,kebijakan pemerintah ini
untuk menaikan harga ini sudah dipertimbangkan dengan matang.
Permintaan konsumen terhadap BBM ditingkat dunia yang semakin
meningkat menyebabkan harga minyak dipasar internasional melambung.
Sumber energi alternatif telah banyak ditemukan dalam berbagai riset.
Salah satunya adalah pemanfaatan limbah pertanian,peternakan dan
industri pertanian untuk pembuatan biogas. Biogas dari bahan organik
juga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif. (Sri Wahyuni,
MP.2013).Salah satu energi alternatif yang dirasa dapat menggantikan
bahan bakar fosil adalah biogas. Biogas merupakan energi yang dapat
diperbaharui (Reneweble energy), biogas juga ramah lingkungan dan
murah. Selain itu, bahan baku pembuatan biogas merupakan bahan yang
mudah didapatkan dan umumnya limbah organik, seperti kotoran ternak,
sampah, limbah industri makanan, dan lain-lain.(Rendhi Prastya
dkk.,2013).
Salah satu limbah yang dapat dijadikan bahan baku karbon aktif
adalah limbah cangkang sawit. melalui proses karbonisasi. Cangkang
sawit merupakan salah satu limbah pengolahan minyak kelapa sawit yang
cukup besar, yaitu mencapai 60% dari produksi minyak (Kurniati, 2008).
Ada beberapa metode pemurnian biogas (CO removal), antara lain:
absorbsi fisika, absorbsi kimia, adsorpsi, pemisahan dengan membran,
cryogenic dan konversi kimia menjadi senyawa lain.Adsorben yang
1
berpotensi untuk menyerap gas CO2 dalam biogas adalah karbon aktif.
(Kapdi dkk,2005).
penelitian pemurnian biogas dengan metode absorbsi
menggunakan Karbon aktif yang berasal dari limbah cangkang sawit
dapat digunakan untuk penyerapan gas CO2 dan pemurnian biogas,
dengan pengukuran gas, karbon aktif cangkang sawit aktivasi kimia
memiliki daya serap CO2 sebesar 6,1% dan kadar CH4 yang terukur
sebesar 65,5%. maka dapat disimpulkan karbon aktif yang berasal dari
cangkang sawit memiliki potensi sebagai adsorben gas dilihat dari
meningkatnya kadar CH4 sebelum menggunakan adsorben dan setelah
menggunakan adsorben.(Apria Widyastuti dkk,2013)
Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui lebih lanjut tentang
pengaruh ukuran serbuk arang aktif dari limbah cangkang sawit terhadap
pemurnian biogas,penelitian ini di lakukan di TPA cahaya kencana
Kecamatan Karang Intan Kabupaten Banjar.
1.2. Rumusan Masalah
Dari uraian di atas, dapat dirumuskan perumusan masalah sebagai
berikut:
1. Bagaimana pengaruh ukuran serbuk arang aktif dari limbah
cangkang sawit terhadap permurnian biogas.
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari pengujian ini adalah untuk:
1. Mengetahui pengaruh ukuran serbuk arang aktif dari limbah
cangkang sawit terhadap pemurnian biogas.
2
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini:
1. Sebagai sumbangan ilmu pengetahuan serta memberi informasi
kepada masyarakat agar mengetahui ukuran serbuk arang aktif limbah
cangkang sawit.
2. Untuk mengurangi ketergantungan penggunaan bahan bakar fosil dan
beralih ke sumber energi yang tidak terbatas jumlahnya.
1.5. Batasan Masalah
Batasan yang ditetapkan dalam penelitian ini:
1. Biogas yang di murnikan adalah dari TPA cahaya kencana Kecamatan
Karang Intan Kabupaten Banjar.
2. Arang aktif yang di gunakan adalah arang aktif dari limbah cangkang
sawit.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
3
2.1 Biogas
2.1.1 Sejarah Biogas
Gas CH (metana) terbentuk karena proses fermentasi secara
anaerobik oleh bakteri metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan
bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak
mengandung bahan organik sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang
apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas.Sebetulnya di tempat-
tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa
ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat
Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung,
Jawa Barat. Gas metana sama dengan gas LPG (Liquidified Petroleum
Gas), perbedaannya adalah gas metana mempunyai satu atom C,
sedangkan elpiji lebih banyak. (Rahman, 2005).Negara-negara
berkembang,seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini,
telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit
biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap
udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester),
lubang pemasukan bahan baku dan pengeluaran lumpur sisa hasil
pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk
(Nandiyanto, 2007)
2.1.2 Pengertian Biogas
Biogas sebagian besar mengandung gas metana (CH4) dan
karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil
diantaranya hydrogen sulfide (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen
dan (H2), nitrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2)
(Saputri dkk., 2014).Pada umumnya semua jenis bahan organik bisa
diproses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya bahan
4
organik (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urin (air kencing)
hewan ternak yang cocok untuk sistem biogas sederhana ( Sugi Rahayu
dkk., 2009).
Kandungan biogas didominasi oleh gas metana (CH4) yang
merupakan hasil sampingan dari proses degradasi bahan organik, seperti
kotoran ternak, manusia, sampah, dan sisa-sisa limbah lainnya.
Pemanfaatan kotoran ternak selain dapat menghasilkan biogas untuk
bahan bakar, juga membantu kelestarian lingkungan dan memperoleh
manfaat-manfaat lain seperti pupuk yang baik untuk tanaman, mencegah
lalat, dan bau tidak sedap yang berarti ikut mencegah sumber penyakit
(Wibowo dkk.,2013).
Table 2.1 Komposisi jenis gas dan jumlahnya pada suatu unit biogas
No Komponen %
1 Methana (CH4) 55-75
2 Karbondioksida (CO2) 25-45
3 Nitrogen (N2) 0-0,3
4 Hydrogen (H2) 1-5
5 Hydrogen Sulfida (H2S) 0-3
6 Oksigen (O2) 0,1-0,5
Sumber : (Fadli, 2013)
2.1.3 Metana (CH4)
Metana adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH 4. Ini
adalah sederhana alkana , dan komponen utama dari gas alam.
Pembakaran metana dalam, kehadiran oksigen menghasilkan karbon
dioksida dan air . Kelimpahan relatif dari metana membuatnya menjadi
5
menarik bahan bakar . Namun, karena merupakangas pada suhu normal
dan tekanan , metana sulit untuk mengangkut dari sumbernya. Hal ini
umumnya diangkut dalam jumlah besar oleh pipa dalam bentuk gas alam,
atau operator LNG dalam bentuk cair yang; beberapa negara
mengangkutnya dengan truk. Metana ditemukan dan diisolasi oleh
Alessandro Volta antara 1776 dan 1778 ketika mempelajari gas rawa dari
Danau Maggiore . Metana adalah relatif ampuh gas rumah kaca .
Dibandingkan dengan karbon dioksida , ia memiliki tinggi potensi
pemanasan global dari 72 (dihitung selama periode 20 tahun) atau 25
(untuk jangka waktu 100 tahun). Ia memiliki seumur idup bersih sekitar
10 tahun, dan terutama dihapus oleh reaksi dengan radikal hidroksil di
atmosfer, menghasilkan karbon dioksida dan air.Metana merupakan
komponen utama gas alam, sekitar 87% volume. Pada suhu kamar dan
tekanan standar , metana adalah gas tidak berwarna, tidak berbau; bau
akrab gas alam seperti yang digunakan di rumah adalah ukuran
keselamatan dicapai dengan penambahan bau , sering methanethiol atau
ethanethiol .
2.1.4 Karbondioksida (CO2)
Karbon dioksida (rumus kimia: CO2) atau zat asam arang adalah
sejenis senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat
secara kovalen dengan sebuah atom karbon. Ia berbentuk gas pada
keadaan temperatur dan tekanan standar dan hadir di atmosfer bumi.
Rata-rata konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi kira-kira
387 ppm berdasarkan volume walaupun jumlah ini bisa bervariasi
tergantung pada lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah gas rumah
kaca yang penting karena ia menyerap gelombang inframerah dengan
kuat.Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau.
6
Ketika dihirup pada konsentrasi yang lebih tinggi dari konsentrasi karbon
dioksida di atmosfer, ia akan terasa asam di mulut dan mengengat di
hidung dan tenggorokan. Efek ini disebabkan oleh pelarutan gas di
membran mukosa dan saliva, membentuk larutan asam karbonat yang
lemah. Sensasi ini juga dapat dirasakan ketika seseorang bersendawa
setelah meminum air berkarbonat (misalnya Coca Cola). Konsentrasi
yang lebih besar dari 5.000 ppm tidak baik untuk kesehatan, sedangkan
konsentrasi lebih dari 50.000 ppm dapat membahayakan kehidupan
hewan.
2.1.5 Hidrogen Sulfida
Hidrogen sulfida (H2S) merupakan gas pengotor yang terdapat
dalam gas gas komersial. Hidrogen sulfida merupakan gas yang berbau
dan mematikan serta sangat korosif bagi berbagai jenis logam, sehingga
membatasi penggunaannya untuk bahan bakar pada mesin. Hasil
pembakaran gas yang mengandung H2S menghasilkan belerang dan
asam sulfat yang sangat korosif terhadap logam. Kandungan H2S
mencapai 200 ppm dapat menyebabkan kematian dalam waktu 30 menit.
Standar keamanan dan kesehatan memberikan ijin maksimum pada
tingkat 20 ppm. Gas, hidrogen sulfida (H2S) yang terkandung dalam gas
hasil fermentasi mengurangi umur pakai dari system pemipaan pada
instalasi yang menggunakan biogas. Gas ini juga beracun dan sangat
korosif untuk sebagian besar jenis logam yang terbuat dari besi. Jika
Hidrogen sulfida yang terkandung dalam biogas terbakar maka akan
berubah menjadi sulphur oksida yangakan menyebabkan korosi pada
komponen yang terbuat dari logam dan membuat minyak pelumas mesin
menjadi asam jika digunakan misalnya pada mesin CHP (combines heat
and power generation). Agar dapat mencegah kerusakan yang
7
ditimbulkan oleh hidrogen sulfida maka gas ini harus dihilangkan atau
minimal dikurangi kandungannya (Haryandi, 2012).
2.1.6 Proses Pembentukan Biogas
Apabila diuraikan dengan terperinci, secara keseluruhan terdapat
tiga proses utama dalam pembentukan biogas, yaitu proses hidrolisis,
pengasaman (asidifikasi), dan metanogenesis. Keseluruhan proses ini
tidak terlepas dari bantuan kinerja mikroorganisme anaerob.Biogas
secara karakteristik fisik merupakan gas, karena itu proses
pembentukannya membutuhkan ruangan dalam kondisi kedap atau
tertutup agar stabil. Pada prinsipnya biogas terbentuk melalui beberapa
proses yang berlangsung dalam ruang yang anaerob atau tanpa oksigen.
Proses yang berlangsung secara anaerob dalam tempat tertutup ini juga
memberikan keuntungan secara ekologi karena tidak menimbulkan bau
yang menyebar kemana-mana (Wahyuni, 2013).
2.2 Karbon Aktif
2.2.1 Pengertian Karbon Aktif
Karbon aktif atau sering juga disebut sebagai arang aktif adalah
suatu jenis karbon yang memiliki luas permukaan yang sangat besar. Hal
ini bisa dicapai dengan mengaktifkan karbon atau arang tersebut. Hanya
dengan satu gram dari karbon aktif, akan didapatkan suatu material yang
memiliki luas permukaan kira-kira sebesar 500 m2 (didapat dari
pengukuran adsorpsi gas nitrogen). Biasanya pengaktifan hanya
bertujuan untuk memperbesar luas permukaannya saja, namun beberapa
usaha juga berkaitan dengan meningkatkan kemampuan adsorpsi karbon
aktif itu sendiri (Nadliriyah dkk., 2013).
Proses meliputi produk seperti tar dan hidrokarbon lainnya.
Karbon aktif tersedia secara juga komersial dibuat dari bahan yang
8
memiliki kandungan karbon yang tinggi seperti batubara, lignit, kayu,
gambut, kulit biji, tempurung kelapa, lignin, kokas minyak bumi, dan
polimer tinggi sintetik. Proses manufaktur terdiri dari dua tahap,
karbonisasi dan aktivasi. karbonisasi pengeringan dan pemanasan untuk
menghapus yang tidak diinginkan oleh bahan karbon kemudian pyrolyzed
dan berkarbonisasi dalam rentang temperatur 400-600oC dalam suasana
kekurangan oksigen. Hal ini menghilangkan fraksi molekul rendah-berat
mudah menguap dan menyebabkan bahan untuk menjalani proses
aktivasi. Aktivasi dapat dicapai secar termal oleh penggunaan gas
oksidasi seperti uap diatas 800oC atau CO2 disuhu yang lebih tinggi
(Nadliriyah dkk., 2012).
Tabel 2.4. Syarat Mutu Karbon Aktif (SNI) No. 06-3730-1995
No Uraian Satuan PersyaratanButiran Padatan
1 Bagian yang hilang pada pemanasan 950oC
% Maks 15 Maks 25
2 Kadar air % Maks 4,4 Maks 153 Kadar abu % Maks 2,5 Maks 104 Daya serap terhadap
larutan I2mg/gram Min 750 Min 750
5 Karbon aktif murni % Min 80 Min 65Sumber : LIPI (2005)
2.2.3 Sifat Karbon Aktif
Karbon aktif yang baik mempunyai persyaratan seperti yang
tercantum pada SNI No.06-3730-1995. Sifat karbon aktif yang paling
penting adalah daya serap. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi
daya serap adsorpsi, yaitu :
1. Sifat Serapan
Banyak senyawa yang dapat diadsorpsi oleh karbon aktif, tetapi
kemampuannya untuk mengadsorpsi berbeda untuk masing-masing
9
senyawa. Adsorpsi akan bertambah besar sesuai dengan
bertambahnya ukuran molekul serapan dari sturktur yang sama,
seperti dalam deret homolog. Adsorbsi juga dipengaruhi oleh gugus
fungsi, posisi gugus fungsi, ikatan rangkap, struktur rantai dari
senyawa serapan.
2. Temperatur/Suhu
Dalam pemakaian karbon aktif dianjurkan untuk menyelidiki suhu
pada saat berlangsungnya proses. Jika pemanasan tidak
mempengaruhi sifat-sifat senyawa serapan, seperti terjadi perubahan
warna mau dekomposisi, maka perlakuan dilakukan pada titik didihnya.
Untuk senyawa volatil, adsorpsi dilakukan pada suhu kamar atau bila
memungkinkan pada suhu yang lebih kecil. Karena tidak ada peraturan
umum yang bisa diberikan mengenai suhu yang digunakan dalam
adsorpsi. Faktor yang mempengaruhi suhu proses adsoprsi adalah
viskositas dan stabilitas thermal senyawa serapan (Listyowati dkk.,
2012).
3. pH (Derajat Keasaman)
Untuk asam-asam organik, adsorpsi akan meningkat bila pH
diturunkan, yaitu dengan penambahan asam-asam mineral. Ini
disebabkan karena kemampuan asam mineral untuk mengurangi
ionisasi asam organik tersebut. Sebaliknya bila pH asam organik
dinaikkan yaitu dengan menambahkan alkali, adsorpsi akan berkurang
sebagai akibat terbentuknya garam.
4. Waktu Singgung
Bila karbon aktif ditambahkan dalam suatu cairan, dibutuhkan
waktu untuk mencapai kesetimbangan. Waktu yang dibutuhkan
berbanding terbalik dengan jumlah arang yang digunakan. Selisih
10
ditentukan oleh dosis karbon aktif, pengadukan juga mempengaruhi
waktu singgung. Pengadukan dimaksudkan untuk memberi
kesempatan pada partikel karbon aktif untuk bersinggungan dengan
senyawa serapan. Untuk larutan yang mempunyai viskositas tinggi,
dibutuhkan waktu singgung yang lebih lama (haryandi, 2011).
2.2.5 Kualitas Karbon Aktif
Kualitas arang aktif tergantung dari jenis bahan bakut. Hasil
penelitian yang dilakukan oleh Apria Widyastuti dkk,(2013) menunjukkan
bahwa pemurnian biogas dengan metode absorbsi menggunakan Karbon
aktif yang berbahan baku limbah cangkang sawit dapat digunakan untuk
penyerapan gas CO2 dan pemurnian biogas, dengan pengukuran gas,
karbon aktif cangkang sawit aktivasi kimia memiliki daya serap CO2
sebesar 6,1% dan kadar CH4 yang terukur sebesar 65,5%. maka dapat
disimpulkan karbon aktif yang berasal dari cangkang sawit memiliki
potensi sebagai adsorben gas dilihat dari meningkatnya kadar CH4
sebelum menggunakan adsorben dan setelah menggunakan adsorben.
2.2.6 Kegunaan Karbon Aktif
Ada dua macam jenis arang aktif yang dibedakan menurut
fungsinya
1. Arang penyerap gas (gas adsorbent carbon)
Jenis arang ini digunakan untuk menyerap kotoran berupa gas.
Pori-pori yang terdapat pada arang jenis ini adalah mikropori yang
menyebabkan molekul gas akan mampu melewatinya, tapi molekul dari
cairan tidak bisa melewatinya. Karbon jenis ini dapat ditemui pada karbon
tempurung kelapa.
2. Arang fasa cair (liquid-phase carbon)
11
Arang jenis ini digunakan untuk menjerap kotoran/zat yang tidak
diinginkan dari cairan atau larutan. Jenis pori-pori dari karbon ini adalah
makropori yang memungkinkan molekul besar untuk masuk. Arang jenis
ini biasanya berasal dari batubara dan selulosa. Saat ini arang aktif telah
digunakan secara luas dalam industri kimia, pangan dan farmasi (Surono
dkk, 2011).
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Jadwal Penelitian
Penelitian tugas akhir yang berjudul “Pengaruh ukuran arang aktif
cangkang sawit terhadap pemurnian biogas sebagai bahan bakar
alternatif” ini akan dilaksanakan pada TPA Cahaya Kencana Kecamatan
Karang Intan Kabupaten Banjar, Proses pembuatan Alat pemurnian
Biogas bermula dari survei lokasi TPA Cahaya Kencana yang bertujuan
untuk mengetahui alur pendistribusian biogas dari sumber menuju warga
kampung sekitar, diketahui bahwa biogas telah dimurnikan terlebih dahulu
sebelum dialirkan dengan menggunakan batu zeolite.
3.1.1 Bahan dan Alat
A. Bahan
12
Bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah:
1. Biogas berasal dari TPA Cahaya Kencana.
Gambar 3.1 TPA Cahaya Kencana
sumber: dokumentasi pribadi
2.Arang (Karbon aktif).
a. Serbuk arang aktif cangkang sawit dengan ukuran 20 mesh
b. Serbuk arang aktif cangkang sawit dengan ukuran 30 mesh
c. Serbuk arang aktif cangkang sawit dengan ukuran 40 mesh
B. Alat
Alat yang digunakan dalam pengujian ini terdiri dari:
1. Saringan
a. Saringan ukuran 20 mesh
b. Saringan ukuran 30 mesh
c. Saringan ukuran 40 mesh
2. Ayakan arang
3.CO2 analyzer
4.Penumbuk arang
C. Alat Pendukung
13
1. Proses pendistribusian menggunakan Blower Motor Elektrik
sehingga biogas yang dihasilkan dalam sanitary landfill dapat
dialirkan menuju kampung penerima biogas.
2. Tangki penampung biogas
3.2 Perangkat Pemurnian Biogas
3.2.1 Alat dan Bahan
Alat yang diperlukan untuk membuat seperangkat alat
pemurnian Biogas adalah:
1. Solder
2. Gergaji pipa
3. Pipa PVC 3 inch
4. Pipa pvc 3/4 inch
5. Penutup pipa
6. Napple drat pipa 3/4 inch
7. Lem epoxy merk DEXTONE
8. Lem pipa merk ISARPLAS
9. Elbow 3/4 inch
10. Hub 3/4 inch
11. Sok drat 3/4 inch
3.2.2 Teknik Pemurnian
Sebelum digunakan sebagai bahan bakar, biogas harus melalui
proses pemurnian dulu. Ini bertujuan untuk meminimalisir kandungan
senyawa yang dapat menganggu proses pembakaran. Salah satu
kandungan terbesar dalam biogas selain metana adalah karbon
dioksida. Karbon dioksida tidak dapat terbakar sehingga sering
digunakan sebagai pemadam api, jika kandungan karbon dioksida
terlalu banyak dalam biogas maka akan menggangu proses
14
pembakaran. Untuk itu biogas dimurnikan dengan di alirkan melewati
karbon aktif, proses ini bertujuan untuk menyerap senyawa kandungan
Hidrogen Sulfida (H2S) dan kelembapan sehingga biogas dapat
digunakan untuk bahan bakar.
Didalam penelitian ini metode penelitian yang digunkan yaitu
metode library research (studi literarur) yaitu dengan mempelajari
literatur-literatur yang berkaitan dengan penelitian ini, dan menggunakan
metode eksperimen secara langsung yaitu dengan cara menyelidiki
hubungan sebab – akibat dari beberapa kondisi perlakuan dengan
menggunakan alat peraga atau alat pengujian.
Adapun variabel-variabel dalam penelitian ini terbagi dalam tiga
variabel, yaitu :
a) Variabel Tetap
Variabel tetap yaitu variabel yang selama proses penelitian
dikondisikan sama dan diasumsikan konstan. Adapun veriabel
tetap dalam penelitan ini antara lain :
1.Tekanan biogas
2.Kecepatan biogas
3.Jarak waktu pengambilan sampel masing-masing pengujian
selama 6 detik
4. Temperatur lingkungan (±30ºC)
b) Variabel Terikat
Variabel terikat, yaitu variabel yang menjadi tujuan utama
dari penelitian, dimana tujuan utama dari penelitian adalah
menjelaskan variabel terikat. Dengan menganalisa variabel terikat
diharapkan dapat ditemukan jawaban atas permasalahan yang
ingin dipecahkan di dalam penelitian ini. Yang menjadi variabel
15
terikat dari penelitian ini adalah kandungan CO2 pada biogas,
setelah dilakukan pemurnian biogas dengan metode absorbsi
secara kimia pada kolom absorbsi tipe kolom manometer
c) Variabel Bebas
Variabel bebas, yaitu kondisi yang dikehendaki oleh
peneliti, yang mana di dalam proses penelitian akan
mempengaruhi variabel terikat. Dalam penelitian ini yang menjadi
variabel bebas yaitu :
1. Variasi size arang aktif 20M, 30M dan 40M.
16
3.3 Diagram Alir Metode Penelitian
17
Insulator Arang Aktif
START
Studi Literatur
Persiapan Alat Bahan
Hasil dan Kesimpulan
Menampung hasil pemurnian Biogas
Uji kadar CO2
Absorber
Gambar 3.18 Diagram alir metode penelitian
3.3 Floow Chart
18
SELESAI
Insulator Arang Aktif
START
Studi Literatur
Persiapan Alat Bahan
Absorber
Hasil dan Kesimpulan
Menampung hasil pemurnian Biogas
Uji kadar CO2
Ukuran Mesh
Tanpa Absorber
20 Mesh
30 Mesh
40 Mesh
< SNI KADAR CO2
Gambar 3.19 Flow Chart
3.4 Prosedur Pelaksanaan Penelitian
Ada beberapa proses penelitian yang dilakukan dalam pengujian
Pemurnian Biogas Menggunakan Serbuk Arang kali ini, yakni,
penumbukan arang,pengayakan arang dan pengujian kadar CO2 pada
biogas setelah dimurnikan.
3.4.1 Penumbukan Arang
Pada proses penumbukan arang ini dilakukan untuk
menghancurkan atau menghaluskan arang agar menghasilkan
arang dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh.
Penumbukan ini dilakukan secara manual seperti halnya pada
penumbukan padi.
3.5.2 Pengayakan Arang
Pada proses kedua yaitu pengayakan arang, pengayakan
arang ini dimaksudkan untuk memperoleh arang dengan ukuran
kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh. Proses ini dilakukan
dengan menggunakan alat pengayak arang yang ada di
Workshop Teknik Mesin Universitas Lambung Mangkurat
3.5.3 Pemurnian Biogas
19
SELESAI
>SNI KADAR CO2
Pada perlakuan ketiga ini adalah pemurnian biogas.
Setelah arang ditumbuk dan juga disaring lalu dimasukan
kedalam alat pemurnian yang telah dibuat peneliti dengan
menggukan pipa PVC 3 inch seperti digambar dibawah ini yang
ditujukan angka 2 dengan panjang 25cm, volume arang yang
dimasukan tidak penuh yaitu diisi 1 cm kurang dari panjang
pipa untuk arang tersebut dimaksudkan agar ada ruang untuk
biogas mengalir,maka untuk volume tabung yang diisi oleh
arang dapat dirumuskan sebagai berikut:
V=π . r2 .t
Dimana diketahui:
π = 3.14
r = 3 ichi = 7,6 cm
t = 24 cm
V=π . r2 .t
V = 3,14 x (7,6)2 x 24
= 3,14 x 57,76 x 24
= 4.352 cm3
20
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian
Pengujian komposisi biogas dilakukan di TPA Cahaya Kencana
kabupaten Banjar. Pengujian ini untuk mengetahui pengaruh arang aktif
dari limbah cangkang kelapa sawit terhadap pemurnian biogas.
4.1.1 Pangujian Kandungan CO2 Tanpa dan Dengan Prose Pemurnian
Pada Biogas
Untuk mengetahui kadar kandungan CO2 yang terdapat dalam
biogas tanpa pemurnian dan dengan pemurnian, maka dilakukan
pengujian dengan CO2 analyzer dari Lab Instrumentasi Fisika Fakultas
MIPA Program Studi FISIKA Universitas Lambung Mangkurat. Pada
saat pengambilan data dilakukan oleh operator dengan laptop untuk
perekaman data. Untuk menggunakan instrumen pengukuran ini perlu
di nyalakan terlebih dahulu kurang lebih dua jam untuk memanaskan
alat tersebut agar dapat digunakan mengukur karbondioksida. Untuk
mengetahui pengaruh kadar karbondioksida dari penggunaan arang
aktif sebagai pemurnian biogas maka terlebih dahulu dilakukan
pengujian dengan kadar karbondioksida tanpa pemurnian setelah itu
maka dilakukan pengujian dengan absorben arang aktif ukuran
21
kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh yang dilakukan selama 6
detik. Berikut adalah hasil pengujian kadar karbondioksida pada biogas
dengan pemurnian dan tanpa pemurnian.
Tabel 4.1 Hasil rekaman data kadar karbondioksida pada biogas
dengan tanpa pemurnian dan pemurnian menggunakan
serbuk arang aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh
dan 40 mesh
No Perlakuan Karbondioksida (ppm)
1 Tanpa Pemurnian 31.544,87
2 20 mesh 4.040,47
3 30 mesh 3.845,75
4 40 mesh 1.849,85
4.2. Pembahasan
Adapun grafik hubungan antara kadar karbondioksida pada biogas
dengan tanpa pemurnian dan pemurnian menggunakan serbuk arang
aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh yang
dilakukan selama 6 detik sebagai berikut
Grafik 4.5 Grafik hubungan antara kadar karbondioksida pada biogas
dengan tanpa pemurnian dan pemurnian menggunakan
serbuk arang aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh
dan 40 mesh
22
tanpa pemurnian 20 30 400
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000 31544.87
4040.47 3845.751849.85
Grafik Hubungan Antara Kadar Karbondioksida Dengan Perlakuan Pada Pemurnian Biogas
Perlakuan Pemurnian Biogas
Kada
r Kar
bond
ioks
ida
(ppm
)
Dari hasil pengujian kandungan karbondioksida yang terkandung
didalam biogas dengan metode absorber menggunakan serbuk arang
aktif dengan ukuran kelolosan 20 mesh,30 mesh dan 40 mesh terlihat
bahwa dengan melewatkan biogas melalui kolom absorber akan
menyebabkan kandungan karbondioksidanya menjadi menurun dibanding
biogas tanpa pemurnian. Penuruan kandungan karbondioksida dalam
biogas yang dihasilkan tergantung dari absorben yang digunakan. Untuk
kolom absorber yang diisi dengan arang aktif kelolosan 20 mesh sebagai
absorben, kandungan karbondioksida dalam biogas menurun dari
31.544,87 ppm menjadi 4.040,47 atau menurun 87,19 %. Sedangkan
untuk kolom absorber yang diisi dengan arang aktif kelolosan 30 mesh,
kandungan karbondioksida dalam biogas menurun dari 31.544,87 ppm
menjadi 3.845,37 atau menurun 87,80 %. Dan juga untuk kolom absorber
yang diisi dengan arang aktif kelolosan 40 mesh, kandungan
karbondioksida dalam biogas menurun dari 31.544,87 ppm menjadi
1.849,85 ppm atau menurun 94,13 %.
23
Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa adanya hubungan
linier antara ukuran kelolosan mesh serbuk arang aktif dengan sifat
mereduksi kadar karbondioksida dimana semakin besar ukuran kelolosan
mesh serbuk arang aktif sifat mereduksinya semaikn baik sehingga kadar
karbondioksida didalam biogas semakin rendah. Hal ini disebabkan
semakin besar ukuran kelolosan mesh membuat permukaan arang
menjadi lebih luas sehingga penyerapan gas CO2 pada biogas lebih
optimum.
Dari penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Samlawi A.K. dan
Kalvin (2015). Melalui penelitian tentang pemanfaatan biogas yang di
murnikan sebagai bahan bakar generator set. ”Pemurnian biogas
menggunakan material CaCO3 yang di aktifasi dan arang aktif” pada
penelitian tersebut dihasilkan kadar karbondioksida (CO2) yang sebelum
pemurnian 21614 ppm dan yang melalui proses pemurnian 9103
ppm,pada penelitian ini dengan kadar karbondioksida 9.103 ppm mampu
menghidupkan generator set modifikasi berbahan bakar biogas bekerja
dengan tegangan dan putaran mesin yang stabil pada beban daya nol,
beban daya ringan dan beban daya tinggi. Jadi dapat disimpulkan bahwa
jika biogas yang dimurnikan menggunakan arang aktif ukuran kelolosan
40 mesh dengan kadar karbondioksida 1.849,85 ppm maka akan
semakin baik untuk digunakan sebagai bahan bakar generator set (motor
bensin). Hal ini disebabkan karakteristik CO2 dinilai merugikan karena
semakin tinggi kadar CO2 dalam biogas maka akan semakin menurunkan
nilai kalor biogas dan sangat mengganggu dalam proses pembakaran.
(Rudi sutanto.2013)
24
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian tentang “Pengaruh Ukuran Serbuk
Arang Aktif Terhadap Pemurnian Biogas” yang dilakukan di TPA Cahaya
Kencana Kabupaten Banjar. Maka dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut:
1 Pada pengujian pemurnian biogas menggunakan serbuk arang aktif
didapatkan hasil terbaik adalah ukuran kelolosan 40 mesh dengan
hasil kadar CO2 sebesar 1849,85 ppm atau menurun 94,13 % dari
pengujian biogas tanpa pemurnian.
2 Adanya hubungan linier antara ukuran kelolosan mesh serbuk arang
aktif dengan sifat mereduksi kadar karbondioksida dimana semakin
besar ukuran kelolosan mesh serbuk arang aktif sifat mereduksinya
semakin baik sehingga kadar karbondioksida didalam biogas semakin
rendah. Hal ini disebabkan semakin besar ukuran kelolosan mesh
membuat permukaan arang menjadi lebih luas sehingga penyerapan
gas CO2 pada biogas lebih optimum.
5.2 Saran
Sebaiknya diperlukan penelitian lanjutan untuk mengukur
kandungan biogas menggunakan alat instrumentasi yang lebih lengkap
dan juga dapat mengukur laju aliran biogas, serta inovasi yang lain
sehingga didapatkan nilai tambah.
25
DAFTAR PUSTAKA
Budi Untoro Surono , Syahril Machmud,2012, Peningkatan Kualitas Biogas Dengan Metode Absorsi dan Pemakaiannya Sebagai Bahan Bakar Mesin Generator Set , Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik, Universitas Janabadra.
Haryandi, 2011, Penurunan Konsentrasi Gas CO2 Pada Biogas dengan Metode Absorpsi Menggunakan Larutan Ca(OH)2, Thesis, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Haryati, T., 2006, Biogas : Limbah Peternakan Yang Menjadi Sumber Energi Alternativ, Balai Penelitian Ternak, Bogor
Kapdi, S. S., Vijay, V. K., Rajest, S. K. And Prasat, R. 2004. Biogas Scrubbing Compression and Storage : Perspective and Prospectus in India Context.Renewable Energy..
Kurniati, E., 2008, Pemanfaatan Cangkang Sawit sebagai Arang Aktif, Jurnal Penelitian Ilmu Teknik 8(2).
Listyowati, Anggreini F. P., Wirakartika M.,S. R. Juliastuti, dan Nunik Hendrianie. 2012. Penurunan Kadar CO2 dan H2S pada Biogas dengan Metode Adsorpsi Menggunakan Zeolit Alam. Jurnal Teknik Pomits.
Nandiyanto, Asep Bayu. 2007. Biogas Sebagai Peluang Pengembangan Energi Alternatif. Jurnal Energi Alternatif
Nadliriyah, N Triwikantoro,2013, Pemurnian Produk Biogas Dengan Metode Absorsi Menggunakan Larutan Ca(OH)2, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).
Prastya Rendi, Bambang Susilo, Musthofa Lutfi,2013, Pengaruh Penggunaan Bahan Bakar Biogas terhadap Emisi Gas Buang Mesin Generator Set.Jurusan Keteknikan Pertanian,Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya
Putri kartika.A.A.,Asmara S.W.I.,Aryana.K.I.,2014,Pengaruh Jenis Kotoran Ternak Terhadap Kuantitas Biogas,Poltekes Denpasar.
Rahayu Sugi, Dyah Purwaningsih, dan Pujianto,2009, Pemanfaatan Kotoran Ternak Sapi Sebagai Sumber Energi Alternatif Ramah Lingkungan Beserta Aspek Sosio Kulturalnya,FISE Universitas Negeri Yogyakarta.
Rahman,B.(2005),Biogas sumber energi alternative,
Wibowo, T.S., A, Dharma, dan Refilda,2013,FermentasiAnaerob dariCampuran Kotoran Ayam dan Kotoran Sapi dalam Proses Pembuatan Biogas. Jurnal Kimia Unand. 2(1): 113-118.
Widyastuti Apria,Berlian Sitorus,Afghani Jayuska.2008.Karbon Aktif Dari Limbah Cangkang Sawit Sebagai Adsorben Gas Dalam Biogas Hasil Fermentasi Anaerobik Sampah Organik, Universitas Tanjungpura.
Wahyuni, Sri, MP, 2013, Panduan Praktis Biogas