BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di antara masalah yang berkenaan dengan energi nasional antara lain adanya

kecenderungan konsumsi energi fosil yang semakin besar, energi mix yang masih

timpang, dan harga minyak dunia yang tidak menentu. Energi mix mencerminkan

proporsi berbagai jenis energi yang digunakan secara nasional. Oleh karena itu, adanya

ketimpangan energi mix berarti juga terjadinya penggunaan salah satu jenis energi yang

terlalu dominan. Contohnya penggunaan energi secara nasional pada tahun 2003 yang

berasal dari minyak bumi masih sekitar 54,4%, sedangkan porsi sisanya menggunakan

lebih dari empat jenis energy lainnya, yaitu gas bumi, batubara dan lainnya. Secara lebih

rinci, proporsi penggunaan gas bumi adalah 26,5%, batubara 14,1%, tenaga air 3,4%,

panas bumi 1,4%, sedangkan penggunaan energy lainnya termasuk bahan bakar nabati

atau biofuel hanya sekitar 0,2% (Menteri Koordinator Bidang Perekonomian, 2006).

Hal ini juga berarti bahwa Indonesia sangat tergantung terutama pada ketersediaan

minyak bumi. Selain itu, penggunaan energi nasional juga masih sangat boros. Hal ini

ditunjukkan dengan masih tingginya perbandingan antara tingkat pertumbuhan

konsumsi energi dibandingkan dengan tingkat pertumbuhan ekonomi nasional atau

biasa disebut elastisitas energi. Dibandingkan dengan negara-negara lain seperti Jepang

dan Amerika Serikat yang elastisitas energinya hanya 0,10 dan 0,26, elastisitas energy

nasional Indonesia masih tinggi, yaitu sekitar 1,84. Ketimpangan energi mix dan masih

tingginya elstisitas energi secara nasional ini mengakibatkan beban nasional semakin

berat, sehingga memerlukan langkah-langkah strategis untuk mengatasinya.

Bahan bakar minyak merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam

kehidupan. Bahan bakar yang digunakan selama ini berasal dari minyak mentah yang

diambil dari perut bumi, sedangkan minyak bumi merupakan bahan bakar yang tidak

dapat diperbaharui, sehingga untuk beberapa tahun ke depan diperkirakan masyarakat

akan mengalami kekurangan bahan bakar. Pada dasawarsa tujuh puluhan dan

sebelumnya, minyak dan gas bumi telah memainkan peranan penting dalam

menyumbang devisa bagi negara dan menjadi andalan ekspor Indonesia. Keadaan ini

tidak dapat lagi dipertahankan pada dasawarsa Sembilan puluhan. Bahkan pada abad 21

1

sekarang ini Indonesia diperkirakan akan menjadi net importer bahan bakar fosil

(Kartasamita, 1992). Melihat hal ini, sudah saatnya untuk mengembangkan berbagai

energi alternatif yang dapat diperbaharui. Sudah saatnya ketergantungan kebutuhan

energi fosil yang non-renewable digantikan dengan energi yang renewable, walaupun

hal ini memerlukan revolusi terbalik dari sistem industri energi sekarang. Selama ini

kita tinggal menggali kemudian memproses hasil tambangan menjadi berbagai

kebutuhan, sedangkan sekarang sudah saatnya mempersiapkan sumber energi yang

berkelanjutan dan dapat diperbaharui yang di olah menjadi energi yang dibutuhkan.

Berbagai macam pendekatan proses dapat digunakan baik secara fisik kimiawi dan

biologis. Salah satu pendekatan adalah menggunakan aplikasi bioteknologi yang dapat

menggabungkan aspek fisik dan kimiawi menggunakan agen biologi. Secara umum

bioteknologi adalah teknik pendayagunaan organisma hidup atau bagiannya untuk

membuat atau memodifikasi suatu produk dan meningkatkan atau memperbaiki sifat

organisma untuk penggunaan dan tujuan khusus seperti untuk pangan, farmasi dan

energi (Miyamoto, 1997).

Pendekatan yang memungkinkan dengan aplikasi bioteknologi adalah

pengolahan biomasa terbuang (tidak dimanfaatkan dengan maksimal) untuk menjadi

karier energi atau energi langsung. Disamping untuk mendapatkan sumber energi baru,

usaha yang terus menerus dilakukan dalam rangka mengurangi emisi CO2 guna

mencegah terjadinya pemanasan global telah mendorong penggunaan energi biomassa

sebagai pengganti energi bahan bakar fosil seperti minyak bumi dan batu bara. Bahan

bakar biomassa merupakan energi paling awal yang dimanfaatkan manusia dan dewasa

ini menempati urutan keempat sebagai sumber energi yang menyediakan sekitar 14%

kebutuhan energi dunia. Biomassa mengkonsumsi CO2 selama proses pertumbuhan dan

dalam jumlah yang sama akan dilepas selama proses konversi energi, sehingga

biomassa dikenal sebagai energi bebas CO2. Pada sektor transportasi, produksi dan

penggunaan bio-etanol sebagai alternatif pengganti BBM menarik perhatian untuk

mengupayakannya dalam suatu proses yang berkelanjutan sekaligus juga mengurangi

cemaran CO2. Karena bio-etanol diproduksi dari sumber yang terbarukan, produksinya

akan terus sustain dan tidak akan terhenti seperti bahan bakar fosil. Lebih jauh lagi,

pemanfaatan biomassa dan produksi bio-etanol dikategorikan dalam siklus karbon

tertutup, sehingga tidak ada gas CO2 yang terbuang ke atmosfer.

2

Sekam padi (biomassa) yang selama ini dipandang sebagai limbah yang

dianggap sebagai polutan lingkungan sebenarnya adalah salah satu sumber energi

biomassa yang dipandang penting untuk menanggulangi krisis energi belakangan ini

khususnya di daerah pedesaan. Ketersediaan sekam padi di hampir 75 negara di dunia

diperkirakan sekitar 100 juta ton dengan energi potensial berkisar 1,2 x 109 GJ/tahun

dan mempunyai nilai kalor rata-rata 15 MJ/kg (Fang, 2004). Tidak seperti sumber

bahan bakar fosil, ketersedian energi sekam padi tidak hanya jumlahnya berlimpah

tetapi juga merupakan energi terbaharukan. Beberapa sumber energi biomassa

mempunyai kendala akan besarnya biaya investasi untuk pengumpulan, transportasi dan

penyimpanan. Akan tetapi untuk energi sekam padi, biaya-biaya diatas relatif lebih kecil

karena lokasinya sudah terkonsentrasi pada pabrik-pabrik penggilingan padi. Jika suatu

teknologi tersedia, bahan bakar sekam padi ini akan bisa dikonversi menjadi energi

thermal untuk kebutuhan tenaga listrik di daerah pedesaan. Energi terbaharukan yang

bersumber dari sekam padi telah lama dilirik penggunaannya dan bahkan telah

dikonversi menjadi listrik di beberapa negara seperti China dan India. Salah satu alasan

kenapa bahan bakar sekam padi masih jarang dipakai sebagai sumber energi yaitu

karena kurangnya informasi tentang karakteristik dan emisi yang dihasilkannya. Bahan

bakar minyak merupakan sumber energi terpenting untuk kehidupan manusia. Produksi

bahan bakar minyak yang berasal dari bahan bakar fosil semakin hari semakin menurun.

Untuk itu diperlukan suatu alternatif sumber energi yang dapat diperbaharui dalam

menggantikan bahan bakar fosil, salah satunya adalah mengkonversikan biomassa

menjadi bio-oil yaitu dengan cara pirolisis.

Departemen Energi Sumber Daya Mineral telah berhasil mengembangkan energi

alternative bio-oil yang diprioritaskan untuk meningkatkan perekonomian rakyat

bangsa Indonesia. Karena dengan berkembangnya bio-oil sebagai energi alternatif

sebagai penganti Bahan Bakar Minyak (BBM), maka diharapkan dapat menyerap

tenaga kerja 3,5 juta hingga tahun 2010 sekaligus mengurangi pengangguran. Selain itu,

keberadaan energi alternatif ini diharapkan dapat menghemat BBM, apalagi harga BBM

saat ini dinilainya sebagai luar biasa tingginya. Energi ini dinilainya merupakan satu

langkah ekonomi kerakyatan yang cukup besar dibanding menggunakan BBM dan gas,

yang investasinya cukup besar. Bio-oil sebagai energi alternatif renewable sangat baik

digunakan untuk bahan bakar transportasi, karena jika dilihat pemakaian energi yang

3

terbesar adalah transportasi, yaitu hampir 100%. Energi alternatif bio-oil tergolong

ramah lingkungan dan bio-oil ini dinilai dapat menambah devisa yang cukup besar jika

energi ini diekspor ke Eropa karena di kawasan tersebut mempunyai lahan terbatas dan

buruh yang mahal. Hal ini dicontohkan seperti negara India telah berhasil

mengembangkan bio-oil yang dapat dieksport.

1.2 UKM. Agro Makmur

UKM Agro Makmur didirikan oleh Bp. Soelaiman Budi Sunarto, SH, MM,

MBA pada tahun 1998. UKM Agro Makmur terletak di Jl. Jokosongo 33 Daplang –

Karangpandan, Karanganyar – Jawa Tengah. Awalnya UKM ini berdiri sebagai

Koperasi Serba Usaha Agro Makmur di desa Doplang yang hanya memproduksi

bioetanol dengan bahan baku singkong untuk di pasarkan sebagai bahan baku bensin.

Saat ini UKM Agro Makmur sedikitnya membuat 20 teknik rekayasa untuk berbagai

keperluan di Desa Doplang, Karangpandan, Karanganyar, Jawa Tengah. Lokasi yang

berada di daerah lereng Gunung Lawu ini bertujuan mengolah apa pun menjadi apa saja

yang bermanfaat untuk mengembangkan bangsa, khususnya di daerah Karanganyar.

UKM Agro Makmur ini menghasilkan BBN (Bahan Bakar Nabati) yang

diproyeksikan sebagai pengganti BBM (Bahan Bakar Minyak) produknya berupa

bioetanol, biodiesel, dan biogas. Produk utama dari UKM ini adalah bioetanol yang

disebut sebagai barang lama karena lebih dari 700 tahun silam sudah dikenalkan ketika

para prajurit Kubilai Khan menyerang Kerajaan Singosari di Jawa Timur. Masyarakat

Jawa kemudian mengenalnya sebagai ciu.

Bapak Soelaiman Budi Sunarto,SH, MM, MBA, selain sebagai pendiri dari

UKM Agro Makmur beliau juga di kenal sebagai bapak Bio Fuel jawa Tengah,

Pencetus Rekayasa Pertanian Organik dan Energi Alternatif, Dosen, Consultant

Managemen, dan Praktisi bisnis, beliau lahir pada tanggal 29 Mei 1963 di Semarang.

pada Tanggal 25 Nopember 2004 telah menerima Penganugrahan “Agrobisnis Award

2004” dari Pemerintah Indonesia yang disampaikan oleh bapak Anton Aprianto, selaku

Mentri Pertanian.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Indonesia sebagai negara agraris yang mayoritas penduduknya menjadikan beras

sebagai makanan pokoknya, serta produksi berasnya merata di seluruh tanah air.

Berdasarkan angka ramalan (Aram) III Badan Pusat Statistik (BPS) produksi gabah

nasional tahun ini diperkirakan mencapai 57,05 juta ton gabah kering giling (GKG).

Dengan produksi ini terjadi peningkatan 2,59 juta ton (4,76%) jika dibandingkan

dengan angka tetap (Atap) produksi 2006. Kenaikan produksi ini didorong perluasan

lahan panen seluas 379,18 ribu Ha (3,22%). Dengan pertumbuhan produksi sebesar 5%,

tahun depan target produksi padi nasional akan mencapai 59,9 juta ton. Angka ini

dicapai dengan peningkatan produksi sebesar 2,85 juta ton GKG (Affendi, 2008). Selain

itu, Indonesia mempunyai sekitar 60.000 mesin penggiling padi yang tersebar di seluruh

daerah yang menghasilkan limbah berupa sekam padi 15 juta ton per tahun. Untuk

kapasitas besar, beberapa mesin penggiling padi dapat menghasilkan limbah 10-20 ton

sekam padi per hari. Limbah sering diartikan sebagai bahan buangan/bahan sisa dari

proses pengolahan hasil pertanian.

Proses penghancuran limbah secara alami berlangsung lambat, sehingga limbah

tidak saja mengganggu lingkungan sekitarnya tetapi juga mengganggu kesehatan

manusia. Pada setiap penggilingan padi akan selalu kita lihat tumpukan bahkan

gunungan sekam yang semakin lama semakin tinggi. Saat ini pemanfaatan sekam padi

tersebut masih sangat sedikit, sehingga sekam tetap menjadi bahan limbah yang

mengganggu lingkungan. Alternatif pengolahan sekam sangatlah terbatas karena massa

jenisnya yang rendah, dekomposisi secara alami sangat lambat, dapat menimbulkan

penyakit pada tanaman padi maupun tanaman lain, kandungan mineral yang tinggi.

Salah satu hal yang paling sering dilakukan petani terhadap sekam padi adalah dengan

pembakaran., akan tetapi aktivitas ini dapat meningkatkan jumlah polutan dalam udara

dan dapat mengganggu kesehatan masyarakat.

5

2.1 Pirolisis Biomassa

Biomassa (bahan organik) merupakan hasil produksi dari makhluk hidup.

Biomassa dapat berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau

bahkan sampah. Karena kandungan hidrokarbon yang dimiliki senyawanya, biomassa

dapat digunakan untuk menyediakan panas, membuat bahan bakar, dan membangkitkan

listrik. Pemanfaatan biomasa sebagai sumber energy inilah yang dikenal sebagai

bioenergi. Pemanfaatan biomassa menjadi solusi yang sangat menjanjikan bagi

permasalahan sampah di kota-kota besar. Pemanfaatan sampah sebagai biomassa

menjadi tenaga listrik melalui proses pembakaran langsung (direct combustion) atau

melalui proses pembuatan gas metana (gasifikasi) atau pirolisis dapat menjadi solusi,

walaupun proyek ini lebih mahal dibandingkan proyek pembangkit listrik lain untuk

kapasitas yang setara.

Pirolisis berasal dari kata Pyro (Fire/Api) dan Lyo (Loosening/Pelepasan) untuk

dekomposisi termal dari suatu bahan organik. Jadi pirolisis adalah proses konversi dari

suatu bahan organik pada suhu tinggi dan terurai menjadi ikatan molekul yang lebih

kecil. Pirolisis merupakan suatu bentuk insinerasi yang menguraikan bahan organik

secara kimia melalui pemanasan dengan mengalirkan nitrogen sebagai gas inert. Proses

ini menghasilkan uap organik, gas pirolisis dan arang. Uap organik yang dihasilkan

mengandung karbon monoksida, metana, karbon dioksida, tar yang mudah menguap

dan air. Uap organik kemudian dikondensasikan menjadi cairan. Cairan hasil pirolisis

dikenal sebagai bio-oil (Awaluddin, 2007).

Pirolisasi adalah suatu proses dekomposisi kimia bahan organik melalui proses

pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau reagen lainnya, di mana material mentah

akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas. pirolisis menghasilkan

arang karbon, minyak dan gas yang dapat dibakar. Besarnya produk yang akan

dihasilkan dipengaruhi kondisi proses, terutama temperatur dan laju pemanasan.

Pirolisis adalah kasus khusus termolisis. Pirolisis ekstrim, yang hanya meninggalkan

karbon sebagai residu, disebut karbonisasi. Perbedaan utama pirolisis, gasifikasi adalah

jumlah oksigen yang disuplai ke rekator thermal dapat dilihat dari gambar dibawah.

6

Gambar 1. Perbedaan pirolisis dan gasifikasi

Teknologi yang ditawarkan adalah pirolisis biomassa, yaitu pembakaran

biomassa pada kondisi tanpa oksigen. Tujuannya adalah melepaskan zat terbang

(volatile matter) yang terkandung pada biomassa. Secara umum kandungan zat terbang

dalam biomassa cukup tinggi. Produk proses pirolisis ini berbentuk cair, gas, dan padat.

Produk padat dari proses ini berupa arang (char) yang kemudian disebut karbonisasi.

Karbonisasi biomassa atau yang lebih dikenal dengan pengarangan adalah suatu proses

untuk menaikkan nilai kalor biomassa dan dihasilkan pembakaran yang bersih dengan

sedikit asap. Hasil karbonisasi adalah berupa arang yang tersusun atas karbon dan

berwarna hitam. Prinsip proses karbonisasi adalah pembakaran biomassa tanpa adanya

kehadiran oksigen. Sehingga yang terlepas hanya bagian volatile matter, sedangkan

karbonnya tetap tinggal di dalamnya. Temperatur karbonisasi akan sangat berpengaruh

terhadap arang yang dihasilkan sehingga penentuan temperatur yang tepat akan

menentukan kualitas arang.

Biomassa

Gambar 2. Skema pengolahan biomassa

7

Volatile matter

Pendingin dan kondensat

Cairan (Bio-oil)

Arang

300-700 oC

Tanpa O2

Sedikit banyaknya arang yang dihasilkan bergantung pada komposisi awal biomassa.

Semakin banyak kandungan volatile matter maka semakin sedikit arang yang dihasilkan

karena banyak bagian yang terlepas ke udara. Penentuan komposisi awal biomassa

dilakukan dengan uji analisis pendekatan (proximate analysis).

2.2 Sekam Padi

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari

dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses

penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau

limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan

untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau

bahan bakar. 

Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam sekitar 20-30% dari

bobot gabah. Penggunaan energi sekam bertujuan untuk menekan biaya pengeluaran

untuk bahan bakar bagi rumah tangga petani. Penggunaan Bahan Bakar Minyak yang

harganya terus meningkat akan berpengaruh terhadap biaya rumah tangga yang harus

dikeluarkan setiap harinya.  Dari proses penggilingan padi biasanya diperoleh sekam

sekitar 20-30%, dedak antara 8- 12% dan beras giling antara 50-63,5% dari bobot awal

gabah. Sekam dengan persentase yang tinggi tersebut dapat menimbulkan problem

lingkungan. 

2.2.1 Komposisi Sekam Padi

Ditinjau data komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur kimia

penting seperti dapat dilihat di bawah. Komposisi kimia sekam padi menurut Suharno

(1979) : Dari Proses Penggilingan padi di peroleh sekam 20-30% dari bobot gabah,

dengan komponen utama :

a. Selulosa 31,4-36,3 %

b. Hemiselulosa 2,9-11,8 %

c. Lignin 9,5-18,4 %

8

Tabel 1. Komposisi kimiawi sekam padi

Komponen Presentase Kandungan (%)  Menurut Soeharno (1979)  1 Kadar air 9,022 Protein kasar 3,033 Lemak 1,184 Serat kasar 35,685 Abu 17,716 Karbohidrat kasar 33,71  Menurut DTC-IPB  1 Karbon (zat arang) 1,332 Hidrogen 1,543 Oksigen 33,644 Silika 16,98

2.2.2 Kegunaan Sekam Padi

Dengan komposisi kandungan kimia seperti di atas, sekam dapat dimanfaatkan

untuk berbagai keperluan di antaranya: 

a. Sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia furfural yang

dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri kimia, 

b. Sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan silika (SiO2)

yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen portland, bahan

isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah,

c. Sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang

cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil. 

Sekam memiliki kerapatan jenis (bulk densil) 1125 kg/m3, dengan nilai kalori 1

kg sekam sebesar 3300 k. kalori. Menurut Houston (1972) sekam memiliki bulk density

0,100 g/ ml, nilai kalori antara 3300 -3600 k. kalori/kg sekam dengan konduktivitas

panas 0,271 BTU.  Untuk lebih memudahkan diversifikasi penggunaan sekam, maka

sekam perlu dipadatkan menjadi bentuk yang lebih sederhana, praktis dan tidak

voluminous. Bentuk tersebut adalah arang sekam maupun briket arang sekam. Arang

sekam dapat dengan mudah untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar yang tidak berasap

dengan nilai kalori yang cukup tinggi. Briket arang sekam mempunyai manfaat yang

9

lebih luas lagi yaitu di samping sebagai bahan bakar ramah lingkungan, sebagai media

tumbuh tanaman hortikultura khususnya tanaman bunga

Dibanding bahan bakar fosil, sifat dan karakteristik bahan bakar biomasa lebih

kompleks serta memerlukan persiapan dan pemrosesan yang lebih kusus. Sifat dan

katrakteristik meliputi berat jenis yang kecil sekitar 122 kg/m3 , jumlah abu hasil

pembakaran yang tinggi dengan temperatur titik lebur abu yang rendah. Abu hasil

pembakaran antara 16-23% dengan kandungan silica sebesar 95% (Natarajan,1998).

Titik lebur yang rendah disebabkan oleh kandungan alkali dan alkalin yang relatif

tinggi. Kandungan uap air (moisture) pada biomasa umumnya lebih tinggi dibandingkan

bahan bakar fosil, akan tetapi kandungan uap air pada sekam padi relatif sedikit karena

sekam padi merupakan kulit padi yang kering sisa proses penggilingan. Sekam padi

mempunyai panjang sekitar 8-10 mm dengan lebar 2-3 mm dan tebal 0,2

mm.Karakteristik lain yang dimiliki bahan bakar sekam padi adalah kandungan zat

volatil yang tinggi (high-volatile matter) yaitu zat yang mudah menguap. Kandungan

zat volatilnya berkisar antara 60-80% dimana bahan bakar fosil hanya mempunyai 20-

30% untuk jenis batu bara medium. Energi konversi yang dihasilkan lebih banyak

berasal dari zat volatil ini dibandingkan dengan bara api (solid residue) biomasa

(Ogada,1996).

2.3 Bio-oil

Bio-oil adalah cairan yang dapat larut dalam air, bahan bakar yang dapat

dioksigenasi, mengandung karbon, hidrogen dan oksigen. Dengan kandungan nitrogen

dan sulfur yang sangat sedikit, bahkan kandungan sulfur didalamnya dapat diabaikan.

Kandungan asam organik dalam bio-oil memberikan sifat asam pada bio-oil.

Kandungan lainnya dalam bio-oil adalah air, tetapi air tidak bersifat kontaminan seperti

pada petroleum, karena air bercampur dengan bio-oil. Kandungan air dalam bio-oil 15-

30 wt% dan pH 2,8-3,8. Bio-oil berwarna gelap dengan penampilan yang mirip seperti

kopi dan beraroma asap (Ensyn Group INC, 2001). Bio oil diproduksi dari biomassa

seperti kayu, kulit kayu, kertas atau biomassa lainnya melalui teknologi pirolisa atau

pirolisa cepat. Bio oil adalah oxygenated molecule dan bersifat water soluble. Di

Indonesia sendiri pengembangan bio-oil sangat minim sekali. Hal ini dikerenakan

10

kebanyakan untuk bioenergi modern yang lebih dikenal dan sudah berkembang adalah

bioetanol, biodiesel dan biogas. Dengan kata lain bio-oil kalah populer dibandingkan

dengan ketiga bioenergi modern tersebut. Padahal jika ditinjau dari ketersediaan bahan

baku dan nilai jual bio-oil, bioenergi ini tidak kalah bagusnya dibanding dengan tiga

bioenergi alternatif yang telah disebutkan sebelumnya

Gambar 3. Rumus bangun Bio-oil

Salah satu cara pembuatan bio-oil adalah dengan menggunakan teknologi

bubbling fluidized bed dikombinasikan dengan sistem recovery bio-oil yang telah

dipatenkan oleh Resource Transforms International Ltd. Dengan proses ini akan

memberikan keuntungan yang kompetitif dengan menggunakan teknologi pirolisis

termasuk kecilnya modal dan biaya operasi, tingginya nilai produk, tingginya kuaitas

bio oil dan proses yang fleksibel untuk bermacam-macam variasi dari feedstock.

Feedstock untuk proses pirolisis dapat menggunakan berbagai macam limbah bahan

biomassa termasuk sekam padi dan sampah organik kering. (Power Engineering

International,2000).

Produksi bio-oil dapat menggantikan peran dari BBM atau bahan bakar

transportasi yang lain dengan melakukan konversi terhadap bio-oil itu sendiri terlebih

dahulu. Berdasarkan data produksi, konsumsi, ekspor dan impor BBM yang diperoleh

dari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral pada tahun 2001-2006 adalah

sebagai berikut

11

Tabel 2. Data Produksi Hasil Olahan Minyak Mentah

Uraian

Tahun 2001 (Ton)

Tahun 2002 (Ton)

Tahun 2003 (Ton)

Tahun 2004 (Ton)

Tahun 2005 (Ton)

Konsumsi 3518000 5953000 5753000 5428000 7961000

Eksport   - 465000   - 706000 465000Import 1175000 1084000 1108000 1706000 4457000

Produksi 4693000 5334000 4645000 4428000 3969000

2.3.1 Komposisi Kimia Bio-oil

Berikut ini adalah komponen utama yang terkandung dalam bio-oil :

Table 3. kandungan utama bio-oil

Komposisi Utama bio-oil

Kandungan %

beratAir 15-30%Lignin 20-30%Asam karboksilat 10-20%Aldehid (Glikodehid, glyoxal, hydroksipropinol) 14-25%Gula (levoglukosan, fruktosa, cellobiosan, glukosa) 5-15%Keton (hidroksipropana, siklopentanon, siklopentana, furanon) 4-10%Alkohol (asetol, metanol, etilen glikol) 2-10%Padatan 2-8%

Tabel 4. Karakteristik Bio-oil dan MInyak tanah

Karakteristik Bio-oil Minyak tanah

Tampilan cairan hitam pekat JernihBau Berbau seperti asap MenyengatpH ~2,5 ~6,4Nilai kalor ~17 MJ/kgDensitas ~1,1 kg/L ~0,80 kg/L

Viskositas 25-1000 cST, tergantung 160°-204°C

12

2.3.2 Performa Bio-oil terhadap kompor bio-oil

Kelebihan kompor ini adalah selain desainnya yang sederhana, gas hasil pirolisis

dapat didinginkkan dan dialirkan melalui pipa tanpa kehilangan kualitas api yang biru.

Akibatnya bermacam-macam konfigurasi dapat dilakukan. Yang paling sederhana

adalah menggabungkan burner dan gasifier. Konfigurasi lain dapat juga dengan

memisahkan gasifier dengan burner yang terhubung pipa besi. Jumlah burner pun bisa

lebih dari satu tergantung kapasitas gasifier. Kadar karbon dan kadar oksigen dalam

sekam padi juga hampir berimbang sekitar 35-38%. Ini menunjukkan bahwa dalam

minyak pirolisis nantinya akan mempunyai kadar oksigen dalam jumlah yang banyak.

Kandungan belerang dalam sekam padi adalah nol. Akibatnya hasil pembakaran dari

minyak pirolisis sekam padi akan lebih ramah lingkungan dibandingkan hasil

pembakaran minyak tanah.

Kelemahan kompor ini adalah pengoperasian tunggal, mengharuskan

penghentian api saat mengisi ulang sekam. Setelah sekam terbakar menjadi arang,

kerapatannya menjadi lebih tinggi, sehingga membutuhkan pasokan udara yang

bertekanan lebih tinggi. Juga setelah menjadi arang, sekam tidak menghasilkan gas lagi

sehingga harus diganti sekam yang baru. Walaupun demikian, kelemahan ini dapat

diatasi dengan menggunakan 2 buah gasifier yang dinyalakan bergantian.

2.3.3 Kegunaan Bio-oil

Bio-oil dapat digunakan pada aplikasi sebagai berikut (Goyal dkk, 2006):

1. Digunakan sebagai pembangkit generator

2. Produksi bahan-bahan kimia dan resin

3. Dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk transportasi dan sebagai pengganti

bahan bakar yang sangat baik

4. Digunakan sebagai bahan bakar pengikat untuk pelatisasi (membuat jadi pelat tipis)

dan menjadikan batu dari bahan sisa organik yang dapat dibakar

5. Dapat digunakan sebagai asap cair

6. Produksi gula anhidrous seperti levoglukosan

7. Bio-oil dapat digunakan sebagai bahan pengawet seperti pengawet kayu

13

8. Campuran yang sesuai pirolisis cair dengan minyak diesel dapat digunakan sebagai

bahan bakar mesin diesel

9. Digunakan sebagai bahan perek

14

BAB III

METODOLOGI

3.1 Proses Pembuatan

Pembuatan bahan bakar untuk kompor, bio-oil dan pembangkit tenaga listrik di UKM

Agro Makmur menggunakan bahan baku berupa sampah organik (sekam padi) dengan

menggunakan alat biogas pengolah sampah (Albakos) yang mengalami proses pirolisis.

3.1.1 Alat yang di gunakan

A. Satu set alat pirolisis pembuatan bahan bakar kompor dan penghasil listrik yang

terdiri dari:

a. Albakos

Berupa tungku pembakaran tertutup atau tidak sempurna (anaerob),memilki

tinggi 95 sentimeter, berdiameter 50 sentimeter, dan berbobot 60 kilogram.

b. Pipa

c. Alat pendingin

B. Gambar alat

Gambar 4. Rangkaian Alat pirolisis

15

3.1.2 Bahan yang di gunakan

Sampah organik kering atau biomassa yang kering,misalnya jerami, sekam padi, ranting

pohon, maupun limbah organik (sekam padi, kulit durian, kertas, potongan rambut).

3.1.3 Cara kerja

Kompor

biomassa (sekam padi)

albakos (terjadi proses pirolisis)

genset plastik penampung gas

Gambar 5. Skema proses pembuatan

Penjelasan:

Bahan yang akan di gunakan untuk menjadi biogas harus dalam kondisi kering,

kemudian dimasukkan pada tungku albakos. Di dalam tungku, biomassa kering di bakar

dan tungku di tutup rapat agar tidak ada udara yang masuk maupun keluar dari tangki.

Gas (asap) yang di hasilkan kemudian di alirkan ke pipa – pipa menuju tangki

purifikasi. Dalam tangki purifikasi terdapat batu bentonit atau zeolit yang sebelumnya di

panaskan terlebih dahulu sampai suhu 300oC. Gas yang melewati tangki kondensasi ini

mengandung gas metan mendekati kadar murni yang dapat di gunakan untuk bahan

bakar kompor atau untuk menggerakkan generator listrik. Daritangki pendingin, gas

yang dihasilkan disalurkan melalui pipa-pipa dan selanjutnya akan terkumpul dalam

kantong plastik besar. Dari kantung plastik ini kemudian gas metan disalurkan ke genset

16

PENDINGIN

PEMBANGKIT LISTRIK

Bio-oil

biodiesel

yang digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik atau bisa langsung digunakan untuk

memasak. Selain itu dari tangki pendingin juga menghasilkan bio-oil yang memiliki

sifat yang sama seperti minyak tanah. Beberapa pemanfaatan dari bio oil antara lain

untuk pembakaran pada mesin diesel (gambar 6), konversi bio oil menjadi bio diesel

(gambar 7).

Gambar 6. Skema pembakaran bio-oil pada mesin diesel

*Bio-oil digunakan langsung sebagai pengganti bahan bakar diesel tanpa dikonversi

Gambar 7. Skema konversi bio oil menjadi bio diesel

*langsung mengkonversi biomassa menjadi minyak cair bio-(lignin, derivatif karbohidrat, dan air) dan char. Katalis Bio-oil dikonversi menjadi bahan bakar hidrokarbon (biodiesel)

17

BAB IV

PEMBAHASAN

Proses Pirolisis melibatkan suatu rangaian reaksi endotermik yang disokong oleh

oleh panas yang diproduksi dari reaksi pembakaran. Produk yang dihasilkan pada proses

ini adalah gas bakar yang terkandung dalam volatile matter, seperti H2,CO,CO2 dan

CH4. Reaksi berikut ini merupakan empat reaksi yang umum terlibat pirolisis :

C + H2O → H2 + CO – 131.38 kJ/kg mol karbon

CO2 + C → 2CO – 172.58 kJ/mol

CO + H2O → CO2 + H2 – 41.98 kJ/mol

C + 2H2 → CH4 + 74.90 kJ/mol karbon.

Produk pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis,yaitu gas

ringan(H2,CO,CO2,H2O dan CH4), tar, dan char. Semua produk dari pirolisis bisa

dimanfaatkan sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan seperti;

a. Gas ringan

Gas yang terdiri dari (H2,CO,CO2,H2O dan CH4) yang dihasilkan dari

pembakaran secara pirolisis kemudian akan melaui proses pendinginan sebelum bisa

langsung digunakan pada kompor ataupun . Dengan berbahan baku biomassa terutama

sekam padi dapat dipakai non stop 24jam sehari selama 30 hari hasilnya tetap baik.

sangat cocok untuk memenuhi kebutuhan gas pada kompor yang digunakan untuk

memasak dalam kehidupan sehari-hari atau digunakan dalam industri rumah tangga

yang memerlukan pembakaran yang lama

Dari percobaan diatas menggunakan bahan baku sekam padi di dapatkan hasil sebagai

berikut:

a. Dari hasil uji coba untuk sampah kering organik kapasitas 3 kg mampu

menghasilkan nyala api 250 0 C, lama nyala api 1 jam untuk mendidihkan air 1 liter

perlu waktu 6 menit dan warna nyala api biru agak kemerahan.

18

b. Dari 3 kg sekam padi pada suhu 350 0 C, dihasilkan lama nyala api 2 jam untuk

mendidihkan air 1 liter selama 3 menit dan warna nyala api biru hampir tidak

kelihatan seperti nyala api spritus.

c. Dari 3 kg serbuk gergaji campur kayu pada suhu 300 derajat celcius lama nyala api 1

jam untuk mendidihkan air 1 liter 5 menit warna nyala api merah

paling bagus menggunakan sekam padi karena pada sekam padi mengandung

banyak lignin, komposisi produk yang tersususn merupakan fungsi temperature,

tekanan, dan komposisi gas selama pirolisis berlangsung. Proses pirolisis dimulai pada

temperature sekitar 230 0C, ketika komponen yang tidak stabil secara termal, seperti

lignin pada biomassa sekam padi akan pecah dan menguap bersamaan dengan

komponen lainnya. Produk cair yang menguap mengandung tar dan PAH (Polyaromatic

Hydrocarbon).

b. Tar (berupa bio-oil)

Bio-Oil adalah bahan bakar cair berwarna gelap beraroma seperti asap dan

diproduksi dari biomassa seperti sampah organic,sekam padi dan biomassa lainnya

melalui teknologi pirolisa atau pirolisa. Bio-oil merupakan salah satu biofuel yang

dikembangkan untuk menggantikan kerosene (minyak tanah). Sifat-sifat minyak

pirolisis (bio-oil) dari biomasa sangat bergantung pada jenis biomasa dan parameter

operasi seperti temperature reaksi dan waktu tinggal biomasa dalam reaktor. Bio-oil

sangat menjanjikan dan dapat digunakan untuk berbagai keperluan industri antara lain;

digunakan sebagai pembangkit generator, produksi bahan-bahan kimia dan resin, dapat

digunakan sebagai bahan bakar untuk transportasi dan sebagai pengganti bahan bakar

yang sangat baik, digunakan sebagai bahan bakar pengikat untuk pelatisasi (membuat

jadi pelat tipis) dan menjadikan batu dari bahan sisa organik yang dapat dibakar, dapat

digunakan sebagai asap cair, produksi gula anhidrous seperti levoglukosan, bio-oil dapat

digunakan sebagai bahan pengawet seperti pengawet kayu, campuran yang sesuai

pirolisis cair dengan minyak diesel dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel,

digunakan sebagai bahan perekat, sebagai combustion fuel dan power generation,

Pemanfaatan secara konvensional dari bio-oil adalah sebagai bahan bakar untuk kompor

minyak skala rumah tangga. Namun demikian, sebelum minyak tersebut dapat

digunakan perlu dilakukan penelitian mengenai sifat-sifatnya. Diantara sifat-sifat utama

19

dari bahan bakar adalah viskositas, nilai kalor, stabilitas, dan komposisi bahan

penyusunnya. Selain itu, unjuk kerja dari kompor minyak skala rumah tangga dengan

menggunakan minyak pirolisis juga perlu diteliti.

c. Char (arang)

Hasil lain dari proses pirolisis sekam padi adalah char atau biasa disebut arang,

Arang adalah residu hitam berisi karbon tidak murni yang dihasilkan dengan

menghilangkan kandungan air dan komponen volatile pada biomassa yang digunakan.

Fungsi dari Arang ini misalnya dapat digunakan sebagai media adsorber pada proses

pengolahan limbah tekstil yang mengandung fenol.

20

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Pirolisasi adalah suatu proses dekomposisi kimia bahan organik melalui proses

pemanasan tanpa atau sedikit oksigen atau reagen lainnya, di mana material mentah

akan mengalami pemecahan struktur kimia menjadi fase gas. Bahan yang digunakan

adalah biomassa (bahan organik) yang merupakan hasil produksi dari makhluk hidup.

Biomassa dapat berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau

bahkan sampah. Karena kandungan hidrokarbon yang dimiliki senyawanya, biomassa

dapat digunakan untuk menyediakan panas, membuat bahan bakar, dan membangkitkan

listrik. Pemanfaatan biomasa sebagai sumber energy inilah yang dikenal sebagai

bioenergi. Dari hasil uji coba untuk sampah kering organik kapasitas 3 kg mampu

menghasilkan nyala api 250 0 C, lama nyala api 1 jam untuk mendidihkan air 1 liter

perlu waktu 6 menit dan warna nyala api biru agak kemerahan. sekam padi 350 0 C,

lama nyala api 2 jam untuk mendidihkan air 1 liter selama 3 menit dan warna nyala

api biru hampir tidak kelihatan seperti nyala api spritus. sangat cocok untuk memenuhi

kebutuhan gas pada kompor yang digunakan untuk memasak dalam kehidupan sehari-

hari atau digunakan dalam industri rumah tangga yang memerlukan pembakaran yang

lama. Selain menghasilkan biogas proses pirolisis biomassa juga menghasilkan bio-oil

yang dapat langsung digunakan untuk berbagai keperluan misalnya sebagai bahan bakar

ppengganti kerosene dan dapat juga dikonversi menjadi biodiesel yang ramah

lingkungan.

5,2 Saran

Untuk menangani banyaknya sekam padi yang tidak termanfaatkan sebaiknya

digunakan sebagai bahan baku pembuatan bioenergi melalui proses pirolisasi dengan

menggunakan tangki albakos karena alat tersebut dapat mengkonversi biomasssa

(sekam padi) menjadi bahan bakar kompor(sebagain pengganti LPG) yang sangat cocok

untuk memenuhi kebutuhan gas pada kompor yang digunakan untuk memasak dalam

kehidupan sehari-hari atau digunakan dalam industri rumah tangga yang memerlukan

pembakaran yang lama, selain itu dapat dimanfaatkan juga sebagai pembangkit listrik

21

skala kecil. Sehingga dapat mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan

tentunya lebih ramah lingkungan. Bio-oil merupakan salah satu energi alternative

pengganti fosil yang perlu dikembangkan, tapi harus dilakukan treatmrnt dan penelitian

lebih lanjut karena bio-oil yang selama ini digunakan masih bersifat asam yang dapat

mengakibatkan korosi pada alat yang digunakan.

22