TAKE HOME MID TEST KONVERSI DAN KONSERVASI ENERGIGas dan Gasifier

Oleh:

Muhammad Dicky Amrullah1206225170muhammad.dicky@ui.ac.id081293743210

DEPARTEMEN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIABAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangIndonesia bisa dikatakan sudah mengalami krisis energi. Bahkan kebutuhan energi dalam negeri per hari lebih banyak daripada sumber energi dalam negeri yang dimanfaatkan per hari. Ketergantungan akan bahan bakar minyak bahan bakar fosil masih sangat besar, akibat kebutuhan yang sangat besar akan BBM (salah satu jenis bahan bakar fosil), pemerintah harus mengimpor sebanyak defisit antara kebutuhan BBM dalam negeri dengan produksi BBM dalam negeri. Kabar buruk lagi bahan bakar fosil merupakan energi lama dan dapat habis apabila dipakai terus menerus. Penurunan produktivitas sumur minyak dalam negeri yang tidak diimbangi dengan eksplorasi sumur-sumur minyak bumi yang baru hanya akan memperburuk kondisi di sektor bahan bakar fosil.

Grafik: Perbandingan Produksi dan Konsumsi Minyak Indonesia (indonesiaful.com)Penggunaan bahan bakar fosil sebagai sumber energi dapat menimbulkan pencemaran udara yang bisa mengakibatkan masalah kesehatan seperti iritasi mata, asma, bronkitis, kanker paruparu, dan penyakit ISPA lainnya. Hal ini bisa terjadi karena minyak yang merupakan sumber energi fosil dalam pembakarannya melepaskan karbon dioksida (CO2), nitrogen oksida (NO2) dan sulfurdioksida (SO2) yang menyebabkan pencemaran udara seperti hujan asam dan pemanasan global.Dengan setumpuk masalah klasik di atas, pencarian terhadap energi alternatif mulai giat dilaksanakan. Saat ini, para pelaku industri telah mulai melakukan penghematan bahan bakar fosil dengan mencari energi alternatif lainnya, mulai dari biomassa, limbah, energi yang bersumber dari laut, dan lain-lain. Dengan munculnya sumber sumber energi baru, metode-metode pemanfaatan sumber energi pun semakin berkembang dengan harapan peningkatan efisiensi, salah satu metode yang dapat dimanfaatkan dalam perkembangan energi baru adalah gasifikasi. Gasifikasi merupakan teknik pembakaran tidak langsung dimana terdapat proses perubahan bahan bakar padat secara termokimia menjadi gas. Pada proses gasifikasi, udara yang diperlukan lebih rendah dari udara yang digunakan untuk proses pembakaran. Selama proses gasifikasi reaksi kimia utama yang terjadi adalah. Media yang paling umum digunakan pada proses gasifikasi ialah udara dan uap.

1.2 Perumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas, rumusan rumusan masalah yang mendasari makalah ini meliputi; Bagaimana kebutuhan energi dalam negeri saat ini, Pendistribusian energi di Indonesia, Pencarian sumber energi baru dan terbarukan di Indonesia, Pemanfaatan energi baru dan terbarukan di Indonesia, Pemanfaatan limbah dan ampas, Penyusunan perangkat gasifikasi dan gasifier.

1.3 Tujuan UmumTujuan pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui apa itu gasifikasi dan gasifier, bagaimana penerapannya di Indonesia dan yang paling umum untuk menghasilkan masukan-masukan atas masalah energi di Indonesia.

BAB IIISI

2.1 Definisi GasifikasiGasifikasi merupakan salah satu proses pengubahan bertahap dari bahan bakar padat dengan ketersediaan oksigen yang terbatas sehigga gas yang dihasilkan masih berpotensi untuk terbakar, dimana hampir semua bahan organik dari biomassa diubah menjadi gas bakar yang bersih netral. Komponen utama dalam gasifikasi adalah gasifier.Gasifier dan biomassa sendiri adalah suatu sistem yang mengubah substansi padat menjadi gas dan membakarnya dengan cara yang dapat dikontrol melalui pengaturan suplai udara. Sistem tersebutt memanfaatkan teknologi gasifikasi untuk mengubah biomassa secara termokimia menjadi gas yang dapat dibakar. Gasifikasi sebenarnya merupakan suatu bentuk pirolisis pada suhu tinggi untuk mengoptimasi gas yang dihasilkan. Gas pirolisis yang dihasilkan disebut dengan gas producer (merupakan campuran gas yang didominasi oleh gas CO,H2, da CH4 bersama dengan CO2 dan N2).Teknologi gasifikasi biomassa sendiri belum banyak dilakukan di Indonesia, namun teknologi ini menawarkan kelebihan berupa efisien yang tinggi dan emisi yang bersih. Hal ini disebabkan oleh gas pirolisis yang dihasilkan selanjutnya dibakar secara sempurna. Proses yang terjadi dalam gasifier dapat dilihat pada peta konsep berikut:

Tahap PengeringanAkibat pengaruh panas, biomassa mengalami pengeringan pada temperatur sekitar 100C.Tahap PirolisisKetika temperatur mencapai 250C, biomassa mulai mengalami proses pirolisis yaitu perekahan molekul besar menjadi molekul yang lebih kecil akibat pengaruh temperatur tinggi. Proses ini berlangsung hingga temperatur mencapai 500C dan menghasilkan arang.

Tahap Reduksi Pada temperatur di atas 600C arang bereaksi dengan uap air dan karbon dioksida. Lalu akan dihasilkan hidrogen dan karbon monoksida sebagai komponen utama gas hasil reaksi.

Tahap Oksidasi. Sebagian hasil pirolisis dibakar dengan udara untuk menghasilkan panas yang diperlukan oleh ketiga tahap sebelum ini. Temperatur pada proses oksidasi dapat mencapai 1200C, yang berguna untuk proses perekahan tar lebih lanjut.

Dan berikut ini adalah flow chart proses gasifikasi dalam gasifier:

Gas hasil : H2, CO (gas produser), H2O, CO2, tar, dllAbuUap airPanasBahan keringPanasUap airPanasBiomassaUdaraReduksiC+CO22COC+H2OCO+ H2O800 - 1000 oCOksidasi2C + O2 2CO + panas700 - 1500 oCPirolisisBahan C(arang) + H2O + tar + CH4 + dll150 - 700 oCPengeringanBahan bahan kering + H2O100 - 150 oC

2.2 Gasifier dan JenisnyaPada umumnya, ada dua jenis gasifier, yaitu: Fixed Bed Gasifier

Pada fixed bed gasifier, proses pembakaran terjadi dimana bahan bakarnya berada di atasconveyor yang berjalan atau grate. Sistem inisebenarnya kurang efisien karenabahan bakar dapatterbakar kurang sempurna atau dengan kata lainmasih ada karbon tersisa.

Fluidized Bed GasifierPada fluidized bed gasifier, udara dialirkan dari bawah menggunakan blower sehingga benda padat di atasnya berkelakuan mirip fluida. Teknik seperti ini dalam gasifikasi batubara adalah teknik yang paling efisien dalam menghasilkan energi. Teknik ini menghasilkan abu terbang (fly ash) dan abu yang turun di bawah alat (bottom ash).

ParameterFixed BedFluidized Bed

Ukuran umpan< 51 mm< 6 mm

Toleransi kehalusan partikelTerbatasBaik

Toleransi kekasaran partikelSangat baikBaik

Toleransi jenis umpanBatubara kualitas rendahBatubara kualitas rendah dan biomassa

Kebutuhan oksidanRendahMenengah

Kebutuhan kukusTinggiMenengah

Temperatur reaksi1090 C800 1000 C

Temperatur gas keluaran450 600 C800 1000 C

Produksi abuKeringKering

Efisiensi gas dingin80%89.2%

Kapasitas penggunaanKecilMenengah

PermasalahanProduksi tarKonversi karbon

Tabel: Perbandingan Karakteristik Fixed Bed Gasifier dan Fluidized Bed Gasifier (chem-is-try.org)Reaksi-reaksi dibawah ini adalah reaksi yang umum terlibat pada saat proses gasifikasi di gasifier:a. Gasifikasi dengan uap airC + H2O > H2 + CO 131.38 kJ/kg mol karbonb. Gasifikasi dengan karbon dioksidaCO2 + C > 2CO 172.58 kJ/molc. Water-gas shiftCO + H2O > CO2 + H2 41.98 kJ/mole. Gasifikasi dengan hydrogenC + 2H2 > CH4 + 74.90 kJ/mol karbonUntuk manufaktur gasifier sendiri material konstruksi unit gasifikasi sudah banyak tersedia di dalam negeri, bahkan sudah banyak yang memproduksi gasifier secara utuh. Untuk konstruksi gasifier ini material yang dibutuhkan antara lain: Plat baja 3 mm untuk badan gasifier, Plat baja 10 mm untuk flange, Pipa besi, Semen dan bata tahan panas Bahan-bahan filter Dan lain-lain. Proses pembuatannya juga sederhana, dan telah terbukti dapat dikerjakan oleh industri bahkan bengkel kecil lokal. Pengerjaan pembuatan peralatan gasifikasi meliputi:

WeldingRolling

AssemblingTurning

2.3 Bahan Bakar GasifikasiBahan bakar untuk proses gasifikasi sudah mulai banyak dikembangkan di Indonesia. Beberapa diantaranya antara lain:Sumber Bahan BakarLimbah (Bahan Bakar)Rasio Limbah(%)Jumlah Limbah(juta ton/tahun)LHV (MJ/kg)Potensi Energi(juta GJ/tahun)

TebuBagas328.518.178

Daun dan Pucuk Tebu301.315,8120.55

Kelapa SawitTKKS2712.98.16109,26

Serat156.711.3475.89

Tempurung93.518.8365.91

PadiSekam Padi2313.512.69171.32

Pohon KaretLimbah Kayu Karet-2.8-46.45

CatEx spray boot----

Tabel: Distribusi Bahan Bakar Gasifikasi dari LimbahKelebihan lain dari gasifikasi adalah, pemanfaatan limbah2 sebagai bahan bakar. Dengan demikian sampah-sampah akan dapat lebih bermanfaat dibandingkan hanya terbuang sia-sia di tempat pembuangan sampah. Intinya, gasifier dapat menggunakan bahan bakar yang mengandung unsur karbon (C) di dalamnya. Unsur karbon sendiri sudah tidak asing di telinga kita dan terdapat pada banyak benda, sehingga tidak sulit untuk menerapkan proses gasifikasi ini.Di pulau Jawa, teknologi gasifikasi sudah mulai dikembangkan, bahkan ada yang digabung dengan mesin diesel untuk menjadi pembangkit listrik

Tabel: Lokasi pembangkit listrik berbasis gasifikasi-diesel (FTI ITB)Dengan penggunaan teknologi gasifikasi, biaya listrik dapat ditekan dibandingkan hanya menggunakan mesin diesel saja. Hanya butuh sekitar 2.5 kg bahan bakar biomassa untuk menekan harga operasional. Itulah salah satu kelebihan gasifikasi lainnya.BAB IIIPENUTUP

3.1 Kemungkinan Penerapan di Indonesia

Teknologi gasifikasi sangat potensial untuk dikembangkan di Indonesia. Teknologi ini juga bisa dimanfaatkan untuk pembangkitan listrik di daerah-daerah pelosok. Indonesia kaya akan hasil alamnya, dan banyak potensi-potensi biomassa di Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar gasifikasi. Potensi-potensi bahan bakar gasifikasi di Indonesia dapat dilihat pada gambar di bawah:

Gambar: Potensi Biomassa Indonesia Distribusi energi di Indonesia sendiri tidak seimbang. Terlalu banyak energi yang dikirim ke Jawa dari pulau-pulau lain di Indonesia hanya untuk membangkitkan listrik di pulau jawa. Pulau seperti Kalimantan diambil kekayaan alamnya seperti (batubara & gas), namun yang merasakan manfaatnya adalah Jawa. Suatu hal yang tidak adil karena masih banyak saudara kita di daerah timur yang kesulitan listrik, tapi kita disini menghambur-hamburkan energi. Saya berpendapat bahwa gasifikasi ini dapat dimanfaatkan di daerah-daerah selain Jawa seperti Sumatera, Kalimantan, Sulawesi, dan pulau-pulau di timur Indonesia. Mengapa? Karena di daerah-daerah tersebut masih banyak hutan, sawah, dan suasananya masih lebih asri bila dibandingkan Jawa yang sudah banyak jalanan, gedung-gedung, dan perumahan. Dengan banyaknya lahan hijau tersebut masyarakat sekitar dapat memanfaatkan limbah-limbah hasil alam mereka. Di tempat-tempat tersebut masih banyak pohon karet, padi, kelapa sawit, tebu, dan sumber-sumber biomassa lainnya. Pemerintah harus berani berinvestasi dalam pembangunan pembangkit listrik gasifikasi di daerah-daerah tersebut, demi menyejahterakan rakyat-rakyat Indonesia di daerah-daerah tersebut yang belum semakmur Jawa. Biaya yang dikeluarkan juga tidak akan terlalu banyak karena seperti yang telah dibahas sebelumnya proses produksi gasifier dan perangkat gasifikasi lain tidak rumit dan sudah banyak industri lokal yang dapat membuatnya. Sekarang tinggal masalah kemauan keberpihakan akan rakyat atau tidak. Mudah-mudahan pemimpin berintegritas dapat berpikir seperti ini bahkan harus lebih jauh lagi, karena merupakan tanggung jawab seorang pemimpin apa yang terjadi pada orang-orang yang dipimpinnya.

3.2 Kesimpulan Indonesia sudah tidak dapat terlalu bergantung pada bahan bakar fosil lagi, Gasifikasi dapat menjadi metode ampuh dalam usaha penggunaan renewable energy yang mulai digalakkan oleh pemerintah Indonesia, Manufaktur gasifier sudah berkembang di Indonesia, dengan banyaknya industri yang dapat membuatnya, Substansi-substansi padat yang mengandung karbon dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar proses gasifikasi, Potensi biomassa, sebagai bahan bakar proses gasifikasi, di Indonesia sangat besar dari Sabang sampai Merauke, Gasifikasi dapat dimanfaatkan untuk pembangkitan di daerah-daerah terpencil sekalipun, asalkan ada bahan bakarnya. Di Indonesia tidak akan begitu sulit untuk mencari sumber-sumber hijau sebagai bahan bakar untuk proses gasifikasi. Pemerintah harus berani investasi dan membangun pembangkit listrik berbasis gasifikasi di daerah-daerah terpencil di luar jawa, dibandingkan dengan membangun PLTU atau PLTG di daerah-daerah terpencil tersebut akan lebih cost-effective bila dibangun pembangkit listrik berbasis gasifikasi.

SUMBER REFERENSI

http://energiterbarukan.net Basu, Prabir. (2010). Biomass Gasification and Pyrolysis:Practical Design and Theory.Elsevier.Kiddlington, UK. Faaij, Andre(2006). Modern Biomass Conversion Technologies.Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change 11: 343-375. http://chem-is-try.org Fisafarani, Hanani. Identifikasi Karakteristik Sumber Daya Biomasa dan Pengembangan Pelet Biomasa di Indonesia.Skripsi, Program Sarjana Fakultas Teknik UI. Depok. 2010