7

BAB II. KAJIAN PUSTAKA

2.1 Energi Biomassa

Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan melalui proses fotosintetis,

baik berupa produk maupun buangan. Melalui fotosintesis, karbondioksida di udara

ditransformasi menjadi molekul karbon lain (misalnya gula dan selulosa) dalam

tumbuhan. Energi kimia yang tersimpan dalam tanaman dan hewan (akibat memakan

tumbuhan atau hewan lain) atau dalam kotorannya dikenal dengan nama bio-energi.

Jenis biomassa yang banyak dijumpai antara lain adalah tanaman, pepohonan,

rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, limbah perkebunan, tinja dan kotoran

ternak (Agustina, 2009).

2.1.1 Struktur Kimia Bahan Bakar Biomassa

Biomassa merupakan bahan alami yang tersedia, yang menyimpan energi

matahari melalui proses fotosintesis dengan bantuan sinar matahari. Kandungan utama

biomassa ini mengandung selulosa, hemiselulosa dan lignin, dengan komposisi rata-

rata C6H10O5, dengan sedikit variasi tertentu tergantung pada sifat dari biomassa itu

sendiri yang mana biomassa tersebut merupakan bahan bakar padat yang memiliki

unsur utama karbon (C) dan hidrogen (H) serta beberapa zat yang mudah menguap

(volatile matter).

Terdapat dua metode untuk menganalisis struktur kimia biomassa yaitu :

analisis ultimate dan analisis proximate. Analisis ultimate menganalisis seluruh

elemen komponen biomassa, padat atau gas dan analisis proximate meganalisis hanya

fixed carbon, bahan yang mudah menguap, kadar air dan persen abu. Analisis ultimate

8

harus dilakukan oleh laboratorium dengan peralatan yang lengkap oleh ahli kimia

yang trampil, sedangkan analisis proximate dapat dilakukan dengan peralatan yang

sederhana.

2.1.2 Analisis Proximate

Analisis proximate menunjukan persen berat dari fixed carbon, bahan mudah

menguap, abu, dan kadar air dalam biomassa. Jumlah fixed carbon dan bahan yang

mudah menguap secara langsung turut andil terhadap nilai panas biomassa. Fixed

carbon bertindak sebagai pembangkit utama panas selama pembakaran. Kandungan

bahan yang mudah menguap yang tinggi menunjukan mudahnya penyalaan bahan

bakar. Kadar abu merupakan hal penting dalam perancangan grate tungku, volum

pembakaran, peralatan kendali polusi dan sistem handling abu pada tungku. Analisis

proximate untuk berbagai jenis biomassa diberikan dalam Tabel berikut ini.

Tabel 2.1 Analisis proximate biomassa

(Zhang, 2012)

Parameter-parameter tersebut dijelaskan lebih rinci melalui uraian dibawah ini.

9

Fixed carbon:

Fixed carbon merupakan bahan bakar padat yang tertinggal dalam tungku

setelah bahan yang mudah menguap didistilasi. Kandungan utamanya adalah karbon

tetapi juga mengandung hidrogen, oksigen, sulfur dan nitrogen yang tidak terbawa

gas. Fixed carbon memberikan perkiraan kasar terhadap nilai panas biomassa.

Bahan yang mudah menguap (volatile matter):

Bahan yang mudah menguap dalam biomassa adalah metan, hidrokarbon,

hidrogen, karbon monoksida, dan gas-gas yang tidak mudah terbakar, seperti karbon

dioksida dan nitrogen. Bahan yang mudah menguap merupakan indeks dari

kandunagn bahan bakar bentuk gas didalam biomassa. Kandungan bahan yang mudah

menguap ini berkisar antara 20 hingga 95%.

Kadar abu (ash)

Abu merupakan kotoran yang tidak akan terbakar. Kandungannya berkisar

antara 5% hingga 40%. Abu dalam biomassa memiliki karakter sebagai berikut :

Mengurangi kapasitas handling dan pembakaran

Meningkatkan biaya handling

Mempengaruhi efisiensi pembakaran dan efisiensi boiler

Menyebabkan penggumpalan dan penyumbatan

Kadar Air:

Kandungan air dalam biomassa harus diangkut, di-handling dan disimpan

bersama-sama biomassa. Kadar air akan menurunkan kandungan panas per kg

10

biomassa, dan kandungannya berkisar antara 0,5 hingga 10%. Kadar air dalam

biomassa dapat :

Meningkatkan kehilangan panas, karena penguapan dan pemanasan berlebih

dari uap

Membantu pengikatan partikel halus pada tingkatan tertentu

Membantu radiasi transfer panas

Kadar Sulfur

Kadar sulfur dalam biomassa umumnya berkisar pada 0,5 hingga 0,8%. Sulfur

dalam biomassa memiliki karakter berikut :

Mempengaruhi kecenderungan teradinya penggumpalan dan penyumbatan

Mengakibatkan korosi pada cerobong dan peralatan lain seperti pemanas udara

dan economizers

Membatasi suhu gas buang yang keluar

2.1.3 Analisis Ultimate

Analsis ultimate menentukan berbagai macam kandungan kimia unsur- unsur

seperti karbon, hidrogen, oksigen, sulfur, dll (semua unsur baik padat maupun gas).

Analisis ini berguna dalam penentuan jumlah udara yang diperlukan untuk

pembakaran. Informasi ini diperlukan untuk perhitungan suhu nyala dan perancangan

saluran gas buang dll. Analisis ultimate untuk berbagai jenis biomassa diberikan

dalam tabel dibawah ini.

11

Tabel 2.2 Analisis ultimate dari berbagai macam biomassa

(Saidur, R. 2011)

2.1.4 Sifat biomassa jenis kardus, jerami, dan kapas

Telah dijelaskan di awal bahwa penelitian ini menggunakan tiga jenis bahan

bakar biomassa yang digunakan pada reaktor gasifikasi, maka penjelasan sifat dan

karakter unsur mengenai ketiga bahan bakar biomassa tersebut perlu di uraikan.

Seperti dijelaskan di awal bab 1, ketiga jenis bahan bakar biomassa yang akan

digunakan sebagai bahan penelitian ini adalah merupakan hasil samping (limbah) dari

media tanam jamur merang yang berupa jerami, kapas dan atau kardus.

Kardus (corrugated paper) merupakan bahan kemasan yang digunakan untuk

melindungi suatu produk selama dalam masa penyimpanan atau pendistribusian dari

12

produsen menuju konsumen. pada umumnya kardus memiliki warna coklat muda

meskipun begitu tidak jarang ditemui juga kardus dengan warna putih. Kardus

termasuk jenis biomassa yang sudah mengalami beberapa proses perubahan bentuk.

Bahan dasar utama pembuatan kardus ini adalah dari kertas, sedangkan kertas terbuat

dari serat kayu yang kemudian mengalami proses manufaktur sehingga terbentuk

menjadi seperti lembaran – lembaran tipis. Serat kayu, sebagai bahan pembentuk

kertas, hanya memiliki komponen utama berupa serat (selulosa dan hemiselulosa)

yang diekstraksi dari kayu tersebut dan tanpa lignin. Jenis kayu yang digunakan dalam

pembuatan kertas tersebut berasal dari kayu jenis hardwood dan softwood.

Kedua jenis biomassa lainnya, kapas dan jerami merupakan jenis biomassa

murni yang bersumber dari tanaman langsung tanpa mengalami proses perubahan

bentuk sehingga komposisi utama dari kedua bahan tersebut berupa selulosa,

hemiselulosa dan lignin. Jerami didapat dari hasil sisa tanaman padi / pertanian yang

sudah tidak dimanfaatkan lagi. Berbeda dengan jerami, serat kapas bersumber dari

tumbuhan kapas yang memiliki sebagian besar selulosa yang berdasarkan pada asal

tumbuhannya. Kapas ini dapat berasal dari biji, daun, batang, dan buah dari

tumbuhannya. Tabel berikut memberikan penjelasan tentang komposisi bahan

penyusun dari ketiga jenis biomassa tersebut.

13

Tabel 2.3 Perbedaan komponen penyusun ketiga limbah biomassa jamur merang

No Kriteria Kardus

(hardwood) Kapas Jeramai

Lignocellulosic constituen :

1 Selulosa (% massa) 45 – 49 80 – 95 32.10

2 Hemiselulosa (% massa) 30 5 – 20 24.00

3 Lignin (% massa) - - 12.94

Proximate Analisis :

1 Fix Carbon (% massa) 21.9 12.4 15.86

2 Ash (% massa) 2.7 6.6 18.07

3 Volatile matter (% massa) 77.6 81.0 65.47

Ultimate Analisis :

1 C (% massa) 50.0 50.40 38.45

2 H (% massa) 6.00 8.40 5.28

3 O (% massa) 42.40 39.80 -

4 HHV (MJ/kg) 19.0 18.83 15.6

(Saidur, R. 2011 ; Zhang, 2012)

2.2 Gasifikasi Biomassa

Gasifikasi biomassa merupakan proses pembakaran tidak sempurna bahan

bakar biomassa sehingga menghasilkan produksi gas mudah terbakar yang terdiri dari

Karbon monoksida (CO), Hidrogen (H2) dan sedikit Metana (CH4) (Rajvanshi, 2014).

Campuran gas hasil gasifikasi ini disebut gas produser. Setiap bahan biomassa dapat

mengalami gasifikasi, dan proses gasifikasi ini jauh lebih kompleks daripada

pembakaran biasa. Hal yang menjadi dasar terjadinya proses gasifikasi biomassa ini

adalah dengan cara melakukan pembakaran biomassa dengan udara supplai (oksigen)

yang terbatas, biasanya sekitar 20 % - 40 % dari pembakaran normal (pembakaran

stoikiometri).

Secara teoritis, rasio udara-ke-bahan bakar yang dibutuhkan untuk

pembakaran sempurna biomassa, yang didefinisikan sebagai pembakaran stoikiometri

adalah 6 : 1 sampai 6,5 : 1, melalui reaksi oksidasi (pembakaran) dengan produk

14

akhir menjadi CO2 dan H2O. Dimana proses pembakaran tersebut secara umum dapat

di jabarkan pada proses reaksi berikut ini (Reed, TB. 1988).

CH1.4O0.6 + 1.05 O2 + (3.95 N2) CO2 + 0.7 H2O + (3.95 N2) ……. (1)

Rumus molekul CH1.4O0.6 ini merupakan rumus kimia umum untuk biomassa.

Nitrogen (N2) dalam reaksi tersebut diatas, ditulis dalam tanda kurung mengingat

keberadaan Nitrogen (N2) dalam proses reaksi tersebut dapat diabaikan karena

Nitrogen (N2) merupakan gas yang terdapat pada udara yang bersifat inert (tidak

reaktif).

Namun kemudian, jika pasokan udara dikurangi menjadi sekitar 20% - 40%

dari pembakaran stoikiometrik, maka pelepasan energi kimia dari biomassa akan

berkurang, dan kemudian senyawa gas baru akan terbentuk dari proses pembakaran

yang tidak sempurna ini (disebut proses gasifikasi). Senyawa gas yang terbentuk ini

terdiri atas H2, CO, dan CH4 (methana), yang masih memiliki potensi energi kimia

yang belum dilepaskan. Proses pembakaran gasifikasi ini, dilakukan pada kondisi sub-

stoikiometri dengan rasio udara-ke-bahan bakar menjadi 1,5 : 1 sampai 1,8 : 1. Gas

yang diperoleh (H2, CO, dan CH4) disebut gas produser, yang mudah terbakar. Proses

ini dimungkinkan dalam sebuah alat yang disebut gasifier, dalam pasokan udara

terbatas melalui reaksi oksidasi parsial dan reaksi reduksi. Reaksi reduksi merupakan

reaksi endotermik untuk menghasilkan produk yang mudah terbakar seperti CO, H2

dan CH4 seperti yang ditunjukkan di bawah ini (Reed, TB. 1988).

…………………….……………….. (2)

…..... (3)

15

Reaksi ini menghasilkan karbon tersisa. Sisa karbon ini dapat direaksikan dengan uap

air. Secara stoikiometrik prosesnya akan memenuhi reaksi berikut:

C (arang) + H2O (uap air) –> CO (gas) + H2 (gas) ………………(4)

Reaksi sisa karbon dengan uap air ini dapat menghasilkan gas karbon monoksida dan

gas hidrogen. Gas hidrogen merupakan gas yang memiliki nilai pembakaran.

Namun demikian, uap air yang ditambahkan dapat pula bereaksi dengan gas hasil

proses reaksi sebelumnya. Uap air dapat berreaksi dengan gas karbon dioksida

menghasilkan gas karbon monoksida dan gas hidrogen sesuai reaksi stoikiometrik

berikut:

CO2 + H2O –> CO + H2 ……………………………………………… (5)

Reaksi ini biasa disebut dengan shift reaction atau reaksi geser. Reaksi yang dapat

menggeser karbon dioksida dan uap air menjadi gas karbon monoksida dan hidrogen.

Selain dengan uap air, karbon sisa dapat juga berreaksi dengan gas karbon dioksida

sesuai reaksi stoikiometrik berikut:

C (arang) + CO2 –> 2CO ………………………………………….. (6)

Terlihat pada Reaksi ini, karbon dikonversi oleh gas CO2 menjadi gas yang memiliki

nilai mampu bakar yaitu gas CO. Jika pada ruang gasifikasi tersebut masih tersisa gas

H2 dan arang C, maka gas H2 tersebut akan dapat bereaksi dengan karbon C tersebut

melalui reaksi berikut :

C (arang) + H2 –> CH4 ……………………………..……………….. (7)

Proses gasifikasi tersebut diatas akan berlangsung terus – menerus selama

kandungan arang (C) pada biomassa masih tersedia dan terbentuk melalui proses

16

pembakaran biomassa itu sendiri. Proses tersebut diatas dapat berlangsung terus

selama masih terjadi pembakaran bahan bakar biomassa.

2.2.1 Jenis – Jenis Reaktor Gasifikasi

Proses gasifikasi berkaitan dengan jumlah udara atau oksigen dan biomassa di

gasifier, sehingga reaktor gasifikasi diklasifikasikan menurut cara udara atau oksigen

di supplai ke dalamnya. Ada tiga jenis sistem reaktor gasifikasi berdasarkan arah

aliran udara dan atau arah supplai bahan bakar biomassanya yaitu : sistem Downdraft,

Updraft dan Crossdraft. Sesuai dengan namanya, sistem gasifikasi updraft memiliki

aliran udara yang disupplai melalui biomassa dari bawah dan gas mudah terbakar

keluar dari bagian atas reaktor. Demikian pula dalam sistem gasifikasi downdraft

udara dilewatkan dari leher ke arah bawah biomassanya (Rajvanshi, 2014).

Gambar 2.1 Jenis Reaktor Gasifikasi

Ketiga jenis sistem gasifiasi tersebut termasuk dalam jenis gasifikasi sistem fix

bed gasifier. Sistem gasifikasi jenis lain yang tidak termasuk dalam fix bed gasifier ini

adalah jenis sistem fluidized bed gasification. Dimana sistem fluidized bed tersebut

dikembangkan untuk mengatasi permasalahan yang terjadi pada fix bed gasifier.

Sitem ini cocok untuk kapasitas yang besar untuk skala industri. Berbeda dengan

17

sistem fix bed, pada sistem fluidized bed bahan bakar biomassa yang padat berbentuk

partikel kecil didalam reaktor dihembuskan oleh blower sehingga mengalami sifat

seperti fluida (fluidisasi). Berbeda dengan ketiga sistem diatas, pada sistem fluidisasi

ini, proses pembakaran dan gasifikasi dapat diatur sesuai dengan kebutuhan energi

kalor yang akan digunakan. Kelemahan pada sistem ini yaitu memiliki kandungan tar

yang tinggi, pembakaran karbon yang tidak sempurna dan kesulitan dalam pengisian

bahan bakar (Belonio, 2005)

2.2.2 Tahapan Proses Gasifikasi

Proses gasifikasi terjadi melalui empat tahapan proses yang berbeda. Masing –

masing tahapan proses tersebut memiliki tingkat keadaan temperatur yang berbeda

pula. Berikut merupakan empat tahapan proses yang terjadi pada sistem gasifikasi

tersebut :

Proses pengeringan bahan bakar

Proses pirolisis

Proses reduksi, dan

Proses pembakaran (oksidasi)

Masing – masing tahapan proses tersebut terjadi pada bahan bakar biomassa di

dalam reaktor gasifikasi yang berbeda zona-nya tergantung perbedaan temperatur

yang ada pada biomassa yang terbakar tersebut. Gambar 3 berikut menunjukkan

skema sebuah gasifier updraft dengan zona yang berbeda dan suhu masing-masing

(Rajvanshi, 2014)..

18

Gambar 2.2 Skema zona untuk tiap tahap proses gasifikasi pada sistem updraft

2.3 Kebutuhan Udara Pada Proses Gasifikasi

Jika susunan bahan bakar diketahui, maka dapat dihitung jumlah kebutuhan

udara pembakaran untuk pembakaran sempurna. (Djokosetyardjo, 1989)

Karbon (C) terbakar sempurna menjadi CO2 menurut persamaan :

C + O2 CO2 ………………………………….……………….. (8)

12 kg C + 32 kg O2 44 kg CO2

1 kg C + 32/12 kg O2 44/12 kg CO2

1 kg C + 2,67 kg O2 3,67 kg CO2

Hidrogen (H) terbakar sempurna menjadi H20 menurut persamaan :

4 H + O2 2H2O …………………………….………….…….. (9)

4 kg H + 32 O2 36 kg H2O

1 kg H + 8 kg O2 9 kg H2O

Untuk pembakaran sempurna 1 atom karbon (C) akan membutuhkan sejumlah 2,67

kg Oksigen (O2) dan 1 atom Hidrogen akan membutuhkan sejumlah 8 kg Oksigen

(O2). Berbeda pada proses gasifikasi, untuk dapat terjadinya serangkaian proses gas

19

produser gasifikasi, hanya memerlukan 20% - 40% dari pembakaran sempurna

(stoikiometri). Setiap 1 atom karbon (C) pada proses gasifikasi akan membutuhkan

sejumlah 0,53 – 1,06 kg Oksigen (O2) dan 1 atom Hidrogen akan membutuhkan

sejumlah 1,6 – 3,2 kg Oksigen (O2). Terlihat pada table 2.3 diatas, karena ketiga

bahan bakar biomassa yang digunakan memiliki jumlah atom C dan H yang berbeda,

maka kebutuhan udara gasifikasi per satu satuan massa bahan bakarnya juga akan

berbeda pula.

2.4 Analisis Energi Kalor Pada Proses Sterilisasi

Prinsip sederhana dari proses sterilisasi kumbung dengan menggunakan

tungku tradisional tersebut sebenarnya adalah merupakan serangkaian proses

perubahan / perpindahan kalor dari energi bahan bakar kayu menjadi energi uap panas

dan kemudian dipindahkan ke media tanam jerami dan ruangan kumbung. Proses ini

dapat dianggap sebagai proses yang terjadi pada kesetimbangan energi pada boiler.

Gambar berikut merupakan ilustrasi dari penjelasan perpindahan kalor yang terjadi

pada proses sterilisasi kumbung jamur merang tersebut, yaitu :

Gambar 2.3 Analisis perpindahan energi kalor pada proses sterilisasi

menuju

kumbung (QL) QH2O

Nyala api

pembakaran Qf (biomassa)

Drum

penampung air

20

Energi yang terkandung pada bahan bakar biomassa di konversi menjadi

energi kalor (panas) melalui proses pembakaran pada tungku/kompor. Energi kalor

hasil pembakaran biomassa tersebut (Q fuel = Qf) kemudian digunakan untuk

memanaskan air sehingga temperatur air mengalami kenaikan dan kemudian

mengubah fasa air tersebut menjadi uap. Energi kalor yang tersimpan pada uap panas

tersebut (QH2O) kemudian disalurkan ke kumbung dimana pada kumbung tersebut

terdapat beban kalor berupa media tanam jerami dan disebut sebagai beban kalor

media tanam (Q load = QL). Media tanam jerami yang ada di dalam kumbung tersebut

akan mengalami kenaikan temperatur akibat dari perpindahan kalor dari energi uap

panas yang bertemperatur tinggi ke media tanam jerami tersebut yang bertemperatur

lebih rendah dan akan mengalami kesetimbangan kalor pada titik temperatur tertentu

sehingga temperatur kumbung tersebut dapat dipertahankan pada kondisi temperatur

tersebut.

Potensi energi kalor yang terkandung pada bahan bakar biomassa (Qf) tersebut

dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut ini, yaitu (Keating, 2007) :

............................................................................ (10)

Dimana :

= energi kalor hasil pembakaran bahan bakar biomassa, (kJ)

= massa bahan bakar biomassa yang terbakar selama pembakaran, (kg)

HHV = nilai kalor pembakaran bahan bakar biomassa tiap satuan massa, (kJ/kg)

Rumus yang digunakan pada persamaan (10) diatas merupakan potensi energi kalor

yang terkandung pada bahan bakar biomassa (Qf) dalam satuan energi totalnya (joule).

Potensi energi kalor yang terkandung pada bahan bakar biomassa tersebut dinyatakan

21

dalam satuan energi totalnya (joule), dapat juga dinyatakan dalam satuan daya (watt)

yaitu menggunakan rumus berikut ini, (Keating, 2007) :

............................................................................ (11)

Dimana :

= laju kalor hasil pembakaran bahan bakar biomassa, (kW)

= laju massa bahan bakar biomassa yang disuplai pada pembakaran, (kg/s)

HHV = nilai kalor pembakaran bahan bakar biomassa tiap satuan massa, (kJ/kg)

Proses selanjutnya yang terjadi pada boiler adalah pemanasan sensibel dan

penguapan laten, maka untuk mengetahui berapa laju kalor yang diterima oleh air

dapat dihitung dengan dengan dua cara, yaitu menghitung laju kalor sensibel dan atau

laju kalor latennya. Persamaan yang digunakan untuk menghitung laju kalor sensibel

pada air dapat menggunakan persamaan asas Black, yaitu :

…………………………………………… (12)

Dimana :

QS.H2O = laju kalor sensibel yang terpakai untuk memanaskan air (kJ)

= massa air yang dipanaskan, (kg)

= kalor jenis air, (= 4,19 kJ/kgoC)

= temperatur air pada kondisi awal (kondisi lingkungan), (oC) dan

= temperatur air pada kondisi akhir (kondisi cair jenuh), (oC)

22

Persamaan diatas adalah utnutk menghitung kelor pemanasan sensibel pada

air, sedangkan untuk menghitung energi kalor laten penguapan air (QH2O) dapat

dihitung melalui persamaan berikut ini (Keating, 2007) :

……………………………………………… (13)

Dimana :

= Jumlah kalor yang terpakai untuk memanaskan air (kJ)

= massa uap air yang diperoleh, (kg)

= nilai kalor laten penguapan air pada kondisi jenuh, (kJ/kg)

Setiap energi kalor yang dihasilkan pada pembakaran bahan bakar biomassa

tersebut tidak seluruhnya digunakan untuk memanaskan dan menguapkan air dalam

tangki. Ada sebagian energi kalor yang terbuang ke lingkungan dalam bentuk panas,

maka besarnya efisiensi pembakaran pada tungku tersebut (efisiensi boiler = )

dapat dihitung dengan membandingkan transfer energi yang ada pada uap panas

tersebut ( dengan energi yang dikeluarkan oleh bahan bakar biomassa yang

terbakar ( tersebut, yaitu sebagai berikut (Keating, 2007) :

………………………..………………………………. (14)

Dimana :

= efisiensi pembakaran boiler pada kompor biomassa

= jumlah transfer kalor yang terdapat pada uap panas (kJ)

= energi kalor hasil pembakaran bahan bakar biomassa, (kJ)

Beban kalor yang ada pada ruangan kumbung (Q load, ) adalah merupakan

beban pemanasan sensibel media tanam jamur (jerami) yang ada pada ruang

23

kumbung. Untuk menghitung beban pemanasan sensibel tersebut dengan

menggunakan rumus azas Black sebagai berikut :

………………………………………… (15)

Dimana :

= beban pemanasan sensibel media tanam jamur pada kumbung (kJ)

= massa media tanam jamur (jerami) yang dipanaskan, (kg)

= nilai kalor jenis media tanam jamur (jerami) ( kJ/kg◦C), dan

= selisih temperatur media tanam sesudah dan sebelum pemanasan (◦C)

Ada sebagian energi kalor yang hilang dalam proses transfer panas yang

terjadi dari energi kalor laten penguapan air pada tangki menuju pipa uap uap air

terus sampai ke media tanam jamur akibat adanya kebocoran udara pada kumbung

(eksfiltrasi). Sebagian energi kalor uap tersebut dipindahkan ke lingkungan sekitar

kumbung, dan dapat dikatakan bahwa dalam hal ini terdapat efisiensi dalam proses

transfer panas tersebut. Besarnya beban pemanasan sensibel media tanam jamur yang

ada di kumbung ( ) tersebut dapat dirumuskan melalui persamaan efisiensi berikut :

………………………….…… (16)

Dimana :

= beban pemanasan sensibel media tanam jamur yang ada di kumbung (kJ)

= jumlah energi kalor laten penguapan air (kJ)

= faktor kehilangan panas pada tangki air dan pipa uap

= faktor kehilangan akibat kebocoran udara pada kumbung (eksfiltrasi)

= Energi kalor uap panas keluar pipa pada kumbung

24

2.5 Konsep Boiler Dengan Kompor Gasifikasi Biomassa

Salah satu aplikasi gasifier yang telah dibuat untuk skala kecil rumah tangga

adalah dalam bentuk kompor gasifikasi biomassa. Kompor ini dibuat dengan desain

tertentu sehingga dapat menerapkan sistem pembakaran dengan udara yang terbatas

sehingga gas produser yang mudah terbakar (proses gasifikasi) dapat dihasilkan dari

pembakaran pada kompor biomassa ini. Berikut ini merupakan gambar rancangan dari

kompor gasifikasi biomassa yang telah dibuat tersebut :

Gambar 2.4 Skema proses gasifikasi pada kompor biomassa

Bahan bakar biomassa yang ada di bagian tengah kompor dibakar dengan

nyala api awal dengan bantuan minyak/spiritus sehingga terjadi proses pembakaran

pada bagian atas biomassa. Pembakaran terus berlanjut namun karena supplai udara

yang mengalir dari bawah kompor sedikit, maka pembakaran yang terjadi pada ruang

bakar tersebut menjadi tidak sempurna dan proses gasifikasi pun terjadi dengan

menghasilkan gas produser yang mudah terbakar. Gas produser yang dihasilkan dari

biomassa tersebut menguap ke bagian atas dan ke samping lalu menuju ke ruang

bakar hingga akhirnya terbakar dan proses pembakaran tersebut berlangsung terus

menerus dengan gas produser hasil gasifikasi tersebut. Panas yang dihasilkan dari

Supplai udara

masuk

Gas produser hasil

gasifikasi Bahan bakar

biomassa

Ruang

pembakaran

25

pembakaran gas hasil gasifikasi tersebut kemudian digunakan untuk memanaskan air

yang ada dalam panci sampai pada titik temperatur jenuh 100oC, lalu kemudian

menguapkannya. Uap panas inilah yang dialirkan ke dalam kumbung dan digunakan

untuk sterilisasi media tanam jamur merang (jerami) yang berada di dalam kumbung

tersebut.