Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
14 No.
1 Tahun 2026
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
TERMOGRAVIMETRI ANALISIS ULTIMAT DAN PROKSIMAT BIOMASSA
SERTA PENENTUAN NILAI KALOR
Rifqi Sufra1,2*.
Herri Susanto1.
Jenny Rizkiana3.
Suharto4.
Arysca Wisnu Satria1 Prodi Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri.
Institiut Teknologi Sumatera.
Jl.
Terusan Ryacudu Lampung Selatan.
Integrated Waste and Agro Center.
Institiut Teknologi Sumatera.
Jl.
Terusan Ryacudu Lampung Selatan.
Prodi Teknik Bioenergi dan Kemurgi Fakultas Teknologi Industri.
Institut Teknologi Bandung.
Jl.
Ganesa No.
Coblong Bandung Badan Riset Inovasi Nasional.
Jl.
Sutami KM 15 Lampung Selatan email: rifqi.
sufra@tk.
ABSTRAK
Karakterisasi biomassa adalah hal yang penting untuk mengetahui komponen yang terkandung pada Beberapa jenis biomassa yang diteliti yaitu kayu akasia, kayu gamal, arang batok kelapa, dan arang kayu, sebagai bahan bakar untuk proses gasifikasi melalui uji proksimat, uji ultimat, dan penentuan nilai kalor tinggi (HHV).
Data analisis ultimat memanfaatkan analisis termografimetri (TGA) agar efisien.
Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa arang batok kelapa dan arang kayu memiliki kandungan karbon tetap tertinggi .
,66 dan 68,98%) dan unsur C yang lebih tinggi .
,87 dan 54,94%) serta kadar abu lebih rendah dibanding kayu akasia dan kayu gamal, sehingga menghasilkan nilai kalor tertinggi .
,01 dan 22,05 mJ/k.
dan berpotensi memberikan performa gasifikasi yang lebih baik.
Sebaliknya, kayu akasia dan kayu gamal menunjukkan kadar zat terbang .
,03 dan 76,38%) dan abu yang relatif lebih tinggi .
,88%) menghasilkan nilai kalor yang lebih Secara keseluruhan, hasil penelitian mengindikasikan bahwa arang batok kelapa dan arang kayu lebih direkomendasikan sebagai bahan bakar utama pada sistem gasifikasi.
Kata kunci: analisis proksimat, analisis ultimat, biomassa, nilai kalor, termogravimetri ABSTRACT Biomass characterisation is important for knowing the contained components in biomass.
Some types of biomass studied were wood of acacia (Acacia mangiu.
, gamal (Gliricidia sepiu.
, coconut shell (Cocos nucifer.
charcoal, and wood charcoal, for the gasification process through proximate analysis, ultimate analysis, and determination of high heating value (HHV).
Ultimate analysis data utilised thermogravimetric analysis (TGA) for efficiency.
The characterisation results show that coconut shell charcoal and wood charcoal have the highest fixed carbon content .
66% and 68.
98%) and higher C element .
87% and 54.
94%) as well as lower ash content compared to acacia wood and gamal wood, resulting in the highest calorific value .
01 and 22.
05 mJ/k.
and potentially better gasification Conversely, acacia wood and gamal wood show relatively higher volatile matter content .
03% and 76.
38%) and ash .
88%), resulting in lower calorific values.
Overall, the research results indicate that coconut shell charcoal and wood charcoal are more recommended as the primary fuel in the gasification system.
Keywords: biomass, higher heating value, proximate analysis, thermogravimetric analysis, ultimate Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
14 No.
1 Tahun 2026
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
PENDAHULUAN
Iseporibol Calorimeter Expanded System.
AuPARRAy Calorimeter 6220, akurasi energi A0,1%) untuk verifikasi nilai kalor, serta peralatan pendukung distilasi atau analisis komposisi sesuai kebutuhan.
Analisis proksimat dilakukan berdasarkan standar ASTM E870, meliputi pengukuran kadar air, volatile matter, fixed carbon, dan abu.
Data proksimat yang diperoleh dari hasil TGA digunakan untuk menghitung analisis ultimat (C.
O) dengan metode korelasi empiris Nilai menggunakan persamaan empiris DulongAos formula .
berdasarkan hasil analisis ultimat, kemudian divalidasi dengan hasil pengukuran menggunakan bomb calorimeter.
Biomassa kayu merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang berpotensi besar dikembangkan sebagai bahan bakar alternatif, seiring dengan permintaan kebutuhan energi terus meningkat (Paranita, 2.
Karakterisasi energi biomassa umumnya dilakukan melalui analisis proksimat, analisis ultimat, dan penentuan nilai kalor, namun metode konvensional untuk analisis ultimat dan kalor bersifat rumit, mahal, serta memerlukan waktu yang panjang (Xing et al.
, 2.
Analisis (TGA) pendekatan yang lebih efisien, karena dapat menghasilkan data proksimat dari pengukuran kehilangan massa selama pemanasan (Park et , 2.
Data proksimat ini kemudian dapat menggunakan persamaan empirik, yang pada akhirnya memungkinkan prediksi nilai kalor biomassa kayu.
Umumnya karakterisasi biomassa dengan analisis ultimat dan proksimat banyak berkaitan dengan nilai kalor untuk pembakaran, salah satunya pada gasifikasi Penelitian memanfaatkan TGA sebagai dasar perhitungan proksimat, ultimat, dan nilai kalor, sehingga diperoleh metode karakterisasi energi biomassa yang lebih cepat dan hemat biaya.
Ultimat (%) C = .
aya y 0,.
,455 y ycOycA) H = .
aya y 0,.
,062 y ycOycA) O = .
aya y 0,.
,476 y ycOycA) .
yayaycO = .
,3536 y yay.
,1559 y ycOycA) Oe.
,0078 y ycaycE.
Pelaksanaan Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Institut Teknologi Sumatera, dan karakterisasi di Laboratorium Instrumen.
Bioenergy Engineering and Chemurgy.
ITB, serta Laboratorium Karakterisasi Lanjut Yogyakarta (BRIN) melalui layanan ELSA-BRIN.
METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat Bahan yang digunakan Adalah kayu akasia (Acacia mangiu.
, gamal (Gliricidia sepiu.
, arang batok kelapa (Cocos nucifer.
dan arang kayu akasia yang berasal dari Lampung Selatan.
Institut Teknologi Sumatera.
Alat berupa mesin pencacah .
, blender, dan mesh tray tersedia di Laboratorium Institut Teknologi Sumatera.
Lampung Selatan.
Desain Penelitian dan Analisa Data Penelitian yang dilakukan adalah preparasi biomassa untuk karakterisasi komponen fixed carbon, volatile matter, ash content, unsur C.
O yang terdapat pada biomassa melalui uji ultimat dan proksimat.
Praktik Thermogravimetric Analyzer (TGA.
LABFIT.
Apollo L, akurasi A0,1 AC) untuk memperoleh data kehilangan massa akibat pemanasan.
Bomb Calorimeter (PARR Automatic Gambar 1.
Diagram Alir Penelitian Karakterisasi Biomassa Pada Gambar 1.
menjelaskan tahapan persiapan setiap sampel biomassa sebelum dilakukan uji proksimat untuk mengetahui Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
14 No.
1 Tahun 2026
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
VM, abu, dan FC dan ultimat untuk menentukan kandungan unsur C.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1.
Karakterisasi biomassa Uji Proksimat dan Ultimat
Analisis Proksimat (%) Analisis Ultimat (%) Biomassa
Ash
Kayu akasia
17,09 64,03 18,88
40,02
4,86 35,67
(Acacia mangiu.
HHV
(MJ/k.
18,56 Kayu gamal (Gliricidia sepiu.
12,15 76,38 2,77 42,49 5,37 40,05 7,70 Arang batok kelapa (Cocos nucifer.
72,66 25,46 1,88 57,87 5,36 34,21 30,01 Arang kayu akasia
68,98 24,18 1,79
54,94
5,09 32,48
22,05
Keterangan: FC .
ixed carbon atau karbon teta.
VM (Volatile Matter atau zat terban.
Ash .
adar ab.
Tabel 1.
menyajikan hasil analisis proksimat (FC.
VM.
As.
, analisis ultimat (C.
O), dan nilai kalor tinggi (HHV) dari kayu akasia, kayu gamal, arang batok kelapa, dan arang kayu akasia, yang digunakan untuk mengevaluasi dan masingAcmasing Analisis proksimat merupakan metode untuk menganalisis karakteristik biomassa.
Komponen proksimat terdiri dari zat terbang .
olatile matte.
, karbon tetap .
ixed carbo.
, dan kadar abu .
sh conten.
Data dari hasil analisis proksimat dapat digunakan untuk menghidtung data ultimat biomassa (Ardila et al.
, 2.
sehingga data proksimat wet basis perlu diubah terlebih dahulu menjadi dry basis.
Fixed carbon paling besar terindikasi pada arang batok kelapa yaitu 72,66%, arang kayu 68,98%, kemudian kayu akasia dan gamal dibawah 20%.
FC tinggi pada arang batok kelapa dan arang kayu menunjukkan kandungan karbon padat yang besar sehingga zona reduksi akan lebih dominan, menghasilkan gas CO dan H2 lebih tinggi saat reaksi boudouard dan water-gas shift (Alwan.
Ketika kadar karbon tetap meningkat, sebagian besar zat terbang yang banyak mengandung hidrogen dan oksigen telah berkurang banyak.
Akibatnya komposisi dari karbon (C) meningkat dengan menurunnya kadar hidrogen (H) dan kadar oksigen (O) pada Karbon tetap pada analisis proksimat berbanding lurus dengan komponen karbon pada analisis ultimat.
VM yang tinggi pada kayu akasia dan gamal menandakan pelepasan gas volatil besar saat pirolisis, sehingga nyala awal dan stabilitas api di zona oksidasi lebih mudah tercapai namun berpotensi menghasilkan tar lebih banyak (Narega et al.
, 2.
, sedangkan abu lebih tinggi pada akasia berarti banyak padatan anorganik yang tersisa setelah pembakaran atau pirolisis (Puri et al.
, 2.
, dapat berisiko slagging atau fouling mengganggu permeabilitas bed pada alat (Alam et al.
, 2.
Dari hasil uji ultimat menggambarkan komposisi unsur C.
O yang menentukan potensi energi kimia dan rasio stoikiometri reaksi saat gasifikasi.
Unsur karbon paling besar pada arang batok kelapa yaitu 57,87%, kemudian arang kayu 54,94%.
Kayu gamal (Gliricidia sepiu.
42,49%, dan paling kecil pada kayu akasia sebesar 40,02%.
Dari penelitian ini arang mengandung karbon diatas 50% baik arang batok kelapa maupun arang kayu, diikuti oleh kandungan VM yang rendah.
Hal ini sesuai dengan ciri-ciri biomassa yang sudah melalui proses pirolisis, yaitu dekomposisi termal tanpa oksigen akan menghilangkan senyawa volatil yang kaya akan oksigen, sehingga residu yang dihasilkan kaya akan karbon, hal ini menunjukkan pola yang sama, ciri khas material yang sudah menjadi arang serupa dengan penelitian oleh (Hasibuan & Pardede, 2.
Setelah dikarbonisasi menjadi arang, sebagian besar air dan senyawa volatil tersebut terlepas, meninggalkan padatan yang komposisi utamanya karbon, sehingga secara fraksi massa arang jauh lebih banyak kandungan karbon daripada kayu mentahnya (Supriyanto & Ismanto, 2.
Sedangkan unsur karbon dari kayu akasia dan gamal terindikasi dibawah 50% hal ini sesuai dengan penelitian oleh (Camaraza-medina, 2.
bahwa umumnya karbon pada biomassa hardwood berkisar antara 48-52%.
Kayu akasia dan gamal punya H sekitar 4,86Ae5,37% dan O tinggi 35,67Ae40,05%, sedangkan arang batok dan arang kayu punya H Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
14 No.
1 Tahun 2026
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
mirip (A5%) tetapi O jauh lebih rendah, 34,21% dan 32,48% menunjukkan kayu mentah masih kaya gugus fungsional beroksigen (OH.
CO.
COOH) pada selulosa atau hemiselulosa, sedangkan arang sudah kehilangan sebagian besar senyawa volatil kaya oksigen akibat pirolisis sehingga O turun dan fraksi C relatif naik (Rusydi, 2.
Berdasarkan hasil analisis HHV, pengaruh jenis biomassa dapat dilihat pada Tabel 1.
Arang batok kelapa menunjukkan HHV tertinggi, mencapai 30,01 MJ/kg, demikian juga terjadi pada arang kayu sebesar 22,05 MJ/kg.
Pada kedua arang ini, sebagian besar massa terdiri dari atom C .
katan CAeC dan CAeH).
Ikatan ini saat dioksidasi menjadi COCC dan HCCO bersifat sangat energetic (Mencarelli et al.
, 2.
, sejalan dengan berkurangnya gugus O dan komponen volatile sehingga (HHV) panas yang dilepas per kilogram menjadi lebih besar, energi potensial kimianya dilepas sebagai panas pembakaran (Rampe et al.
, 2.
Arang kayu memiliki HHV sekitar 22 MJ/kg, lebih rendah daripada arang batok kelapa tetapi lebih tinggi dibanding kayu mentah akasia.
Kenaikan HHV dibanding kayu menunjukkan bahwa proses pirolisis telah berhasil mengurangi moisture dan VM kaya oksigen, meningkatkan kandungan FC dan karbon ultimat di atas 50%.
Namun, sedikit lebih rendahnya HHV dibanding arang batok kemungkinan terkait dengan perbedaan struktur pori, derajat karbonisasi dan komposisi mineral .
, yang belum setinggi tempurung kelapa.
(Febriani et al.
, 2.
menunjukkan pola serupa pada arang tandan kosong dan cangkang sawit, temperatur karbonisasi lebih tinggi menghasilkan arang dengan FC lebih besar, volatil lebih rendah, dan nilai kalor yang lebih tinggi, yang menegaskan bahwa derajat karbonisasi adalah faktor utama peningkat HHV.
Kayu akasia memiliki HHV sekitar 18Ae19 MJ/kg .
asis kerin.
, yang sesuai dengan tipikal kayu keras tropis dengan kandungan karbon sekitar 40% dan oksigen sekitar 35Ae40%, yang berkaitan bahwa sebagian besar massa akasia masih berupa gugus selulosaAehemiselulosaAe lignin yang kaya oksigen (Longui et al.
, 2.
sehingga nilai HHV dapat lebih rendah dibandingkan arang, meskipun VM tinggi pada kayu gamal mendukung kemudahan penyalaan, keberadaan kelembapan dan senyawa volatil beroksigen menurunkan energi bersih per satuan massa (HHV) karena sebagian energi digunakan untuk penguapan air dan pemutusan ikatan CAe O/HAeO (Nhuchhen & Afzal, 2.
Pengaruh kadar abu berlawanan terhadap HHV dari biomassa, semakin tinggi kadar abu yang terdapat dalam bahan bakar, maka nilai HHV yang dihasilkan rendah.
Untuk mengetahui kualitas dari syn-gas dari gasifikasi biomassa biasanya dapat dilihat dari HHV (Saputro et al.
Kayu akasia memiliki kadar abu tertinggi sebesar 18,88%, kayu gamal hanya mengandung 77%, sedangkan arang batok kelapa dan arang kayu masing masing 1,88% dan 1,79%.
Abu yang tinggi berarti biomassa masih banyak mengandung mineral anorganik .
ilika, alkali atau alkaliActana.
yang tidak menyumbang energi, menyebabkan penurunan HHV per kg bahan bakar dan meningkatkan jumlah residu padat anorganik yang tertinggal setelah proses pembakaran sempurna dalam gasifier .
lat pembentukan slag atau kerak dan menyebabkan channeling pada alat pembakaran (Wang et al.
Abu sangat rendah pada kayu gamal, arang batok kelapa, dan arang kayu mengindikasikan bahwa fraksi organik (C.
O) mendominasi, sehingga porsi massa yang benar benar dapat terkonversi menjadi gas mampu bakar lebih besar (Puri et al.
, 2.
Komposisi hidrogen (H) menunjukkan korelasi positif terhadap HHV dikarenakan hidrogen (H) dan karbon (C) memiliki entalpi pembakaran yang tinggi yang dapat dilepaskan melalui reaksi oksidasi bersifat eksotermis (Tao et al.
, 2.
KESIMPULAN
Secara keseluruhan, hasil uji proksimat dan ultimat menunjukkan bahwa arang batok kelapa dan arang kayu memiliki kandungan karbon tetap dan nilai kalor tertinggi dengan kadar abu rendah, sehingga paling unggul dan paling layak digunakan sebagai bahan bakar pada proses gasifikasi, mampu menghasilkan energi lebih besar dengan potensi masalah operasional yang lebih kecil dibanding kayu akasia dan kayu gamal dengan nilai kalor dan kandungan karbonnya lebih rendah serta cenderung menghasilkan tar dan abu lebih tinggi.
Penelitian lanjutan disarankan untuk menambah variasi jenis biomassa lokal, dan analisis komposisi mineral abu.
Jurnal Al Ulum LPPM Universitas Al Washliyah Medan Vol.
14 No.
1 Tahun 2026
P-ISSN 2338-5391 | E-ISSN 2655-9862
UCAPAN TERIMA KASIH
Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Karakteristik Arang dari Tempurung Kelapa Effect of Pyrolysis Temperature and Time on Characteristics of Coconut Shell Charcoal.
Jurnal Teknik Kimia USU, 12.
, 46Ae53.
https://doi.
org/https://doi.
org/10.
32734/jtk.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada LPPM-ITERA atas pendanaan penelitian (No.
1962f/IT9.
1/PT.
03/2.
tahun anggaran Terima kasih juga disampaikan kepada Program Studi Teknik Bioenergi dan Kemurgi.
FTI-ITB, serta Laboratorium Karakterisasi Lanjut Yogyakarta (BRIN) melalui layanan ELSA-BRIN atas dukungan fasilitas analisis ultimat biomassa dalam penelitian ini.
Longui.
Lima.
Ranzini.
Barbosa.
de A.
Yamaji.
Junior.
de J.
Jynior.
da S.
, & Assumpyyo, .
Wood chemical characterization of Acacia mangium and Calophyllum Research.
Society Development, 1Ae13.
https://doi.
org/http://dx.
org/10.
sd-v13i12.
DAFTAR PUSTAKA