Infotekmesin Vol.
No.
Juli 2025 p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 DOI: 10.
35970/infotekmesin.
2464, pp.
Optimalisasi Ko-Pirolisis Campuran Eceng Gondok dan Batubara Muda Terhadap Produksi Bio-Oil.
Gas, dan Char AAoyan Sabitah1*.
Ichwan Noor Ardiyat2.
Misbachudin3 1,2,3Program Studi Teknik Mesin.
Politeknik Negeri Banjarmasin 1,2,3Jln.
Brigjen H.
Hasan Basri (Komplek Unla.
Kayutangi.
Banjarmasin 70123.
Indonesia E-mail: ayansabitah@poliban.
id1, ichwannoorardiyat@poliban.
id2, misbach.
mt@poliban.
Abstrak Info Naskah:
Naskah masuk: 17 September 2024 Direvisi: 6 November 2024 Diterima: 3 Desember 2024 Salah satu biomassa yang melimpah di Indonesia adalah eceng gondok, yang dapat diubah menjadi energi melalui pirolisis.
Penelitian ini mengeksplorasi pengaruh suhu pada proses ko-pirolisis campuran eceng gondok dan batubara muda untuk menghasilkan produk bio-oil, gas, dan char.
Metode yang digunakan adalah pirolisis dengan variasi suhu pada campuran eceng gondok dan batubara muda dalam reaktor Pengujian dilakukan pada suhu 400AC dengan berbagai komposisi campuran eceng gondok dan batubara, dan produk yang dihasilkan berupa bio-oil, gas, dan char kemudian diukur untuk menentukan hasilnya.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada pirolisis eceng gondok murni, produksi gas mencapai 120 gram, bio-oil 108 gram, dan char 72 gram.
Penambahan batubara hingga 30% meningkatkan produksi char menjadi 113 gram, tetapi menurunkan produksi gas menjadi 94 gram dan bio-oil menjadi 87 gram.
Gas yang dihasilkan didominasi oleh metana .
,315%) pada campuran 70% eceng gondok dan 30% batubara, sedangkan hidrogen mencapai 33,721% pada eceng gondok murni.
Abstract Keywords:
water hyacinth.
young coal.
One of the abundant biomass resources in Indonesia is water hyacinth, which can be converted into energy through pyrolysis.
This research explores the effect of temperature on the co-pyrolysis process of a mixture of water hyacinth and young coal to produce bio-oil, gas, and char.
The method used is pyrolysis with temperature variations on the mixture of water hyacinth and young coal in a batch reactor.
The testing was conducted at a temperature of 400AC with various compositions of water hyacinth and coal mixtures, and the resulting products in the form of bio-oil, gas, and char were then measured to determine the yield.
The research results show that in the pyrolysis of pure water hyacinth, gas production reaches 120 grams, bio-oil 108 grams, and char 72 grams.
The addition of coal up to 30% increases char production to 113 grams, but decreases gas production to 94 grams and bio-oil to 87 grams.
The gas produced is dominated by methane .
315%) in a mixture of 70% water hyacinth and 30% coal, while hydrogen reaches 33.
721% in pure water hyacinth.
*Penulis korespondensi:
AAoyan Sabitah E-mail: ayansabitah@poliban.
p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Pendahuluan Biomassa sebagai salah satu sumber energi berkelanjutan terbesar di dunia, memiliki banyak sumber daya energi alternatif yang ada dalam berbagai bentuk di seluruh dunia dan dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil konvensional karena ketersediaannya, manfaat ekonomi dan lingkungan yang tak terhitung banyaknya karena merupakan sumber karbon dengan netralitas CO2 .
Sumber biomassa bervariasi dari satu negara ke negara lain dengan tingkat akumulasi yang bervariasi, sebagai akibat dari beberapa faktor yang meliputi, antara lain, kondisi dan lokasi geografis, tingkat populasi, tingkat pembangunan ekonomi, pembangunan pertanian, pembangunan hutan, pertumbuhan industri, permintaan pangan, teknologi produksi dan pemrosesan, dan gaya hidup.
Menurut Shen et al.
, biomassa dikenal sebagai sistem energi terbesar keempat setelah batu bara, minyak dan gas, yang saat ini memasok sekitar 14% dari konsumsi energi tahunan dunia.
Oleh karena itu, pengembangan dan pemanfaatan biomassa telah menarik perhatian dunia .
Indonesia merupakan wilayah kepulauan yang luas dan memiliki sumber biomassa yang melimpah, salah satu tumbuhan yang mudah berkembang biak dan dianggap gulma bagi masyarakat adalah eceng gondok.
Eceng gondok dapat diolah menjadi energi terbarukan dengan metode konversi biolimia atau termokimia seperti proses pirolisis.
Umumnya, metode konversi biokimia atau termokimia biasanya digunakan dalam mengubah biomassa menjadi energi yang berguna .
Hasil penelitian menunjukkan bahwa teknologi konversi termal seperti pembakaran langsung, gasifikasi, pirolisis, dan pencairan hidrotermal baru-baru ini semakin mendapat perhatian karena jauh lebih cepat dari pada proses biologis .
isalnya, pencernaan anaerobik, fermentas.
Selain itu, teknologi termokimia dapat diterapkan dalam produksi energi dari limbah tertentu, seperti plastik, yang tidak dapat diurai oleh aktivitas mikroba .
Di antara proses konversi termal, pirolisis merupakan metode yang paling efisien dan menjanjikan yang menghasilkan energi dengan rasio bahan bakar terhadap umpan yang tinggi .
Oleh karena itu, pirolisis telah menarik perhatian besar sebagai salah satu cara yang layak dan menjanjikan untuk mengekstraksi energi dari biomassa, khususnya minyak pirolisis.
Minyak pirolisis .
io-oi.
adalah produk cair dari proses pirolisis yang berpotensi untuk digunakan sebagai bahan bakar atau bahan baku untuk banyak bahan kimia komoditas.
Namun, kandungan oksigen dalam minyak pirolisis tinggi .
ekitar 35Ae60 wt%).
, .
, dan telah diidentifikasi ada dalam beberapa bentuk senyawa teroksigenasi .
isalnya, asam, alkohol, aldehida, ester, keton, fenol, oligomer turunan lignin, dll.
), dan sebagian besar ditemukan sebagai air .
Distribusi produk ini sangat dipengaruhi oleh parameter proses, antara lain suhu pirolisis dan durasi tinggal, pembagian ini dapat digambarkan pada gambar 1.
Gambar 1.
Komposisi produk reaksi pirolisis .
Penelitian terkini telah menunjukkan bahwa kopirolisis biomassa dengan bahan berbasis polimer dapat meningkatkan hasil dan kualitas produk melalui efek Misalnya, interaksi antara senyawa volatil dari biomassa dan spesies radikal dari polimer dapat meningkatkan produksi hidrokarbon aromatik, yang sangat bernilai dalam berbagai aplikasi industri .
Lebih jauh, peran suhu dalam pirolisis sangat penting karena mempengaruhi kinetika reaksi kimia dan stabilitas senyawa yang dihasilkan.
Perubahan suhu selama pirolisis secara signifikan mempengaruhi hasil.
Misalnya, penelitian telah menyoroti peran penting suhu dalam menentukan hasil dan komposisi bio-oil dalam pirolisis kayu dan biomassa .
Pengaruh suhu operasi terhadap hasil dan komposisi bio-oil telah dieksplorasi dalam penelitian yang melibatkan selulosa, hemiselulosa, dan lignin, yang menunjukkan bahwa desain dan suhu operasi reaktor secara signifikan mempengaruhi hasil dan komposisi bio-oil secara keseluruhan .
Selain itu, penelitian yang membandingkan pirolisis gelombang mikro dan pirolisis konvensional menunjukkan bahwa hasil bio-oil meningkat seiring dengan suhu pirolisis yang lebih tinggi .
Penelitian tentang produksi bio-oil dari jerami jagung dan sumber biomassa lainnya telah menggarisbawahi pengaruh suhu terhadap produksi bio-oil, arang, dan syngas .
Meskipun penelitian tentang pirolisis telah dilakukan secara ekstensif, interaksi dan kondisi optimal untuk kopirolisis eceng gondok dan batu bara muda, khususnya yang berkaitan dengan suhu, belum dieksplorasi secara Penelitian ini bertujuan untuk mengatasi kesenjangan pengetahuan yang ada dengan memeriksa secara sistematis bagaimana variasi campuran bahan eceng gondok dengan batubara muda mempengaruhi reaksi kimia dan hasil produk selama proses ko-pirolisis pada temperatur 400 AC.
Penelitian ini mengeksplorasi efek sinergis dari penggabungan dua bahan limbah yang berbeda pada berbagai suhu, suatu area yang belum pernah dipelajari secara komprehensif sebelumnya.
Selain itu, penelitian ini bertujuan untuk mengoptimalkan parameter proses untuk memaksimalkan hasil produk bernilai tinggi sambil meminimalkan dampak lingkungan.
Upaya ini berkontribusi secara signifikan terhadap pengembangan strategi pengelolaan limbah yang berkelanjutan.
p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Metode Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah eceng gondok dan batu bara muda, yang bersumber dari wilayah kalimantan Selatan.
Indonesia.
Eceng gondok berasal dari sungai barito, sedangkan batu bara muda berasal dari sisa perusahaan tambang sekitar, dikumpulkan untuk memastikan sampel yang representatif.
Kedua bahan tersebut dipilih karena kelimpahannya dan potensinya untuk ko-pirolisis.
Gambar 3.
Instalasi penelitian Prosedur pertama menyiapkan tumbuhan eceng gondok dan batubara muda, kemudian keduanya dikeringkan.
Eceng gondok dan batu bara yang sudah dikeringkan diperkecil ukurannya hingga menjadi serbuk dengan ukuran 1-2mm menggunakan blender sebelum diuji kadar airnya menggunakan alat moisture analyzer yang bertujuan untuk memastikan kadar air 10%.
Timbang eceng gondok yang sudah dikeringkan dan diperkecil ukurannya menjadi serbuk sebanyak 300 gram untuk dimasukan ke dalam reaktor batch.
Hidupkan reaktor dengan mencolokkan ke listrik untuk menyalakan heater yang menjadi sumber panas reaktor batch serta atur temperatur yang sudah ditentukan 400 AC.
Proses pirolisis dilakukan selama 90 menit, setelah proses pirolisis selesai ukur volume dan massa bio oil dan Ulangi proses pirolisis dengan variasi campuran Bio oil dan char hasil pirolisis kemudian diukur menggunakan gelas ukur dan timbangan.
Selain bio oil dan char terdapat gas yang diperoleh selama proses berlangsung.
Gas yang diperoleh ditampung dilakukan pengujian kandungan menggunakan alat Gas Chromatography untuk mengetahui kandungan senyawa yang terbentuk dari proses Hasil produk gas dihitung menggunakan rumus tertentu yang memperhitungkan volume gas yang diproduksi dan kondisi saat pirolisis dilakukan.
Pendekatan sistematis ini memastikan kuantifikasi yang tepat dari semua hasil pirolisis, yang sangat penting untuk mengevaluasi efisiensi dan efektivitas proses.
Gambar 2.
Diagram alir penelitian Percobaan ko-pirolisis dilakukan menggunakan reaktor batch tabung baja tahan karat (SS.
, dapat dilihat pada Reaktor tersebut memiliki diameter dalam 5 cm, diameter luar 5,6 cm, dan panjang 40 cm.
Instrumen utama meliputi: .
gelas ukur berfungsi untuk mengukur cairan yang dihasilkan proses pirolisis.
Data logger berfungsi sebagai alat ukur temperatur selama proses.
timbangan berfungsi sebagai alat ukur berat bahan baku dan sisa hasil proses pirolisis yang berbentuk padat.
komputer berfungsi sebagai alat perekam data.
ycCycnyco (%) = ycAycaycycyca ycyycycuyccycyco ycCycnyco ycAycaycycyca ycycuycycayco ycaycaEaycaycu ycaycaycoyc yaEaycayc (%) = y 100 ycAycaycycyca ycEycycuyccycyco yaEaycayc ycAycaycycyca ycycuycycayco ycaycaEaycaycu ycaycaycoyc yaycayc (%) = 100 Oe .
cEycycuyccycyco ycCycnyco ycEycycuyccycyco yaEaycayc Hasil dan Pembahasan 1 Pengaruh Temperatur Terhadap Laju Produksi Gas Proses pirolisis yang dilakukan pada berbagai komposisi campuran antara eceng gondok dan batubara menghasilkan perbedaan signifikan dalam laju produksi gas dan kenaikan suhu pemanasan.
Hasil dapat dilihat pada p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 Eceng gondok 100% Tempera Biomassa Tempera Pemanas Volume .
Temperatur (AC) Laju
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Waktu .
(A) Eceng gondok 90% Batubara 10% Temperat Biomassa Volume .
Temperatur (AC) Temperat
Pemanasa
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Waktu .
(B) Temperat Pemanasa Temperat Biomassa Volume .
Temperatur (AC) Eceng gondok 80% Batubara20% Laju
Produksi
Gas
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Waktu .
(C) Volume .
Temperatur (AC) Eceng gondok 70% Batubara 30% Tempe Bioma Tempe Peman Laju Produk si Gas Pada campuran 80% eceng gondok dan 20% batubara, suhu pemanasan mencapai puncak sekitar 400AC dalam waktu 30 menit, dengan laju produksi gas juga mencapai puncaknya pada titik waktu yang sama, sebelum menurun Tren serupa juga terlihat pada komposisi 90% eceng gondok dan 30% batubara, meskipun dalam hal ini, suhu pemanasan mencapai 450AC, sementara produksi gas menurun lebih cepat setelah mencapai puncaknya .
Pada pirolisis eceng gondok 100%, suhu pemanasan tetap pada angka 400AC, tetapi volume gas yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan campuran yang melibatkan batubara .
Secara umum, semakin tinggi persentase batubara, suhu pemanasan cenderung lebih cepat naik, namun produksi gas menurun lebih cepat, seperti terlihat pada komposisi 90% eceng gondok dan 10% batubara .
Efektivitas pirolisis sangat dipengaruhi oleh suhu pemanasan dan komposisi biomassa serta batubara yang Menurut studi oleh Jamin E, et.
al, suhu optimal pirolisis berkisar antara 350AC hingga 500AC, yang sesuai dengan hasil penelitian ini dimana puncak suhu berada pada rentang tersebut untuk semua komposisi yang diuji .
Sebuah kajian menyebutkan bahwa komposisi material yang digunakan dalam pirolisis memiliki pengaruh signifikan terhadap laju produksi gas dan yield bio-oil yang dihasilkan.
Dalam penelitian ini, laju produksi gas tertinggi terjadi pada eceng gondok 100%, sementara campuran dengan batubara menunjukkan penurunan lebih cepat.
Studi lain menunjukkan bahwa laju produksi gas pada pirolisis biomassa cenderung menurun setelah suhu stabil, yang juga diamati pada penelitian ini setelah menit ke-30 untuk semua komposisi .
Penggunaan batubara dalam campuran dengan biomassa dapat mempengaruhi komposisi gas yang dihasilkan, karena batubara cenderung meningkatkan produksi tar dan mengurangi gas sintetis seperti CO dan H2, yang mungkin juga menjelaskan mengapa campuran dengan batubara menunjukkan laju penurunan gas yang lebih cepat dibandingkan dengan 100% eceng gondok .
2 Hasil persentase kandungan gas Hasil percobaan pirolisis campuran eceng gondok dan batu bara dengan berbagai komposisi, selanjutnya dilakukan pengujian kandungan gas yang diperoleh menunjukkan data hasil kromatogram yang bervariasi tergantung pada rasio campuran eceng gondok dan batu bara, serta proses pirolisis pada suhu 400AC.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Waktu .
(D) Gambar 4.
Hubungan Temperatur dengan Laju Produksi Gas{(A) Eceng Gondok 100% .
(B) Eceng Gondok 90% Batubara 10% .
(C) Eceng Gondok 80% - Batubara 20% .
(D) Eceng Gondok 70% - Batubara 30%} (A) p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858
(B)
(C)
(D)
Gambar 5.
Persentase Kandungan Gas{(A) Eceng Gondok 100% (B) Eceng Gondok 90% - Batu Bara 10% .
(C) Eceng Gondok 80% - Batu Bara 20% .
(D) Eceng Gondok 70% - Batu Bara Pirolisis campuran eceng gondok dan batu bara pada suhu 400AC menghasilkan gas-gas utama berupa metana, hidrogen, dan karbon dioksida.
Berdasarkan hasil yang diperoleh dari berbagai komposisi campuran, gas metana dominan pada komposisi yang mengandung batu bara lebih tinggi, sedangkan hidrogen meningkat seiring dengan meningkatnya proporsi eceng gondok.
Pirolisis campuran biomassa dan batu bara menghasilkan gas metana sebagai komponen utama ketika batu bara menjadi salah satu bahan baku utama .
Pada campuran eceng gondok 70% dan batu bara 30%, metana menyumbang sekitar 67,315% dari total gas yang dihasilkan, yang menunjukkan dominasi batu bara dalam pembentukan hidrokarbon ringan.
Batu bara, yang kaya akan karbon, diketahui menghasilkan hidrokarbon seperti metana selama pirolisis, terutama pada suhu tinggi .
Di sisi lain, hidrogen dan karbon dioksida juga dihasilkan dalam jumlah signifikan, masing-masing 25,443% dan 7,243%.
Hidrogen terutama dihasilkan dari dekomposisi lignin dan hemiselulosa dalam eceng gondok.
Pada campuran eceng gondok 100% .
anpa batu bar.
, hidrogen mencapai 33,721%, menunjukkan bahwa biomassa eceng gondok kaya akan senyawa volatil yang mampu diubah menjadi hidrogen pada kondisi pirolisis.
Hal ini menekankan potensi tinggi biomassa lignoselulosa dalam menghasilkan hidrogen melalui pirolisis pada suhu tinggi .
Pirolisis campuran biomassa dan batu bara juga menawarkan keuntungan dalam hal pengurangan emisi Penggunaan biomassa seperti eceng gondok dalam campuran dengan batu bara tidak hanya membantu mengurangi jejak karbon secara keseluruhan tetapi juga meningkatkan efisiensi energi dengan menghasilkan hidrogen sebagai bahan bakar bersih.
Ini diperkuat oleh hasil penelitian yang menemukan bahwa pirolisis biomassa-batu bara dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dan meningkatkan kualitas gas yang dihasilkan .
Pirolisis biomassa memberikan gas dengan kandungan hidrogen yang lebih tinggi dibandingkan batu bara, karena biomassa cenderung mengandung senyawa oksigen dan hidrogen dalam jumlah yang lebih besar .
Hidrogen yang dihasilkan memiliki potensi besar sebagai sumber energi bersih, pirolisis dapat menjadi salah satu solusi untuk krisis energi global di masa depan.
Secara keseluruhan, pirolisis campuran eceng gondok dan batu bara pada suhu 400AC menghasilkan gas yang berpotensi digunakan sebagai bahan bakar alternatif, dengan metana dan hidrogen sebagai komponen utama.
Proses ini tidak hanya memanfaatkan biomassa yang berlimpah tetapi juga mengurangi ketergantungan pada batu bara, yang merupakan bahan bakar fosil.
Teknologi ini juga mendukung upaya pengurangan emisi karbon dan meningkatkan efisiensi energi .
3 Hasil Produk Akhir Tar.
Char dan Gas Proses pirolisis biomassa seperti eceng gondok dengan campuran batubara menghasilkan tiga produk utama, yaitu bio-oil, char, dan gas.
Berdasarkan hasil penelitian, penambahan batubara dalam campuran cenderung menurunkan produksi bio-oil dan gas, sementara produksi char meningkat.
Pada pirolisis eceng gondok murni .
%), massa bio-oil yang dihasilkan mencapai 108 gram, namun saat batubara ditambahkan hingga 30%, massa bio-oil turun menjadi 87 gram.
Hal ini konsisten dengan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa biomassa cenderung menghasilkan lebih banyak bio-oil karena kandungan oksigen yang tinggi, sementara batubara menghasilkan lebih banyak char akibat komposisi karbonnya yang dominan .
Massa char, sebagai residu padat hasil pirolisis, meningkat seiring bertambahnya proporsi batubara dalam campuran.
Pada eceng gondok 100%, massa char sebesar 72 gram, namun pada campuran 70% eceng gondok dan 30% batubara, massa char mencapai 113 gram.
Hal ini sejalan dengan studi yang menyebutkan bahwa batubara p-ISSN: 2087-1627, e-ISSN: 2685-9858 menghasilkan lebih banyak residu padat dibandingkan biomassa yang lebih reaktif dan volatil .
Hasil ini dapat dilihat pada gambar 5.
sementara pirolisis eceng gondok murni memberikan hasil yang lebih tinggi dalam bentuk gas dan bio-oil.
Ucapan Terima Ucapan terimakasih kepada Politeknik Negeri Banjarmasin dan Jurusan Teknik Mesin yang telah menyediakan sarana dan prasarana yang mendukung penelitian ini.
Daftar Pustaka