BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Setiap tahunnya manusia mengalami peningkatan kebutuhan energi. Baik untuk kebutuhan transportasi, industry, maupun rumah tangga. Sedangkan selama ini untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, manusia hanya tergantung pada energi yang berasal dari minyak bumi, gas, batubara. Padahal masih banyak sisa-sisa tumbuhan atau organic yang bisa kita manfaatkan sebagai energi. Untuk itu, kami membahas tentang manfaat biomassa sebagai sumber energi yang ramah lingkungan untuk bumi ini. Biomassa adalah bahan organik yang dihasilkan oleh proses fotosintetik baik berupa produk maupun berupa buangan. Contoh penghasil biomassa antara lain tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak. Sehingga, limbah-limbah ini juga memiliki nilai ekonomis yang dapat digunakan sebagai sumber energi yang dapat diperbaharui (renewable).

Dalam pokok bahasan ini membahas tentang bagaimana bahan limbah yang sudah tidak terpakai bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi. Biomassa yang akan dikupas lebih dalam tentang biomassa dari limbah pertanian khususnya. Karena Negara kita yang merupakan Negara agraris berpotensi untuk menunjang sector-sektor pertanian untuk lebih berkembang di bidang energi.1.2 Batasan masalah

Dalam makalah ini kami membatas masalah sebagai berikut:

1. Biomassa kering2. Limbah pertanian untuk biomassa3. Sekam padi untuk biomassa1.3 Tujuan

Dalam makalah ini memiliki tujuan sebagai berikut:1. Mengetahui potensi biomassa sebagai sumber energi terbaharukan.2. Mengetahui macam-macam limbah sebagai biomassa3. Mengetahui karakteristik dari limbah yang digunakan untuk biomassaBAB II

DASAR TEORI2.1 Pengertian Biomassa merupakan bahan organik yang melalui proses fotosintetik,baik berupa produk maupun limbah. Biomassa juga digunakan untuk bahan bakar sebagai sumber energi alternatif. Sumber energi ini dapat digunakan untuk menghasilkan panas, uap, dan listrik atau bahkan untuk keperluan transportasi. Biomassa pada umumnya mempunyai densitas yang cukup rendah, sehingga akan mengalami kesulitan dalam penanganannya. Selain itu biomassa juga mampu mencemari udara yang disebabkan dari hasil pembakaaran langsung yang menghasilkan CO2. Biomassa adalah campuran material organik yang kompleks, biasanya terdiri dari karbohidrat, lemak, protein dan beberapa mineral lain yang jumlahnya sedikit seperti sodium, fosfor, kalsium dan besi. Komponen utama tanaman biomassa adalah karbodihidrat (berat kering kira-kira 75%), lignin (sampai dengan 25%) dimana dalam beberapa tanaman kompisisinya bisa berbeda-beda. Keuntungan penggunaan biomassa untuk sumber bahan bakar adalah keberlanjutannya, diperkirakan 140 juta ton matrik biomassa digunakan pertahunya. Keterbasan dari biomassa adalah banyaknya kendala dalam penggunaan untuk bahan bakar kendaraan bermobil (Silalahi, 2000). 2.2 Macam-macam biomassa

Biomassa terbagi menjadi dua yaitu biomassa basah dan biomassa kering.

2.2.1 Biomassa basah

Biomasa basah yang berupa kotoran ternak atau sampah rumah tangga perlu diubah terlebih dahulu melalui proses anaerobik untuk menghasilkan gas metana yang dapat digunakan untuk menggerakkan generator listrik. Proses ini lebih dikenal dengan nama Biogas. Umumnya biogas lebih banyak menggunakan kotoran ternak. Di dalam biomassa basah terdapat penggunaan gas metana. Gas metana tersebut dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dengan dua cara yaitu, untuk menggerakkan mesin bakar internal atau untuk menggerakkan turbin gas sebagai penghasil tenaga gerak untuk generator. Selanjutnya generator tersebut yang akan menghasilkan energi listrik. Motor bakar internal (MBI) yang digunakan pada prinsipnya sama dengan yang digunakan untuk MBI bensin dan solar. MBI gas ini cukup efisien untuk menghasilkan listrik sampai dengan 100 kW. Sedangkan untuk menghasilkan tenaga listrik yang lebih besar lagi dapat digunakan turbin gas. contoh yang tergolong dalam biomassa basah diantaranya kotoran ternak, sampah rumah tangga dan tinja. Biomassa yang tergolong dalam biomassa basah menghasilkan proses biogass, yang digunakan sebagai bahan bakar berupa gas yang memanfaatkan peran mikroorganisme pada proses konversi biokimia dari biomassa. Biomassa basah terdiri sebagai berikut: Limbah perternakan

Salah satu biomassa yang menggunakan bahan baku bahan organi memanfaatkan limbah peternakan. Kotoran ternak mampu menhasilkan sebagi bahan baku dalam proses biomassa. Dimana dalam kotoran ternak mempunyai berbagai macam kandungan dan karakteristik unsur senyawa. Dalam proses biomassa ini kotoran ternak yang menggalami proses konversi energi sehinga menghasilkan biogas. Unsur yang terkandung pada kotoran ternak sebagai berikut:Tabel 2.1 kandungan unsur hara

unsur hara pad kotoran ternak

Nitrogen (N)

Total P2O5

.Kalium (K)

Sulfur (S)

Keasaman (pH)

Carbon Organik

Khlorida (Cl)

Kalsium (Ca)

.Magnesium (Mg)

Mangan (Mn)

.Besi (Fe)

.Tembaga (Cu)

.Seng (Zn)

Natrium (Na)

Boron (B)

C / N Ratio

.Lemak

.Protein

Gambar 2.1 limbah peternakan

A. Limbah/sampah rumah tangga

Limbah dari rumah tanggah terdiri dari berbagai macam jenis baik organik maupun anorganik. Dalam biomassa ini memanfaatkan limbah rumah tangga yang berbahan organik yang mengandung unsur gas metana. Dengan biomassa ini dihasilkan berbagai proses untuk mendapatkan hasil biogas dari berbagai macam tahap.

2.2.2 Biomassa kering

tergolong dalam biomassa kering diantaranya limbah pertanian,limbah perkebunan dan hasil hutan lainya. Salah satu contoh limbah yang menjadi bahan baku untuk biomassa. Pertanian (tanaman panggan) yang merupakan sektor tanaman panggan terbaik di wilayah tropis khususnya di negara Indonesia. Hasil produksi dan limbah dari pertanian memiliki nilai penting dalam proses biomassa, diantaranya adalah padi, jagung, kacang-kacangan, kedelai dan kasava (singkong).Perkebunan

Limbah yang dihasilkan oleh produksi perkebunan sangat banyak diantaranya kelapa sawit, coklat, sango, tebu, kopi dan masih banyak lainya yang dihasilkan oleh perkebunan. Dengan menghasilkan produksi akan menghasilkan limbah. Penanganan limbah-limbah tersebut salah satu teknik konversi energi dengan memanfaatkan kandungan pada limbah produksi yang akan digunakan sebagi bahan baku biomassa.Hasil hutan

Hutan memiliki produksi yang melimpah diantaranya kayu yang sngat bermanfaat baik sebagisumber energi maupun kebutuhan produksi berbagai industri. Kayu dan arang adalah bahan bakar pemanas dan memasak utama di negara tertinggal, dan kayu dapat dipanen lebih cepat dari pertumbuhan pohon. Hal ini akan mengakibatkan deforestasi. Penanaman pohon yang cepat tumbuh untuk bahan bakar dan menggunakan tungku memasak hemat bahan bakar dapat membantu memperlambat deforestasi dan memperbaiki kualitas lingkungan. Limbah kayu dapat dimanfaatkan dengan menggunakan berbagai macam proses biomassa yang digunakan untuk sumber energi yakni bahan bakar.

Pertanian 1. Sekam padi

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis 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. Sekam padi memiliki komponen utama seperti selulosa (31,4 36,3 %), hemiselulosa (2,9 11,8 %) , dan lignin (9,5 18,4 %) (Champagne, 2004). Selulosa dan hemiselulosa adalah suatu polisakarida yang dapat dipecah menjadi monosakarida dan dapat dimanfaatkan untuk produksi senyawa-senyawa yang berguna, salah satunya adalah etanol. Produksi etanol dari suatu sumber daya alam terbarukan (bio-etanol). Mampu menyediakan dan memanfaatkan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai bahan bakar alternative.Gambar 2.2 sekam padiKarakteristik sekam padiSifat kimia dan fisis

Pembakaran arang sekam padi pada suhu 600 C selama 3 sampai 4 jam di furnace tipe 1400 Barnsted perlu dicoba untuk mendapatkan persentase silika abu sekam padi di atas 90 %. Metode pengarangan sekam padi dalam drum perlu dimodifikasi untuk mendapatkan pengaturan distribusi panas yang seragam selama proses pengarangan sekam padi. Abu sekam padi memiliki luas permukaan spesifik silika amorf 40 60 m2/g akan bereaksi dengan Ca(OH)2 dengan adanya air dan membentuk CSH pada suhu 40 C (Yu et al., 1999).

Abu sekam padi yang memiliki ukuran partikel yang sangat rendah yaitu kurang dari 11 m. 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).Komponen kimia dan fisik abu sekam padi yang dibuat dalam penelitian ini ditunjukkan sebagai berikut:tabel 2.2 Chemical and Physical Components of Rice Husk AshChemicals

SiO2 (% berat) 72,28

Al2O3 (% berat) 0,37

Fe2O3 (% berat) 0,32

CaO (% berat) 0,65

Hilang pijar % berat) 21,43

2. Bonggol Jagung

Tongkol jagung merupakan limbah pertanian yang banyak dijumpai di Indonesia dan dapat diolah menjadi salah satu bahan bakar padat alternatif. Karbonisasi (pirolisis) yang diikuti dengan pembriketan merupakan salah satu cara yang dapat digunakan untuk mengolah biomasa menjadi bahan bakar padat. Kandungan senyawa berkarbon, yaitu selulosa (41%) dan hemiselulosa (36%) yang cukup tinggi mengindikasikan bahwa tongkol jagung berpotensi sebagai bahan pembuat arang aktif. Berikut gambar dari tongkol jagung (bonggol)

Gambar 2.3 bonggol jagung

Karakteristik

Sifat kimia dan fisis

Potensi limbah jagung sebagai energi terbarukan sangatlah tinggi. Sifat tongkol jagung yang memiliki kandungan karbon yang tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk mengeringkan 6 ton jagung dari kadar air 32.5% sampai 13.7% bb selama 7 jam diperlukan sekitar 30 kg tongkol jagung kering per jam (Alkuino 2000). Limbah jagung dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar padat untuk prosesthermal gasifikasi. Pada proses gasifikasi, terjadi pembakaran tidak sempurna pada suhu yang relatif tinggi, yaitu sekitar 900-1200C. Proses gasifikasi menghasilkan produk tunggal berupa gas dengan nilai kalori 4000-5000 kJ/Nm3. Konversi energi dengan cara gasifikasi efisiensi panasnya mencapai 50-70%. Proses pembentukan gas pada sistem ini merupakan kelanjutan dari proses pirolisa di mana reaksi yang terjadi adalah:

C + CO2 2 CO

C + H2O

H2 + CO

C + 2 H2 CH4Berikut kandungan unsur-unsur kimia yang terdapat pada bonggol jagung.

Tabel 2.3 Analisis kimia tongkol jagung (Lachke, 2002)Kadar air 13,9

Abu 1,17

Analisa kandungan zat kimia

C43,42

H6,32

O46,69

N0,67

S0,07

Abu2,3

HHV (MJ/kg)14,7 18,9

Sumber: Lachke 2002(Lorenz & Kulp 1991) Komposisi kandungan tongkol jagung dapat dilihat sebagai berikut:Tabel 2.4 Komposisi tongkol jagungKomponen %

Air 9.6

Abu 1.5

Hemiselulosa 36.0

Selulosa 41.0

Lignin 6.0

Pektin 3.0

Pati 0.014

Sumber: Lorenz & Kulp (1991).

Energi termal dari hasil pembakaran merupakan teknologi konversi biomasa yang paling tua, dan menghasilkan efisiensi panas hanya sekitar 12% (Manurung, 2004). Pemanfaatan panas langsung yang paling banyak dilakukan orang adalah untuk memasak atau pengeringan dengan menggunakan tungku.3. Kacang kedelai

Kacang hijau merupakan sumber protein nabati, vitamin (A, B1, dan C), serta beberapa mineral. Kelebihan kacang hijau adalah kecambahnya (tauge) mengandung vitamin E yang tidak ditemukan pada kacang tanah dan kedelai. Kandungan yang terdapat pad kacang kedelai sebagi berikut.

Gambar 2.4 kacang kedelaiTabel 2.5 Kandungan kacang kedelai

kandungan pada kacang kedelai

Mineral 3261 mg,

Mineral Kalium 1835 mg,

Magnesium , 225 mg

Protein 2,8 g,

Lemak 1,5 g,

Karbohidrat 3,6 g,

Serat 0,1 g,

Vitamin A 110 mcg,

Vitamin B 407 mcg,

Kalori 331 g,

Hidrat arang 34,8 g,

4. Singkong

Singkong merupakan makanan bersumber energi yang kaya karbohidrat, demikian juga dengan daun singkong yang telah dimanfaatkan sebagai bahan makanan kita karena mengandung protein dan zat besi. Hampir semua bagian dari pohon singkong bisa dimanfaatkan mulai dari umbi hingga daunnya. Umbi singkong biasanya hanya diambil dagingnya dan untuk digoreng atau direbus, dan daun biasanya dijadikan lalap atau direbus sebagai sayur.

Gambar 2.5 Limbah singkong.

Kulit singkong ini juga memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi yang dapat dikonsumsi pula oleh manusia. Presentase jumlah limbah kulit bagian luar sebesar 0,5-2% dari berat total singkong segar dan limbah kulit bagian dalam sebesar 8-15%. Sampah kulit singkong termasuk dalam kategori sampah organik karena sampah ini dapat terdegradasi (membusuk/hancur) secara alami. Pada singkong juga memiliki spesifikasi kandungan gizi singkong per 100 gram dijelaskan pada tabel berikut.Tabel 2.5 unsur-unsur yang terkandung pada singkong

kandungan pada singkong

Kalori 121 kal

Air 62,50 gram

Fosfor 40,00 gram

Karbohidrat 34,00 gram

Kalsium 33,00 miligram

Vitamin C 30,00 miligram

Protein 1,20 gram

Besi 0,70 miligram

Lemak 0,30 gram

Vitamin B1 0,01 miligram

Karakteristik sifat kimia dan fisikUmbi atau akar pohon yang memiliki panjang dengan karakteristik dengan panjang rata-rata 2-3 cm dan 50-80 cm. Bergantung pada jenis singkong berbagai jenis singkong memiliki ciri fisik berwarna putih dan kekuning-kuningan.2.3 Karakteristik biomassa

Ada dua jenis sumber energi yang pertama yaitu sumber daya tidak terbarukan dan sumber daya terbaharui sumberdaya biomassa merupakan sumber daya yang tidak terbatas yang tergolong dalam sumber daya terbaharui. Sumberdaya biomassa tidak terbatas namun seharusnya dibatasi penggunaan dalam jangka waktu tertentu. Penggunaan yang berlebihan seperti penggundulan hutan dapat menyebabkan ketidak berkelanjutan sistem energi terbarukan ini. Proses yang dihasilkan oleh biomassa dijelaskan sebagai berikut:

Biomassa

CO2atmosfer CO2

Fosil CO2 atmosfer CO2

CO2 accumulator air

Gambar 2.3 perbandingkan biomassa dan fosil pada siklus karbon2.4 Manfaat penggunaan biomassa2.4.1 Minyak Bumi

konsumsi minyak bumi sebagai bahan bakar semakin meningkat. Cadangan minyak bumi semakin berkurang sehingga dengan adanya proses biomassa ini mampu menngurangi penggunaan cadangan minyak bumi. Biomassa yang berasal dari bahan organik merupakan energi alternatif sebagai sumber energi baru yang digunakan untuk bahan bakar.

Disini ditambahkan beberapa data penunjang, sehingga biomassa bisa menjadi pasokan energi alternative masa depan. Data dari blue print energi nasiona tahun 2005 2025 bahwa energi cadangan minyak bumi hanya tersisa 18 tahun lagi.

Gambar 2.6 sasaran bauran energi nasional 2025

2.4.2 Pemanasan Global

Meningkatnya emisi gas rumah kaca seperti CO2 yang biasa dikenal sebagai efek rumah kaca (global warning) yang akan menimbulkan dampak pada iklim dunia. Sehingga dengan adanya proses biomassa ini mampu mentralisir kandungan karbon pada penyebab utama efek rumah kaca. Salah satu alternatif dalam mengurang dampak dari pemanasan global tersebut. Karena dalam kandungan biomassa yang mampu menggantikan kandungan emisi CO2 yang berasal dari bahan bakar fosil.2.4.3 Keamanan Energi

Keamana energi sangat penting bagi negara berkembang karena keamanan sebuah negara sangat bergantung terhadap pasokan energi yang aman. Keamanan energi adalah dimana sebuah negara memiliki cadangan atau ketersediaan energi sehingga dapat mempertahankan harga yang terjangkau.2.5 Aplikasi dan penggunaan

Dalam perkembangan teknologi mampu menciptakan perkembangan dari biomassa yang menghasilkan berbagai proses biogas,biofuel dan bioethanol. Pada dasarnya biomassa digunakan untuk menyediakan sumber energi. Bahan baku yang digunakan dalam proses biomassa ini adalah bahan organik yang berupa limah dengan nilai ekonomi yang rendah. Berbagai aplikasi menggunakan biomassa karena dianggap efisien yang mampu menggurangi jumlah populasi dari limbah. Data yang didapatkan dari PSE, UI tahun 2004. Bahwa potensi biomassa di Indonesia sebagai sumber energi cukup besar.Tabel 2.6 Potensi biomassa di beberapa daerah di Indonesia dari PSE,UI tahun 2004WilayahEnergi (GWh)

Limbah PadiLimbah JagungLimbah CassavaLimbah KayuLimbah Kelapa

Jawa65.65226.53416.2165.0531.532

Sumatera36.2928.1037.06241.7852.243

Kalimantan13.2987151.00768.649381

Bali, Nusa Tenggara7.4865.0392.3113.309399

Sulawesi15.3047.7052.08619.2751.613

Maluku3234744347.789558

Papua213597859.72132

Total Potensi (GWh)138.56848.62929.194205.5816.758

Dari data ini dapat diketahui potensi limbah sekam padi khususnya yang dapat dimanfaatkan sebagai biomassa di seluruh Indonesia.2.6 Menentukan kandungan energi setiap jenis bahan baku setiap biomassa. Nilai kalor sering kali dijadikan sebagai indicator kandungan yang dimiliki oleh biomasa. Nilai kalor adalah jumlah kalor yang dihasilkan saat bahan menjalani pembakaran sempurna (kalor pembakaran) Kalor tinggi/ Kalor Rendah ? Kalor/ Panas adalah : energi yang bergerak dari suatu system ke system lain, semata-mata karena perbedaan suhu antara keduanya. Biomassa terdiri dari bahan organic : C, H dan O2 . Saat pembakaran sempurna hasilnya Air dan Karbondioksida. BAB III

METODOLOGI

3.1Proses Pembuatan Biomassa

Berdasarkan teknologi yang telah berkembang saat ini terdapat sejumlah opsi untuk mengolah berbagai jenis biomassa menjadi sumber energi terbarukan. Teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dimanfaatkan dalam bentuk :

Dalam bentuk panas atau listrik.

Biofuel ataupun biogas.

Gambar 3.1 Rute Konversi Termal BiomassaMaka dari itu, teknologi konversi biomassa menjadi bahan bakar dapat dibedakan menjadi tiga proses yaitu :

1) Pembakaran langsung merupakan teknologi yang paling sederhana karena pada umumnya biomassa telah dapat langsung dibakar. Walaupun ada beberapa biomassa perlu dikeringkan terlebih dahulu dan didensifikasi untuk kepraktisan dalam penggunaan.

2) Konversi termokimiawi merupakan teknologi yang memerlukan perlakuan termal untuk memicu terjadinya reaksi kimia dalam menghasilkan bahan bakar.

3) Sedangkan konversi biokimiawi merupakan teknologi konversi yang menggunakan bantuan mikroba dalam menghasilkan bahan bakar.

Gambar 3.2 Teknologi Konversi Biomassa

Sesuai dengan gambar diatas teknologi konversi biomassa bahwa limbah (material organik) ini bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi. Biomassa dapat dikonversikan menjadi sumber energi berwujud : padat, cair dan gas yang berfungsi menghasilkan panas dan listrik. Beberapa teknik konversi biomassa sebagai berikut :

a) Konversi biomassa pada tungku boiler

Biomassa dibakar pada tungku boiler untuk menghasilkan panas, listrik ataupun kombinasi panas dan tenaga. Cara pembakaran merupakan cara termudah untuk mendapatkan energi. Proses pembakaran yang dilakukan di ruangan tertutup, dimana aliran udaranya dibatasi, akan jauh lebih efisien dari pada pembakaran yang dilakukan di tempat terbuka. Ruangan tertutup ini dapat digunakan untuk menyediakan panas untuk ruangan itu sendiri(kompor), atau dengan memanaskan air dan memompanya melalui pipa, dapat menyediakan panas untuk beberapa ruangan, dan / atau air panas domestik (boiler).b) Pengarangan

Pengarangan proses untuk membuat bahan bakar bimassa menjadi padat. Contohnya briket. Briket adalah salah satu cara yang digunakan untuk mengkonversi sumber energi biomassa ke bentuk biomassa lain dengan cara dimampatkan sehingga bentuknya menjadi lebih teratur. Briket yang terkenal adalah briket batubara namun tidak hanya batubara saja yang bisa di bikin briket. Biomassa lain seperti sekam, arang sekam, serbuk gergaji, serbuk kayu, dan limbah-limbah biomassa yang lainnya. Pembuatan briket tidak terlalu sulit, alat yang digunakan juga tidak terlalu rumit. Terdapat banyak jenis-jenis mesin pengempa briket mulai dari yang manual, semi mekanis, dan yang memakai mesin.Cara pembuatan briket sekam padi industri rumah tangga sebagai berikut :

Gambar 3.3 proses pembuatan briket (arang) sekam padi

Gambar 3.4 Skema Pembuatan Briket Sekam Padic) Gasifikasi

Secara sederhana, gasifikasi biomassa dapat didefinisikan sebagai proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi (gasifier) menjadi bahan bakar. Gas tersebut dipergunakan sebagai bahan bakar motor untuk menggerakan generator pembangkit listrik. Gasifikasi merupakan salah satu alternatif dalam rangka program penghematan dan diversifikasi energi. Selain itu gasifikasi akan membantu mengatasi masalah penanganan dan pemanfaatan limbah pertanian, perkebunan dan kehutanan. Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi, yaitu : (a) unit pengkonversi bahan baku (umpan) menjadi gas, disebut reaktor gasifikasi atau gasifier, (b) unit pemurnian gas, (c) unit pemanfaatan gas.

Gambar 3.5 Proses GasifikasiProses-proses Gasifikasi yang penting antara lain :

Penguapan kelembaban permukaan

Kelembaban permukaan menguap dari bahan baku pada titik didih air(tergantung pada tekanan) akan lebih baik bila bahan bakunya banyak.

Penguapan kelembaban yang melekat

Kelembaban menguap pada suhu 110-120C.

Volatilisasi

Biasanya dekomposisi termal biomassa mulai pada suhu 200 - 300C dan CO, CO2 , H2 , H2O menguap sebagai gas. Dekomposisi termal merupakan reaksi pembakitan panas yang merupakan karakter dari biomassa (CnHmOp). Reaksi gasifikasi dan volatilisasi

Suhu dinaikkan lebih lanjut selama volatilisasi, dan bahan yang mudah menguap dari hidrokarbon ringan (CxHy ; x dan y bilangan bulat setidaknya mulai dari 1, nilai x rendah ringan dan x tinggi menunjukkan berat). Sehingga dibutuhkan CxHy yang berat dengan titik didih yang tinggi. CxHy bereaksi dengan agen gasifikasi untuk dikonversi menjadi molekul gas ringan dan bersih, meskipun tar dan jelaga dapat terbentuk ketika difusi dari agen gasifikasi yang terjadi secara perlahan, dan CxHy mengembun. Gasifikasi Arang

Setelah terjadi penguapa, karbon tetap dan abu menjadi arang, kemudian arang dipanaskan. Dengan agen gasifikasi merubah karbon menjadi CO dan CO2 , namun apabila reaksi gas basah menjadi CO, CO2 , H2 Residu Arang

Laju reaski gas basah menjadi lebih perlahan, sisa arang mudah terbentuk. Pembentukan tar, jelaga, dan arang cenderung mengurangi efisiensi, serta menyebabkan masalah pada peralatan.

Gambar 3.6 bagan proses gasifikasi

Nilai kalor untuk produk gas tergantung pada presentase gas mudah terbakar (CO, CO2 , CxHy) yang terkandung. Gas rendah kalorinya 4-12 MJ/m3, gas kalori menengah 12-28 MJ/m3, gas kaalori tinggi diatas 28 MJ/m3. Gas langsung biomassa menghasilkan nilai kalori yang rendah.d) PirolisisPirolisa dari asal kata penguraian biomassa (lysis) karena panas (pyro) pada suhu yang lebih dari 150oC. Sehingga Pirolisis adalah suatu proses pemanasan dengan meminimalkan penggunaan oksigen pada prosesnya. Pada proses pirolisis pada suhu yang sesuai, kandungan utama dari biomassa jagung terutama adalah selulosa, hemiselulosa dan lignin dapat terdegradasi dan menghasilkan berbagai bahan kimia.

Pada proses pirolisa terdapat beberapa tingkatan proses, yaitu pirolisa primer dan pirolisa sekunder. Pirolisa primer adalah pirolisa yang terjadi pada bahan baku (umpan), sedangkan pirolisa sekunder adalah pirolisa yang terjadi atas partikel dan gas/uap hasil pirolisa primer. Penting diingat bahwa pirolisa adalah penguraian karena panas, sehingga keberadaan O2 dihindari pada proses tersebut karena akan memicu reaksi pembakaran. Pirolisis biomassa secara umum merupakan proses dekomposisi bahan organik menghasilkan bahan padat berupa arang aktif, gas dan uap berupa aerosol. Gas dapat dikondensasikan sebagai bahan cair dan stabil pada suhu kamar merupakan senyawa hidrokarbon yang dikenal dengan sebagai biofuel atau bio-oil.

Produk dari pirolisis berasal dari gas yang terkondensasi dan char yang padat. Gas yang terkondensasi akan mengalami pemutusan ikatan menjadi gas yang tidak bisa terkondensasi (CO, CO2 , CH4 , H2 ). Proses ini melalui dekomposisi fase gas. Pada reaksi fase gas, uap yang terkondensasi akan terurai menjadi molekul yang lebih sederhana. Reaksi pirolisis yang berasal dari biomassa adalah :

CnHmOp liquid ( CxHyOz + gas CaHbOc + H2O + C (char).Proses sintesis biomassa akan menghasilkan bio-oil yang selanjutnya akan diproses untuk menghasilkan bioaspal.

Gambar 3.7 Proses sintesa bioaspal (Brown, 2008)e) LiquificationLiquification merupakan proses perubahan wujud dari gas ke cairan dengan proses kondensasi, biasanya melalui pendinginan, atau perubahan dari padat ke cairan dengan peleburan, bisa juga dengan pemanasan atau penggilingan dan pencampuran dengan cairan lain untuk memutuskan ikatan. Pada bidang energi liquification tejadi pada batubara dan gas menjadi bentuk cairan untuk menghemat transportasi dan memudahkan dalam pemanfaatan.f) BiokimiaPemanfaatan energi biomassa yang lain adalah dengan cara proses biokimia. Contoh proses yang termasuk ke dalam proses biokimia adalah hidrolisis, fermentasi dan an-aerobic digestion. An-aerobic digestion adalah penguraian bahan organik atau selulosa menjadi CH4 dan gas lain melalui proses biokimia. Adapun tahapan proses anaerobik digestion adalah diperlihatkan pada

Gambar 3.8 Skema pembentukan pada biomassa

Selain anaerobic digestion, proses pembuatan etanol dari biomassa tergolong dalam konversi biokimiawi. Biomassa yang kaya dengan karbohidrat atau glukosa dapat difermentasi sehingga terurai menjadi etanol dan CO2. Akan tetapi, karbohidrat harus mengalami penguraian (hidrolisa) terlebih dahulu menjadi glukosa. Etanol hasil fermentasi pada umumnya mempunyai kadar air yang tinggi dan tidak sesuai untuk pemanfaatannya sebagai bahan bakar pengganti bensin. Etanol ini harus didistilasi sedemikian rupa mencapai kadar etanol di atas 99.5%.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1Potensi Sekam Padi Sebagai Bahan Bakar Alternatif Biomassa merupakan proses reaksi fotosintesis dari karbon monoksida dan air. Reaksi ini terdiri dari tiga elemen dasar yaitu karbon, oksigen dan hydrogen. Memiliki perbandingan C 50%,H 6% dan O 44%. Sekam padi dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar melalui proses grasifikasi. Grasifikasi adalah proses yang berbeda dengan proses pembakaran maupun proses pembentukkan biogas. Perbedaan grafikasi dengan proses pembakaran terletak pada jumlah oksigen yang digunakan pada proses, serta produk yang dihasilkan. Pada proses pembakaran menggunakan oksigen yang melebihi kebutuhan stokiometri, selain itu produk yang dihasilkan berupa energi panas dan gas yang tidak dibakar. Sedangkan proses pada biogas, proses yang terjadi adalah peristiwa biologis proses anaerobik

Sementara proses grasifikasi sangat tergantung pada reaksi kimia yang terjadi pada temperature diatas 700C. Untuk beberapa temperature rasio dari produk karbon dioksida (CO2) dan hydrogen (H2) dan produk dari karbon monoksida (CO) dan air (H2O) yang mempengaruhi nilai kesetimbangan dari air gas.

Table 4.1 Kandungan unsur pada sekam padi

KomponenPersentase kandungan (%)

AMenurut Suharno (1979)

1Kadar air9,02

2Protein kasar3,03

3Lemak1,18

4Serat kasar35,68

5Abu17,71

6Karbohidrat kasar33,71

BMenurut DTC-IPB

1Karbon (zat arang)1,33

2Hidrogen1,54

3Oksigen33,64

4Silika16,98

Maka perhitungan kebutuhan udara untuk pembakaran pada ruang bakar primer dapat dihitung dengan mereduksikan agar dihasilkan karbon monoksida.

C + O2 ( CO

Sehingga komposisi gas yang keluar dari ruang bakar dapat dihitung menggunakan rumus kimia :

3C6H10O5 ( 8 H2O + C6H8O + 2CO + 2CO2 + CH4 + H2 + 7C

Molekul C6H10O5 adalah selulosa, yang akan terurai menjadi H2O, C6H8O (tar) dan karbon.

Jumlah mol Reaksi Ruas Kiri = Jumlah ruas kanan

C = 18 mol

H = 30 mol

O =15 mol

4.2Potensi Sekam Padi Sebagai Briket

Sekam padi juga bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar seperti : briket. Namun, sampah organic memiliki dampak yang besar terhadap global warming. Dengan dijadikan bahan bakar padat seperti briket, maka gas metan memiliki dampak negative. Saat terjadi pembakaran gas metan (CH4) akan menjadi gas CO2 dan energi panas yang akan dimanfaatkan sebagai pemanas untuk memasak ataupun kebutuhan skala industry.Tahapan Pembriketan :

Pengeringan bahan

Penggilingan

Pencampuran bahan perekat

Pencampuran adonanPersamaan Pembakaran :

CxHy + O2 (CO2 + H2O + panas.

Sehingga jika terjadi pembakaran CH4, maka :

CH4 + O2 ( CO2 + H2O + panas.

Sekam padi memiliki densitas bulk = 125 kg/m3 .Dengan demikian nilai kalori 1 kg sekam padi sebesar 3300 k.kal

komposisi kimiawi,

sekam mengandung karbon (zat arang) 1,33%, hydrogen 1,54%, oksigen 33,645, dan Silika (SiO2) 16,98%, artinya sekam dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri kimia dan sebagai sumber energi panas untuk keperluan

manusia.

Pada hasil reaksi kimia yang terjadi tersebut, mampu meminimalisasi terjadinya kontribusi terhadap global warming, karena gas metan tersebut telah menjadi gas karbon dioksida dan uap air serta menghasilkan energi panas yang bermanfaat untuk kehidupan sehari-hari.

Didapatkan data nilai kalor dan jenis briket sebagai berikut :

Tabel 4.2 jumlah kalori pada kandungan limbahNoJenis BriketNilai Kalor, kal/gramNyala Api

1Tempurung Kelapa5.780Besar

2Gergaji Kayu Jati5.479Besar

3Sekam Padi3.073Besar

4Batu bara terkarbonisasi6.158Sedang

5Batu bara non karbonisasi6.058Sedang

BAB V

KESIMPULAN5.1 Kesimpulan

Energi biomassa berpotensi besar dalam mendukung pasokan energi yang berkelanjutan di masa mendatang. Pengembangan energi berbasis biomassa sebagai pasokan energi yang dapat diperbaharui mampu mereduksi CO2 di atmosfer. Sehingga energi dari penggunaan biomassa ini lebih ramah lingkungan. Energi Biomassa bisa dihasilkan dari limbah pertanian, limbah perkebunan, limbah hutan, tinja dan kotoran hewan. Biomassa merupakan bahan dasar untuk membuat biogas, bioetanol, biodiesel, dan bahan bakar alternative lainnya. DAFTAR PUSTAKA

Armesto, L., Bahillo, A., Veijonen, K. Cabanillas, A., and Otero, J. 2002. Combustion Behaviour of Rice Husk in a Bubbling Fluidised Bed. Biomass and Bioenergy. 23: 171 179.

Anon. 2002. Melirik Ethanol Sebagai Alternatif Bahan Bakar.

http://www.indomedia.com/Intisari/2002/01/khas_infotekno_tebar1.htmMochidzuki, K. Lloyd S. Paredes, and Michael J. Antal, Jr. 2002. Flash

Carbonization of Biomass. Http://www.hnei.hawai.edu/flash_carb_biomass.pdf.

Koopmans, A. and Koppejan, J. 1997. Agricultural and Forest Residues-Generation,

Utilization and Avaibility. Paper presented at the Regional Consultation on Modern

Applications of Biomass Energy, 6-10 January 1997, Kuala Lumpur, Malaysia.Lampiran

Menteri ESDM mengeluarkan Peraturan Menteri ESDM No. 4 Tahun 2012 tentang Harga Pembelian Listrik Oleh PT PLN yang menggunakan Energi Baru Terbarukan Skala Kecil Dan Menengah Atau Kelebihan Tenaga Listrik. Tujuan dari dikeluarkannya Peraturan tersebuat adalah dalam rangka mendorong pembelian tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik yang menggunakan energi terbarukan berbasis biomassa, biogas dan sampah kota dan menata kembali pengaturan pembelian kelebihan tenaga listrik (excess power) dari badan usaha milik negara, badan usaha milik daerah, badan usaha swasta, koperasi, dan swadaya masyarakat oleh PT PLN (Persero).

Peraturan Menteri ESDM tersebut memutuskan, PT PLN (Persero) wajib membeli tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik yang menggunakan energi terbarukan skala kecil dan menengah dengan kapasitas sampai dengan 10 MW atau kelebihan tenaga listrik (excess power) dari badan usaha milik negara, badan usaha milik daerah, badan usaha swasta, koperasi dan swadaya masyarakat guna memperkuat sistem penyediaan tenaga listrik setempat. Untuk pembelian kelebihan tenaga listrik (excess power) sebagaimana tersebut diatas dapat lebih besar dari tenaga listrik yang dipakai sendiri dan sesuai dengan kondisi/kebutuhan sistem ketenagalistrikan setempat.

Selanjutnya harga pembelian tenaga listrik ditetapkan sebagai berikut:a. Rp 656/kWh x F, jika terinterkoneksi pada Tegangan Menengah;b. Rp 1.004/kWh x F, jika terinterkoneksi pada Tegangan Rendah.

F sebagaimana dimaksud diatas merupakan faktor insentif sesuai dengan lokasi pembelian tenaga listrik oleh PT PLN (Persero) dengan besaran sebagai berikut:

a. Wilayah Jawa dan Bali, F = 1;b. Wilayah Sumatera dan Sulawesi, F = 1,2;c. Wilayah Kalimantan, Nusa Tenggara Barat, dan Nusa.Tenggara Timur, F = 1,3;d. Wilayah Maluku dan Papua, F = 1,5.

Harga pembelian tenaga listrik sebagaimana dimaksud diatas apabila berbasis biomassa dan biogas, maka ditetapkan sebagai berikut:a. Rp 975/kWh x F, jika terinterkoneksi pada Tegangan Menengah;b. Rp 1.325/kWh x F, jika terinterkoneksi pada Tegangan Rendah.

F merupakan faktor insentif sesuai dengan lokasi pembelian tenaga listrik oleh PT PLN (Persero) dengan besaran sebagai berikut:

a. Wilayah Jawa, Madura, Bali dan Sumatera, F = 1;b. Wilayah Sulawesi, Kalimantan, Nusa Tenggara Timur dan Nusa Tenggara Barat, F = 1,2; danc. Wilayah Maluku dan Papua, F = 1,3.

Harga pembelian tenaga listrik sebagaimana dimaksud diatas apabila berbasis sampah kota dengan menggunakan teknologi zero waste (teknologi pengelolaan sampah sehingga terjadi penurunan volume sampah yang signifikan melalui proses terintegrasi dengan gasifikasi atau incenerator dan anaerob maka ditetapkan sebagai berikut:a. Rp I.0S0/kWh, jika terinterkoneksi pada Tegangan Menengah;b. Rp 1.398/kWh, jika terinterkoneksi pada Tegangan Rendah.

Sedangkan Harga pembelian tenaga listrik apabila berbasis sampah kota dengan teknologi sanitary landfill (teknologi pengolahan sampah dalam suatu kawasan tertentu yang terisolir sampai aman untuk lingkungan) maka ditetapkan sebagai berikut:a. Rp 850/kWh, jika terinterkoneksi pada Tegangan Menengah;b. Rpl.198/kWh, jika terinterkoneksi pada Tegangan Rendah.Harga pembelian tenaga listrik sebagaimana dimaksud diatas dipergunakan dalam kontrak jual beli tenaga listrik dari pembangkit tenaga listrik yang menggunakan energi terbarukan skala kecil dan menengah tanpa negosiasi harga dan persetujuan harga dari Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral.

Sementara untuk harga pembelian tenaga listrik sebagaimana dimaksud dalam Pasal 2 dan Pasal 3 dipergunakan dalam kontrak jual beli tenaga listrik dari kelebihan tenaga listrik (excess power) tanpa negosiasi harga dan persetujuan harga dari Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral, Gubernur, atau Bupati/Walikota sesuai dengan kewenangannya.Dalam hal terjadi kondisi krisis penyediaan tenaga listrik, PT PLN (Persero) dapat membeli kelebihan tenaga listrik (excess power) dengan harga lebih tinggi dari harga yang termaktub dalam Permen ESDM No. 4 Tahun 2012 ini perhitungan harga didasarkan pada Harga Perkiraan Sendiri (HPS) PT PLN (Persero). (SF)Sekam padi

Sampah daun

penghancuran

Pencampuran

pencetakkan

pengeringan

Pencampuranbriket siap digunakan

Tepung kanji

Selective termal

(500C)

Particulat removal

Bio-oil recovery

Biomassa preparation

Water wash

biomassa

lignin

anhydrosugars

17