1

2 OPTIMASI PROSES PENGOLAHAN LIMBAH CAIR INDUSTRI PABRIK KELAPA SAWIT DENGAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI ADSORPSI DAN MEMBRAN KERAMIK JANI LAILI BKU AGRI-INDUSTRI-ENERGI PROGRAM STUDI ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI 2012

3 KERANGKA PROPOSAL PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERMASALAHAN TUJUAN MANFAAT STUDI BIBLIOGRAFI KONSEP DESAIN PENELITIAN PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU AGRI-INDUSTRI-ENERGI

4 LATAR BELAKANG PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Ketidak seimbangan Supply dan Demand Energy Keterbatasan Cadangan Peningkatan Konsumsi Energi Industri Transportasi Rumah Tangga dll Non renewable energy ? Solusi Alternatif SDE Cadangannya besar Renewable Sesuai kondisi wilayah Energi Biomassa Krisis Energi

5 LATAR BELAKANG PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Areal perkebunan karet yang luas Pemanfaatan kayu karet di industri meubel (wood working) Alternatif Energi Biomassa Nilai NHV (Net Heating Value) yang besar Sumsel Gasifikasi Kayu karet

6 LATAR BELAKANG PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Teknologi Gasifikasi Biomassa Saat ini Peralatan Utama (Gasifikasi) Penunjang (Purifikasi Gas) Gasifier Cyclone Scrubber Filter Diganti Teknologi (3 in 1) Membran Keramik Lebih efisien Lebih ekonomis

7 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI PERMASALAHAN Gasifikasi Kondisi Optimal ? OUTPUT Maximum MEMBRANMEMBRAN Heating Value Yang Signifikan Gas CO Gas CH 4 Gas H 2

8 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI TUJUAN Nilai kalor Optimum Mempelajari Pengaruh Kondisi Operasi Temperatur Tekanan Waktu Pengaruh sistem operasi Peningkatan Kualitas Gas

9 MANFAAT PENELITIAN PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI Adanya pengembangan teknologi gasifikasi kayu karet yang Lebih efisien dan ekonomis Termanfaatkannya limbah kayu karet sebagai sumber energi yang ramah lingkungan Mendukung kebijakan pengembangan energi terbarukan dan konservasi energi

10 STUDI BIBLIOGRAFI PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI Gasifikasi Biomassa Awal Perkembangan Lanjut Fisher and Gwosdz 1921 Rambush 1923 Hoogendorn 1976 Europe Energy Company 1980 Lab. Thermo PAU ITB 1990 Dihasilkannya gas plants pertama Sebagai modifikasi biomassa (awalnya batubara) Pengembangan riset biomassa Untuk mengatasi krisis energi Sejak jatuhnya harga minyak Gasifikasi kayu dengan sistem cocurrent down draft gasifier, dengan 3 unit pembersih gas (Heat loss 45 %, η = 49 %)

11 STUDI BIBLIOGRAFI PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI KOMPONEN KIMIA KAYU KARET Karbohidrat Non Karbohidrat Zat Ekstraktif Selulosa Hemiselulosa

12 Luas Areal Perkebunan Karet Rakyat di Sumatera Selatan NO.KABUPATEN / KOTA LUAS AREAL ( HA ) TBMTMTT/TRJumlah 1. Musi Banyuasin Ogan Komering Ilir Ogan Komering Ulu Lahat Musi Rawas Pagar Alam Prabumulih Lubuk Linggau Jumlah PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI Luas Areal Perkebunan Karet Rakyat Sumsel

13 Persyaratan Teknis Umpan Gasifikasi PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI Kadar Air Biomassa < 15 % Bentuk Partikel Bulat & Kubus Ukuran Partikel antara 0,5 – 5,0 cm Tidak Banyak Mengandung Zat Organik Rapat Massa Unggun > 400 kg/m2

14 Faktor yang Mempengaruhi Kualitas Gas Hasil PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI Faktor Yang Berpengaruh Faktor Yang Berpengaruh Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi Geometri Daerah Oksidasi

15 Tahap Proses gasifikasi PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI TAHAPGASIFIKASITAHAPGASIFIKASI Oksidasi Parsial Pemanasan Pirolisa Reduksi Sebagian biomassa terbakar jadi CO 2 dan steam -Reaksi : Biomass + Air (O 2 & N 2 ) CO 2 + Steam (H 2 O) + H 2 + N 2 Terjadi Pemanasan dan Penguapan Air - Proses dekomposisi termal biomassa yang berlangsung -pada temperatur (200 o – 450 o C) -Reaksi : Reaksi antara gas CO 2 dan H2O dengan arang dan antara gas itu sendiri sehingga temperatur menjadi turun (endotermis)

16 Tahap Proses gasifikasi PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI Pengeringan Pirolisa Pembakaran Oksidasi - Reduksi Biomassa Gas Udara Abu

17 Pengeringan Pirolisa Pembakaran Oksidasi - Reduksi Biomassa Gas Udara Abu TAHAPAN PROSES GASIFIKASI

18  Oksidasi: Biomassa + udara (O2&N2) = CO 2 + H 2 O + H 2 + N 2  Pemanasan: Biomassa untuk penguapan air  Pirolisa: Biomassa = Arang+H 2 O+CO + CO 2 + H 2 + CH 4  Reduksi: C + CO 2 = 2CO C + H 2 O= CO + H 2 C + H 2 = CH 4 REAKSI YANG TERJADI DI DALAM GASIFIER REAKSI YANG TERJADI DI DALAM GASIFIER BKU TEKNOLOGI ENERGI PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI

19 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Pola Aliran Pembakaran Gasifier BKU TEKNOLOGI ENERGI Up - Draft Down - Draft Cross - Draft

20 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Jenis Membran BKU TEKNOLOGI ENERGI Dense Membrannes Porous Membrannes Filtrasi Dead end /Laminar Filtrasi cross flow /Tangensial Proses Pemisahan Membran

21 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Gambar Proses Pemisahan Membran BKU TEKNOLOGI ENERGI Filtrasi Dead EndFiltrasi Cross Flow

22 SKEMA RANCANGAN MEMBRAN KERAMIK (UF/m) Out In 0,5 cm Pori Membran 2,7 cm diameter luar 2,2 cm Diameter dalam Panjang 30 cm BKU TEKNOLOGI ENERGI PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI

23 Membran Keramik Pipa Baja Permeat inout Plat Baja RANCANGAN MODUL MEMBRAN PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI

24 Penampang X – X Udara Batu tahan api Ukuran mm 190 XX Udara Besi baja DESAIN GASIFIER

25 Penampung Tar Gasifier Udara Kompressor Tanki Penampung UF Membran PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI DIAGRAM ALIR PROSES GASIFIKASI DAN MEMBRAN KERAMIK SISTEM PEMISAH GAS Kompressor Kayu Rt P Pm

26 DIAGRAM ALIR PROSES GASIFIKASI KAYU KARET KAYU KARET UDARA ARANG MEMBRAN KOMPRESSOR PERMEATE GAS HASIL BERSIH RETENTATE GAS KOTOR PENAMPUNG TAR GASIFIER

27 BLOK DIAGRAM PROSES GASIFIKASI DAN MEMBRAN KERAMIK SISTEM PEMISAH GAS PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI Kayu karet basah Kayu Karet kering GASIFIERUdara Kering Arang MEMBRAN -Arang sisa -Kayu karet sisa Abu+ tar+ air PERMEAT - Gas Hasil RETENTATE Gas hasil Abu, air,tar

28 DESKRIPSI PENELITIAN Penelitian gasifikasi kayu karet dalam gasifier dan membran keramik sebagai unit pemisah gas Variabel yang akan diteliti yaitu : 1.Kondisi operasi pada gasifier : Suhu, Tekanan, Waktu, Kapasitas maksimum gasifier. 2. Kualitas gas hasil : %CH 4, %H 2, %CO, %CO 2 3. Nilai kalor gas netto yang dihasilkan. BKU TEKNOLOGI ENERGI

29 Dimana : NHV= Nilai kalor netto, KJ/ Nm3 Nilai kalor Netto Gas Hasil = NHV KJ/Nm3 GASNILAI KALOR PEMBAKARAN GASNILAI KALOR PEMBAKARAN, Kj/Nm3 CH H CO BKU TEKNOLOGI ENERGI

30 KODE SAMPEL BERAT KAYU BASAH (KG) BERAT KAYU KERING (KG) BERAT AIR KAYU (KG) KET A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C DATA PENELITIAN YANG DIBUTUHKAN PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI

31 SAMPEL LAJU UDARA, KJ/Nm3 KADAR AIR KAYU, KG BERAT KAYU KARET, KG KONDISI OPERASI T o C t (jam) A1 A2 A B1 B2 B PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI DATA PROSES GASIFIKASI BKU TEKNOLOGI ENERGI

32 DATA PROSES PADA GASIFIER SAMPEL LAJU UDARA, KJ/Nm3 KADAR AIRKAYU, KG BERAT KAYU KARET,KG KONDISI OPERASI T o C t (jam) A11 A21 A ½ B11 B21 B ½ PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI

33 NERACA MASSA KAYU KARET UDARA ARANG BAHAN TERBUANG GAS KOTOR RETENTATE PERMEATE BKU TEKNOLOGI ENERGI

34 SEKIAN TERIMA KASIH

35 DATA PROSES PADA GASIFIER SAMPEL LAJU UDARA, KJ/Nm3 KADAR AIRKAYU, KG BERAT KAYU KARET,KG KONDISI OPERASI T o C t (jam) A12 A22 A B112 B22 B PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI

36 GAS HASIL PEMISAHAN PADA MEMBRAN SAMPEL VOL(ML) PERMEATE VOL (ML) RETENTATE KET A1 A2 A3 B1 B2 B3 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI

37 ANALISA KOMPOSISI GAS HASIL SAMPEL %CH 4 %H 2 %CO%CO 2 %0 2 %N 2 A1 A2 A3 B1 B2 B3 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI

38 KOMPONENKOMPOSISI % C % H % O % N % S ABU 56,3 6,76 35,52 0,24 0,027 1,0 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI KOMPOSISI KAYU KARET BKU TEKNOLOGI ENERGI

39 Tabel.1. Jenis dan Jumlah Limbah Biomassa di Indonesia PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI NOJENIS LIMBAHJUMLAH PER TAHUN (100 TON) 1.Jerami padi1,4 2.Sekam Padi5,7 3.Limbah Pemotongan Kayu1,4 4.Limbah Penggergajian Kayu1,1 5.Tempurung Kelapa Sabut Kelapa 1,9 6,7 6.Tempurung kelapa sawit Sabut kelapa sawit 0,3 0,5 7.Limbah kayu karet1,8 8.Bagasse3,1 9.Tongkol Jagung1,3 BKU TEKNOLOGI ENERGI

40 Penelitian gasifikasi kayu karet dalam gasifier dan membran keramik sebagai unit pembersih gas BKU TEKNOLOGI ENERGI PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Variabel yang akan diteliti yaitu : 1. kondisi operasi pada gasifier : suhu, tekanan, dan waktu serta kapasitas maksimum gasifier. 2. kualitas gas hasil : %CH4, H2 dan CO, CO2 3. Nilai kalor gas netto yang dihasilkan.

41 PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI Penelitian gasifikasi kayu karet dalam gasifier dan membran keramik sebagai unit pembersih gas Bagaimana mendapatkan kondisi optimum proses dan bagaimana kualitas gas yang dihasilkan ? BKU TEKNOLOGI ENERGI

42 Variabel yang akan diteliti yaitu : 1. kondisi operasi pada gasifier : suhu, tekanan, dan waktu serta kapasitas maksimum gasifier. 2. kualitas gas hasil : %CH4, H2 dan CO, CO2 3. Nilai kalor gas netto yang dihasilkan. PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI BKU TEKNOLOGI ENERGI

43 IMPLEMENTASI KEBIJAKAN NASIONAL TENTANG KONSERVASI & DIVERSIFIKASI ENERGI DAN TRANSFER TEKNOLOGI BARU PEMANFAATAN POTENSI DAERAH : KAYU KARET BANYAK TRANSFER TEKNOLOGI BARU TEKNOLOGI MEMBRAN BIAYA OPERASI MURAH TENAGA KERJA SEDIKIT DAPAT DIGASIFIKASI MENJADI ENERGI MUDAH DIDAPAT & HARGA MURAH PROGRAM PASCA SARJANA UNSRI