## PENGARUH JUMLAH ALIRAN UDARA TERHADAP NYALA API EFEKTIF DARI REAKTOR GASIFIKASI BIOMASSA TIPE FIXED BED DOWNDRAFT MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR TONGKOL JAGUNG
Romi Djafar 1) , Farid Darise 2) 1,2 Program Studi Mesin dan Peralatan Pertanian, Politeknik Gorontalo Email : romidjafar@poligon.ac.id 1 )

## ABSTRAK
Salah satu parameter penting dalam proses gasifikasi adalah perbandingan udara aktual terhadap jumlah bahan  bakar  disebut  udara Air  Fuel  Rasio (AFR).  Ketika  AFR  terlalu  besar  maka  semakin  memperkaya komposisi  CO 2 dan  H 2 O  karena  pembakaran  semakin  mendekati  pembakaran  sempurna.  Sedangkan  apabila AFR  terlalu  kecil  maka  produk  arang  yang  dihasilkan  makin  meningkat,  jumlah  produksi  gas  yang  menjadi sedikit dan panas kalor dihasilkan juga makin rendah, hal ini dipengaruhi oleh jumlah udara yang disuplai yang minimum.  Oleh  karena  itu,  perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  bagaimana  pengaruh  suplai  udara  terhadap proses gasifikasi tersebut.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  nyala  api  terbaik,  nyala  api  efektif  proses  gasifikasi,  jumlah komsumsi bahan bakar  serta  distribusi  suhu sepanjang reaktor downdraft. Untuk  mendapatkan  hasil penelitian maka  dilakukan  tiga  variasi  kecepatan  udara  masing-masing  15m/s;  10m/s  dan  5m/s  menggunakan  alat  ukur anomometer digital melalui pengaturan bukaan katup yang terpasang pada pipa nozzle .
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  nyala  api  terbaik  diperoleh  pada  AFR  1.8  dengan  Eqivalen  Rasio (ER) 0,25 yang didapatkan pada kecepatan udara 10m/s, dengan indikator nyala api yang kebiruan. Sedangkan laju komsumsi bahan bakar tertinggi diperoleh sebesar 1.7 kg/jam yang menghasilkan lama nyala api efektif 218 menit.

## Kata Kunci: Reaktor, Biomassa, AFR, Nyala Api

## ABSTRACT
One of the important parameters in the gasification process is the right air for fuel called Air Air Fuel Ratio (AFR). If the AFR is too large, it further enriches the composition of CO2 and H2O because combustion is getting nearer perfect. While the AFR is very small, the product increases, the amount of gas produced becomes less and the heat produced is also getting lower, this is done by the minimum amount of air supplied. Therefore, further research is needed on these components.
This  study  aims  to  find  out  what  is  done,  effective  process,  measurement  of  fuel  and  downdraft distribution. To get the results of the study, several air variations can be carried out each 15m / s; 10m / s and 5m / s uses a digital anemometer measuring device through setting openings installed on the nozzle pipe.
The  results  showed  that  AFR  1.8  was  obtained  with  Equivalent  Ratio  (ER)  0.25  obtained  at  an  air velocity  of  10m  /  s,  with  a  bluish  flame  indicator.  While  the  highest  fuel  consumption  flow  was  obtained  1.7 kg/hour which resulted in an effective flame duration of 218 minutes.

## Keywords: Reactor, Biomass, AFR, Flame

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Krisis energi  yang berkelanjutan hingga saat ini, telah berdampak pada beberapa aspek misalnya semakin  menipisnya  ketersediaan  bahan  bakar  fosil sehingga  telah  berdampak  pada  kenaikan  harga bahan  bakar.  Oleh  karena  itu,  untuk  meminimalisir masalah  keterbatasan  cadangan  energi  yang  tidak dapat  perbaharui  tersebut  diperlukan  usaha  yang terarah  dan  terprogram  untuk  mencari  energi alternatif.  Salah  satunya  adalah  mengembangkan teknologi  gasifikasi  biomassa  untuk  mengkonversi limbah  pertanian  menjadi  energi  berguna,  ramah lingkungan dan sifatnya dapat diperbaharui.
Pengembangan  teknologi  gasifikasi  telah dilakukan  melalui  berbagai  aplikasi  dan  penelitian yaitu  kajian  performa  integrasi  sistem  gasifikasi biomassa  dengan  industri  baja  yang  efisien (Duleeka,  dkk.,  2015).  Tujuan  penelitian  adalah untuk  mendapatkan  keseimbangan  energi  dengan material  produksi  pada  bagian furnance baja  yang berbahan bakar LPG yang akan diganti dengan syn- gas. Penelitian terhadap reaktor gasifikasi downdraft dengan  konstruksi  sederhana,  kadar  karbon  yang tinggi,  dan  memiliki  kadar  abu  yang  rendah  (Reed dan  Das,  1998).  Namun  permasalahan  terjadi  yaitu partikel  tar  yang  yang  dihasilkan  masih  tinggi. Berdasarkan penelitiannya direkomendasikan bahwa  perlu  pengaturan  parameter  operasi  reaktor agar  diperoleh  hasil  gasifikasi  yang  optimal.  Lebih
lanjut  review  sistem  gasifikasi  biomassa  tipe fixed downdraft dengan syngas untuk  aplikasi  bahan bakar mesin pembakaran dalam ( internal combustion engine (ICE) . Hasil analisisnya menyimpulkan bahwa syn-gas dari proses gasifikasi menunjukkan  nilai yang  sangat  baik.  Dimana densitasnya yang rendah dilakukan dengan pengurangan  kandungan  tar melalui  dua  zona masukan  udara  serta cleaning  system .  Namun masalah  yang  sering  terjadi  yaitu  tidak  lancarnya masukan  bahan  bakar  kedalam  reaktor  gasifikasi yang menyebabkan meningkatnya produksi tar.
Penelitian  lainnya  yaitu  pengaruh  suhu reaktor  dan  ukuran  partikel  terhadap  karakterisasi gasifikasi  biomassa  tongkol  jagung  pada  reactor downdraft (Chopra  dan  Jain,  2007) . Penelitian dilakukan  secara  eksperimental  untuk  mengetahui kualitas  dan  kuantitas syn-gas yang  dihasilkan  dari reaktor  gasifikasi downdraft dengan  bahan  bakar tongkol  jagung.  Dari  hasil  eksperimen  disimpulkan bahwa  produksi syn-gas pada  proses  gasifikasi dipengaruhi secara signifikan oleh suhu reaktor dan ukuran  partikel  biomassa.  Suhu  reaktor  yang  tinggi dan ukuran partikel biomassa yang kecil (Sudarmanta dan Kadarisman, 2010). Selanjutnya  kajian  eksperimen  terhadap gasifier biomassa  tipe downdraft dari  limbah  kayu (Sheth  dan  Babu,  2009).  Tujuan  penelitian  yaitu menentukan  kondisi  operasi downdraft biomassa berupa  limbah  kayu  yang  akan  dibandingkan penelitian  sebelumnya.  Evaluasi  kinerja gasifier melalui  pengaturan  parameter-parameter  berupa Equivalence  Ratio (ER),  komposisi  produser  gas, nilai  kalori  rendah  dari  produser  gas.  zona  laju produksi  gas,  zona  temperatur  dan  efisiensi  gas dingin yang dihasilkan. Hasil penelitian menyimpulkan  perbandingan  reaktor  yaitu  reaktor updraft sangat  baik  untuk  bahan  bakar  dengan kandungan kadar air yang tinggi. Sedangkan reaktor downdraft hanya  cocok  maksimal  kandungan moisture tidak  lebih  dari  40%  basis  kering. Pengaruh  parameter  operasi  dan  kualitas  gas  dari gasifier biomassa  tipe downdraft dengan  dua masukkan  suplai  udara  (Galindo,  dkk.,  2014). Tujuan  penelitian  adalah  menentukan  pengaruh berbagai regimes operasi dari gasifier dua tingkatan masukan  udara,  kandungan  partikel  tar  dari produser  gas,  untuk  menentukan  titik  operasi optimum  yang  dibutuhkan  untuk  menghasilkan kriteria yang berkualitas. Metode penelitian dilakukan  dengan  cara  memvariasikan  kondisi operasi gasifier berupa  aliran  udara  yaitu  dua tingkatan rasio aliran udara. Penelitian lainnya yaitu kajian  dan  eksperimen  pengaruh  desain  serta parameter  kondisi  operasi  dari  proses  gasifikasi biomassa  tipe downdraft  fixed  bed (Feiqiang,  dkk., 2014).  Tujuan  penelitian  adalah  mengetahui pengaruh  desain  dan  kondisi  operasi  berupa geometri  reaktor,  ekivalen  rasio,  laju  pemasukkan bahan  bakar  terhadap  performa  reaktor downdraft
dengan  tiga  tingkatan  masukan  udara  tipe fixed bed . Sebagai  kesimpulan  penelitian  bahwa  untuk meningkatkan laju pemasukkan  bahan  bakar  maka terjadi  peningkatan  temperatur  dalam  reaktor. Namun  hal  ini  tidak  terlalu  memberi  konstribusi yang  signifikan  karena  terjadi  pembentukan  reaksi cracking pada  saat  proses  gasifikasi  yang  dapat mengurangi  kadar  H2  dan  CO  serta  menghasilkan kandungan tar yang tinggi.
Beranjak dari beberapa referensi sebelumnya maka pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui  nyala  api  terbaik,  nyala  api  efektif  dari proses  gasifikasi,  jumlah  komsumsi  bahan  bakar dan distribusi suhu sepanjang reaktor selama proses pengujian.  Pengujian  dilakukan  melalui  pengaturan parameter  operasi  berupa  perbandingan  udara  dan bahan  bakar  atau  memvariasikan Air  Fuel  Rasio (AFR) aktual  masing-masing  1,6;  1,8;  dan  1,1 menggunakan bahan bakar tongkol jagung.
2. METODE PENELITIAN
2.1. Landasan Teori Gasifikasi adalah proses kimia yang mengubah  material  karbon  seperti  biomassa menjadi  bahan  bakar  gas  yang  mudah  digunakan baik  dalam  skala  rumah  tangga,  industri  dan penggunaan lainnya.  Dalam proses gasifikasi dapat terjadi  karena  adanya  pemberian  udara  dalam jumlah  yang  terbatas  untuk  menghasilkan  gas mampu  bakar  seperti  CO,  H2,  CH4.  Selanjutnya produk lainnya yang diperoleh dari proses gasifikasi yaitu kadar abu dan partikel tar.
Proses gasifikasi pada prinsipnya memiliki 4 tahapan  yaitu  proses  pengeringan,  pyrolisis, oksidasi  parsial  dan  proses  reduksi  yang  semuanya terjadi secara alamiah pada saat proses pembakaran.
a. Proses Pengeringan (drying)
Akibat  pengaruh  panas  biomassa  mengalami pengeringan  yang  terjadi  pada  kisaran  suhu sebesar  100-200ºC.  Proses  ini  merupakan pelepasan  kandungan  air  dalam  bentuk  uap  air. Namun  tidak  terjadi  dekomposisi  kimia  pada biomassa.
b. Proses  pirolisis  terjadi  pada  suhu  interval  suhu 250-500ºC.  Akibat  suhu  yang  sangat  tinggi maka  terjadi  perekahan  melekul-melekul  besar dari  biomassa  menjadi  melekul  kecil.  Hasil proses pyrolisis yaitu  arang  (karbon),  uap  air (H 2 O),  uap  tar  dan  gas-gas  lainnya.  Selanjutnya arang tersebut akan mengalami oksidasi parsial.
c. Proses oksidasi parsial merupakan tahapan yang sangat  penting  dalam  proses  gasifikasi  yaitu biomassa  hasil  pirolisis  dibakar  dengan  udara untuk  menghasilkan  panas  yang  dibutuhkan proses-proses lainnya. Proses oksidasi berlangsung diatas suhu 900°C untuk membantu perekehan partikel Tar lebih lanjut.
d. Proses  reduksi  terjadi  pada  kisaran  suhu  diatas 300ºC  yaitu  arang  bereaksi  dengan    uap    air (H 2 O)  dan  karbon  dioksida  (CO2).  Untuk
menghasilkan  hidrogen  dan  karbon  monoksida sebagai komponen utama gas proses gasifikasi.
Analisis  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini difokuskan  pada  parameter  operasi  yaitu  rasio Ekivalen  Rasio  (ER).  Mendapatkan  nilai  ER  maka terlebih  dahulu  mengetahui  rasio  udara  dan  bahan bakar (AFR) aktual dengan AFR stoikiometri. Nilai AFR  aktual  didapatkan  dari  perbandingan  massa udara  dan  massa  bahan  bakar  yang  dibutuhkan dapat ditulis dengan persamaan:
Sedangkan AFR stoikiometri dihitung berdas arkan  data  analisis proximate dan ultimate bahan bakar tongkol jagung.
Tabel 1. Hasil Proximate dan Ultimate Tongkol Jagung.
No Parameter Unit Nilai 1 Moisture Content % wt 10,15 2 Ash Content % wt 1,80 3 Volatile Matter % wt 87,90 4 Fixed Carbon % wt 0,15 5 Density Kg/m3 296 6 LHV MJ/kg 10,85 7 Komponen C 47,60 H 5,91 N 0,84 S 0,15 O 38,70 Sumber (Sudarmanta dan Kadarisman, 2010)
Berdasarkan  data  analisis ultimate maka dapat dihitung perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan dalam kg udara per kg bahan bakar atau kg  mol  udara  per  kg  mol  bahan  bakar.  Pada proses pembakaran  sempurna,  maka  unsur-unsur  kimia batubara  berupa  C,  H 2 dan  S    bereaksi  dengan  O 2 , sedangkan  N 2 tidak  bereaksi  dengan  O 2 .  Sehingga hasil reaksi kimia stoikiometri sebagai berikut.
Reaksi kimia pembakaran menggunakan cara yang sama pada basis 1 kg batubara yang digunakan pada pemodelan sebagai berikut. a. 0,4760 kg karbon (C) butuh oksigen (O 2 ):
1,74 12 x44 0,4760 product 1,26 12 x32 0,760 O 2 = → = → b. 0,0591kg Hidrogen (H) butuh  oksigen (O 2 ): 0,53 2 18 0,0951x product 0,472 2 x16 0,0591 2 O = → = →
c. 0,0015 kg Sulfur (S) memerlukan oksigen (O 2 )
003 , 0 32 64 0019 , 0 0015 , 0 32 32 0015 , 0 2 = → = → x product x O
Total  oksigen  (O 2 total)  yang  dibutuhkan  untuk membakar 1 kg batubara secara sempurna yaitu 1,26 + 0,472 + 0,003 = 1,7 kg
Oleh  karena  itu,  secara  teoritis  udara  yang dibutuhkan  oleh  pembakaran  sempurna  sebagai berikut.
1,7 / 0,233 = 7.2 kg/kg tongkol jagung. Catatan: nilai 0233 konstanta fraksi massa oksigen dalam udara kering.
Dengan  Demikian  equivalen  rasio  dengan dihitung dengan persmaan sebagai berikut.
…2

## 2.2. Skema Pengujian
Penelitian ini dilakukan menggunakan reaktor  gasifikasi  biomassa  tipe downdraft dengan dua  laluan  udara.  Reaktor  gasifikasi  terbuat  dari pelat  galvanis steel dengan  ketebalan  2mm. Sedangkan  tinggi  reaktor  sebesar  115  cm  dengan diameter  50cm.  Pada  bagian  tengah  reaktor  dibuat penyempitan  diameter  yaitu throat reaktor  dengan ukuran  diameter  15  cm  dan  tinggi  20  cm.  didalam reaktor  dipasang Glasswall untuk  mereduksi  energi panas  yang  keluar.  Selanjutnya  di  dalam  reaktor dipasang  sensor  suhu  yaitu  termokopel  tipe  K sebanyak  5  titik  dipasang  sepanjang  ketinggian reaktor  T1  zona drying ,  T2,  T3,  zona  pirolisis,  T4 zona  oksidasi,  dan  T5  zona  eduksi. Skema  reaktor gasifikasi  ditunjukkan  pada  Gambar  1  sebagai berikut.
Gambar 1. Reaktor Gasifikasi Tipe Downdraft .
Reaktor  gasifikasi  biomassa  yang  terdapat pada  Gambar  1  merupakan  reaktor  tipe downdraft yang  dilengkapi  dengan  kelengkapan  gas cleaning berupa cyclone,  water  scruber,  blower dorong, blower sentrifugal dan kontrol suhu (PID Control).

## 2.3. Prosedur Eksperimen
Proses  pengujian  dapat  berlangsung  dengan baik  dengan  memperhatikan  beberapa  tahapan sebagai berikut:
1. Persiapan  biomassa  berupa  tongkol  jagung sebagai  bahan  bakar  berdasarkan  pengukuran menggunakan moisture meter sebesar  12%. AFR= 1.6 AFR= 1.8 AFR= 1.1
1 .... .......... .......... .......... .......... AFR aktual bb m udara m   = ( ) ( ) ( ) ( ) Stoich aktual ar bb udara ar bb udara AFR AFR Stoich m m aktual m m ER = =    
2. Pemerikasaan  kondisi  reaktor  mulai  dari kebersihannya, pengecekan bagian kelengkapan reaktor dipastikan dapat berfungsi dengan baik.
3. Masukkan  bahan  bakar  tongkol  jagung  sampai batas nozzle selanjutnya  dilakukan  penyalaan awal  dibantu  dengan  kertas  yang  dicelupkan pada solar untuk mempermudah start-up .
4. Kemudian  atur  kecepatan  udara  yang  disulai oleh blower dengan  mengatur  katup  yang terpasang  dipipa/nozzle  diluar  reaktor  sesuai ukuran bukaan katup dibutuhkan.
5. Apabila  api  sudah  menyala  dengan  temperatur diatas  500°C  selanjutnya  reaktor  di  isi full (5kg/ batch ) kemudian hopper inlet ditutup rapat.
6. Mulai  pengambilan  data  setelah  kondisi  steadi atau kurang lebih 15 menit proses penyelaan api dilakukan.
7. Rentang waktu pengambilan data setiap 5 menit setelah  kondisi  steadi  yaitu  mulai  terjadi  nyala api  gas  mampu  bakar  sampai  dengan  nyala  api akan padam tersebut.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian reaktor gasifikasi biomassa menggunakan  bahan  bakar  tongkol  yang  memiliki kadar  air  sebesar  12%.  Pengujian  dilaksanakan sebanyak  tiga  kali  masing-masing  jumlah  bahan bakar 5 kg untuk tiap batch pengujian . Berdasarkan pengujian  terlebih  dahulu  menentukan  laju  suplai udara  menggunakan anomometer masing-masing 15m/s;  10m/s  dan  5m/s.  Agar  didapatkan  jumlah volumetrik  udara  maka  kecepatan  udara  harus dikonversi  dengan  mengalikan  kecepatan  udara tersebut  dengan  luasan  area  dari  pipa  yang digunakan.  Dengan  demikian,  nilai  massa  udara dapat  digunakan  untuk  menghitung Air  fuel  ratio (AFR)  aktual.  Sehingga  dapat  ditentukan  Eqivalen Rasio  (ER)  dari  masing-masing  pengujian.  Adapun variasi    kecepatan  udara  masing-masing  pengujian ditunjukkan pada Tabel 1. Sebagai berikut:

## Tabel. 2 Variasi Kecepatan Udara
No Uji Kec. Udara (m/s) Luasan Area Pipa (m) Volume Udara (m3) Massa udara (kg/jam) 1 15 0.15 2.3 2.76 2 10 0.15 1.59 1.90 3 5 0.15 0.79 0.94
Tabel  2  Menunjukkan  variasi  kecepatan udara yang digunakan pada proses penelitian. Untuk mendapatkan  massa  bahan  bakar  diperoleh  dengan mengalikan volume udara dengan massa jenis udara tersebut.  Hasil  konversi  pada  Tabel  2  dapat digunakan menghitung perbandingan Air Fuel Ratio (AFR)  aktual  dengan  massa  bahan  bakar  yang digunakan  setiap  proses  penelitian.  Tabel  3 menunjukkan  hasil  analisis    AFR  aktual  sebagai berikut.
Tabel 3. Air Fuel Ratio (AFR) Aktual No Uji Jlh bb (Kg/Jam) m udara (Kg/Jam) AFR aktual 1 1.7 2.76 1.6 2 1.07 1.9 1.8 3 0.83 0.94 1.1
Nilai  AFR  aktual  yang  ditunjukkan  pada Tabel  3  merupakan  perbandingan  massa  udara terhadap  bahan  bakar  yang  digunakan.  Adapun bahan    bakar  yang  digunakan  setiap  pengujian adalah  sebanyak  5  Kg  dengan  proses  gasifikasi berlangsung lebih dari 3 jam sehingga rata-rata laju komsumsi  bahan  bakar  bertutur-turut  1,7;  1,07  dan 0,83  Kg/Jam.  Berdasarkan  tiga  variasi  AFR  aktual maka  hasil  visualisasi  nyala  api  proses  gasifikasi ditunjukkan pada Gambar 3.1 sebagai berikut.

## Gambar 3.1 Visualisasi Nyala Api Gasifikasi
Secara  teoritis,  untuk  reaksi  gasifikasi, konsep  yang  biasa  dilakukan  adalah  memberikan fraksi  udara  stoikiometrik  sebesar  1.5  m 3 ,  dimana gasifikasi optimum didapatkan pada ER 0.25. Hasil penelitian yang dilakukan sudah sesuai dengan teori tersebut,  dimana  gasifikasi  optimum  didapatkan pada kecepatan udara 10 m/s, dengan volume udara 1.59  m 3 dan  ER  0.25.  Apabila  nilai  ER  meningkat maka  terjadi  peningkatan  suhu  akibat  peningkatan fraksi  H 2 sehingga  menyebabkan  produksi  tar menurun.  Hal  ini  sesuai  dengan  penelitian sebelumya  (Feiqiang,  dkk.,  2014)  bahwa  dengan meningkatkan  nilai  ER  akan  menurunkan  jumlah partikel  tar.  Itulah  sebabnya  nyala  api  pada kecepatan  udara  15  m/s  secara  visual  menjadi berwarna  kemerah-merahan  akibat  kelebihan  suplai udara.  Pada  saat  nyala  api  berwarna  kemerah- merahan  maka  mengindikasikan  nyala  api  tersebut memiliki  nilai  kalor  yang  rendah  .  Hal  ini  dapat terjadi  karena  kekurangan  udara  saat    mencampuri proses pembakaran atau campuran kaya. Sedangkan warna api yang kebiruan mengindikasikan nyala api dengan  nilai  kalor  yang  tinggi  atau  campuran miskin.

## 3.1. Analisis Ekuivalen Rasio (ER)
Rasio  Ekuivalen  (ER)  merupakan  parameter penting  operasi  dari  gasifier  (Raman,  dkk.,  2013). Nilai  ER  akan  berpengaruh  pada  kuantitas  dan kualitas gas  yang dihasilkan.  Pada proses gasifikasi diperlukan  jumlah  udara  dalam  jumlah  yang terbatas.  Nilai  ER  yang  terlalu  tinggi  dan  rendah
akan  menimbulkan  beberapa  persoalan.  Jika  nilai ER  yang  terlalu  kecil  maka  mengakibatkan bertambahnya  produk char, produksi  gas  mampu bakar  yang  kecil  serta  panas  kalor  yang  rendah. Sebaliknya nilai ER yang tinggi akan meningkatkan gas  CO 2 dan  H 2 o  akibat  kelebihan  suplai  udara sehingga proses pembakaran mendekati pembakaran sempurna  (Atnawa,  dkk.,  2013).  Berdasarkan  hasil analisis  Tabel  4.  Menunjukkan  Ekivalen  Rasio sebagai berikut.
Tabel 4. Hasil Analisis Eqivalen Rasio (ER)
No AFR Aktual AFR Stoich ER 1 1.6 7.22 0.22 2 1.8 7.22 0.25 3 1.1 7.22 0.15
Berdasarkan data hasil analisis pada Tabel 4 diketahui  bahwa  nilai  ER  tertinggi  pada  proses pengujian  pertama  yaitu  0.25  sedangkan  ER terendah sebesar 0.15. Perubahan kenaikan nilai ER sebesar 12.5% atau  kecepatan udara blower 10 m/s di  dapatkan  ER  0.25  dengan  visualisasi  nyala  api terbaik  pada  penelitian  ini.  Sedangkan  AFR  aktual semakin  kecil  menyebabkan  nilai  ER  juga  semakin kecil  sehingga  dihasilkan  produksi  syngas  semakin sedikit.

## 3.2. Distribusi Suhu Proses Gasifikasi
Selama  proses  pengujian  reaktor  maka distribusi suhu diketahui melalui sensor termokopel tipe-K  yang  representasi  suhunya  ditunjukkan  oleh PID  control.  Gambar  3.2  menunjukkan  distribusi suhu pada proses pengujian sebagai berikut.
Gambar 3.2 Distribusi Suhu Pada ER 0.22
Grafik pada Gambar 3.2 merupakan distribusi  suhu  pada  ER  sebesar  0.25  yang menunjukkan  tren line yang  berfluktuatif. Pengambilan  data  pada  interval  waktu  setiap  5 menit  dimulai  dari  kondisi  steadi  sampai  nyala  api gas  mampu  bakar  padam.  Adapun  distribusi  suhu sepanjang  reaktor  untuk  masing-masing  tahapan proses  gasifikasi  yaitu  terkopel  1  (T1)  adalah  zona drying dengan inverval suhu 100-200ºC . Pada Zona ini terjadi pelepasan uap air dari bahan bakar. Untuk terkopel  2  (T2)  merupakan  zona  pirolisis  dengan batas  suhu  diatas    300ºC.  Sedangkan  termokopel  3 (T3) adalah zona oksidasi parsial pada inverval suhu
diatas  800-1000°C  dimana  proses  ini  merupakan tahapan  paling  penting  untuk  proses  lainnya. Kemudian paling terakhir adalah termokopel 4 (T4) zona  reduksi  dengan  interval  suhu  400ºC-600ºC. Berdasarkan  distribusi  suhu  dapat  disimpulkan bahwa  suhu  tertinggi  yang  dapat  dicapai  adalah 973ºC.  Selanjutnya  hasil  pengujian  kedua    dapat diketahui dari Gambar 3.3
Gambar 3.3 Distribusi Suhu Pada ER 0.25
Hasil  distribusi  suhu  pada  Gambar  3.3 merupakan  pengujian  yang  kedua  dengan  jumlah bahan bakar  yang sama  yaitu  5 kg. Tren suhu  yang dihasilkan  pada  pengujian  ini  lebih  teratur dibandingkan dengan pengujian pertama. Perubahan distribusi  suhu  terjadi  kenaikan  yang  signifikan pada  termokopel  3  (T3)  dengan  menit  35  yaitu sebesar  630°C.  Selanjutnya  kenaikan  suhu  secara perlahan  mencapai  sampai  928°C  hingga  1021°C tertinggi.  Pada  proses  pengujian  dapat  ditentukan nilai  ER  yang  digunakan  yaitu  sebesar  0.25  atau dengan air  fuel  rasio (AFR)  aktual  1.8.  Hasil visualisasi  api  yang  dihasilkan  terdapat    kesesuaian perbandingan  antara  udara  dan  bakar  yang bercampur  dengan  baik  pada  proses  pembakaran tersebut.  Sehingga  gas  mampu  bakar  yang dihasilkan  lebih  berkualitas  yang  direpresentasikan dengan  warna  nyala  api  biruan.  Ketika  nyala  api berwarna  kebiruan  maka  terjadi  pembakaran sempurna  yang  indikasikan heating  value juga bernilai besar.
Kemudian  pengujian  yang  terakhir  adalah dengan  AFR  aktual  1.1  kg/kg  tongkol  jagung. Distribusi  suhu  dari  pengujian  dapat  ditunjukkan pada Gambar 3.4 sebagai berikut.
Gambar 3.4 Distribusi Suhu Pada ER 0.15
Berdasarkan  tren  grafik  pada  Gambar  3.4 mengindikasikan  distribusi  suhu  yang  kembali
berfluktif  signifikan  untuk  seluruh  zona  tahapan proses gasifikasi. Sesuai prinsip pembakaran  maka hal ini dapat dikatakan terjadi campuran  kaya  yaitu suplai  udara  yang  di  injeksikan  keruang  bakar dalam  kondisi  minimum.  Akibatnya  proses  start  up membutuhkan  waktu  yang  lama.  Hal  ini  dapat diketahui dari hubungan nyala api terhadap lamanya proses gasifikasi dalam Tabel 5 sebagai berikut.
Tabel 5 Perbandingan ER terhadap Nyala Efektif.
No Uji AFR aktual Waktu nyala Api Nyala Api Padam Nyala Api Efektif 1 1.6 18 " 235" 218 Menit 2 1.8 42" 245" 204 Menit 3 1.1 55" 255" 205 Menit
Hasil pengujian yang ditunjukkan pada Tabel 5  merupakan  hubungan  AFR  aktual  terhadap  nyala api  efektif  yang  dihasilkan.  Pada  AFR  1.6  waktu start up terjadi dalam waktu yang singkat yaitu pada menit  18  sudah  terjadi  nyala  api  gasifikasi  dan padam  padam  menit  235  sehingga  nyala  api  efektif diperoleh  218  menit.  Namun  jika  dilihat  dari kuantitas  dan  kualitas  dari  gas  mampu  bakar  yang dihasilkan,  mengindikasikan  nilai  kalor  panas  yang rendah  (Gambar  3.1).  Sebaliknya  ketika  AFR ditingkatkan  menjadi  1.8  atau  naik  sebesar  12% maka  pengaruhnya  terhadap  star-up  menjadi  relatif lama yaitu menit 42 terjadi nyala api dan dihasilkan nyala  efektif  204  menit  untuk  5  kg      bahan  bakar. Sementara  AFR 1.1 Perubahan lama start-up, nyala api  padam  dan  nyala  api  efektif  tidak  terlalu  jauh dari pengujian kedua. Berdasarkan visualisasi nyala api  (Gambar  3.1  )  terlihat  warna  api  lebih  bersih, namun  dalam  jumlah  yang  lebih  kecil.  Untuk mengetahui  durasi  waktu  gasifikasi  berdasarkan jumlah  bahan  bakar  terdapat  pada  Tabel  6  sebagai berikut.
Tabel 6 Jumlah Bahan Bakar Terhadap Lama Waktu Gasifikasi . No Uji AFR Aktual Bahan Bakar Waktu Gasifikasi 1 1.6 5 Kg 175 Menit 2 1.8 5 Kg 280 Menit 3 1.1 5 Kg 361 Menit
Berdasarkan  Tabel  6  menunjukkan  lama proses  gasifikasi  yang  variatif.  Adapun  hasil pengujian  dengan  AFR  1.6  atau  dengan  suplai kecepatan  udara  yang  disuplai  kedalam  reaktor  15 m/s  terhadap  jumlah  5  kg  bahan  bakar  tongkol jagung  diperoleh  total  lamanya  proses  gasifikasi adalah  175  menit.  Sedangkan  pada  saat  AFR ditingkatkan  menjadi  1.8  maka  di  dapatkan  durasi waktu  gasifikasi    sebesar  280  menit.  Selanjutnya jika AFR dalam kondisi minimum maka didapatkan total proses gasifikasi 361 menit.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  telah dilakukan  pada  penelitian  ini  dapat  disimpulkan sebagai berikut.
1. Laju  aliran  udara  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  15m/s;  10m/s  dan  5m/s. dengan  hasil  perhitungan  diperoleh Air  Fuel Ratio (AFR)  aktual  berturut-turut  1,6;  1,8  dan 1,1.
2. Hasil  analisis  didapatkan  Eqivalen  Rasio  (ER) dari setiap pengujian adalah 0,22; 0,25 dan 0,15.
3. Hasil  nyala  api  terbaik  diperoleh  pada  AFR aktual  1.8  dengan  Eqivalen  Rasio  0,25  pada kecepatan udara 10m/s.
4. Semakin  besar  suplai  udara  ke  ruang  reaktor maka  diperoleh  nyala  api  yang  kemerahan. Sebaliknya jika kecepatan udara semakin rendah atau  jumlah  udara  dalam  kondisi  minimum warna api gas mampu bakar makin jernih namun dalam jumlah yang sedikit.
5. Berdasarkan  nyala  api  efektif  diperoleh  durasi waktu  terbaik  sebesar  218  menit  pada  AFR  1.6 dengan laju komsumsi bahan bakar 1.7 kg/jam
6. Direkomendasikan kedepannya bahwa penelitian ini  dapat  dilanjutkan  dengan  analisis  dan pengukuran unsur-unsur gas dari proses gasifikasi.

## DAFTAR PUSTAKA
Atnawa, S.M., Sulaiman, S.A, & Yusup, S. (2013).
Syngas production from downdraft gasiﬁcation  of  oil  palm  fronds,  Elsevier Energy, 61, 491-501
Chopra, S., & Jain, A.K. (2007). A Review Of fixed Bed  Gasification  System  for  Biomassa. Agricultural  Engineering  International:  the CIGR Ejournal 9(5)
Galindo,  A.L.,  Lora,  E.S.,  Andrade,  R.V.,  Giraldo, S.Y.,  Jae,  R.L.,  &  Cobas,  V.M.  (2014). Biomass  gasification in a downdraft  gasifier with  atwo-stage  air  supply:  Effect  of operating  conditions  on  gas  quality.Biomass and Bioenergy, 6, 236-244.
Gunarathne,  D.S,  Mellin,  P., Yang,  W., Pettersson, M., & Ljunggren, R. (2016). Performance of an effectively integrated biomass multi-stage gasiﬁcation system and a steel industry heat treatment  furnace.  Elsevier.    Energy,  170, 353–361.
Guo,  F.,  Dong,  Y.,  Dong,  L.,  &  Guo,  C.  (2014). Effect of design and operating parameters on the  gasification  process  of  biomass  in  a downdraft fixed bed: An experimental study. Elsevier.  international  journal  of  hydrogen energy, 39, 5625-5633.
Raman, P., Ram, N.K., & Gupta, R. (2013). A dual ﬁred  downdraft  gasiﬁer  system  to  produce cleaner  gas  for  power  generation:  Design,
development  and  performance  analysis. India Reed,  T.B.,  &  Das,  A.  (1988).  Handbook  of
Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems. Golden, CO: Solar Energy Research Institute SERISP-271-3022
DE88001135 Sheth,  P.N.,  &  Babu,  B.V.  (2009).  Experimental studies  on  producer  gas  generation  from wood  waste  in  downdraft  biomassa  gasifier. Bioresource Technology, 100, 3127-3133 Sudarmanta,  B.,  &  Kadarisman.  (2010).  Pengaruh Suhu Reaktor dan Ukuran Partikel Terhadap Karakterisasi Gasifikasi Biomassa Tongkol  Jagung  Pada  Reaktor  Downdraft. Seminar Nasional Pascasarjana X – ITS