## Kaji Eksperimental Konversi Biomassa Sampah Menjadi Bahan Bakar Terbarukan Menggunakan Proses Torefaksi
Experimental Study of Conversion of Waste Biomass into Renewable Fuel Using the Torrefaction Process
Agus Apriyanto 1* , Muh Tohirin 2
1,2 Program studi Teknik Mesin, Universitas Sang Bumi Ruwa Jurai *Email : agus.apriyanto89@gmail.com

## Abstrak
Sumber energi primer nasional saat ini masih bertumpu pada bahan bakar fosil, yakni minyak bumi, gas alam dan batubara. Sementara kebijakan pemerintah menuntut penggunaan energi alternatif mendapat porsi yang lebih  besar  dimasa  yang  akan  datang.  Sampah  biomassa  berpotensi  tinggi  sebagai  bahan  baku  bioenergi. Teknologi peningkatan nilai energinya untuk menghasilkan bahan bakar padat berkalori tinggi adalah melalui proses  torefaksi.  Penelitian  ini  bertujuan  menginvestigasi  karakterisik  bahan  bakar  produk  torefaksi  dalam skala yang lebih besar sebagai persiapan untuk skala industri. Hasil karakteristik diketahui melalui pengujian nilai  kalor,  pengujian  proksimat  dan  ultimat.  Torefaksi  dilakukan  pada  temperatur  250,  275,  300oC  pada tekanan atmosfer tanpa oksigen dengan massa umpan sampah biomassa sebanyak 1 kg waktu tinggal 30 menit dan waktu pendinginan 5 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses torefaksi sampah biomassa dapat menghasilkan  bahan  bakar  padat  dengan  nilai  kalor  tertinggi  sebesar  5425  kcal/kg,  setara  dengan  batubara subbituminus B, yang diperoleh pada temperatur  275°C. Bahan bakar padat berkualitas baik memiliki kadar air,  kadar  zat  terbang dan kadar  abu  yang  rendah  serta  memiliki  karbon  terikat  dan  nilai  kalor yang  tinggi. Selain itu, dari hasil pengujian proksimat dan ultimat terbukti bahwa kandungan fixed carbon yang semakin tinggi dan turunnya rasio atom O/C akan meningkatkan nilai kalor produk padatan hasil torefaksi.
Kata kunci : Torefaksi, Limbah Biomassa, Analisis Ultimate, Nilai Proksimat dan Kalor

## Abstract
Earthquakes are natural vibrational events from the oceans as well as from the earth, after which entering the earth's surface impacting the earth is broken into fragments. Bandar Lampung city and surrounding areas are safe zones, but on Friday, August 02, 2019 at 19.03 WIB a tectonic earthquake of magnitude 7.4 occurred in Banten and surrounding areas the earthquake had the potential for tsunami to be felt in west Java and Bandar Lampung city. Therefore, a case study was conducted on the analysis of the dynamic behavior of the building, the  period  of  shaking,  the  strength  of  the  building  and  the  shear  force.  This  research  was  conducted  by surveying  the  location  and  applying  for  data  to  the  party  who  handled  the  planning  of  the  Lampung  Bank Archive Building and then conducted modeling analysis using a computer program, namely Etabs C 19.0.0 while for data analysis using  Microsoft  Office Excel 2016. From the results of modeling and data analysis obtained Period T = 1.261 The largest rigidity value due to earthquake load X is 2157.14 kN / m while the smallest rigidity value is 1575.02 kN / m. The largest rigidity value of earthquake load Y is 2157.14 kN / m and the smallest rigidity value is 2157.14 kN / m. Shape1 mode experienced x direction translation by 84.62% and Shape Mode 2 experienced y direction translation by 66.18%, Shape Mode experienced z direction rotation by 65.92%. Gaya slide static base V static at 459.84 kN. Gaya sliding dynamic base V dynamic for earthquake direction x and earthquake direction y obtained by 461.02 kN and 459.70 kN respectively.
Keywords: Biomass Waste, Ultimate Analysis, Proximate and Calorific Value

## PENDAHULUAN
Produksi sampah di Indonesia diperkirakan  mencapai  45,5  juta  ton pertahun  yang  mencakup  sampah  rumah tangga,  sampah  komersial,  industri  dan sampah  diarea  umum  lainnya.  Sampah biomassa berlignoselulosa merupakan sumber  energi  potensial  untuk  energi terbarukan[1].  Kebijakan  energi  Indonesia yang tertuang dalam Laporan Dewan Energi Nasional  2014  menargetkan  kontribusi minyak  bumi  terhadap  bauran  energi nasional  pada  tahun  2025  adalah  sebesar 25%,  sedangkan  untuk  gas  bumi  adalah sebesar 22%, dan batubara sebesar 30%, dan total  Energi  baru  dan  Terbarukan  (EbT) sebesar 23%. Sedangkan untuk tahun 2050, persentase  kontribusi  masing-masing  jenis energi adalah minyak bumi sebesar 20%, gas bumi  sebesar  24%,  batubara  sebesar  25%, dan  total  EbT  sebesar  31%.  Dari  total penggunaan  EbT,  kontribusi  sumber  energi yang  berasal dari biomassa  sampah ditetapkan  sebesar  5,1%  pada  tahun  2025 dan  6,4%  tahun  2050.  Dengan  kata  lain, penggunaan  biomassa  sampah  sebagai sumber  energi  terbarukan  yang  di  tahun 2015 baru sebesar 2,0% meningkat 2,6 kali lipat pada tahun 2025 dan 3,2 kali lipat pada tahun 2050 [2][3].
Sampah biomassa mengandung material  yang  berpotensi  diolah  menjadi sumber energi yang tersimpan dalam bentuk ikatan  kimia  antara  karbon,  hidrogen  dan oksigen[4].  Jika  ikatan  kimia  itu  dirusak, bahan  organik  akan  melepas  energi  kimia dalam fase gas, cair dan padat[5]. Namun di dalam  aplikasinya,  penggunaan  sampah secara langsung sebagai bahan bakar masih banyak memiliki kendala, di antaranya nilai kalor  dan  densitas  energi  yang  rendah, kandungan  air  yang  tinggi  dan  komponen yang heterogen serta sifatnya higroskopiknya[6]. Selain itu sampah biomassa  juga  memiliki  potensi  sumber penyakit dan bau yang busuk[7]. Akan tetapi apabila dalam pegolahan sampah digunakan
metode  yang  tepat  maka  dapat  diperoleh bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil.  Salah  satu  teknologi  pengolahan sampah  yang  dapat  menghasilkan  bahan bakar dengan kualitas setara batubara adalah proses  torefaksi[8].  Torefaksi  merupakan proses pirolisis ringan pada temperatur 200- 300  C  pada  tekanan  atmosfer  tanpa oksigen[9].  Keunggulan  torefaksi  adalah proses  yang  berlangsung  pada  temperatur dan  tekanan  yang  relatif  rendah  serta efisiensi konversi energi yang  cukup tinggi yaitu sekitar 90%[10]. Keunggulan lain dari torefaksi  biomassa  adalah  menghasilkan produk yang lebih rapuh, memiliki densitas energi  yang  lebih  tinggi  dan  bersifat hidrofobik  dan  lebih  tahan  terhadap serangan jamur dibandingkan dengan biomassa  mentah,  sehingga  lebih  mudah dalam transportasi, penanganan, dan penyimpanan. Selain itu, torefaksi meningkatkan hasil energi biomassa produk torefaksi  karena  peningkatan  kandungan karbon[11]. Karena sifat-sifat yang ditingkatkan ini, nilai dalam hal kandungan karbon  dan  nilai  kalor  dari  biomassa  yang dikeringkan  sebagai  bahan  bakar  secara signifikan  lebih  tinggi  daripada  biomassa mentah[12].
Penelitian  torefaksi  yang  dilakukan oleh  penulis  dan  tim  terhadap  biomassa sampah  mengggunakan  reaktor  kontinu skala  lab  diharapkan  mendapatkan  arang yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar padat  berkualitas  setara  dengan  batubara. Karakteristik produk torefaksi akan dieveluasi menggunakan uji nilai kalor, hasil pengujian  proksimat  dan  ultimat,  serta perolehan  massa  dan  energi (mass  and energy yield).

## METODE PENELITIAN
Tahapan  penelitian  meliputi,  persiapan bahan  dan  proses  torefaksi  dengan  tiga variasi temperatur dan pengujian arang hasil torefaksi.  Diagram  penelitian  dapat  dilihat pada Gambar  1 .  Penentuan  sampel
diperoleh  dengan  cara  mensimulasikan komposisi  yang  lazim  untuk  sampah perkotaan terutama di kawasan umum. Pada kawasan  umum  biasanya  mengandung sedikit  sampah  sisa  makanan  yang  terdiri dari  nasi,  kulit  jeruk  dan  kulit  pisang  dan didominasi oleh daun-daun yang berserakan akibat  pohon-pohon  yang  ada  di  ruang terbuka hijau (RTH) tata kota.
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## Persiapan Sampel
Komponen  sampah  biomassa  yang dipilih sebagai sampel adalah daun, ranting, nasi,  kulit  jeruk  dan  kulit  pisang.  Daun mewakili  komponen  sampah  yang  berasal dari  kelompok  daun-daunan  termasuk  sisa makanan  dari  jenis  sayur-sayuran.  Ranting pohon  mewakili  komponen  sampah  yang mengandung  sifat  kayu-  kayuan.  Nasi mewakili  sisa  makanan  yang  berasal  dari komponen makanan pokok. Sementara kulit pisang  dan  kulit  jeruk  mewakili  komponen sampah dari kulit buah-buahan yang banyak dikonsumsi masyarakat. Komposisi sampah untuk  eksperimen  torefaksi  ditentukan masing – masing nasi sebesar 19%, dari total massa,  kulit  jeruk  10,5%,  kulit  pisang  10,5 %,  daun  46%  dan  ranting  14%.  Kelima sampel tersebut kemudian dicampur menjadi satu sehingga homogen selanjutnya dilakukan  pencacahan  menggunakan  mesin pencacah  untuk  menghasilkan  ukuran partikel yang seragam.
Ukuran  partikel  ±  1-3  cm  dan dikeringkan  hingga  kadar  air  ±  8-10% kemudian  dipindahkan  ke  dalam  wadah
kedap  udara  sampai  eksperimen  torrefaksi dilakukan. Kandungan lignoselulosa sampel mentah masing-masing diuji terlebih dahulu menggunakan  Standar  SNI  14-1304-1989 untuk  uji  hemiselulosa,  SNI  0492-2008 untuk lignin dan in house method untuk total selulosa  dan  hasilnya  adalah  kulit  pisang memiliki  komposisi  10,03%  hemiselulosa, 34,32%  selulosa  dan  24,32%  lignin.  Kulit jeruk memiliki komposisi 19,53%
hemiselulosa,  45,32%  selulosa  dan  14,16% lignin.  Daun  memiliki  komposisi  10,15% hemiselulosa,  29,33%  selulosa  dan  35,14% lignin. Ranting memiliki komposisi 14,54% hemiselulosa, 51,59 % selulosa dan 39,66% lignin.

## Eksperimen Torefaksi
Peralatan yang digunakan dalam eksperimen ini adalah reaktor torefaksi kontinu skala lab, dapat  dilihat  pada Gambar  2. Torefaksi sampah biomassa dilakukan pada temperatur 250,  275  dan  300°C,  dengan  masa  umpan sebanyak  1  kg,  waktu  tinggal  selama  30 menit  dan  waktu  pedinginan  5  menit.  Laju peningkatan  temperatur  5  -6°C/menit  dan membutuhkan  waktu  selama  30-45  menit untuk  sampai  pada  temperatur  torefaksi. Sifat-sifat  bahan  bakar  produk  torefaksi kemudian ditentukan melalui pengujian nilai kalor, serta analisis proksimat dan ultimat.
Gambar 2 . Reaktor torefaksi kontinu [4]

## Analisa dan Pengujian
Analisis  proksimat  dilakukan  pada bahan baku dan arang hasil proses torefaksi, dilakukan  untuk  mengetahui  komponen
penyusun  bahan  bakar  padat  seperti kandungan Moisture  Content /MC  (ASTM D–1762-84), Ash Content (ASTM D–3174- 93), Volatile  Matter /VM  (ASTM  D–1762-
84), dan Fixed Carbon /FC (ASTM D– 1762- 84). Uji ultimat dilakukan untuk mengetahui komposisi  hidrokarbon  bahan  bakar  yang dinyatakan dalam unsur elemen dasar yaitu C, H, N, O, S.
Nilai kalor ditentukan dengan menggunakan Bomb  Calorimeter dan dinyatakan  dalam  kilo  kalori  per  kilogram (Kkal/kg).  Sebanyak  satu  gram  sampel dimasukan  ke  tempat  sampel (crubicle). Sampel  dihubungkan  dengan  ujung  sehelai benang  sepanjang  8  cm  (nilai  kalor  67.716 kal).  Benang  tersebut  diikatkan  pada sepotong kawat besi sepanjang 10 cm (nilai kalor  3.183  kal)  yang  kedua  ujungnya terhubung  pada  batang  penyangga crubicle di  dalam  bomb.  Bomb  ditutup  dan  diisi dengan  gas  oksigen  hingga  mencapai tekanan 25 atm. Bejana kalorimeter diisi air sebanyak ± 1 L dan disisipkan termometer. Bomb yang  berisi  sampel  dimasukkan  ke dalam  bejana  kalorimeter  dan  dihubungkan dengan  arus  listrik.  Pembacaan  suhu termometer dilakukan setiap 1 menit selama
5–8 menit.
𝑦𝑚 = 𝑚𝑏𝑖𝑜𝑐ℎ𝑎𝑟 𝑚𝑓𝑒𝑒𝑑𝑠𝑡𝑜𝑐𝑘 x 100%
Perolehan  massa  ( mass  yield )  dan energy ( energy yield ) masing-masing dihitung dengan  persamaan (1)  dan persamaan  (2)  [5].  Hasil  perhitungan  ini menunjukan  seberapa  jauh  proses  torefaksi dapat  meningkatkan  kualitas  sifat-sifat pembakaran dari sampah biomassa.
𝑦𝑚 = 𝑚𝑏𝑖𝑜𝑐ℎ𝑎𝑟 𝑚𝑓𝑒𝑒𝑑𝑠𝑡𝑜𝑐𝑘 × 100% (1)
𝑦𝑒 = 𝐻𝐻𝑉𝑏𝑖𝑜𝑐ℎ𝑎𝑟 𝐻𝐻𝑉𝑓𝑒𝑒𝑑𝑠𝑡𝑡𝑜𝑐𝑘 × 100% (2)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  sampel  dilakukan  pada kondisi  kering.  Perubahan  struktur  kimia komponen sampah biomassa akibat dekomposisi termal selama proses torefaksi menghasilkan  produk  dengan  sifat-sifat yang  baru.  Hasil  analisa  karakteristik produk torefaksi dapat dilihat pada Tabel 1 .
Tabel 1 . Nilai Kalor, Proximat, Ultimat Bahan Baku Dan Produk Torefaksi

## Penurunan massa padatan
Hasil  pengujian  torefaksi  menunjukan prediksi  perubahan  hasil  produk  dengan berubahnya  temperatur  torefaksi  selama waktu  tinggal  30  menit.  Dengan  kondisi parameter  proses  yang  divariasikan  dalam penelitian  ini,  kenaikan  temperatur  reaktor menurunkan  hasil  produk  padatan,  seperti ditunjukkan  oleh Gambar  3 .  Efek  tersebut konsisten dengan teori bahwa meningkatnya
temperatur proses torefaksi akan menyebabkan devolatilisasi produk padatan yang  lebih  ekstensif  dan  dengan  demikian menghasilkan produk padatan yang rendah.
Moisture Content Abu Volatile Matter Fixed Carbon C H N S O Non Torefaksi 4.758,08 8,46 4,95 74,00 21,05 42,60 6,31 1,67 0,16 44,78 1,05 0,15 T250 5.026,16 3,19 5,85 71,81 22,34 49,34 6,10 1,49 0,10 37,31 0,76 0,12 T275 5.424,60 4,07 7,42 59,98 32,60 53,26 5,63 1,75 0,09 32,04 0,60 0,11 T300 5.151,29 7,52 9,32 59,05 31,63 49,21 5,46 1,52 0,08 35,35 0,72 0,11
O/C H/C
Temperatur ( °C) HHV (kcal/kg) Analisis Proksimat (adb) (%) Analisis Ultimat (adb) (%)
Gambar 3. Grafik penurunan masa padatan
Massa  padatan  yang  tersisa  pada temperatur  300 o C  paling  sedikit  yaitu  527 gram,  sedangkan  massa  padatan  paling banyak  dihasilkan  pada  temperatur  250 o C yaitu  sebanyak  764  gram.  Hal  ini membuktikan bahwa semakin tinggi temperatur torefaksi maka akan menyebabkan
semakin banyaknya
kandungan  lignoselulosa  pada  komponen penyusun sampah biomassa yang terdekomposisi.
Penyebab  utama  kehilangan  massa pada  proses  torefaksi  biomassa  adalah terdekomposisinya fraksi hemiselulosa, yakni terjadi pelepasan uap air, gas CO, dan CO 2 serta  zat  terbang  yang  memiliki  nilai kalor  rendah.  Untuk  itu,  walaupun  selama proses  torefaksi  terjadi  kehilangan  massa yang  cukup  besar  pada  bahan  baku,  tetapi kandungan energi pada produk padatan yang dihasilkan  tidak  banyak  berkurang.  Selain itu,  semakin  banyaknya  massa  yang terdekomposisi akan menyebabkan perbandingan  O/C  akan  semakin  kecil. Dimana  dengan  perbandingan  O/C  yang semakin kecil akan meningkatkan intensitas energi  yang  terkandung  dalam  komponen sampah biomassa.
Temperatur yang tinggi melebihi temperatur torefaksi (lebih dari 300 o C) tidak direkomendasikan
karena akan meningkatkan laju dekomposisi yang
mengakibatkan  komponen  lignoselulosa banyak dikonversikan ke dalam bentuk  gas dan  cairan,  sehingga  produk  padatan  yang dihasilkan  pada  proses  torefaksi  menjadi berkurang  signifikan.  Penurunan  massa paling banyak terjadi dari temperatur 250 o C ke 275 o C dibandingkan dengan penurunan massa  pada  temperatur  lainnya  akibat terjadinya  karbonisasi  secara  menyeluruh pada fraksi hemiselulosa dan terdekomposisinya sebagian struktur
polimer  pada  lignin  serta  mulai  pecahnya struktur polimer pada selulosa.
Perubahan sifat fisik. Hasil pengujian torefaksi  menunjukan  perubahan  sifat  fisik sampah  biomassa.  Perubahan  yang  terjadi pada produk padatan hasil torefaksi dapat di lihat  secara langsung dari  warnanya seperti terlihat  pada Gambar  4. Produk  padatan hasil  torefaksi  berubah  warna  menjadi kecoklatan sampai kehitaman seperti arang, dan produk setelah dilakukan preparasi  40- 60  mesh  dapat  dilihat  pada Gambar  5. Perubahan  yang  lain  yang  terlihat  dalam kekerasan  dan  keuletan,  sampah  hasil torefakasi mejadi lebih lunak dan getas. Pada temperatur torefaksi 250 o C produk padatan yang dihasilkan masih berwarna kecoklatan, akan  tetapi  sedikit  lebih  getas  dan  lunak, pada  temperatur  tersebut  terjadi  reaksi eksotermik  dan  mulai  terdekomposisinya fraksi hemiselulosa.
1000 764 584 527 0 200 400 600 800 1000 1200 M a ss a ( g r) Temperatur (oC)
Gambar 4. Produk Torefaksi Sebelum Preparasi
Gambar 5. Produk Torefaksi Setelah Preparasi
Proses  dekomposisi  yang  terjadi  pada fraksi hemiselulosa ini menyebabkan perubahan  warna  pada  produk  torefaksi diiringi  dengan  lepasnya  kandungan  air, CO 2 ,  asam  asetat,  fenol  dan volatie  matter
lainnya.
Berbeda  dengan  produk  padatan  yang dihasilkan pada temperatur 275 o C dan 300 o C,  dimana  warnanya  berubah  menjadi kehitaman, serta lebih getas dan lunak. Hal ini mengindikasikan bahwa pada temperatur proses  yang  diberikan  keseluruhan  proses menjadi eksotermik dan terjadi dekomposisi pada  semua  komponen  lignoselulosa  yang akan  meningatkan  produksi  CO 2 ,  fenol, asam  asetat,  dan  hidrokarbon  lainnya. Produk  padatan  yang  dihasilkan  memiliki struktur  polimer  yang  lebih  sederhana  dan rantai  hidrokarbon  yang  lebih  pendek sehingga lebih lunak dan getas dibandingkan sebelum torefaksi.

## Analisis Proksimat Bahan Baku
Sifat  bahan  baku  dapat  diketahui  melalui analisis proksimat. Hasil Analisis tercantum pada Tabel 2.

## Tabel. 2. Analsis Proksimat Bahan Baku
Kadar  air  ( moisture  conten )  adalah faktor  penting  dalam  pemanfaatan  biomasa sebagai energi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kadar air kering udara biomassa  sampah  berupa  campuran  nasi, ranting,  kulit  jeruk,  kulit  pisang  dan dedaunan  sebesar  8.46  %.  Komponen  nasi berpengaruh  nyata  terhadap  kadar  air, diprediksi  nasi  memiliki  kadar  air  yang tinggi dibandingkan dengan komponen yang lainnya, karena nasi termasuk jenis polisakarida yang tidak mengandung lignoselulosa.  Zat  utama  nasi  adalah amilosa.
Zat terbang ( volatile matter ) merupakan zat  yang  dapat  menguap  sebagai  hasil
Moisture Content Abu Volatile Matter Fixed Carbon
Biomassa Sampah (Bahan Baku; Campuran nasi, ranting, kulit jeruk, kulit pisang, dedaunan) 8,46 4,95 74,00 21,05 Temperatur ( °C)
Analisis Proksimat (adb) (%)
Non Torefaksi T250°C T275°C T300°C Non Torefaksi T250°C T275°C T300°C
dekomposisi  senyawa-senyawa  di  dalam suatu  bahan  selain  air.  Hasil  pengujian proksimat  bahan  menunjukkan  kadar  zat terbang  pada  campuran  nasi,  ranting,  kulit jeruk, kulit pisang dan dedaunan sebesar 74 %.  Zat  terbang    komponen  kulit  pisang diprediksi  lebih  tinggi  dari  zat  terbang komponen yang lain, pada umumnya bahan dengan  zat  terbang  yang  tinggi  memiliki kandungan  karbon  terikat  ( fixed  karbon ) yang rendah.
Pengukuran  kadar  abu  sangat  penting dilakukan  karena  sisa  hasil  pembakaran berupa  abu  cenderung  membentuk  kerak pada  alat  pembakaran  yang  mengganggu kinerja  alat  pembakar.  Hasil  pengukuran menunjukkan bahwa kadar abu bahan baku campuran  nasi,  ranting,  kulit  jeruk,  kulit pisang  dan  dedaunan  sebesar  4,95  %. Tingginya  kadar  abu  pada  biomassa disebabkan  oleh  kandungan  komponen anorganik yang tinggi.

## Kualitas Arang (Produk Torefaksi)
Hasil  uji  proksimat  pada  basis  kering dengan metode pengujian ASTM D 1762-84 terhadap  komponen  sampah  biomassa campuran  menunjukan  bahwa  kandungan komponen sampah didominasi oleh volatile matter (VM) dan Fixed Carbon (FC), seperti ditunjukkan oleh Gambar 6.
Gambar 6. Hasil Analisis Proksimat

## Kadar Air
Kadar air bahan bakar yang tinggi akan
menurunkan net energy pembakaran. Kadar air  arang  dapat  dilihat  pada Gambar  6. Torefaksi diharapkan menurunkan kadar air biomasa.  Kadar  air  arang  tertinggi  (7,32%) diperoleh dari torefaksi pada temperatur 250 °C,  sedangkan  kadar  air  terendah  (3,19%) diperoleh dari torefaksi pada temperatur 300 °C.  Peningkatan  temperature  torefaksi menurunkan  kadar  air  arang.  Rendahnya kadar  air  pada  suhu  pengarangan  yang semakin  meningkat  dapat  disebabkan  oleh menguapnya  air  [6].  Selain  itu  degradasi hemiselulosa  juga  secara  tidak  langsung dapat  menurunan  kadar  air  arang  [7]. Torefaksi menghasilkan arang dengan kadar air  jauh  lebih  rendah  dibandingkan  dengan kadar  air  bahan  bakunya  ( Tabel  2 ).  Arang yang dihasilkan memenuhi standar SNI 01– 1683–1989  yang  mensyaratkan  kadar  air arang kurang dari sama dengan 7% [8].

## Kadar Zat Terbang
Torefaksi menurunkan kadar zat terbang bahan ( Tabel 2 ). Kadar zat terbang arang disajikan dalam Gambar 6 . Kadar zat terbang  tertinggi  (71,81%)  ditemukan  pada arang biomassa sampah hasil torefaksi pada suhu 250 °C dan kadar zat terbang terendah (59,05%)  juga  ditemukan  pada  hasil torefaksi pada temperatur 300 °C.
Menurunnya  kadar  zat  terbang  biomasa setelah  dilakukan  proses  torefaksi  karena selama torefaksi terjadi proses dehidrasi dan karbonisasi  ringan  sehingga  air  dan  zat terbang  menguap  [9].  Setelah  dilakukan torefaksi,  zat  terbang  yang  sebagian  besar terdiri  dari  hidrogen  dan  oksigen  menguap dan  menyisakan  karbon.  SNI  01–  1683– 1989 mensyaratkan kadar zat terbang arang maksimal  30%  [8].  Arang  yang  dihasilkan dari torefaksi pada suhu 250,275 dan 300 °C dalam penelitian ini masih belum memenuhi persyaratan standar.

## Kadar Abu
Hasil perhitungan kadar abu arang dapat dilihat  pada Gambar  6 .  Kadar  abu  arang
T. 250 °C T. 275 °C
T. 300 °C Volatie Matter 71,81 59,98 59,05 Fixed Carbon 22,34 32,60 31,63 Abu 5,85 7,42 9,32
Moisture Content 7,52 4,07 3,19 - 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 K andun g an ( %)
tertinggi  (9,32%)  diperoleh  dari  torefaksi pada  temperatur  300  °C.  Kadar  abu  arang terendah  (5,85%)  diperoleh  dari  torefaksi pada  temperatur  250  °C.  Kadar  abu meningkat dengan meningkatnya temperatur torefaksi,  tingginya  kadar  abu  arang berkaitan  dengan  hilangannya  masa  bahan selama  proses  torefaksi  dan  menunjukkan bahwa  komponen–komponen  yang  sulit terbakar masih terperangkap dalam biomasa. SNI 01–1683–1989 mensyaratkan kadar abu arang Gambar  6 Kadar  abu  arang  kurang atau  sama  dengan  4%  [8],  sehingga  arang hasil  torefaksi  belum  memenuhi  standar tersebut.

## Fixed Carbon
Fixed  Carbon atau  karbon  terikat merupakan  komponen  fraksi  karbon  (C) yang terdapat di dalam bahan selain air, abu, dan zat terbang. Kadar karbon terikat arang disajikan  dalam Gambar  6. Karbon  terikat paling  tinggi  terdapat  pada  arang  hasil torefaksi  pada  suhu  275  °C.  Meningkatnya karbon  terikat  karena  proses  dehidrasi  dan karbonisasi  bahan  selama  torefaksi  [9]. Biomasa  hasil  torefaksi  memiliki  proporsi karbon terikat lebih tinggi dari karbon terikat bahan tanpa torefaksi. Hal tersebut mengindikasikan
perlakuan
torefaksi memberikan  dampak  positif  pada  biomasa, terutama pada nilai kalor dan keberlanjutan dalam pembakarannya [10]. karena semakin tinggi karbon terikat cenderung meningkatkan nilai kalor [11].

## Nilai Kalor Produk
Hasil  analisis  nilai  kalor  produk torefaksi  biomasssa  sampah  bervariasi antara  4747  kcal/kg  sampai  dengan  5425 kcal/kg  .  Nilai  kalor  yang  diukur  adalah untuk  masing  masing  variasi  temperatur proses  dengan  waktu  tinggal  30  menit. Gambar  7 menunjukan  hasil  pengujian terlihat  bahwa  produk  torefaksi  sampah biomassa  mengahasilkan  nilai  kalor  yang lebih  tinggi  dibandingkan  sampah  mentah.
Perlakuan torefaksi terbukti dapat meningkatkan nilai kalor bahan. Nilai kalor tertinggi  terjadi  pada  temperatur  proses 275°C  yakni  sebesar  5425  kcal/kg,  namun pada  temperatur  300°C  hasil  pengujian menunjukan  nilai  kalor  yang  lebih  rendah. Nilai  kalor  hasil  torefaksi  secara  umum sesuai  dengan  teori  yang  ada,  hemiselulosa biomassa  sampah  terdekomposisi  dalam jumlah yang besar, dimana air dalam bahan sudah menguap.  Temperatur torefaksi  yang tinggi  menyebabkan  hilangnya  air  dan  zat terbang sehingga karbon terikatnya meningkat. Peristiwa tersebut dapat dikategorikan sebagai dehidrasi. Pada proses dehidrasi  dan  dekarbonilasi  rasio  O/C  dan H/C  menurun.  Menurunnya  rasio  O/C berkontribusi  terhadap  peningkatan  nilai kalor [12].
Gambar 7 . Hasil Analsis Nilai Kalor
Sesuai  standar  ISO  18125  tentang biomasa hasil torefaksi, arang hasil torefaksi yang  baik  adalah  jika  memiliki  nilai  kalor >19  MJ/Kg  atau  4538.07  kkal/kg  [13]. Standar  SNI  01–6235–2000  menyaratkan minimal nilai kalor arang 5000 kkal/kg [14]. Berdasar kedua standar tersebut, nilai kalor dari  semua  arang  yang  dihasilkan  dengan berbagai suhu torefaksi memenuhi standar.
Analisis Ultimat. Hasil uji ultimat pada basis kering menunjukan bahwa konsentrasi atom berturut-turut adalah C > O > H > N > S. Kandungan kimia produk torefaksi dapta dilihat  pada Gambar  8. Hasil  pengujian
4.747,08 5.026,16 5.424,60 5.151,29 Mentah T. 250 °C T. 275 °C T. 300 °C Dry Basic
menunjukan bahwa pengaruh kondisi operasi  temperature  torefaksi  terhadap kandungan  atom  dari  biomassa  sampah sangat  jelas  terlihat.  Kandungan  carbon semakin  tinggi  tempratur  sisa  atom  carbon semakin  besar.  Sampah  mentah  memiliki kandungan  carbon  sebesar  42.6%  ,  setelah dilakukan  proses  torefaksi  naik  hingga komposisinya  mencapai  53.69%  seiring dengan naiknya temperature proses. Sebaliknya kandungan oksigen yang tersimpan  pada  sampah  mentah  sebesar 44.78%  setelah  dilakukan  proses  torefaksi diperoleh residu oksigen turun hingga 27 %. Seperi halnya dengan penurunan kandungan hidrogen  dan  sulfur.  Kandungan  unsur carbon sebanding dengan Nilai Kalor. Unsur C  terdapat  dalam  fixed  carbon  dan  volatile matter, sementara unsur H dan O berasal dari kandungan  hidrokarbon  dan  air  yang terdapat dalam produk torefaksi.
Gambar 8. Hasil Analisis Ultimat

## Perolehan Masa dan Energi
Hasil perolehan massa (mass yield) dan energi (energy  yield) untuk  kondisi  kering dapat dilihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Hasil perolehan massa dan energi
Hasil  perhitungan  ini  menunjukan bahwa  kandungan  energi  yang  tersimpan dalam produk torefaksi masih tersisa sekitar 57%  sampai  81%  dan  perolehan  massanya sebesar  52%  sampai  76%.  Semakin  tinggi temperatur proses torefaksi perolehan massa produk  torefaksi  semakin  kecil.  Ketika temperatur  proses  meningkat  dari  250°C sampai  300°C  perolehan  massa  menurun secara  drastis  mencapai  30%  fraksi  massa. Dekomposisi  hemiselulosa  melepaskan  uap air, gas CO dan CO 2 serta berbagai jenis zat terbang  yang  memilki  nilai  kalor  rendah. Namun  demikian,  meskipun  selama  proses torefaksi  kandungan  biomassa  sampah produk  torefaksi  kehilangan  massa  cukup besar,  namun  kandungan  energinya  tidak banyak berkurang.

## KESIMPULAN
Kualitas  arang  hasil  penelitian  dapat dilihat dari beberapa parameter yang diuji. Arang hasil torefaksi dengan suhu 275 °C adalah  arang  dengan  kualitas  yang  baik karena  memiliki  kadar  air  dan  kadar  zat terbang yang rendah, serta memiliki kadar karbon terikat  dan nilai  kalor yang paling tinggi. Hasil uji nilai kalor produk torefaksi biomassa sampah pada temperature
tersebut  mencapai  5424.60  kcal/kg  atau setara  dengan  batubara  subbiominous  B. Analisis yang lain menunjukan bahwa hasil massa  dan  energi  menurun  dengan meningkatnya temperature. Sampah Mentah T. 250 °C T. 275 °C
T. 300 °C Sulfur 0,160 0,100 0,090 0,080 Carbon 42,600 49,340 53,260 49,210 Hidrogen 6,310 6,100 5,630 5,460 Nitrogen 1,670 1,490 1,750 1,520 Oksigen 44,780 37,310 32,040 35,350 0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 K an dun gan ( %) 1,000 0,764 0,584 0,527 1,000 0,809 0,667 0,572 1,000 1,059 1,143 1,085 0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 Mentah T. 250 °C T. 275 °C T. 300 °C
Massa Yield Energi Yield Densitas Energi
Perubahan  fisik  produk  torefaksi secara  visual  berbada,  semakin  tinggi temperatur, warna produk torefaksi semakin  kehitaman  dan  tingkat  keuletan produk semakin getas atau rapuh. Persentase  berat  isi  C  dalam  produk torefaksi meningkat tetapi persentase berat kandungan  H  dan  O  menunjukkan  tren sebaliknya. Hal ini menghasilkan kecenderungan penurunan rasio molar H/C dan  O/C  untuk  produk  torefaksi.  Analisis proksimat  menunjukkan  pola  menurun untuk  abu  dan  FC  tetapi  HHV  cenderung meningkat ketika suhu torefaksi meningkat.
Hasil perolehan massa mencapai 76% dan energi yang terkandung dalam produk torefaksi  sebesar  81%.    Akhirnya  dapat disimpulkan bahwa proses torefaksi sebagai  metode  untuk  meningkatkan kualitas  bahan  bakar  padat  dari  biomassa sampah dengan memiliki rasio O/C rendah dan  peningkatan  HHV  yang  cocok  untuk digunakan sebagai bahan bakar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] S.  Wulandari,  S.  Sumanto,  and  S. Saefudin, “Plant Biomass Management in Plantations Bioindustry  Supporting  Bioenergy
Development,” Perspektif , vol. 18, no. 2, pp. 135–149, 2020.
[2] A.  S.  Pramudiyanto  and  S.  W.  A. Suedy,  “Energi  Bersih  dan  Ramah Lingkungan  dari  Biomassa  untuk Mengurangi  Efek  Gas  Rumah  Kaca dan Perubahan Iklim yang Ekstrim,” J. Energi  Baru  dan  Terbarukan ,  vol.  1, no. 3, pp. 92–105, 2020.
[3] J. S. Setyono, F. H. Mardiansjah, and M. F. K. Astuti, “Potensi
Pengembangan  Energi  Baru  dan
Energi Terbarukan di Kota Semarang,” J.  Riptek ,  vol.  13,  no.  2, pp. 177–186, 2019.
[4] A.  Amrul,  A.  Apriyanto,  I.  Sanjaya, and A. Amrizal, “Experimental Study on Waste Biomass Torrefaction Using a Continuous Tubular Reactor,” 2018.
[5] R.  Fachria,  H.  Ramdan,  and  I.  N.  P. Aryantha,  “Efektivitas  pengolahan limbah cair industri penyamakan kulit Sukaregang  Garut  dengan  adsorben karbon aktif dan ijuk,” J. Pengelolaan Lingkung.  Berkelanjutan  (Journal Environ.  Sustain.  Manag. ,  pp.  379– 388, 2019.
[6] A. Apriyanto, J. I. B. No, and J. S. B. No,  “Rancang  Bangun  Dan  Analisis
Unjuk Kerja Reaktor Torefaksi Kontinu Tipe Tubular Dengan Sistem Pemanas  Oil  Jacket,” J.  Tesis  Progr.
Pasca  Sarj.  Tek.  Mesin  Unversitas Negeri  Lampung.  Hal ,  pp.  22–23, 2018.
[7] M.  Mashur,  “Produksi  kokon  dan biomassa cacing tanah Eisenia foetida pada berbagai media budidaya limbah peternakan,” Biosci. J. Ilm. Biol. , vol. 8, no. 1, pp. 48–57, 2020.
[8] A. Yansen, D. I. Satya, T. D. L. Doaly, and  D.  M.  Situmorang,  “Limbah Ampas Kopi Sebagai Alternatif Bahan Bakar  Industri  Untuk  Menggantikan Penggunaan  Batubara,”  in Prosiding Seminar  Nasional  TREnD ,  2021,  vol. 1, no. 1.
[9] R. Wahyudi, A. Amrul, and M. Irsyad, “Karakteristik  Bahan  Bakar  Padat Produk  Torefaksi  Limbah  Tandan Kosong  Kelapa  Sawit  Menggunakan Reaktor  Torefaksi  Kontinu  Tipe Tubular,” INVOTEK J. Inov. Vokasional dan Teknol. , vol. 20, no. 2, pp. 1–8, 2020.
[10]  A.  Haryanto,  S.  Suharyatun,  W. Rahmawati,  and  S.  Triyono,  “Energi Terbarukan  dari  Jerami  Padi:  Review Potensi dan Tantangan Bagi Indonesia,” J. Keteknikan Pertan. , vol. 7, no. 2, pp. 137–146, 2019.
[11]  R.  Alamsyah,  N.  C.  Siregar,  and  F.
Hasanah,  “Peningkatan  Nilai  Kalor Pellet  Biomassa  Cocopeat  sebagai Bahan  Bakar  Terbarukan  dengan Aplikasi  Torefaksi,” War.  Ind.  Has.
Pertan. ,  vol.  33,  no.  01,  pp.  17–23, 2018.
[12]  T.  Rubiyanti,  W.  Hidayat,  I.  G. Febryano, and S. Bakri, “Karakterisasi
Pelet Kayu Karet (Hevea brasiliensis) Hasil Torefaksi dengan Menggunakan Reaktor  Counter-Flow  Multi  Baffle (COMB)(Characterization of Rubberwood (Hevea brasiliensis) Pellets  Torrefied  with  Counter-Flow
Multi  Baffle  (COMB)  Reactor),” J. Sylva  Lestari ,  vol.  7,  no.  3,  pp.  321– 331, 2019.