## Pemanfaatan Limbah Biomassa Sebagai Bahan Bakar Ramah Lingkungan
Arif Hidayat Purwono 1) , Suhartoyo 2) , Roedy Kristiono 3) , Dhimas Hardiawan Putra Pradhana 4)
1,2,3,4) Teknik Mesin STT Warga Surakarta Jl. Raya Solo - Baki No.Km 2, Kwarasan, Kec. Grogol, Kabupaten Sukoharjo, Jawa Tengah 57552
email: arifhidayatpurwono@gmail.com

## Abstrak
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  menghasilkan  inovasi  penggunaan  limbah  yang  belum digunakan secara maksimal dirubah menjadi bahan bakar yang bisa digunakan sekala rumah tangga. Limbah biomassa diolah menjadi pellet dengan variasi yang telah ditentukan dengan bahan  dasar  gergajian  kayu  jati  dan  sekam  padi.  Dari  pengujian  yang  dilakukan  dapat disimpulkan  bahwa  pellet  variasi  A  dengan  bahan  baku  berasal  gergajian  kayu  jati membutuhkan bahan bakar paling sedikit dan lama pendidihan air 1 liter paling cepat. variasi F dengan bahan baku berasal sekam padi membutuhkan bahan bakar paling banyak dan lama pendidihan  air  1  liter  paling  lama,  karena  nilai  kalor  kayu  jati  lebih  tinggi  yaitu    4158,58 kal/gram nilai kalor sekam padi sebesar 3278,10 kal/gram. variasi A yaitu gergajian kayu jati waktu  yang  dibutuhkan  mendidihkan  air  selama  8  menit  32  detik  dan  membutuhkan  pellet sebanyak 135 gram.
Kata kunci : Kalor, Kayu jati, sekam padi, pellet.

## 1. PENDUHULUAN
Kebutuhan  energi  di  Indonesia semakin  hari  akan  semakin  meningkat seiring  dengan  pertumbuhan  penduduk yang  semakin  pesat  [1].  Ditambah  lagi semakin  mahalnya  bahan  bakar  minyak dan  semakin  menipisnya  cadangan  bahan bakar fosil di Indonesia menyebabkan para peneliti  semakin  kreatif  dalam  mencari bahan  bakar  alternatif.  Salah  satu  bahan bakar alternatif yang bisa diperbaharui dan sangat  potensial  untuk  diteliti  adalah biomasa [2].
Biomasa merupakan sumber energi yang cukup penting untuk masa depan, hal ini  dikarenakan  biomasa  itu  sendiri merupakan  sumber  bahan  bakar  yang  bisa diperbaharui  [3]  serta  cukup  fleksibel untuk  kita  buat  menjadi  bahan  bakar  cair ( biofuel )  dan combustible  gas ( syntetic
gas )[4] . Salah  satu  jenis  dari  biomasa  ini adalah  sekam  padi.  Seperti  umumnya biomasa,  sekam  padi  juga  bisa  dibuat menjadi bahan bakar yang lebih bermanfaat dari pada hanya dibakar secara langsung  [5].  Indonesia  sendri  merupakan negara  agraris  yang  mayoritas  hasil pertaniannya  berupa  padi.  Sekam  padi yang  merupakan  kulit  dari  padi  itu  sendiri banyak  yang  tidak  dimanfaatkan  hingga menjadi sampah
[6].
Pemanfaatan  sekam  padi  secara langsung ini ternyata menimbulkan banyak polusi  dari  pembakaran  yang  sebagian besar tidak sempurna dan kadar CO 2 yang dihasilkanpun cukup tinggi, sehingga akan lebih  efisien  dan  efektif  jika  dibuat menjadi bahan bakar cair ataupun gas yang bisa  terbakar  [7].  Proses  yang  digunakan untuk  membuat  gas  ini  disebut  proses Gasifikasi  sedangkan  untuk  membuat bahan  bakar  cair  dengan  proses  pirolisis [8].
Pada proses Gasifikasi dan Pirolisis untuk  sekam  padi,  kita  harus  mengetahui karakteristik dari material ini. Diantaranya adalah  karakteristik  devolatilisasi,  energi aktivasi,  dan  preeksponensial  faktor,  yang bisa  kita  cari  menggunakan  analisis termogravimetri  dan  persamaan  arrhenius [9].  Dimana  semakin  mudah  suatu  bahan untuk  terbakar  maka  Energi  Aktivasi  dari bahan tersebut akan semakin kecil.
Gasifikasi  merupakan  konversi  thermo kimia  dari  bahan  bakar  biomassa  padat menjadi  gas  yang  mudah  bakar  [10]. Dalam teknologi gasifikasi dijaman sekarang  limbah  biomassa  dapat  diolah dengan mudah dengan alat yang kita dapat rancang  dan  buat  sendiri  [11],  pada penelitian  ini  penulis  menggunakan  alat yang  bernama  reaktor  gasifikasi,  reaktor gasifikasi  adalah  salah  satu  teknologi pemanfaatan  bio  massa  untuk  keperuan memasak  pada  sektor  rumah  tangga. Tujuan utama saya dalam menciptakan alat ini  adalah  memanfaatkan  sekam  padi  dan serbuk  kayu  yang  begitu  melimpah  di karanganyar  menjadi  bahan  bakar.  Dalam penelitian  yang  dilakukan  ini  peneliti mencoba  untuk  mencari  karakteristik  dari nyala  api,  lama  pendidihan  air  1  liter  dan volatile yang dihasilkan.
Metode  Termogravimetri  untuk membandingkan  4  jenis  sekam  padi,  yaitu jenis  Lemont  LG,  ROK  14,  CP  4,  dan  Pa Potho  yang  ada  di  daerah  Kanada. Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengamati grafik  TG  dan  DTG  dari  keempat  bahan diatas  dan  mencari  energi  aktivasi, preeksponensial faktor, mencari laju penurunan  massa,  Temperatur  inisial  dan sisa  residu  pada  suhu  700 o C.  Hasil  dari penelitian  ini  ditemukan  adanya  2  kali
reaksi dekomposisi dari skam dimana yang pertama  mempunyai  karakteristik  laju penurunan  massanya  sangat  cepat  (17%- 19%  per  menit).  Dan  untuk  reaksi  yang kedua  didapat  laju  penurunan  massa 1.64%-2,1%  per  menit.  Untuk  energi aktivasi  dan  preeksponensial  untuk  reaksi yang  pertama  adalah  sekitar  140  –  180 kJ/mol  dan  preeksponensial  10 14 hingga 10 17 .  Sedangkan  untuk  reaksi  yang  kedua Energi  aktivasinya  sekitar  11  –  16.6 kJ/mol  dan  preeksponensial  faktornya  3  – 56.  reaksi  yang  pertama  terjadi  pada  suhu 200 o C  hingga  290 o C  sedangkan  untuk reaksi yang kedua terjadi pada suhu 290 o C hingga 460 o C  [12].
Penelitian dengan metode termogravimetri  dengan  spesimen  kayu. Pada  jurnal  ini  juga  membahas  sedikit tentang  reaksi dekomposisi  yang  ada  pada biomasa  (lignoselulosa).  Dimana  untuk penguraian  lignoselulosa  yang  terdiri  dari hemiselulosa,  selulosa,  dan  lignin,  yang masing-masing mempunyai energi aktivasi 105-111kJ/mol,  195-213kJ/mol,  dan  35- 65kJ/mol, terjadi secara simultan. Sehingga  tidak  bisa  untuk  diketaui  reaksi yang sedang berlangsung secara parsial.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk membandingkan  karakteristik  antara  kayu lunak  dan  kayu  keras  secara  kuantitas, dimana zat penyusun dari kedua bahan ini berbeda.  Tujuan  yang  kedua  adalah  untuk memastikan  bahwa  analisis  devolatilisasi lignoselulosa  yang  hanya  dianggap  satu mekanisme,  dan  satu  set  data  kinetis  bisa untuk  mencari  Karakteristik  devolatilisasi dan  parameter  kinetis  untuk  semua  kasus. Hasil  dari  penelitian  yang  telah  dilakukan menunjukkan  untuk  kayu  keras  dan  kayu lunak  yang  diambil  dari  Eropa  dan Amerika  yang  kandungan  mineral  dalam tanahnya sangat berbeda ternyata menunjukkan  kontur  yang  hampir  sama ketika  dilakukan  analisis  TG  dan  DTG- nya.  Untuk  kayu  lunak  terlihat  bahwa hemiselulosa  lebih  tidak  reaktif  jika dibandingkan  dengan  kayu  keras.  Selain itu  terlihat  bahwa  zona  reaksi  Selulosa lebih lebar. Selain itu didapatkan kesimpulan  bahwa  dinamika  devolatilisasi dari  semua  kayu  bisa  diselesaikan  dengan mekanisme yang sederhana yang
tergantung  dari  4  parameter  yaitu,  jumlah Zat ekstraktif, Hemiselulosa, Selulosa, dan Lignin.  Dan  ketika  Zat  ekstraksi  sangat sedikit  sekali  (3  parameter)  maka  nilai Energi aktivasi dan Karakteristik devolatilisasi  akan  sama  dengan  literatur yang terdahulu [13].
Penelitian  TGA  untuk  kayu  keras dan  kayu  lunak  pada  tahun  2002  kembali melakukan  penelitian  TGA  lagi  dengan kayu.  Untuk  kali  ini  variasi  dilakukan untuk  laju  pemanasan  yang  berbeda-beda dan  melihat  perubahan  yang  terjadi  pada Karakteristik  evolatilisasi.  Hasil  yang didapat  dari  penelitian  ini  adalah  dengan semakin naiknya laju kenaikan panas maka kurva  Karakteristik  devolatilisasi  akan semakin  ke  arah  kanan.  Pada  jurnal    ini juga  dijelaskan  cara  untuk  mencari Karakteristik  devolatilisasi  yang  berupa T_initial,  T_onset,  T_shoulder,  T_peak, dan  T_offset,  dari  grafik  TG  dan  DTG [14].
Karakteristik pembakaran pada char  dan  kereaktifan  dari  4  jenis  biomasa (kapas,  kayu  sisa  hutan  ,  biji  zaitun,  dan tatal  kayu).  Penelitian  ini  dilakukan dengan  2  tahap;  yang  pertama  adalah dengan memproduksi Char terlebih dahulu dengan dengan mesin TGA yang diberikan aliran Nitrogen. Dan yang kedua pembakaran Char dengan  aliran  udara. Dari  penelitian  ini  dapat  diketahui  bahwa kereaktifan dari  char  yang diteliti semakin menurun  dari  biomassa  kemudian lignite baru  batu  bara. Char dari  biomasa memiliki  tingkat  kereaktifan  yang  paling tinggi.  Hal  ini  disebabkan  karena  struktur carbonnya paling tidak teratur [15].
Karakteristik  devolatilisasi  kayu sisa penebangan hutan Pinus dan Zaitun di daerah  Spanyol  yang  dianggap  menjadi sampah.  Dengan  metode  TG  hal  ini  dia lakukan untuk mendisain reaktor gasifikasi.  Ada  3  bentuk  utama  dari  sisa pembabatan hutan ini, yaitu ranting dengan diameter  lebih  besar  dari  0,5cm,  ranting yang  diameternya  lebih  kecil  dari  0,5cm, dan Sulur. Penelitian ini dilakukan dengan bahan  dibiarkan  apa  adanya  (tidak  ada pengeringan dan ekstraksi terlebih dahulu) dari kedua percobaan ini ternyata baik dari Energi  aktivasi  maupun  Karakteristik
devolatilisasinya  hamper  sam  sehingga dimungkinkan pada saat pembuatan tungku  gasifikasi,  kedua  biomasa  ini dikombinasikan [16].
Penelitian  dengan  metode  TGA untuk mengetahui Karakteristik dari pembakaran  dan  profil  dari  Volatil matter dari campuran batubara dan gergajian kayu pinus. Penelitian dilakukan dengan memanaskan  batubara  pada  lingkungan dengan  Oksigen  yang  didapat  dari  udara. Hasil  yang  diperoleh  menunjukkan  pada semua  variasi  untuk  kurva  DTG-nya mempunyai  2  puncak.  Pada  puncak pertama ini terjadi pada suhu sekitar 120 o C dimana  pada  daerah  ini  di  Indikasikan sebagai  laju  pengeringan.  Sedangkan untuk yang kedua, penurunan laju pengurangan  massa  muncul  pada  suhu 300 o C–650 o C,  dimana  pada  daerah  ini disebut daerah devolatilisasi [17].

## 2. METODE PENELITIAN
Pelaksanaan  penelitian  dilakukan dilab  energi  STT  Warga  Surakarta,  bahan baku yang digunakan adalah biomassa dari gergajian  kayu  jati  dan  gergajian  kayu mahoni.  Reaktor  gasifikas  berebentuk kompor  vertikal  dengan  tinggi  kurang lebih 30 cm berbentuk kotak ukuran 15cm x  15  cm.  Hembusan  angin  menggunakan angin dari kipas angin berdaya rendah.
Serbuk gergajian kayu jati maupun mahoni  adalah  40msh-60  mesh.  Pelekat menggunakan  pati  kanji  yang  dipanaskan. Diameter  pellet  adalah  3-4  mm  dengan panjang 1.5 mm. Kadar air pelet siap diuji utuk gasifikasi adalah 11 wt basik kering. Pengujian  lama  pendidihan  air  adalah dengan menghitung lama waktu pendidihan air 1 liter dengan variasi bahan bakar  .  Alat  ukur  temperatur  dengan menggunakan thermoreader dan thermokople,  alat  ukur  hembusan  angin dengan anemometer..
Gambar 1 Rencana kompor gasifikasi
Untuk  memudahkan  proses  penelitian maka  di  buatlah  alur  penelitian,  alur penelitian adalah sebagai berikut :
Gambar 2. Diagram alir penelitian
Campuran bahan pellet adalah 100 % kayu jati;  Kayu  jati  80  %  :  20%  Sekam  padi; Kayu  jati  60  %  :  40%  Sekam  padi;  Kayu jati 50 % : 50% Sekam padi; 100% Sekam padi. Perekat menggunakan tepung kanji.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui  kualitas  pellet  dengan  variasi campuran  yang  telah  ditentukan.  Data masa jenis campuran setiap variasi terlihat di tabel 1.
Tabel 1. Massa jenis bahan
Gambar 3. Foto pengujian
Gambar 4. Grafik perbandingan bahan bakar dan lama pendidihan 1 liter air
Gambar  4  menjelaskan  kebutuhan bahan  bakar  untuk  mendidihkan  air sebanyak  1  liter,  dari  variasi  bahan  bakar yang  diujikan  variasi  A  yaitu  gergajian kayu jati waktu yang dibutuhkan mendidihkan  air  selama  8  menit  32  detik dan  membutuhkan  pellet  sebanyak  135 gram.  Variasi  B  yaitu  pelet  yang  bersal dari  campuran  gergajian  kayu  jati  80%  + 20 % Sekam padi, waktu yang dibutuhkan mendidihkan  air  selama  9  menit  11  detik dan  membutuhkan  pellet  sebanyak  138 gram.  Variasi  C  yaitu  pelet  yang  bersal dari  campuran  gergajian  kayu  jati  60%  + 40 % Sekam padi, waktu yang dibutuhkan mendidihkan air selama 11  menit 34 detik dan  membutuhkan  pellet  sebanyak  145
gram.  Variasi  D  yaitu  pelet  yang  bersal dari  campuran  gergajian  kayu  jati  60%  + 40 % Sekam padi, waktu yang dibutuhkan mendidihkan air selama 12  menit 56 detik dan  membutuhkan  pellet  sebanyak  169 gram.  Variasi  E  yaitu  pelet  yang  bersal dari  campuran  gergajian  kayu  jati  40%  + 60 % Sekam padi, waktu yang dibutuhkan mendidihkan air selama 12  menit 58 detik dan  membutuhkan  pellet  sebanyak  169 gram. variasi F yaitu gergajian sekam padi waktu  yang  dibutuhkan  mendidihkan  air selama 8 menit 32 detik dan membutuhkan pellet sebanyak 187 gram.
Dari  tabel  1  dapat  diketahui  bahwa  pellet yang  berasal  dari  kayu  jati  memiliki  nilai kalor  paling  tinggi  diantara  varisi  yang lain,  dan  bila  dilihat  dari  data  hasil pengujian  membuktikan  bahwa  bahan baku  yang  memiliki  ukuran  butiran  lolos mesh  40  dan  tidak  lolos  mesh  60  tekanan diabaikan  waktu  yang  dibutuhkan  untuk mendidihkan  air  sebanyak  1  liter  dengan laju  angin  sama  tergantung  dari  besar- kecilnya  nilai  kalor  bahn  pellet  tersebut. Digambar 3 terlihat pellet variasi A dengan bahan  baku  berasal  gergajian  kayu  jati membutuhkan  bahan  bakar  paling  sedikit dan  lama  pendidihan  air  1  liter  paling cepat. variasi F dengan bahan baku berasal sekam  padi  membutuhkan  bahan  bakar paling  banyak  dan  lama  pendidihan  air  1 liter  paling  lama,  karena  nilai  kalor  kayu jati  lebih  tinggi  yaitu    4158,58  kal/gram nilai  kalor  sekam  padi  sebesar  3278,10 kal/gram.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN
Dari  pengujian  yang  dilakukan  dapat disimpulkan bahwa:
1. pellet variasi A dengan bahan baku berasal gergajian kayu jati membutuhkan  bahan  bakar  paling sedikit  dan  lama  pendidihan  air  1 liter paling cepat.
2. Variasi  F  dengan  bahan  baku berasal  sekam  padi  membutuhkan bahan  bakar  paling  banyak  dan lama  pendidihan  air  1  liter  paling lama,  karena  nilai  kalor  kayu  jati
lebih tinggi yaitu 4158,58 kal/gram  nilai  kalor  sekam  padi sebesar 3278,10 kal/gram.
3. Variasi  A  yaitu  gergajian  kayu  jati waktu yang
dibutuhkan mendidihkan air selama 8 menit 32 detik  dan  membutuhkan  pellet sebanyak 135 gram.

## REFERENSI
[1] Giyanto, “Kajian Preferensi Penggunaan Kompor Biomassa Pellet  Kayu  Sebagai  Alternatif Pengganti  Tungku  Tradisional,”  in
NCIET , 2020, vol. 1, hal. 6–19.
[2] N.  Y.  S.  M.  Nanda  Eka  Putra,  Aris Fiatno,  “Rancang  Bangun  Kompor
Biomassa  sebagai  Kompor  Ramah Lingkungan,”
Ranc. Bangun Kompor Biomassa Sebagai Kompor Ramah Lingkung. , vol. 5, no. 1, hal. 55–67, 2022, doi: 10.31004/jutin.v5i1.9789.
[3] J.  Rahman,  “Kompor  Biomassa Sebagai Salah Satu Teknologi Tepat Guna  Masyarakat  Pedesaan.pdf,” Bul.  Pembang.  Berkelanjutan ,  vol.
5, no. 3, hal. 1–6, 2021.
[4] A.  Hailu,  “Heliyon  Development and  performance  analysis  of  top  lit updraft :  natural  draft  gasi  fi  er stoves  with  various  feed  stocks,” Heliyon ,  vol.  8,  no.  November 2021,  hal.  e10163,  2022,  doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e10163.
[5] M.  S.  Wira  Widyawidura,  Ratih Puspita Liestiono, Muhammad Sigit Cahyono, Agus Prasetya, “Pengaruh Jenis Bahan Terhadap Proses Gasifikasi Sampah Organik Menggunakan  Updraft  Fixed  Bed
Reactor,” J.  Engine ,  vol.  1,  no.  2, 2017.
[6] B.  R.  Nabila  Maya  Safitri,  Saiful Anwar, Risse Entikaria Rachmanita, “Studi  Variasi  Bentuk  Sudut
Reflektor  Pada  Burner  Kompor Biomassa UB-03,” in NCIET , 2020, vol. 1, hal. 89–98.
[7] E.  R.  Fitri  Rahmadani,  Suwandi, “Pengaruh  Variasi  AFR  Terhadap
Kinerja Kompor Gasifikasi
Biomassa  Tipe  Down  Draft,”  in e
Prociding  og  Engineering ,  2020, vol. 7, no. 2, hal. 4391–4399.
[8] H.  Sania  Okta  Narega,  Romy Apriansyah,  Arizal  Aswan,  Fatria,
Erlinawati,  “Produksi  Syngas  Dari Proses Gasifikasi Biomassa Menggunakan  Downdraft  Gasifier Sebagai  Gas  Bakar  Pada  Motor
Bakar Empat Tak.pdf,” J. Pendidik. dan Teknol. Indones. , vol. 2, no. 11, hal. 469–474, 2022.
[9] T.  Permadi  dan  B.  Wiryono,
“Rancang  Bangun  Alat  Kompor Gasifikasi Biomassa Limbah Tongol  Jagung,” Protech  Biosyst.
J. , vol. 2, no. 1, hal. 28–40, 2022.
[10]  L.  Parinduri  dan  T.  Parinduri,
“Konversi Biomassa Sebagai Sumber  Energi  Terbarukan,” J. Electr. Technol. , vol. 5, no. 2, 2020.
[11]  I. P. Angga, Y. Pratama, dan I. N. S. Winaya,  “Uji  Reaktor  Gasifikasi Downdraft Biomassa
Sampah
Kota,” J.  Mettek ,  vol.  5,  no.  2,  hal.
110–118, 2019.
[12]  A.  Wicaksana  dan  T.  Rachman, “Thermogravimetric  Studies  On The  Catalytic  Pyrolysis  of  Rice Husk,” Angew.  Chemie  Int.  Ed.
6(11),  951–952. ,  vol.  3,  no.  1,  hal.
10–27,  2018,  [Daring].  Tersedia pada: https://medium.com/@arifwicaksan aa/pengertian-use-case- a7e576e1b6bf.
[13]  D.  D.  A.  U.  P.  B.  T.  Tamminen,
“Determination  Of  Hemicellulose,
cellulose,  and  lignin  Content  in Different  Types  of  Biomasses  by thermogravimetric  Analysis  And Pseudocomponent  Kinetic  Model,”
Processes , vol. 8, 2020.
[14]  R.  P.  and  R.  C.  Xiaokang  Xu, “Comparative Thermal Degradation Behaviors  and  Kinetic  Mechanisms of Typical Hardwood and Softwood in Oxygenous Atmosphere - processes-09-01598-v2.pdf,”
Processes , vol. 9, 2021.
[15]  D.  Svishchev,  “Experimental  Study to Replicate Wood Fuel Conversion
In  a  Downdraft  Gasifier:  Features And  Mechanism  of  Single  Particle Combustion  in  Inert  Channel,”
Appl. Sci. , vol. 12, 2022.
[16]  V.  S.  S.  M.  Z.  P.  s  F.  N.  S.  E. Anthony,  “Progress  in  biofuel production  from  gasi  fi  cation,” elsivier , vol. 61, 2017, doi: 10.1016/j.pecs.2017.04.001.
[17]  G. T. Marangwanda, D. M.
Madyira,  dan  P.  G.  Ndungu, “Combustion  Characterisation  of Bituminous Coal and Pinus Sawdust Blends by Use of Thermo-
Gravimetric  Analysis,” Energies , vol. 14, hal. 2–9, 2021.