## RECOVERY PANAS DARI GASIFIKASI SEKAM PADI SEBAGAI MEDIA PENGHANGAT DOC (DAY OLD CHICKS) DI UNIT USAHA DESA PASAWAHAN, GARUT
Solihudin 1 , Rustaman 2 , Haryono 3 , Yati B. Yuliyati 4 1,2,3,4 Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran Jl. Bandung-Sumedang Km. 21, Jatinangor *Korespondensi: solihudin@unpad.ac.id
ABSTRACT .  Pasawahan  Village,  Tarogong  Kaler  District,  Garut  Regency  has  relatively  abundant biomass potential in the form of rice husks. In addition, the village also has a business unit of chickhen farm. At the stage of enlargement of chicks or Day Old Chicks, a heating system is needed to maintain of the air condition until the enlargement step of the chicks to keep them warm. The use of heating systems with electric lights was caused a high cost relatively for enlargement of chicks. A potential alternative to overcome these problems is a heating system by utilizing heat from the rice husk gasification process. The aim of this community service program is to design, manufacture, and install a heat recovery system from the rice husk gasification to meet the heat requirement as a warming medium for enlargement of chicks. To achieve  these  objectives,  design  of  process  equipment  for  heat  recovery  from  rice  husk  gasification  is carried  out  using  the  short  cut  method.  This  program  has  succeeded  in  designing  and  manufacturing equipment and systems for the heat recovery process from the rice husk gasification.
Keywords : Day Old Chicks; Gasification; Heat Recovery; Rice Husk
ABSTRAK . Desa Pasawahan, Kecamatan Tarogong Kaler, Kabupaten Garut memiliki potensi biomassa relatif berlimpah berupa sekam padi. Selain itu, desa tersebut juga memiliki unit usaha peternakan ayam petelur.  Pada  tahap  pembesaran  anakan  ayam  atau  Day  Old  Chicks  diperlukan  sistem  pemanas  untuk mengkondisikan  udara  di  kandang  pembesaran  anakan  ayam  tetap  hangat.  Pemakaian  sistem  pemanas dengan  lampu  listrik  relatif  membebani  biaya  pemeliharaan  ayam.  Alternatif  potensial  untuk  mengatasi permasalahan tersebut adalah sistem pemanas dengan memanfaatkan panas dari proses gasifikasi sekam padi. Tujuan program pengabdian kepada masyarakat ini adalah merancang, membuat, dan menginstalasi sistem pengambilan kembali panas gasifikasi sekam padi untuk memenuhi kebutuhan panas sebagai media penghangat anakan ayam. Untuk mencapai tujuan tersebut, dilakukan perancangan peralatan proses dengan metode  short  cut.  Program  ini  telah  berhasil  merancang  dan  membuat  peralatan  dan  sistem  proses pengambilan kembali panas gasifikasi dari sekam padi tersebut.
Kata Kunci : Anakan Ayam; Gasifikasi; Heat Recovery ; Sekam Padi

## PENDAHULUAN
Padi  merupakan  salah  satu  komoditas utama dari sektor pertanian di Desa Pasawahan, Kecamatan  Tarogong  Kaler,  Kabupaten  Garut, Jawa Barat. Posisi Desa Pasawahan sebagai salah satu  desa  di  Kecamatan  Tarogong  Kaler ditampilkan  pada  peta  Gambar  1.  Produktivitas padi  dan  beras  di  Tarogong  Kaler  pada  tahun 2018 masing-masing sebesar 18.487,9 ton gabah kering  giling  dan  11.599,3  ton  beras  (BPS Kabupaten Garut, 2020). Produktivitas padi dan beras  di  tingkat  kecamatan  tersebut  dihasilkan dari  luas  panen  padi  sebesar  960  Ha.  Desa Pasawahan  sendiri  memiliki  luas  panen  padi sekitar 110,9 Ha. Dengan demikian, produktivitas padi  dan  beras  di  Desa  Pasawahan  tahun  2018 dapat  diperkirakan  masing-masing  sebesar 2135,7  ton  gabah  kering  giling  dan  1340,0  ton beras.
Pada  proses  penggilingan  padi  (gabah kering)  menjadi  beras  dihasilkan  sekam  padi sekitar  20%  (Dhankhar,  2014).  Oleh  karena  itu pada tahun 2018 tersebut, potensi sekam padi di Desa Pasawahan sekitar 427,1 ton.
Sekam  padi  tersusun  dari  berbagai  jenis  bahan kimia dengan kadar bervariasi. Pada sekam padi terdapat selulosa 38%, lignin 22%, pentosa 18%, abu 20%, dan komponen organik lainnya sekitar 2%  (Adam et  al. ,  2012).  Komponen-komponen penyusun  sekam  padi  tersebut,  seperti  halnya bahan  lignoselulosa  lain,  dapat  dikonversi menjadi berbagai jenis produk bahan kimia atau sumber energi, baik berfase padat, cair, maupum gas  melalui  3  kelompok  jenis  proses  atau teknologi  biorefinery,  yaitu: thermo-chemical conversion , biochemical conversion , dan physico-chemical conversion (Tursi, 2019; Daza, 2013; Kumar et al ., 2009). Dari ketiga kelompok jenis  proses  pengolahan  biomassa  padat,  dalam hal ini sekam padi, yang relatif mudah diterapkan bagi  masyarakat  pedesaan  adalah  proses  jenis thermo-chemical conversion . Proses thermo-chemical conversion terhadap  biomassa  terdiri  dari  3  jenis  proses, yaitu: pirolisis, gasifikasi, dan likuifaksi (Portha et  al .,  2017).  Pada  program  pengabdian  kepada masyarakat  di  Desa  Pasawahan  ini,  diterapkan proses  gasifikasi  dalam  rangka  memanfaatkan sekam  padi  yang  merupakan  limbah  biomassa potensial  di  desa  tersebut  sebagai  bahan  baku.
Gasifikasi  merupakan  proses thermo-chemical conversion yang  mengkonversi  material  karbon dari biomassa menjadi gas sintesis (campuran gas dengan  komponen  utama  CO  dan  H 2 ),  dan dihasilkan  pula  produk  samping  lainnya  yang berfase padat dan cair (Rahimpour et al ., 2012).
Gambar 1. Posisi Desa Pasawahan di Kecamatan Tarogong Kaler, Garut
Selama proses gasifikasi, biomassa padat mengalami  4  tahap  proses,  yaitu:  oksidasi, pengeringan,  pirolisis,  dan  reduksi.  Tahap oksidasi  berlangsung  secara  eksotermik.  Oleh karena itu, tahap ini memiliki tujuan utama untuk menghasilkan  panas  yg  dibutuhkan  pada  tahap- tahap yang lain. Panas yang dihasilkan pada tahap oksidasi  biomassa  ini  sekitar  747  kJ/mol (Kaltschmitt et  al .,  2013).  Sebagian  panas  dari tahap oksidasi tersebut dapat diekstrak ( recovery ) dengan  suatu  sistem  proses  tertentu  sehingga dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Desa Pasawahan mempunyai unit usaha peternakan  ayam  petelur  yang  dikelola  oleh perangkat  desa.  Ayam  petelur  didatangkan  ke unit usaha desa dalam bentuk anakan ayam (DOC = Day  Old  Chicks ).  Sehingga  sebelum  DOC tersebut dipindahkan ke kandang produksi telur, DOC  dibesarkan  terlebih  dahulu  di  kandang terpisah.  Selama  proses  pembesaran  DOC tersebut  dibutuhkan  kondisi  lingkungan  yang mendukung, salah satunya suhu ruangan optimal. Suhu  udara  dalam  kadang  pembesaran  DOC
sangat  tergantung  pada  suhu  udara  di  luar kandang.  Pada  saat  suhu  udara  di  luar  kandang tidak optimal (terlalu dingin), misalnya cuaca di musim  hujan  atau  di  malam  hari,  diperlukan sistem  pemanasan  untuk  meningkatkan  suhu udara dalam kandang pembesaran DOC tersebut.Sebelumnya,  pemanasan  suhu  udara  di kandang  pembesaran  DOC  dilakukan  dengan memanfaatkan  panas  dari  nyala  lampu  listrik. Sistem pemanasan tersebut berdasarkan pengalaman  membutuhkan  konsumsi  energi listrik yang relatif besar, sehingga mengakibatkan biaya pemeliharaan menjadi mahal.
Keberadaan  limbah  biomassa  berupa sekam  padi  di  Desa  Pasawahan  menjadi  pilihan alternatif  yang  potensial  untuk  pemenuhan kebutuhaan energi panas pada tahap pembesaran DOC tersebut. Melalui perancangan, pembuatan, konstruksi/instlasi,  dan  pengoperasian  suatu sistem  proses recovery panas  dari  gasifikasi sekam  padi,  sebagian  panas  gasifikasi  dapat dimanfaatkan untuk pemenuhan kebutuhan panas di  kandang  pembesaran  DOC.  Perancanangan peralatan  dan  sistem  proses  tersebut  harus dilakukan  dengan  mempertimbangkan  berbagai faktor (Speight, 2002; Walas, 1990).
Tujuan  program  Pengabdian  Kepada Masyarakat (PKM) pada tahap pertama ini adalah melakukan perancangan dan pembuatan peralatan  dan  sistem  proses recovery panas  dari gasifikasi sekam padi unuk dimanfaatkan sebagai media  penghangat  suhu  ruang  di  kandang pembesaran DOC di Desa Pasawahan, Kecamatan Tarogong Kaler, Kabupaten Garut.

## METODE
Pelaksanaan program
Pengabdian
Kepada  Masyarakat  di  Desa  Pasawahan, Kecamatan  Tarogong  Kaler,  Kabupaten  Garut berupa  rancang  bangun  sistem  proses  dan peralatan recovery panas  dari  gasifikasi  sekam padi bekerja sama dengan Lembaga Pemberdayaan  Masyarakat  Desa  Pasawahan dalam bentuk Unit Usaha Desa. Unit Usaha Desa Pasawahan  tersebut,  dimana  peralatan rocovery panas gasifikasi sekam padi ditempatkan, berada di sekitar lereng Gunung Guntur.
Metode  pelaksanaan  program  (tahap pertama)  terdiri  dari  2  kegiatan,  yaitu: perancangan  alat  dan  sistem  proses,  serta
pembuatan  peralatan  untuk  membangun  sistem proses recovery panas dari gasifikasi sekam padi. Peralatan sistem recovery panas gasifikasi sekam padi  tersusun  dari  3  alat  utama,  yaitu:  reaktor gasifikasi, pompa, dan saluran perpipaan. Ketiga peralatan  utama  tersebut  dirancang  dengan metode short cut , yaitu suatu metode perancangan peralatan proses berdasarkan prinsip trial-error dengan menyesuaikan kebutuhan dan target  operasi  dari  peralatan  yang  dirancang (Walas, 1990). Ketercapaian target kinerja sistem proses  dilakukan  dengan  optimasi  kondisi operasi.
Sebagai  reaktor  gasifikasi  dimanfaatkan reaktor gasifikasi dari PKM sebelumnya dengan beberapa modifikasi. Reaktor gasifikasi bervolume  total  250  L.  Modifikasi  reaktor dilakukan  untuk  memungkinkan  udara  dari  luar kandang dapat dialirkan ke dalam reaktor untuk memenuhi  2  kebutuhan  udara,  yaitu:  udara sebagai  reaktan  gasifikasi  dan  udara  sebagai media penyerap panas gasifikasi (yang kemudian dimanfaatkan sebagai media penghangat DOC). Ruang bagian atas untuk penempatan sekam padi di  dalam  reaktor  dirancang  berbentuk  kerucut. Hal  tersebut  dimaksudkan  agar  sekam  padi umpan dapat bergerak dengan lancar, tapi dengan laju  relatif  terkontrol.  Bagian  pembatas  ruang kosong dan ruang umpan (biomassa, sekam padi) dirancang  berupa  plat  logam  berpori  yang moveable sehingga mempermudah untuk keperluan  pengambilan  produk  padat  (arang sekam).  Pada  bagian  dasar  reaktor,  sekitar  30% bagian dindingnya dirancang dapat dibuka-tutup sebagai  bagian  untuk  pengeluaran  produk  padat (arang dan abu) secara kontinyu dan pembersihan.
Reaktor  gasifikasi  dirancang  beroperasi sebagai fixed  bed  reactor dengan  tipe updraft reactor ( counter-current  reactor ).  Pada  bagian atas  reaktor  (di  atas  tumpukan  sekam  padi umpan)  dibuat  lubang  sebagai  titik  pengeluaran gas hasil gasifikasi. Selain itu, di bagian dinding reaktor  pada  zona  reaksi  gasifikasi  juga  dibuat lubang untuk penempatan pipa pengeluaran udara panas  setelah  tahap  penyerapan  panas.  Pada kedua lubang pengeluaran gas tersebut dipasang/disambungkan dengan pipa logam (  = 1½  in.).  Khusus  untuk  pipa  pengeluaran  udara panas dari  reaktor  yang  kemudian  dialirkan  dan didistribusikan  ke  kandang  pembesaran  DOC,
dilengkapi  dengan  material  isolator/penyekat panas  dari  bahan glass  wool .  Untuk  keperluan diversifikasi produk gasifikasi, peralatan- peralatan  proses  dari  PKM  sebelumnya,  yaitu kondenser  dan  sistem  perpipaannya,  tetap dimanfaatkan. Kondenser dirancang dengan tipe shell and tube heat exchanger .
Kegiatan  kedua  adalah  pembuatan peralatan  sebagai  hasil  rancangan.  Kegiatan  ini dilakukan  oleh  bengkel  peralatan  proses.  Hasil rancangan  diserahkan  kepada  pihak  bengkel untuk  ditindaklanjuti  dalam  mewujudkan  setiap peralatan proses.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan Peralatan dan Sistem Proses Recovery Panas Gasifikasi Perancangan proses dimaksudkan untuk mendeskripsikan dan mengilustasikan jenis-jenis perlakuan  ( treatment )  yang  harus  dialami  oleh bahan  baku,  dan  tata  hubungan  atau  organisasi antar berbagai jenis perlakuan tersebut sehingga produk  yang  diharapkan  dapat  diperoleh (Speight,  2002).  Hasil  rancangan  proses  sistem produksi  panas  (gasifikasi)  ditampilkan  pada Gambar 2. Detail rancangan bagian pengeluaran arang  dan  sekam  ditampilkan  pada  Gambar  3. Hasil  rancangan  proses  distribusi  panas  di kandang DOC ditunjukkan pada Gambar 4. Pada  Gambar  2  nampak  bahwa  udara  dingin intake dari  lingkungan  di  luar  kandang  ayam setelah  keluar  dari  proses  pemompaan,  dalam perancangan,  dipecah  menjadi  2  aliran input ke reaktor.  Aliran  udara  pertama  bertindak  sebagai reaktan dalam jumlah terbatas untuk serangkaian reaksi  pada  proses  gasifikasi,  sedangkan  aliran udara  kedua  dialirkan  kontinyu  sebagai  media penyerap panas gasifikasi.
Gambar  2.  Hasil  rancangan  proses  sistem produksi panas gasifikasi
Gambar 3. Detail rancangan bagian pengeluaran arang dan abu
Pipa  untuk  aliran  udara  yang  berperan sebagai  penyerap  panas  gasifikasi,  di  dalam reaktor  gasifikasi  dirancang  berbentuk  spriral. Bentuk spriral tersebut dipilih dengan pertimbangan  agar  proses  penyerapan/ recovery panas gasifikasi berlangsung lebih efektif. Aliran fluida  di  dalam  saluran  spiral  berdampak terhadap peningkatan turbulensi aliran, sehingga tahahan  perpindahan  panas  konduksi  di  dinding pipa dalam bentuk lapisan film, dan perpindahan panas  konveksi  dapat  diperkecil  (Kern,  1983). Akibatnya  laju  perpindahan  panas  dari  media panas (sekam padi yang mengalami gasifikasi) ke media dingin (aliran udara penyerap panas) akan semakin meningkat.
Pipa  spiral  sebagai  saluran  aliran  udara dingin penyerap panas gasifikasi di tempatkan di dalam  ruang  kosong  yang  terbentuk  antara dinding  luar  dari  bejana  dimana  sekam  padi mengalami gasifikasi, dan dinding dalam tangki reaktor  gasifikasi  (Gambar  2).  Oleh  karena  itu, pipa  aliran  udara  (media  pendingin)  tidak berkontak langsung dengan sekam padi tergasifikasi. Pilihan rancangan tersebut didasarkan  pada  pertimbangan  umur  pakai  pipa aliran  udara,  kemudahan  konstruksi,  dan penyederhanaan operasi.
Gambar  4.  Hasil  rancangan  proses  distribusi panas di kandang DOC
Gambar  3  menampilkan  detail  bagian dasar  reaktor.  Bagian  ini  dirancang  dengan pertimbangan  utama  bagaimana  arang  dan  abu produk padat gasifikasi dapat lancar terpisah dari sekam  padi  yang  belum  mengalami  gasifikasi, serta tingkat kemudahan pengambilan/pengeluaran arang dan abu tersebut dari  dalam  reaktor  sehingga  proses  gasifikasi dapat  berlangsung  dengan  relatif  kontinyu. Saluran distribusi udara panas, seperti ditampilkan  pada  Gambar  4,  dirancang  berupa pipa  berlubang  yang  digantung  di  bagian  atas dimana  DOC  ditempatkan.  Sebagai  pengendali suhu  ruangan  DOC,  di  dalam  ruangan  tersebut dipasang  termometer  dan  saluran  pembuangan udara  panas  yang  untuk  sementara  dioperasikan secara manual.
Keoptimalan  unjuk  kerja  dari  sistem recovery panas  tersebut  baru  akan  tercapai  jika kondisi  operasi  optimalnya,  yaitu:  laju  aliran udara penyerap panas, laju udara sebagai reaktan gasifikasi,  dan  laju  pengumpanan  biomassa (sekam padi), berhasil ditentukan.
Peralataan Proses Recovery Panas Gasifikasi Hasil dari Bengkel Teknis Peralatan proses hasil perancangan pada tahap  selanjutnya  diserahkan  dalam  bentuk gambar  teknik  kepada  pihak  bengkel  pembuat peralatan  proses.  Pengerjaan  setiap  peralatan proses  hasil  rancangan  tersebut  dikerjakan  oleh pihak bengkel di bawah koordinasi dan supervisi Tim  PKM,  terutama  dalam  pemilihan  material untuk  pembuatan  setiap  jenis  peralatan  proses. Peralatan  proses  hasil  rancangan  yang  telah berhasil  dibuat  oleh  pihak  bengkel  teknis ditampilkan pada Gambar 5 dan 6.
Gambar 5. Reaktor gasifikasi sekam padi dengan pipa udara penyerap panas dan pintu pengeluaran produk padat
Gambar 6. Bagian dalam reaktor gasifikasi (a), dan kondenser (b)

## KESIMPULAN
Sistem recovery panas  dari  gasifikasi sekam  padi  telah  berhasil  dirancang  dan  dibuat pada  tahap  pertama  pelaksanaan  program pengabdian kepada masyarakat. Peralatan tersebut  akan  ditempatkan  di  Unit  Usaha  Desa sebagai  divisi  dari  Lembaga  Pemberdayaan Masyarakat Desa di Desa Pasawahan, Kecamatan Tarogong  Kaler,  Kabupaten  Garut,  tepatnya  di lereng  Gunung  Guntur,  di  samping  jalur pendakian utama. Sistem recovery panas tersebut dirancang dengan metode short cut dengan unjuk kerja tertentu yang akan diperoleh melalui prinsip pencarian kondisi operasi yang optimal.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  kami  sampaikan kepada Universitas Padjadjaran atas pendananaan yang kami terima untuk pelaksanaan program ini melalui  Hibah  Pengabdian  Kepada  Masyarakat Internal  Universitas  Padjadjaran  Batch  1  Tahun 2019 berdasarkan Surat Kontrak No.
3477/UN6.D/PM/2019.

## DAFTAR PUSTAKA
Adam,  F.,  Appaturi,  J.N.,  Iqbal,  A.  2012.  The Utilization  of  Rice  Husk  Silica  as  a Catalyst:  Review  and  Recent  Progress.
Catalysis Today Vol. 190(1): 2–14. BPS  (Biro  Pusat  Statistik)  Kabupaten  Garut. 2020. Tersedia di https://garutkab.bps.go.id/statictable/201 9/08/16/387/produksi-padi-setara-beras- menurut-kecamatan-di-kabupaten-garut-
Dharmakarya Vol. 12, No. 1, Maret 2023
2018.html  [diakses  pada  tanggal  27 September 2020]
Daza, C. 2013. Bamboo: Alternative Sustainable Feedstock, 9 th International  Conference on Renewable Resources and Biorefineries . 6 June 2013. Antwerp.
Dhankhar, P. 2014. Rice Milling. IOSR Journal of Engineering 4(5): 34-42.
Kaltschmitt, M., Themelis, N.J., Bronicki, L.Y., Söder,  L.,  Vega,  L.A.  2013.  Renewable Energy  Systems:  Renewable  Energy from  Biomass,  Introduction.  Springer, New York.
Kern,  D.Q.  1983. Process  of  Heat  Transfer . McGraw-Hill Book Co., Tokyo-Japan.
Kumar,  A.,  Jones,  D.D.,  Hanna,  M.A.  2009. Thermochemical  Biomass  Gasification: A  review  of  the  current  status  of  the technology. Energies 2: 556–581.
Portha, J.F., Parkhomenko, K., Kobl, K., Roger, A.C., Arab, S., Commenge, J.M., Falk, L.
2017.  Kinetics  of  Methanol  Synthesis from  Carbon  Dioxide  Hydrogenation over  Copper-Zinc  Oxide  Catalysts. Ind. Eng. Chem. Res. 56(45): 13133-13145.
Rahimpour, M.R., Arab Aboosadi, Z., Jahanmiri,
A.H., 2012. Synthesis Gas Production in
a  Novel  Hydrogen  and  Oxygen  Perm- Selective  Membranes  Tri-Reformer  for Methanol  Production. J.  Nat.  Gas  Sci. Eng. 9: 149-159.
Speight, J.G. 2002. Chemical Process and Design Handbook .  The  McGraw-Hill  Co.  Inc., New York.
Tursi,  A.  2019.  A  Review  on  Biomass: Importance,  Chemistry,  Classification, and Conversion. Biofuel Research Journal 6(2): 962-979.
Walas, S.M. 1990. Chemical Process Equipment: Selection  and  Design .  Butterworth- Heinemann Publising Inc., MA, USA.