page 55-64

## PENGARUH AKTIVASI (KIMIA – FISIKA) PADA ARANG KAYU LABAN TERHADAP EFEKTIVITAS PEMURNIAN BIOGAS & UNJUK KINERJA GENERATOR – SET
Hadi Suwarno 1) , Ach. Kusairi Samlawi 2)
1,2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Jl. Akhmad Yani Km.36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan,70714 E-mail: hadi.suwarno.unlam@gmail.com

## Abstract
This study aims to see the effect of activation (chemical - physics) on laban wood charcoal to the effectiveness of biogas purification and performance of generator - set.  In  this  study  the  material  used  as  an  adsorbent  medium  is  a  40-mesh powdered  laban  wood  charcoal  with  variation:  no  treatment  &  activation (chemical - physics) in the form of a 40-mesh powdered charcoal wood charcoal using NaOH 48% as activator for 24 hours then dried using furnace at 100 o C for 1 hour. After that, the dried charcoal was heated using the furnace at temperature (550 o C,  650 o C,  &  750 o C)  for  1  hour.  The  test  was  performed  by  using  gas analyzer,  tachometer,  &  infrared  thermometer.  The  test  results  showed  that variation with activation (chemical - physics) at 750 o C gave the best influence to the  effectiveness  of  biogas  purification  with  value  of  21%  for  carbon  dioxide (CO 2 )  effectiveness  &  42,77%  for  methane  (CH 4 )  effectiveness  ,  as  well  as  the performance  of    generator  set  indicates  poor  voltage  stability  where  the  voltage remains stable at no load but unstable when given the load.
Keywords: Biogas, Charcoal, Activation
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  melihat  pengaruh  aktivasi  (kimia  -  fisika)  pada arang  kayu  laban  terhadap  efektivitas  pemurnian  biogas  dan  kinerja  generator  - set.  Dalam  penelitian  ini  bahan  yang  digunakan  sebagai  media  adsorben  adalah arang kayu bubuk laban 40-mesh dengan variasi: tidak ada perawatan & aktivasi (kimia  -  fisika)  dalam  bentuk  arang  kayu  arang  bubuk  40-jala  menggunakan NaOH 48% sebagai  aktivator untuk 24 jam kemudian dikeringkan menggunakan tungku  pada  suhu  100 o C  selama  1  jam.  Setelah  itu,  arang  kering  dipanaskan menggunakan  tungku  pada  suhu  (550 o C,  650 o C,  &  750 o C)  selama  1  jam. Pengujian  dilakukan  dengan  menggunakan  gas  analyzer,  tachometer,  &  infrared thermometer. Hasil pengujian menunjukkan bahwa variasi dengan aktivasi (kimia -  fisika)  pada  750 o C  memberikan  pengaruh  terbaik  terhadap  efektivitas pemurnian  biogas  dengan  nilai  21%  untuk  efektivitas  karbon  dioksida  (CO 2 )  & 42,77%  untuk  efektivitas  metana  (CH 4 ),  serta  kinerja  genset  menunjukkan stabilitas  tegangan  yang  buruk  di  mana  tegangan  tetap  stabil  tanpa  beban  tetapi tidak stabil saat diberi beban.
Kata kunci: Biogas, Arang, Aktivasi

## PENDAHULUAN
Biogas  merupakan  salah  satu  sumber  energi  alternatif  yang  berasal  dari bahan – bahan organik yang difermentasikan dalam keadaan tertutup (anaerobik). Kandungan  gas  yang  terdapat  pada  biogas  antara  lain  CH 4 ,  CO 2 ,  H 2 S,  dan  gas lainnya. Metana (CH 4 ) merupakan kandungan gas yang dimanfaatkan dari biogas karena  memiliki  nilai  kalor  yang  tinggi.  Kandungan  senyawa  lain  pada  biogas yakni  karbon  dioksida  (CO 2 )  bersifat  menurunkan  nilai  kalor  CH 4 sehingga mengganggu proses pembakaran. Karena itu, diperlukan upaya untuk mengurangi kandungan CO 2 pada biogas.
Salah  satu  upaya  yang  dapat  dilakukan  untuk  mengurangi  kandungan  CO 2 pada  biogas  adalah  dengan  menggunakan  teknologi  adsorpsi  yang  merupakan teknologi  dengan  prinsip  penyerapan  kandungan  gas  pada  biogas  yaitu  karbon dioksida (CO 2 ), sehingga persentase kandungan metana (CH 4 ) akan meningkat.
Menurut penelitian  yang telah dilakukan Hasan Sajali  dan Ach. Kusairi S., teknologi adsorpsi dengan menggunakan arang amerika, arang tempurung kelapa, arang  kayu  laban,  &  arang  kayu  galam  berhasil  menurunkan  kadar  karbon dioksida  (CO 2 )  dimana  arang  kayu  laban  sebagai  media  adsorben  berhasil menurunkan  kadar  karbon  dioksida  (CO 2 )  dengan  efektivitas  pemurnian  sebesar 18,95 %.
Menurut  Juliandini  dan  Yulinah  Trihadiningrum,  daya  serap  merupakan sifat  yang  paling  penting  dari  arang  sebagai  adsorben.  Daya  serap  dipengaruhi oleh  luas  permukaan  partikel  dan  kemampuan  ini  akan  menjadi  lebih  tinggi  bila arang tersebut dilakukan proses aktivasi.
Sehingga,  dari  latar  belakang  masalah  tersebut  dilakukan  penelitian  yang bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  pemurnian  biogas  menggunakan  arang kayu laban yang diaktivasi secara (kimia – fisika) terhadap efektivitas pemurnian biogas & unjuk kinerja generator – set dengan menggunakan bahan bakar biogas hasil  pemurnian  menggunakan  arang  kayu  laban  teraktivasi  secara  (kimia  – fisika).

## Biogas Sanitary Landfill
Biogas sanitary  landfill merupakan  biogas  yang  dihasilkan  dari  sistem sanitary  landfill .  Biogas  ini  dihasilkan  oleh  mikroba  pada  saat  bahan  organik mengalami  proses  fermentasi  dalam  suatu  keadaan  anaerobik  yang  sesuai  baik dari  segi  suhu,  kelembaban,  dan  keasaman.  Biogas sanitary  landfill dapat terbentuk  akibat  penguraian  material  organik  yang  terdapat  pada  tempat pembuangan akhir. Sistem sanitary landfill tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Sistem Sanitary Landfill
Penguraian  material  organik  secara  anaerobik  terdiri  dari  4  fase.  Fase penguraian material organik tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.

## Gambar 2. Fase Penguraian Material Organik
1. Adsorpsi
Adsorpsi  adalah  proses  yang  terjadi  ketika  gas  terakumulasi  pada permukaan suatu padatan atau cairan (adsorben) dan membentuk lapisan molekul atau atom (adsorbat).
Molekul  pada  adsorben  mempunyai  gaya  dalam  keadaan  tidak  setimbang dimana  gaya  adhesi  cenderung  lebih  besar  dari  pada  gaya  kohesi. Ketidakseimbangan  gaya tersebut menyebabkan adsorben cenderung menarik zat lain yang bersentuhan dengan permukaannya (Ruthven, 1984).
2. Adsorben
Adsorben  merupakan  zat  padat  yang  dapat  menyerap  komponen  tertentu dari  suatu  fase  gas  atau  fluida.  Adsorben  dibagi  menjadi  2  jenis  yaitu  adsorben berpori dan tidak berpori.
3. Arang kayu laban ( Vitex Pinnata L.)
Arang  kayu  laban  merupakan  bahan  padat  berpori  dari  hasil  pembakaran kayu laban. Kayu Laban ( Vitex Pinnata L. ) adalah salah satu jenis tanaman hutan dengan sebaran pertumbuhan hampir di seluruh Indonesia yang sejak tahun 1997 telah dimanfaatkan menjadi bahan baku arang.
4. Aktivasi
Aktivasi  adalah  suatu  perlakuan  terhadap  arang  yang  bertujuan  untuk memperbesar  pori  yaitu  dengan  cara  memecahkan  ikatan  hidrokarbon  atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat,  baik  fisika  maupun  kimia,  yaitu  luas  permukaannya  bertambah  besar  dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi.
5. Motor bakar
Motor  bakar  merupakan  alat  yang  digunakan  untuk  mengkonversi  energi termal menjadi energi mekanis, dimana energi termal didapatkan dari hasil proses pembakaran  bahan  bakar  yang  terjadi  di  ruang  bakar  digunakan  sebagai  fluida kerja untuk melakukan kerja mekanis.
Gambar 3. Siklus Motor Bakar 2 Langkah
Gambar 4. Siklus Motor Bakar 4 Langkah

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimental,  dan  variabel-variabel penelitian yang digunakan adalah :
a. Variabel bebasnya, yaitu:
1. Aktivasi fisika pada temperatur 550 °C selama 1 jam
2. Aktivasi fisika pada temperatur 650 °C selama 1 jam
3. Aktivasi fisika pada temperatur 750 °C selama 1 jam
b. Variabel terikatnya yaitu:
1. Efektivitas pemurnian biogas
2. Unjuk kinerja generator – set
c. Variabel tetapnya antara lain:
1. Berat masing-masing sampel arang 500 gram.
2. Ukuran serbuk yang digunakan adalah 40 mesh.
3. Aktivator  yang  digunakan  pada  aktivasi  kimia  yaitu  cairan  NaOH 48%.

## Alat & Bahan Penelitian
Alat & bahan yang digunakan pada penelitian ini :
1. Penumbuk arang
2. Penyaring ukuran 40 mesh
3. Mesin pengayak
4. Timbangan digital
5. Gas analyzer
6. Chamber
7. Furnace
8. Blower
9. Instalasi pemurnian biogas
10. Generator – Set Fujiwada FWY 1750TD
11. Arang kayu laban
12. Aktivator NaOH 48 %
Instalasi  pemurnian biogas  yang digunakan pada  penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Instalasi Pemurnian Biogas
Diagram Alir Penelitian
Langkah - langkah dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 6.

## Gambar 6. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  yang dilakukan pada penelitian ini dilaksanakan di  TPA Cahaya Kencana Kab. Banjar. Berikut hasil pengujian dari penelitian ini:

## Efektivitas Pemurnian Biogas
Hasil  pengujian  efektivitas  pemurnian  biogas  untuk  karbon  dioksida  (CO 2 ) & metana (CH 4 ) ditunjukkan pada Gambar 7.

## Gambar 7. Grafik Efektivitas Pemurnian Biogas
Gambar  7  menunjukkan  bahwa  efektivitas  penyerapan  karbon  dioksida (CO 2 )  tertinggi  adalah  21  %  yaitu  pada    biogas  dengan  perlakuan  arang  kayu laban  teraktivasi  (kimia  –  fisika)  dengan  suhu  750 o C  dan  efektivitas  terendah adalah  8,7  %  yaitu  pada  biogas  tanpa  perlakuan.  Gambar  7  juga  menunjukan bahwa  kadar  karbon  dioksida  (CO 2 )  mengalami  penurunan  yang  berbanding terbalik dengan kenaikan suhu aktivasi (kimia – fisika).
Gambar  7  menunjukkan  bahwa  efektivitas  metana  (CH 4 )  hasil  pemurnian biogas  tertinggi  adalah  42.77  %  yaitu  pada  biogas  dengan  perlakuan  arang  kayu laban  teraktivasi  (kimia  –  fisika)  dengan  suhu  750 o C  dan  efektivitas  metana (CH 4 )  hasil  pemurnian  biogas  terendah  adalah  17,01  %  yaitu  pada  biogas  tanpa perlakuan.  Kadar  metana  (CH 4 )  mengalami  peningkatan  yang  berbanding  lurus dengan kenaikan suhu aktivasi (kimia – fisika).
Efektivitas metana (CH 4 ) & karbon dioksida (CO 2 ) berbanding lurus dengan kenaikan  suhu  aktivasi  (kimia  –  fisika).  Hal  ini  dapat  terjadi  karena  adanya penurunan  kadar  karbon  dioksida  (CO 2 )  yang  disebabkan  oleh  perluasan  pori media  adsorben  dimana  semakin  luas  permukaan  pori,  semakin  besar  juga  daya serapnya (Kasmawarni, 2013).
Unjuk Kinerja Generator-Set
1. Unjuk kinerja generator-set menggunakan bahan bakar pertalite Hasil  pengujian  unjuk  kinerja generator-  set menggunakan  bahan  bakar pertalite ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Data Hasil Unjuk Kinerja Generator-Set Bahan Bakar Pertalite No Variabel Pengujian Beban 0 W 350 W 650 W 1 Putaran (rpm) 3143, 67 2313,87 2229,47 2 Suhu Gas Buang (°C) 92,17 113,87 136,1 3 Tegangan (V) 220 200 200
Tabel  1  menunjukkan  bahwa  nilai  putaran  tertinggi  adalah  3143,67  rpm yaitu pada pembebanan 0 W dan nilai putaran terendah adalah 2229,47 rpm yaitu pada  pembebanan  650  W.  Tabel  1  juga  menunjukkan  bahwa  nilai  putaran mengalami  penurunan  yang berbanding terbalik dengan penambahan beban pada generator-set yang diuji. Sedangkan untuk suhu gas buang, nilai suhu gas buang tertinggi adalah 136,1 o C yaitu pada pembebanan 650 W dan nilai suhu gas buang terendah adalah 92,17 o C.
Unjuk  kinerja generator-set menggunakan  bahan  bakar  pertalite menunjukan stabilitas tegangan yang baik dimana tegangan yang dihasilkan tetap stabil pada saat tanpa beban maupun saat diberi pembebanan.
2. Unjuk Kinerja Generator – Set Menggunakan Biogas Hasil Pemurnian Hasil  pengujian  unjuk  kinerja generator  –  set menggunakan  bahan  bakar biogas hasil pemurnian ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Data Hasil Unjuk Kinerja Generator – Set dengan Biogas Pemurnian No Variabel Pengujian Beban 0 W 350 W 650 W 1 Putaran (rpm) 3284,87 2405,37 2222,24 2 Suhu Gas Buang (°C) 110,4 120,87 145,7 3 Tegangan (V) 220 150-220 100-200
Tabel  2  menunjukkan  bahwa  nilai  putaran  tertinggi  adalah  3284,87 rpm yaitu pada pembebanan 0 W dan nilai putaran terendah adalah 2222,24 rpm yaitu pada  pembebanan  650  W.  Tabel  2  juga  menunjukkan  bahwa  nilai  putaran mengalami  penurunan  yang berbanding terbalik dengan penambahan beban pada generator-set yang diuji. Sedangkan untuk suhu gas buang, nilai suhu gas buang tertinggi adalah 145,7 o C yaitu pada pembebanan 650 W dan nilai suhu gas buang terendah  adalah  110,4 o C.  nilai  suhu  gas  buang  mengalami  peningkatan  yang berbanding lurus dengan penambahan beban pada generator-set yang diuji.
Unjuk  kinerja generator-Set menggunakan  bahan  bakar  biogas  hasil pemurnian  menunjukkan  stabilitas  tegangan  yang  kurang  baik  dimana  tegangan yang  dihasilkan  tetap  stabil  pada  saat  tanpa  beban  tetapi  tidak  stabil  saat  diberi pembebanan.  Stabilitas  tegangan  yang  kurang  baik  ketika  diberi  pembebanan  ini berlawanan  dengan  penelitian  sebelumnya,  dimana  pada  penelitian  sebelumnya ketika menggunakan biogas sebagai bahan bakar generator-set diperoleh stabilitas tegangan yang baik saat tanpa beban maupun saat diberi beban.
Stabilitas  tegangan  yang  kurang  baik  ini  dapat  terjadi  karena  kurangnya pasokan bahan bakar biogas. Hal ini diindikasikan oleh suhu gas buang generator- set yang  lebih  tinggi  ketika  menggunakan  bahan  bakar  biogas  hasil  pemurnian arang kayu laban teraktivasi  (Kimia  – Fisika) dengan suhu 750 o C dibandingkan dengan suhu gas buang generator-set ketika menggunakan bahan bakar pertalite.

## KESIMPULAN
Dari penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa variasi arang kayu laban teraktivasi (kimia – fisika) pada temperatur 750 °C memberikan pengaruh terbaik terhadap efektivitas pemurnian biogas dengan nilai 21 % untuk efektivitas karbon dioksida (CO 2 ) & 42,77 % untuk efektivitas metana (CH 4 ). Namun,  unjuk  kinerja generator-set menunjukan  stabilitas  tegangan  yang kurang baik dimana tegangan tetap stabil saat tanpa beban tetapi tidak stabil saat diberikan  beban.  stabilitas  tegangan  yang  kurang  baik  ini  dapat  terjadi  karena kurangnya pasokan bahan bakar biogas. Hal ini diindikasikan oleh suhu gas buang generator-set yang  lebih  tinggi  ketika  menggunakan  bahan  bakar  biogas  hasil pemurnian  dibanding  suhu  gas  buang generator-set menggunakan  bahan  bakar pertalite.

## REFERENSI
Juliandini,  Fithrianita,  Yulinah  Trihadiningrum.  2008.  Uji  Kemampuan  Karbon Aktif  Dari  Limbah  Kayu  Dalam  Sampah  Kota  Untuk  Penyisihan  Fenol. Prosiding Seminar Nasional Manajemen Teknologi VII.
Kasmawarni. 2013. Proses Aktivasi Arang Kayu Laban ( Vitex pinnata L ) Dengan Cara Pemanasan Pada Suhu Tinggi. Litbang Industri. Vol. 3. No. 2.
Ruthven,  Douglas  M.  1984.  Principles  of  Adsorption  and  Adsorption  Processes. Kanada : Published Simultaneously.
Sajali,  Hasan.  2017.  Pengaruh  Penggunaan  Arang  Tempurung  Kelapa,  Arang Amerika,  Arang  Kayu  Laban  dan  Kayu  Galam  Terhadap  Efektivitas Pemurnian Biogas. Kinematika Vol. 1 No. 1.
Yangsen,  Kelvin  2015.  Pemanfaatan  Biogas  Sebagai  Bahan  Bakar Generator  – Set Motor Bensin. Info Teknik Vol. 16 No. 1.