## KARAKTERISTIK API SYNGAS PADA GASIFIKASI DOWNDRAFT DENGAN BAHAN BIOMASSA SEKAM PADI
Nasrul Ilminnafik 1 , Frenico A.O. 2
1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
2 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
Email: nasrul.teknik@unej.ac.id

## ABSTRACT
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  karakteristik  api  pada  gasifikasi  dengan   reaktor  tipe  downdraft menggunakan biomassa  sekam padi. Penelitian ini   menggunakan variasi  air fuel ratio (AFR)  sebesar 1.08,  1.35,  1.62,  1.90  untuk  mengetahui temperatur  dan  warna api.  Hasil  dari penelitian  menunjukkan bahwa kualitas syngas yang baik ditunjukkan dengan api yang bewarna biru. Proses gasifikasi  optimal pada suplai udara sebesar  1,0 m/s yang ditunjukkan oleh cepatnya api mencapai warna biru 100 % dan temperatur  api tertinggi  mencapai  675°C  .  Semakin jauh  dari nilai  AFR  optimal,  kualitas  syngas  akan semakin  menurun  yang  ditunjukkan  oleh  menurunnya  temperatur  api  dan  prosentase  warna  api  biru. Temperatur dan warna api bisa digunakan sebagai parameter yang menunjukkan kualitas syngas.
Keywords: downdraft gasification, rice husk temperature and color flame

## PENDAHULUAN
Masalah energi merupakan masalah yang mendesak  untuk  segera  dicarikan  solusinya,  apalagi seiring  meningkatnya  jumlah  populasi  penduduk  yang mengakibatkan penurunan jumlah energi dan meningkatnya  kebutuhan  energi.  Besarnya  potensi biomassa  di  Indonesia  yang  seharusnya  menjadi  salah satu  sumber  energi  yang  sangat  besar  belum  banyak dimanfaatkan.  Sekam  padi  merupakan    limbah  organik yang  dapat  dimanfatkan  menjadi  energi  alternatif, misalnya sekam padi, tongkol jagung, sabut kelapa, dll. Sekam  padi  bisa  digunakan  sebagai  energi alternatif  dengan  proses  pembakaran  langsung,  proses pirolisis  menghasilkan  briket,  dan    proses  gasifikasi. Gasifikasi  merupakan  proses  konversi  bahan  solid biomassa  menjadi flammable gas yaitu  CO 2 ,  H 2 ,  dan CH 4 [1] Penelitian penggunaan biomassa sebagai bahan baku  proses  gasifikasi  ini  sudah  cukup  banyak dilakukan.  Putri  (2009)  menggunakan  bahan  tongkol jagung  dalam  proses  gasifikasi  downdraft  untuk mengetahui  warna  dan  temperatur  api  yang  dihasilkan, dengan AFR sebesar 1,05 menghasilkan warna api yang baik  [2].  Aliyah  (2009)  juga  meneliti    warna  dan temperatur api syngas pada gasifikasi downdraft variasi AFR  dengan  bahan  tongkol  jagung  [3].  Najib  dan Darsopuspito (2012) menggunakan gasifikasi downdraft kontinyu dengan variasi air fuel ratio (AR) dan dimensi tempurung  kelapa , dengan  hasil  bahwa  AFR  terbaik adalah  0,88,  dengan  menghasilkan  cukup  besarnya kandungan flammable gas yang ditunjukkan dengan api berwarna  biru  [4].  Hadi  dan  Dasopuspito  (2013) melakukan  penelitian  gasifikasi  dengan  variasi  AFR untuk mengetahui kualitas api syngas berupa temperatur api  dan  komposisi  serta  nilai  kalor flammable  gas menggunakan bom    calorimeter [5].    Pada syngas
dengan  nilai  kalor  yang  tinggi  dihasilkan  api  yang berwarna biru.
Dari  sejumlah  penelitian  untuk  mengetahui karakteristik  api syngas ,  masih  banyak  digunakan peralatan yang relatif mahal, yaitu bomb calorimeter untuk mengetahui nilai kalor dan gas chromatography untuk  mengetahui  komposisi  gas . Diperlukan  penelitian  untuk  mengetahui  kualitas suatu  gas  dengan  peralatan  dan  cara  yang  mudah dilakukan serta biaya yang tidak mahal.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian gasifikasi ini dilakukan pada reaktor gasifikasi  jenis downdraft seperti  ditunjukkan  pada Gambar  1  dengan  menggunakan  bahan  bimassa berupa  sekam  padi  sebanyak  5  kg.  Pasokan biomassa ke dalam reaktor hanya dilakukan satu kali untuk  setiap  satu  kali  penelitian.  Udara  disuplai  ke dalam  reaktor  dengan  variasi air  fuel  ratio (AFR) sebesar  1,08,  1,35,  1,62,  dan  1,9.  Pengukuran temperatur  reaktor  digunakan  termokopel  tipe  K yang  dihubungkan  ke data  logger . Syngas yang dihasilkan  didinginkan  dalam cooler dengan  cara merendam  pipa  saluran  ke  dalam  air  untuk mengurangi kadar tar . Syngas yang telah didinginkan  dinyalakan  dengan  pemantik  api.  Api yang  dihasilkan  direkam  dengan  kamera  Nikon D300  dan  temperatur  api  diukur  menggunakan termokopel  pada  posisi  yang  berbeda,  seperti ditunjukkan  pada  Gambar  2.  Pengambilan  data dimulai  saat  gas  dapat  dinyalakan  sampai  api padam. Data yang dihasilkan dianalisa warna apinya menggunakan software [6] untuk mengetahui warna api yang dominan.
Gambar 1. Skema Proses Gasifikasi
Gambar 2. Skema pengambilan data api

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Telah  dilakukan  penelitian  karakteristik  api syngas pada  proses  gasifikasi  sekam  padi  dengan variasi AFR untuk mengamati warna dan temperatur api.  Hasil  penelitian  pada  AFR  1,08  ditunjukkan pada Gambar 3. Dari gambar tersebut terlihat bahwa pada  menit  pertama  persentase  warna  merah mencapai  86%  dan  14%  untuk  warna  biru.  Pada menit  awal,dimana  api  dominan  warna  merah temperatur  api  mencapai  132,6  ºC  pada  titik  1  dan 106,3 ºC pada titik 2.
Gambar 3. Karakteristik Api Syngas pada AFR 1,08
Pada  menit-menit  berikutnya  persentase  warna  merah menurun  hingga  6%  pada  menit  ke  10,  sedangkan persentase  warna  biru  meningkat  hingga  94  %. Kenaikan  persentase  biru  diikuti  dengan  kenaikan
temperatur api sebesar 612,5 ºC di titik 1 dan 556,1 ºC  pada  titik  2.  Pada  menit  10  merupakan  kondisi api  terbaik  yang  ditunjukkan  oleh  temperatur tertinggi  (612,5  ºC)  dan  warna  api  terbesar  (94%).
Pada AFR ini belum mencapai kondisi api yang terbaik, karena  api  belum  mencapai  warna  biru  100  %.  Setelah mencapai  posisi  tertinggi,,  temperatur  api  mengalami penurunan pada menit -menit berikutnya. Pada menit ke 15  temperatur  api  mencaai  temperatur  terendah  hingga mencapai 368,2 ºC pada titik 1 dan 142,4  ºC pada titik 2.  Penurunan  temperatur  diikuti  dengan  penurunan persentase  warna  biru.  Pada  AFR  1,08  api  menyala hanya sekitar 15 menit.
Hasil  penelitian  gasifikasi  sekam  padi  dengan AFR  1,35  ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Dari  gambar
tersebut  terlihat,  persentase  warna  merah  mencapai 49%  dan  persentase  warna  biru  sebesar  51%. Temperatur  api  pada  menit  pertama  mencapai  245 ºC  pada  titik  1  dan  187  ºC  pada  titik  2.  Kemudian persentase warna biru meningkat hingga 100% pada menit  ke  6  sedangkan  persentase  warna  merah menurun  sebesar  0%.  Kenaikan  persentase  warna biru  diikuti  dengan  kenaikan  temperatur  hingga mencapai  675  ºC  di  titik  1  dan  464  ºC  di  titik  2. Pada AFR ini, warna api sudah mencapai 100% biru pada  menit  6,  dimana  pada  kondisi  ini  temperatur api mencapai nilai maksimum pada 675 ºC.
Gambar 4. Karakteristik Api Syngas pada AFR 1,35
Pada  menit  berikutnya  kualitas  api  mulai  menurun sampai posisi terendah pada menit 15 yang ditunjukkan oleh  persentase  warna  biru  menurun  hingga  79%  dan persentase  warna  merah  meningkat  sebesar  21%  serta
kenaikan  temperatur  senilai  210  ºC  di  titik  1  dan 155,3 ºC di titik 2. Pada AFR 1,35 api menyala juga hanya sekitar 15 menit.
Gambar 5. Karakteristik Api Syngas pada AFR 1,62
Hasil  penelitian  gasifikasi  sekam  padi  dengan AFR  1,62  ditunjukkan  pada  Gambar  5.  Dari  gambar tersebut terlihat, bahwa pada menit pertama, persentase warna  merah  mencapai  69%  dan  warna  biru  sebesar 31%.  Temperatur  api  dimenit  pertama  sebesar  324  ºC dititik  1  dan  215  ºC  pada  titik  2.  Saat  menit  ke  9 persentase  warna  biru  mencapi    100%  sedangkan persentase  warna  merah  menurun  hingga  0%,  yang menunjukkan  pada  menit  ini  mencapai  kondisi  api terbaik  yang  ditunjukkan  oleh  warna  api  100%  biru. Kenaikan  persentase  warna  biru  diikuti  oleh  kenaikan temperatur sebesar 517,4  ºC di titik 1 dan 468  ºC pada
titik 2. Kenaikan temperatur terjadi hingga menit ke 15 mencapai 750 ºC di titik 1 dan 508,4 ºC di titik 2 yang merupakan temperatur tertinggi.
Pada  menit  berikutnya  temperatur  api  menurun hingga  mencapai  516,3  ºC  pada  titik  1  dan  320  ºC pada  titik  2  pada  menit  25.  Penurunan  temperatur diikuti dengan penurunan persentase warna, dimana pada  menit  ke  25  persentase  warna  merah  sebesar 28%  sedangkan  persentase  warna  biru  mencapai 78%. Pada AFR ini, api menyala lebih lama, hingga sekitar 25 menit.
Gambar 6. Karakteristik Api Syngas pada AFR 1,90
Adapun  hasil  pada  gasifikasi  sekam  padi  dengan AFR  1,90  ditunjukkan  pada  Gambar  6,  dimana  pada gambar  tersebut  terlihat,  temperatur  api  pada  menit pertama mencapai 627,50 ºC pada titik 1 dan 390,30 ºC pada titik 2. Persentase warna merah dalam menit awal mencapai 54% dan warna biru sebesar 46%. Pada menit ke  8  selanjutnya  temperatur  api  meningkat  sebesar 805,9  ºC  dititik  1  dan  716,7  ºC  pada  titik  2.  Kenaikan temperatur  diikuti  dengan  meningkatnya  persentase warna api. Persentase warna biru mencapai 100 % pada menit  ke  8  sedangkan  pada  persentase  warna  merah terjadi  penurunan  hingga  0%.  Setelah  mengalami peningkatan, temperatur api mengalami penurunan pada menit  ke  14  hingga  625  ºC  titik  1  dan  429,2  ºC  pada titik 2. Pada AFR 1,9 api mencapai temperatur tertinggi yaitu  di  atas  800  ºC,  tapi  waktu  nyala  cukup  singkat hanya sekitar 14 menit.
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  dengan  variasi AFR  sebesar  1,08  hingga  1,90  diperoleh   temperatur api   yang  bervariasi.  Dari  Gambar  7  terlihat    bahwa pada  AFR  1,08  memiliki  temperatur  api  maksimal sekitar  600°C.  Pada  AFR  1,35  memiliki  temperatur
maksimal sebesar 675 °C. Temperatur api maksimal meningkat  pada  AFR  1,62  hingga  750  °C. Kemudian pada AFR 1,90 temperatur api maksimal meningkat sebesar 800°C.
Gambar 7. Temperatur api dengan variasi AFR
Gambar  8  ditunjukkan  hasil  penelitian  warna  api pada  semua  variasi  AFR.  Pada  AFR  1,08  terlihat bahwa  persentase  warna  biru  pada  menit  awal
mencapai  14%  kemudian  seiring  kenaikan  temperatur warna  biru  naik  hingga  94%   pada  menit  ke  10.  Pada menit-menit  berikutnya  persentase  biru  menurun, dengan lama api menyala 16 menit.
Gambar 8. Warna api biru pada variasi AFR
Pada AFR 1,35 persentase biru mencapai 51% di menit awal  penelitian.  Kemudian  persentase  biru  mencapai 100 %  pada  menit  ke  6 hingga  menit ke 14 dan  menit berikutnya  persentase  warna  biru  menurun.  Kemudian dengan  AFR  1,62  memiliki  persentase  biru  31%  pada menit  pertama  kemudian  meningkat  hingga  mencapai 100% pada menit 9 hingga menit 23, kemudia menurun hingga api mati pada menit 27. Penelitian dengan AFR 1,90  dihasilkan  persentase  persentase  biru  46%  pada menit  pertama  kemudian  meningkat  pada  menit  ke  8 sampai  100%  hingga  menit  14,  setelah  itu  persentase api biru menurun dan mati pada menit 14.
Pada Gambar 9 ditunjukkan persentase api warna merah dengan variasi AFR.
Gambar 9. Persentase warna merah dengan membandingkan semua AFR
Pada  AFR  1,08  warna  merah  menurun  hingga  10% pada  menit  ke  10.  Pada  menit  akhir  persentase  merah meningkat  hingga  20%.   Pada  AFR  1,35  persentase merah  mencapai  50%  di  menit  awal  penelitian kemudian  menurun  hingga  0%  pada  menit  6.  Pada menit  akhir  persentase  warna  merah  menaik  hingga 20%. Pada AFR 1,62 memiliki persentase warna merah sebesar  70  %  pada  menit  pertama  kemudian  menurun hingga  65  %.  Pada  menit  10  persentase  warna  merah menurun hingga 0 %  hinga menit 22. Pada menit akhir persentase  warna  merah  meningkat  kembali.  Penelitian berikutnya  dengan  AFR  1,90   dihasilkan  persentase persentase merah sebesar  55 % pada menit pertama dan
menurun pada menit ke 8 sebesar 0 % hingga menit 11, kemudian meningkat pada menit ke 12.
Dari penelitian yang telah dilakukan didapatkan data bahwa kualitas syngas yang kurang baik ditunjukkan dengan  warna  api  merah  dominan  pada  menit  awal dan  berkurang  pada  menit-menit  berikutnya. Sehingga  semakin  kecil  persentase  merah  maka semakin baik syngas tersebut.
Api  yang  baik  ditunjukkan  oleh  warna  biru  dan temperatur  api  yang  tinggi  pada  waktu  yang  lama, yang  menunjukkan  flammable  gas  terbentuk  lebih lama. Pada penelitian ini dihasilkan api yang terbaik diperoleh  pada  AFR  1,62  yang  ditunjukkan  dengan warna  api  biru  100%  selama  sekitar  20  menit meskipun temperatur hanya 750 ºC.

## KESIMPULAN
Dari  penelitian  gasifikasi downdraft dengan bahan sekam padi 5 kg pada beberapa variasi AFR, diperoleh hasil:
1. Warna  api  dan  temperatur  api  bisa  menjadi parameter  untuk  menentukan  kualitas syngas yang ditunjukkan dengan peningkatan  warna api biru yang dominan yang selalu diikuti meningkatnya temperatur api.
2. Pada  AFR  1,62  diperoleh  kualitas  api  yang terbaik  yang  ditunjukkan  oleh  warna  api  100% biru  meskipun  temperatur  api  tidak  mencapai 800 ºC karena nyala api terjadi paling lama yaitu sekitar  25  menit  sehingga  kalor  yang  dihasikan lebih besar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Rajvanshi,  A.  K,  1986. Alternatf  Energy  in Agriculture , CRC Press.
[2]  Putri, G.A. 2009. Pengaruh Variasi Temperatur Gasifying  Agent  II  Media  Gasifikasi  Terhadap Warna  Dan  Temperatur  Api  Paada  Gasifikasi Reaktor  Downdraft  Dengan  Bahan  Baku Tongkol  Jagung.  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember. Surabaya.
[3] Aliyah, B. H. 2009. Pengaruh variasi rasio udara bahan  akar  terhadap  warna  dan  temperatur  api pada gasifikasi reaktor downdraft dengan bahan baku tongkol jagung. Institut Sepuluh
November.
[4]  Najib,  L.,  dan  Darsopuspito,  S.  2012. Karakterisasi Proses Gasifikasi Biomassa Tempurung Kelapa Sistem Downdraft Kontinyu dengan  Variasi  AFR  dan  Ukuran  Biomassa. Jurnal Teknik Pomits . 1 (1) 1-4
[5]  Hadi  S.  dan    Dasopuspito  S,  2013.  Pengaruh Variasi  Perbandingan  Udara  –Bahan  Bakar  T erhadap Kualitas A pi Pada G asifikasi Reaktor D  owndraft  Dengan  Suplai  B  iomass    Serabut Kelapa S ecara Kontinyu, Jurnal Teknik Pomits, 2 (3) 384-387
[ 6 ] Handoyo,  E.D.  2006.  Perancangan Mini  Image Editor Versi  1.0  sebagai  Aplikasi  Penununjang Kuliah  Digital  Image  Processing.  Universitas Kristen Maranata.