Rekayasa , 2021; 14(1): 49-56 ISSN: 0216-9495 (Print) ISSN: 2502-5325 (Online)

## Pengembangan Gasifikasi Tongkol Jagung untuk Meningkatkan Performa Reaktor Downdraft dengan Masukan Dua Udara Bertingkat
Ibnu Irawan 1* , Nizar Amir 1 , Khairil Budiarto 1 1 Fakultas Teknik Universitas Trunojoyo Madura Jl. Raya Kamal No 02 Kamal Bangkalan Madura 69162 Jawa Timur
* Ibnu.irawan@trunojoyo.ac.id DOI: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v14i1.9172

## ABSTRACT
Gasification is a technology for converting solid biomass into syngas. Corn cobs biomass is converted into pellets to obtain more homogeneous fuel. The downdraft gasifier type is used to have low tar content. The research was conducted to see the effect of the ratio of air and ER on the reactor temperature and the gas composition of CO, H2 and CH4. For pyrolysis and oxidation zones, air enters with variations (AR.Pir-Ox), namely 0%; 70%; 80%; and 90% in the intake air 14.5; 19.3; and 24.1 Nm3 / hr of E.R 0.3, 0.4, and 0.5. The air intake for each zone is regulated using a tap. Temperature measurement using type K thermocouple. Downdraft reactor performance is obtained by looking at the syngas content in CO, H2, and CH4 meters. The results showed the effect of AR.Pir-Oks with an air input of 24.10 Nm3 /h with E.R 0.5 having the highest temperature of 910 o C, in the oxidation zone. This stratified air input plays a role in increasing the temperature along the altitude zone. The increase in the introduced oxygen produces an increase in heat. Syngas production in an air flow of 19.3 Nm3 / hour with a ratio of 90% pyrolysis and oxidation zone (ARPir-Oks), is the reactor produces gas products with a composition of 22.5% CO, 0.96% CH4, and 15.55 H2 %. The results  of this test prove that the air entering the pyrolysis zone can provide additional syngas composition.
Keywords: corn cobs, downdraft reactor, multiple air intake, syngas

## PENDAHULUAN
Jawa  timur  masih  mempunyai  wilayah  potensi untuk sentra produksi jagung. Kawasan ini berada di  empat  kabupaten  dalam  wilayah  Madura  yaitu, daerah  Bangkalan,  Pamekasan,  Sampang    dan paling  ujung  adalah  Sumenep.  Madura  sedikitnya memiliki  lahan  potensial  untuk  menanam  jagung dengan  lahan  mencapai  300.000  hektare,  dimana produksi  jagung  di  Madura  per  hektar  dapat mencapai  10  ton.  Hasil  produk  jagung  dapat ditingkatkan  agar  dapat  terpenuhi  kebutuhan rakyat banyak. Produk jagung di Indonesia pada 2018 mengalami kenaikan hingga sampai 30 juta ton.  Sedangkan  kebutuhan  suplai  jagung  untuk industri dan ternak pada sekarang ini sampai 7,8- 11,1 juta ton pertahun. Pemanfaatan tongkol atau bonggol  jagung  daerah  Indonesia  yaitu  sebagai bahan  kerajinan,  bahan  pakan  ternak  dan  bahan briket. 35% berat tongkol jagung ini tersebut adalah dari  jagung  itu  sendiri.  Ketersediaan  biomassa
tongkol  ini  melimpah  dan  terus  menerus  setelah masa  panen  tiba.  Dengan  ketersediaan  biomassa yang  tidak  dipakai  tersebut,  maka  kesempatan pemanfaatan  biomassa  untuk  dijadikan  sumber energi bertambah meningkat. Kebanyakan masyakarat  yang  menghasilkan  bahan  pertanian jagung  akan  menggunakan  tongkol  jagung  ini sebagai  media  pengganti  kayu  untuk  dibakar. Tongkol  jagung  setelah  dikeringkan  dapat menghasilkan energi panas yang optimal. Dengan adanya  konversi  tongkol  jagung  ini  diharapkan dapat  bermanfaat  lebih  dan  bernilai  ekonomis untuk  kebutuhan  manusia  perlu  dioptimalkan (Putera et al., 2016).
Bahan  organik  atau  sampah  yang  berasal  dari tanaman  adalah  biomassa,  baik  digunakan  secara langsung  maupun  tidak  dan  juga  dapat dimanfaatkan sebagai bahan energi yang alternatif untuk mengganti energi bahan bakar fosil (Molino et  al.,  2016).  Beberapa  sumber  biomassa  yang

## REKAYASA
Journal of Science and Technology https://journal.trunojoyo.ac.id/rekayasa
Article History: Received: December 17 th 2020; Accepted: Feb, 27 th 2021 Rekayasa ISSN: 2502-5325 has been Accredited by Ristekdikti (Arjuna)  Decree:  No.  23/E/KPT/2019  August  8th,  2019 effective until 2023
Cite this as:
Irawan,  I.,  Amir,  N  &  Budiarto,  K.  (2021).  Pengembangan Gasifikasi  Tongkol  Jagung  untuk  Meningkatkan  Performa Reaktor Downdraft dengan Masukan Dua Udara Bertingkat . Rekayasa 14 (1). 49-56. doi: https://doi.org/10.21107/rekayasa.v14i1.8698 © 2021 Luhur Mukti Prayogo, Abdul Basith
berpotensi  untuk  digunakan  sebagai  bahan  untuk energi  alternatif  adalah  limbah  tongkol  jagung. Biomassa dari perkebunan dan pertanian, memiliki kemampuan yang sangat besar untuk dimanfaatkan energinya  ke  bentuk  energi  yang  lain  (Guo  et  al., 2014), yaitu gasifikasi ini. Biomassa jagung menjadi pilihan  bahan  bakar  untuk  mencari  karakteristik syngas menggunakan reaktor downdraft-type pada masukan dua udara yang bertingkat (Surjosatyo et al.,  2010).  Proses  pembentukan  biomassa  tongkol jagung menjadi bahan baku siap bakar ini dimulai dari  proses  penggilingan  tongkol  jagung  menjadi serbuk,  dimana  serbuk  ini  nanti  diolah  menjadi briket  untuk  bahan  bakar  (Nhuchhen  &  Salam, 2012).
Gasifikasi  adalah  proses  perubahan  kimia dengan panas yang merubah biomassa karbon atau biomassa  kering  dikonversi  ke  bahan  bakar  gas yang  bermanfaat  juga  ke  bahan  kimia  melalui sebuah  proses  pembakaran  atau  oksidasi  separuh dengan mengatur tekanan udara masuk (Suhendi et al., 2017). Gasifikasi pada umumnya dibagi menjadi beberapa  proses  tahapan:  1)  Pengeringan  atau driying  merupakan  tahapan  penguapan  uap  air yang  terkandung  dalam  biomassa  (tahap endotermik); 2) Pyrolysis adalah proses perubahan bentuk termal dari biomassa sebagai bahan bakar tanpa  atau  sedikit  udara  (tahap  endotermik);  3) Pembakaran atau oxidation yaitu pemberian energi panas  kepada  biomassa  (tahap  eksotermis)  (Basu, 2010).
Reduksi  merupakan  produk  dari  tahapan sebelumnya, yaitu daerah pirolisis, daerah oksidasi, kombinasi gas dan arang bereaksi sehingga proses terbentuknya  produk  menghasilkan  energi  kimia dan  energi  dari  syngas.  Output  dari  penelitian gasifikasi  ini  yang  diambil  berupa  bahan    syngas yang  mengandung  unsur  dari  beberapa  gas karbon-monoksida (CO), gas hidrogen (H 2 ) dan gas metana  (CH 4 ).  Gas  hasil  dari  proses  pembakaran parsial,  mengandung  residu  seperti  tar,  partikel- partikel  abu,  gas  nitrogen,  dan  sulfur  (H 2 S,  dan COS).  Sebuah  perbaikan  mekanisme  dalam  hal pengurangan  kandungan  tar  dalam  proses  reaksi pembakaran  adalah  penentuan  jenis  reaktor gasifikasi.  Penentuan  terbaik  dari  pemilihan  jenis reaktor,  mayoritas  peneliti  yang  menggunakan reaktor  downdraf-type  sebagai  mesin  konversinya. Gasifikasi  menggunakan  reaktor  ini  memiliki kelebihan  dan  nilai  efisien  konversi  energi  yang lebih  optimal,  dengan  tar  sebagai  komposisinya dan  kandungan  mini  partikel  dalam  syngas  jika
dibandingkan  dengan  reaktor  downdraft  type lainnya.
Udara  yang  masuk  secara  bertingkat  adalah metode  utama  yang  digunakan  pada  reaktor downdraft  gasifier  dengan  maksud  untuk penurunan kandungan jumlah tar dan meningkatnya  kualitas  syngas.  Untuk  proses gasifikasi  ini  yaitu  dengan  penambahan  jumlah udara  masukan  pada  dinding  reaktor  di  daerah pirolisis dan daerah oksidasi. Berdasarkan teori dari tahapan  proses  gasifikasi  udara  masuk  secara bertingkat  sama  dengan  udara  masuk  tunggal, dengan  perbedaan  hanya  pada  peningkatan  suhu saat  udara  dimasukkan  pada  daerah  pyrolysis  di dalam reaktor. Materi yang dibentuk saat ini pada daerah pirolisis yaitu berupa volatil-volatil gas, tar dan tar ringan. Tar ringan terbentuk saat temperatur pada  daerah  pirolisis  dapat  dicapai  (maks. temperatur  700 0 C).  Tar  dapat  terurai  seluruhnya meskipun  tar  yang  tersisa  di  dalam  gas  (Gafur, 2017).
Bahan bakar tongkol jagung pada reaktor jenis downdraft  dimasukkan  kedalam  reaktor  melalui hopper  bagian  atas  reaktor  kemudian  bergerak kebawah  melewati  grate  dan  keluar  dari  bagian bawah reaktor. Media gasifikasi dimasukkan dalam reaktor  melalui  nozzle  yang  berada  disekeliling batas  antara  daerah  pembakaran  dan  daerah reduksi.  Kelebihan  dari  reaktor  jenis  downdraft adalah  kadar  tar  yang  dihasilkan  pada  proses gasifikasi lebih rendah dibandingkan tipe yang lain. Salah  satu  sifat  nyata  dari  reaktor  jenis  ini  yaitu adanya  throat  yang  merupakan  pengerucutan dimensi  pada  daerah  reduksi.  Pengerucutan dimensi  ini  diinginkan  dengan  tujuan  untuk menekan  aliran  agar  semua  hasil  proses  pyrolysis melalui bagian yang mengerucut dan termal proses pendistribusian temperatur yang lebih menyeluruh dan  juga  menekan  sebagian  tar  untuk  retak  atau terurai  (cracked).  Pada  reaktor  jenis  ini  terdapat fenomena  yang  dinamakan  flamingpyrolisis,  yaitu proses terbakarnya beberapa bagian dari gas hasil pirolisis sebelum masuk ke daerah reduksi sehingga termal energi yang diinginkan untuk proses drying, pyrolysis,  dan  reduction  didapatkan  dari  proses tersebut.
Ultimate analisys adalah perhitungan kandungan  hidrokarbon  dari  biomassa  yang digunakan,  kecuali  komposisi  abu  dan  air,  yang disajikan  dalam  bentuk  jumlah  prosentase  berat unsur elemen masing-masingnya, jika dijumlahkan secara  total  prosentase  berat  dari  unsur
hidrokarbon
beserta dengan prosentase kandungan  abu  dan  air  adalah  100%.  Proximate analisys  adalah  kandungan  biomassa  secara menyeluruh, dalam proses  ini  adalah  kandungan dari  komposisi  matter of volatile, karbon tetap, air dan  abu.  Matter  of  volatile  dari  biomassa  yaitu kandungan  gas  yang  terkondensasi  atau  tidak, kemudian  diuraikan  oleh  bahan  biomassa  pada saat  dibakar  dengan  temperatur  tinggi.  Nilainya tergantung  pada  laju  pemanasan  dan  temperatur pada saat bahan bakar tersebut dibakar.
Perancangan dan pengujian dalam menurunkan kandungan  tar  dan  peningkatan  kualitas  syngas pada  penetian  terdahulu  menggunakan  metode primer dengan reaktor jenis downdraft. Pengembangan  modifikasi  reaktor  tipe  downdraft sekarang ini adalah dengan melakukan perubahan sedikit  model  reaktor  tipe  ini,  yaitu  dengan  udara masukan  tunggal  yaitu  daerah  oksidasi  menjadi udara masukan bertingkat atau dua udara masukan. Pemodifikasian  masukan  dua  udara  bertingkat dengan membuat tambahan masuknya udara pada reaktor  downdraft  ini.  Dalam  hal  ini,  gasifier  tipe downdraft  mendesain  dengan  pemahaman  dasar untuk pemisahan pada daerah pyrolysis dari daerah reduksi  dengan  zona  diatas  yang  tertutup  rapat. Titik pemasukan udara yang pertama berada pada bagian diatas reaktor, dimana separuh bahan baku yang dibakar menghasilkan panas yang diperlukan untuk  proses  pengeringan  (drying  dan  pyrolysis, yang berada di atas daerah pembakaran, kemudian proses  didalam  reaktor  terjadi  reaksi  endotermik. Titik  pemasukan  udara  yang  kedua  berada  di bagian  tengah  gasifier,  terdapat  pada  daerah oksidasi,  ini  dapat  menolong  perubahan  tar  di dalam kandungan materi kecil (Šulc et al., 2012).
Saat  reaktor  gasifier  yang  digunakan  dengan pemasukan  udara  tipe  yang  tunggal,  temperatur pirolisis, pengeringan dan reduksi dapat tergantung pada  panas  yang  didistribusikan  oleh  daerah oksidasi,  kemudian  dilakukan  penambahan  udara yang  masuk  pada  daerah  pirolisis,  dapat menimbulkan panas pada keadaannya sendiri dan juga  dapat  meningkatkan  temperatur  ke  daerah oksidasi, dimana ini sangat menguntungkan proses pecah panas yang bisa mengakibatkan meningkatnya produk syngas (Galindo  et al., 2014). Peristiwa  pemasukan  udara  yang  bertingkat  ini didasarkan  oleh  penambahan  udara  pada  daerah pyrolysis, ketika daerah pyrolysis ini diberikan udara atau bereaksi pada keadaan oksidatif maka disebut sebagai oksidatif pyrolysis. Keadaan pirolisis dalam
keadaan  oksidatif  akan  menaikkan  laju  kecepatan polimerisasi  dan  menaikkan  perubahan  energi bahan bakar (Shi, 2016).

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  metode eksperimental  untuk  proses  pengujiannya,  tempat pengujian  penelitian  di  uji  coba  di  laboratorium sistem otomasi dan robotika selama 5 bulan. Skema peralatan  penelitian  reaktor  downdraft  dengan masukan  dua  udara  bertingkat  menggunakan bahan bakar tongkol jagung disajikan pada Gambar 1.
Prosentase Masukan Udara Daerah Pirolisis dan Daerah Oksidasi
AR Pir-Oks atau perbandingan udara pada daerah pirolisis  dan  daerah  oksidasi  dijabarkan  sebagai prosentase pembandingan total udara yang ingin di masukkan pada daerah oksidasi dan daerah pirolisis (Persamaan  1).    Penelitian  ini  menggunakan  4 macam  variabel  perbandingan  udara  daerah pirolisis dan daerah oksidasi (AR Pir-Oks ) adalah 90%, 80%, 70% , dan 0%.
AR Pir-Oks = ṁ 𝑝𝑖𝑟𝑜𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 ṁ 𝑜𝑘𝑠𝑖𝑑𝑎𝑠𝑖 x 100%...............(1)
ṁ total udara = ṁ Pirolisis + ṁ Oksidasi …...........(2)
Perhitungan untuk menentukan jumlah udara total yang masuk dan nilai persentase pemasukan udara pirolisis  dan  oksidasi.  Perhitungan  total  masukan udara dan prosentase masukan daerah pirolisis dan daerah oksidasi diperlihatkan pada Tabel 1. Tabel  1.  Jumlah  Pemasukan  Udara  Untuk  Titik Pirolisis Dan Titik Oksidasi Reaktor Gasifikasi
E.R A.R (%) Laju udara masuk (Nm 3 /jam) Pirolisis Oksidasi Total Udara 0.3 0 0 14,50 14,50 0,4 0 0 19,30 19,30 0,5 0 0 24,10 24,10 0,3 70 5,96 8,54 14,50 0,4 70 7,91 11,40 19,30 0,5 70 9,92 14,22 24,10 0,3 80 6,40 8,10 14,50 0,4 80 19,31 10,69 19,30 0,5 80 10,73 13,38 24,10 0,3 90 6,85 7,65 14,50 0,4 90 9,18 10,13 19,30 0,5 90 11,37 12,73 24,10

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji Data Proximate dan Ultimate Pengujian  data  proximate  dilaksanakan  untuk mengetahui content abu, content carbon, dan matter of volatille. Pengujian data ultimate dilakukan untuk mengetahui  analisa  unsur  unsur  dari  Karbon  (C), Oksigen  (O 2 ),  Hydrogen  (H 2 ),  Sulfur  (S),  dan Nitrogen (N 2 ).
Tabel 2.  Uji data Proximate dan Ultimate
Parameter Nilai Analisa Proximate (% wt) Abu Matter of Volatille Carbon tetap 1.80 87.90 0.15 Analisa Ultimate (% wt) Carbon(C) Hidrogen(H 2 )
Nitrogen(N 2 ) Sulfur(S)
Oxygen(O 2 ) LHV (MJ/kg) 47.60 5.91 0.84 0.15 38.70 10.85

## Distribusi  Temperatur  Sepanjang  Ketinggian Reaktor
Pengujian  ini  menganalisa  pengaruh  daripada pemasukan  udara  bertingkat  yaitu  pada  daerah pirolisis  sepanjang  distribusi  temperatur  pada dinding  reaktor.  Titik  pemasukan  udara  pada
daerah  oksidasi  berada  30  cm  dari  grate  reactor, kemudian  pada  pemasukan  udara  bertingkat ditambah pula pada daerah pirolisis berada 60 cm dari grate reactor (Tabel 3).
Pengaruh  AR Pir-Oks terhadap  Temperatur  pada Pemasukan Total Udara 24,10 Nm 3 /h dengan E.R 0,5.
Gambar  3  Menunjukkan  pengaruh  AR Pir-Oks terhadap  pemasukan  total  udara  24,10  Nm 3 /h dengan  E.R  0,5  dengan  nilai  temperatur  tertinggi yaitu  910 o C.  Pada  masukan  udara  bertingkat variabel A.R Pir-Oks berpengaruh terhadap peningkatan  temperatur  pada  daerah  ketinggian dari  reactor  (Bhardwaj  et  al.,  2009).  Kejadian  ini disebabkan  karena  saat  daerah  pirolisis  diberikan udara  masukan,  maka  daerah  pirolisis  tidak  akan memiliki  sifat  endothermal  tetapi  menjadi  sifat eksotermal,  oleh  sebab  itu  jumlah  energi  termal yang  diperlukan  untuk  merubah  komposisi  unsur unsur  dari  biomassa  disuplai  dari  daerah  itu  juga dan menyajikan tambahan panas untuk proses yang lain.  Peningkatan  nilai  volume  oksigen  yang dimasukkan mendapatkan hasil peningkatan energi panas (Martínez et al., 2011).

## Gambar 1. Skema Peralatan Penelitian
Manfaat utama dari proses reaksi gasifikasi melalui pemasukan  udara  secara  bertingkat  ini  lebih  baik untuk  meningkatkan  nilai  suhu  selama  terjadinya proses reaksi gasifikasi dan peningkatan suhu tidak hanya  ada  dimana  tambahan  udara  yang dimasukkan tersebut,  akan tetapi terjadi juga pada sepanjang daerah gasifikasi.
Pengaruh  E.R=0,3;  E.R=0,4;  E.R=0,5  terhadap Kandungan Gas pada A.R Pir-Oks = 0%
Gambar  4  Menunjukkan  efek  dari  Equivalence Ratio (E.R) terhadap kandungan bahan syngas pada pemasukan jumlah udara bertingkat (untuk A.R Pir-Oks = 0%). Kandungan nilai H 2 (13,31% volume) terjadi peningkatan  pada  E.R  0,4  dimana,  nilai  tersebut kemudian turun sedikit seiring dengan
Tabel 3.  Data Nilai Temperatur pada Dinding Reaktor Gasifikasi
Para meter Unit Hasil A.R Prosentase(%) 0 0 0 70 70 70 80 80 80 90 90 90 Udara masuk Nm 3 /h 14,5 19,3 24,1 14,5 19,3 24,1 14,5 19,3 24,1 14,5 19,3 24,1 Ketinggian Reaktor -15 Reduksi 503 487 529 518 523 525 554 588 587 580 605 593 30 Oksidasi 804 818 830 800 816 837 875 890 901 885 890 910 50 Oksidatif Pirolisis 419 476 500 501 517 540 604 611 660 612 618 662 60 Pirolisis 388 413 420 385 408 427 432 463 493 450 506 481 90 Drying 97 107 140 105 120 167 135 155 192 156 175 216
Gambar 3.  Pengaruh AR Pir-Oks terhadap Temperatur pada Pemasukan Total Udara 24,10 Nm 3 /h E.R 0,5.
Tabel 4. Komposisi syngas
Para meter Unit Hasil (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) AR pir-oks % 0 0 0 70 70 70 80
80 80 90 90 90 Aliran Udara  Nm 3 /h 14,5 19,3 24,1 14,5 19,3 24,1 14,5 19,3 24,1 14,5 19,3 24,1 CO % Vol 16,24  16,63 16,9 17,8  18,12 18,4 19,4 20,84 18,76 19,73 22,5  21,69 H 2 % Vol 10,55  13,31  11,37  11,47  13,76  10,83 13,6 16,33 14,72 13,8  15,55  14,12 CH 4 % Vol 2,02 1,75 1,42 1,6 1,72 1,2 1,62 1,3 1,2 1,11 0,96 0,84
meningkatnya nilai
temperatur karena meningkatnya E.R yang bertambah. Pada sisi yang lain  kandungan  nilai  CO  semakin  naik  seiring dengan  bertambahnya  E.R,  yaitu  dengan kandungan CO (16,90 % volume) nilai paling tinggi berada  pada  E.R  0,5.  Keadaan  ini  dapat digambarkan karena ketika E.R semakin naik, reaksi oksidasi  parsial  untuk  Carbon  + 1 2 O 2 menjadi  CO terbentuk antara arang panas dan O 2 . Reaksi ini juga terjadi pada daerah reduksi pada reaksi boudouard yaitu  CO 2 +C  =  2CO,  terjadi  akibat  peningkatan konsentrasi CO 2 di daerah oksidasi pada saat nilai E.R  bertambah,  oleh  sebab  itu  juga  dikemukakan bahwa bertambahnya gas CO karena bertambahnya jumlah oksigen saat E.R naik (Khonde & Chaurasia, 2016).  Komposisi  dari  CH 4 menunjukkan  pola penurunan seiring dengan meningkatnya nilai E.R, keadaan  ini  disebabkan  karena  pada  temperatur yang besar kecepatan proses hidrogasifikasi Carbon +  2H 2 menjadi  CH 4 sangat  pelan.  E.R  ini  memiliki dampak  minimal  pada  konsentrasi  CH 4 (Raman  et al., 2013; Chen et al., 2009).
Gambar 4.  Kandungan  Gas CO, H 2 , dan CH 4 sebagai Fungsi E.R=0,3, E.R=0,4, dan E.R=0,5 untuk A.R Pir-Oks = 0%
Pengaruh  E.R=0,3;  E.R=0,4;  E.R=0,5  terhadap Kandungan Gas pada A.R Pir-Oks = 70% Efek dari nilai E.R pada kandungan syngas untuk pemasukan  udara  bertingkat  (AR Pir-Oks =  70%) ditunjukkan pada Gambar 5. Seiring meningkatnya nilai E.R dari 0,3; 0,4; dan 0,5, komposisi CO semakin meningkat  dari  nilai  17,8%  menjadi  18,4%. Kandungan gas H 2 sebesar (13,76% volume) paling tinggi berada pada E.R 0,4, dan menurun (10,83% volume)  pada  ER  0,5.  Data  hasil  yang  didapatkan tidak  jauh berbeda dengan yang pemasukan udara bertingkat pada (AR Pir-Oks = 0%) dimana hal ini tidak ada  pengaruh  yang  besar  pada  hasil  kandungan
syngas  untuk  pemasukan  udara  secara  bertingkat pada  AR Pir-Oks =  70%.  Hal  ini  disebabkan  karena stabilnya nyala api pada daerah pirolisis (Galindo et al.,  2014).  Untuk  pengoperasian  jenis  reaktor dengan  udara  masuk  bertingkat  ini  sangat tergantung pada stabilnya nyala api ini pada daerah pirolisis  dimana  karena  keseimbangan  antara pergerakan energi panas keatas dan kebawah yang solid.
Gambar 5.  Komposisi Gas CO, H 2 , CH 4 sebagai Fungsi E.R=0,3, E.R=0,4, dan E.R=0,5 untuk A.R Pir-Oks = 70%
Pengaruh  E.R=0,3;  E.R=0,4;  E.R=0,5  terhadap Kandungan Gas pada A.R Pir-Oks = 80%
Gambar  6  menjelaskan  pengaruh  dari  nilai  E.R pada  kandungan  syngas  untuk  pemasukan  udara secara  bertingkat  pada  (AR Pir-Oks =80%).  Nilai kandungan  gas  CO,  gas  CH 4 ,  dan  gas  H 2, untuk AR Pir-Oks = 80% untuk fungsi dari E.R menunjukkan nilai  gas  CO,  CH 4 ,  dan  H 2, masing-masing  20,84% volume;  1,3%  volume;  dan  16,33%  volume  untuk nilai ER 0,4 (laju total udara 19,3 Nm 3 /h).
+
Gambar 6.  Komposisi Gas CO, H 2 , CH 4 sebagai Fungsi E.R=0,3; E.R=0,4; E.R=0,5 untuk A.R Pir-Oks = 80%
Komposisi  gas  menurun  ketika  reaktor beroperasi  pada  ER  0,5  yaitu  dengan  penurunan nilai  gas  CO,  CH 4 ,  dan  H 2, masing-masing  18,76% volume;  1,2%  volume;  dan  14,72%  volume.  Pada kondisi  E.R  0,5  mengalami  penurunan  kandungan gas  karena  disebabkan  oleh  proses  pembakaran bahan  bakar  menuju  sempurna  atau  tidak parsialnya  pada  proses  oksidasi,  sehingga  gas hidrogen, dan metan menjadi sedikit.
Pengaruh  E.R=0,3;  E.R=0,4;  E.R=0,5  terhadap Kandungan Gas pada A.R Pir-Oks = 90% Komposisi  syngas  CO,  CH 4 ,  dan  H 2 untuk  nilai AR Pir-Oks =  90%  merupakan  fungsi  dari  E.R ditunjukkan pada Gambar 7. Untuk kondisi AR Pir-Oks =  90%,  data  nilai  dari  komposisi  syngas  CO,  CH 4 , dan  H 2 masing-masing  22,5%  volume;  0,96% volume dan 15,55% volume diperoleh pada nilai E.R 0,4. Kandungan syngas yang tinggi pada CO dan H 2 berada pada E.R 0,4 dan pengaturan AR Pir-Oks = 90%, hal ini dipengaruhi stabilnya kinerja dan reaksi yang baik dari daerah pirolisis dan  proses pembakaran. Equivalence Ratio ini memiliki pengaruh pada setiap pengaturan  AR Pir-Oks 0%,  70%,  80%,  dan  90% terhadap  beberapa  komposisi  syngas  yang menunjukkan nilai E.R 0,4 dan pengaturan AR Pir-Oks = 90% merupakan pemasukan udara yang terbaik. Nilai komposisi gas paling rendah berada pada E.R =  0,3  dan  AR Pir-Oks =0%.    Penelitian  sebelumnya (Suliono et al., 2017) pada masukan udara tunggal 0% konvesional ER menjadi variabel kontrol dalam proses gasifikasi, untuk mempertahankan efektifitas gasifikasi agar bekerja dalam kondisi optimal  nilai ER harus berada pada rentan 0,2-0,4.
Gambar 6.  Komposisi Gas CO, H 2 , CH 4 sebagai Fungsi E.R=0,3; E.R=0,4; E.R=0,5 untuk A.R Pir-Oks = 90%

## KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan Peningkatan temperatur ini dapat menyebabkan  peningkatan  produksi  gas  yang mudah menguap di daerah pirolisis. Daerah pirolisis paling  tinggi  506 0 C  berada  pada  laju  total  udara 19,3  Nm 3 /h  dan  perbandingan  antara  daerah pirolisis  dan  daerah  oksidasi  pada  pengaturan (AR Pir-Oks )  90%.  Hasil  penelitian  menunjukkan  nilai temperatur meningkat seiring dengan peningkatan Equevalence  Ratio  dan  AR Pir-Oks ,  hal  ini  terlihat temperatur  pirolisis  dan  oksidasi  tertinggi  dicapai pada ER=0,5 pada AR Pir-Oks 90%, masing-masing 506 0 C dan 910 0 C sedangkan temperatur pirolisis dan oksidasi paling rendah dicapai pada masukan udara tunggal  (AR Pir-Oks 0%)  pada  ER  0,3  masing-masing 388 0 C dan 804 0 C.
Keuntungan  yang  utama  untuk  pemasukan udara  secara  bertingkat  ini  adalah  suhu  yang semakin naik, bukan hanya terjadi pada saat udara yang dimasukkan akan tetapi terjadi juga sepanjang daerah gasifikasi sehingga hal ini begitu baik untuk proses  meningkatan  kualitas  syngas.  Pemasukan aliran  udara  19,3  Nm 3 /jam  dengan  rasio  untuk daerah pirolisis dan oksidasi (AR Pir-Oks ) 90%, hasilnya adalah  reaktor  menghasilkan  produk  gas  dengan komposisi  CO  22,5%  volume;  CH 4 0,96%  volume, dan H 2 15,55% volume. Data dari hasil pengujian ini menjelaskan bahwa pemasukan udara pada daerah pirolisis  memungkinkan  dapat  meningkatnya produk kandungan syngas.

## Saran
Riset  pengembangan  pada  reaktor  gasifikasi dengan  modifikasi  pemasukan  udara  secara bertingkat senantiasa membutuhkan
pengembangan lebih dalam. Beberapa saran yang dapat  dilakukan  untuk  kelanjutan  dari  riset pengembangan ini adalah sebagai berikut:
1. Riset  berikutnya  dapat  juga  melakukan tambahan  alat  ukur  flowmeter  udara  setiap masukan, agar nilai volume udara dapat terukur dengan tepat.
2. Penting dilakukan sebuah penelitian baru pada pengaruh  pengaturan  AR pir-oks (85%-95%)  dan nilai E.R (0,3 sampai 0,4) dalam jangkauan yang lebih kecil lagi, agar mendapatkan sebuah nilai kombinasi  yang  baik  dan  hasil  yang  lebih optimal  dalam  meningkatkan  kinerja  reaktor gasifier tipe downdraft.
3. Dapat  juga  melakukan  penelitian  lebih  khusus pada  sistem  pembersihan  kandungan  tar  pada
reaktor  ini,  dimana  kandungan  tar  ini  juga mempengaruhi  suhu  pada  bagian-bagian daerah  dalam  reactor  gasifier  yang  belum meminimalisasi tar dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Basu, P. (2010). Biomass Characteristics. In Biomass Gasification Design Handbook (First Edit). © 2010 Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/b978-0-12- 374988-8.00002-7
Bhardwaj,  S.,  Sharon,  M.,  &  Sharon,  M.  (2009). Pyrolysis.  In  Pyrolysis:  Types,  Processes,  and Industrial  Sources  and  Products.  Elsevier  Inc. https://doi.org/10.1201/9781420078848.ch25
Chen,  Y.,  Luo,  Y.  H.,  Wu,  W.  G.,  &  Su,  Y.  (2009).
Experimental investigation on tar formation and destruction  in  a  lab-scale  two-stage  reactor.
Energy and Fuels, 23(9), 4659–4667. https://doi.org/10.1021/ef900623n
Gafur,  A.  (2017).  Studi  Eksperimantal  Gasifikasi Pelepah  Kelapa  Sawit  untuk  Meningkatkan Performansi Reaktor Downdraft dengan Masukan Udara Bertingkat.
Galindo, A. L., Lora, E. S., Andrade, R. V., Giraldo, S. Y.,  Jaén,  R.  L.,  &  Cobas,  V.  M.  (2014).  Biomass gasification in a downdraft gasifier with a two- stage air supply: Effect of operating conditions on gas quality. Biomass and Bioenergy, 61, 236– 244. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.12.017
Guo, F., Dong, Y., Dong, L., & Guo, C. (2014). Effect of  design  and  operating  parameters  on  the gasification process of biomass in a downdraft fixed bed: An experimental study. International Journal of Hydrogen Energy, 39(11), 5625–5633. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.01.130
Khonde,  R.,  &  Chaurasia,  A.  (2016).  Rice  husk gasification  in  a  two-stage  fixed-bed  gasifier: Production of hydrogen rich syngas and kinetics. International Journal of Hydrogen Energy, 41(21), 8793–8802.
https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.03.138
Martínez,  J.  D.,  Silva  Lora,  E.  E.,  Andrade,  R.  V.,  & Jaén, R. L. (2011). Experimental study on biomass gasification  in  a  double  air  stage  downdraft reactor.  Biomass  and  Bioenergy,  35(8),  3465– 3480. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.04.049
Molino,  A.,  Chianese,  S.,  &  Musmarra,  D.  (2016). Biomass gasification technology: The state of the art overview. Journal of Energy Chemistry, 25(1), 10–25.
https://doi.org/10.1016/j.jechem.2015.11.005 Nhuchhen, D. R., & Salam, P. A. (2012). Experimental study on two-stage air supply downdraft gasifier and dual fuel engine system. Biomass Conversion and Biorefinery, 2(2), 159–168. https://doi.org/10.1007/s13399-012-0041-7 Putera, P. B., Hermawati, W., & Poerbosisworo, I. R. (2016). Kecenderungan Perkembangan Teknologi Gasifikasi Biomassa: Studi Perbandingan Di Beberapa Negara (The Trend of Technological Development of Biomass Gasification:  A  Comparative  Study  in  Several Countries).  SSRN  Electronic  Journal,  113–126. https://doi.org/10.2139/ssrn.2724343
Raman,  P.,  Ram,  N.  K.,  &  Gupta,  R.  (2013).  A  dual fired  downdraft  gasifier  system  to  produce cleaner  gas  for  power  generation:  Design, development and performance analysis. Energy,
54,
302–314. https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.03.019
Suhendi, E., Paradise, G. U., & Priandana, I. (2017). Pengaruh  Laju  Alir  Udara  Dan  Waktu  Proses Gasifikasi  Terhadap  Gas  Producer  Limbah Tangkai Daun Tembakau Menggunakan Gasifier Tipe Downdraft. Jurnal Bahan Alam Terbarukan,
5(2), 45–53. https://doi.org/10.15294/jbat.v5i2.6054
Šulc, J., Štojdl, J., Richter, M., Popelka, J., Svoboda,
K., Smetana, J., Vacek, J., Skoblja, S., & Buryan, P. (2012). Biomass waste gasification - Can be the two stage process suitable for tar reduction and power  generation?  Waste  Management,  32(4), 692–700. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2011.08.015
Suliono, S., Sudarmanta, B., Dionisius, F., & Maolana,
I.  (2017).  Studi  Karakteristik  Reaktor  Gasifikasi Type  Downdraft  Serbuk  Kayu  Dengan  Variasi Equivalensi Ratio. JTT (Jurnal Teknologi Terapan),
3(2), 37–43. https://doi.org/10.31884/jtt.v3i2.60
Surjosatyo, A., Vidian, F., Nugroho, Y. S., Indonesia, U.,  &  Sriwijaya,  U.  (2010).  a  Review  on  Gasifier Modification  for  Tar  Reduction  in  Biomass Gasification. 31, 62–77.