## Perancangan dan Penguji Gasifikasi Kulit Mente dan Sekam Padi Sebagai Sumber Energi Alternatif
Harlan 1) , Lukas Kano Mangalla 2) , Budiman Sudia 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo
2,3 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo Jl. H.E.A Mokodompit Kampus Baru Tridharma Anduonohu, Kendari 93232
Email Penulis: harlanmesin@gmail.com Article Info Abstrak Available online March 31, 2020 Tujuan penelitian ini membuat desain gasifikasi updraft untuk campuran komposisi campuran  kulit  mente  dan  sekam  padi  yang  menghasilkan  bahan  gas  optimal, metode  yang  digunakan  ialan  dengan  melakukan  pembuatan  secara  langsung reaktor gasifikasi tipe updraft dan melakukan pengukuran temperatur pada masing- masing  komposisi  yang  ditentukan.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa hrancangan alat gasifikasi updraft untuk kulit jambu mete dan sekam padi berfungsi secara baik, karena dari proses gasifikasi yang dilakukan kedua bahan bakar yang digunakan  menghasilkan  gas  yang  mudah  terbakar.  Komposisi  campuran  terbaik terdapat  campuran  500  gr  sekam  padi  dan  kulit  jambu  mete  500  gr  dengan temperatur sebesar 450 ˚C kulit  jambu mete dan sekam padi yang menghasilkan bahan  gas  optimal.  Umumnya  bahan  bakar  yang  digunakan  menghasilkan  pada menit ke 15-20 menit.
Kata kunci: Perancangang reaktor gasifikasi, gasifikasi, energi alternatif

## Abstract
The purpose of this study is to make an updraft gasification design for a mixture of the composition of a mixture of cashew shell and rice husk that produces an optimal gas material, the method used is to make a direct manufacture of an updraft type gasification  reactor  and  to  take  temperature  measurements  for  each  of  the specified  compositions.  The  results  showed  that  the  design  of  the  updraft gasification  device  for  cashew  skin  and  rice husk  functioned well,  because  of  the gasification process carried out by the two fuels used to produce flammable gas. The best mixture composition is a mixture of 500 grams of rice husk and cashew skin 500 grams with a temperature of 450 ˚C c ashew skin and rice husk that produces optimal gas. Generally, the fuel used produces in the 15-20 minutes.
Keywords: Gasification reactor designer, Gasification; Alternative Energy

## 1. Pendahuluan
Indonesia adalah negara agraris sebagian  besar penduduknya banyak tinggal didesa dan berpenghidupan  melalui  bertani,  jenis  pertanian dan  perkebunan  yang  ada  di  Sulawesi  tenggara yaitu  pertanian  padi  dan  jambu  mete.  Dengan
demikian banyak sampah organik yang dihasilkan dari pertanian  dan  perkebunan  yang  ada  di  masyarakat tersebut yang dapat didaur ulang, namun pemanfaatan sampah yang melimpah dan mudah didapat tersebut masih  kurang,  metode  yang  dapat  dilakukan  untuk mengolah sampah organik dari limbah hasil pertanian sebagai  energi  alternatif  yaitu  gasifikasi  biomasa.
ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
Proses  gasifikasi  dilakukan  dalam  suatu  reaktor yang  dikenal  dengan gasifier, Jenis gasifier yang ada  saat  ini  dapat  dikelompokkan  berdasarkan mode fluidisasi,  arah  aliran  dan  jenis  gas  yang diperlukan untuk proses gasifikasi ( gasifying agent) [1] . Gasifikasi  merupakan  metode  mengkonversi secara  termokimia  bahan  bakar  padat  menjadi bahan  bakar  gas  dalam  wadah  gasifier.  Metode gasifikasi  dinilai  lebih  menguntungkan  secara ekonomis  dan  gas  pembakarannya  lebih  bersih dibanding proses pembakaran langsung. Karakteristik biomassa khususnya sekam padi dan kulit  jambu mente  memiliki  kadar  air  yang  tinggi. Teknologi  gasifikasi  biomasa  merupakan  teknologi yang relatif sederhana dan mudah pengoperasiaannya  serta  secara  teknik  maupun ekonomi  adalah  layak  untuk  dikembangkan. Dengan  demikian  teknologi  gasifikasi  biomassa sangat potensial menjadi teknologi yang sepadan  untuk diterapkan diberbagai tempat di Indonesia.  Berbagai penelitian  telah  dilakukkan  untuk  memanfaatkan sekam padi sebagai bahan bakar biomassa dengan metode  gasifikasi  sedangkan  kulit  mete  diolah sebagai bahan bakar biomasa briket.
Beberapa penelitian yang mendukung penelitian  ini  yaitu  Pemanfaatan  sampah  padat biomassa menjadi sumber energi alternatif melalui preses  gasifikasi.  Temperatur  tertinggi  sebesar 1009 ˚C pada bahan serbuk gergajian dengan laju pembakaran  lebih  cepat  dibanding  ke-tiga  bahan yang diuji sedangkan dari hasil pengujian nyala api, serbuk  gergajian  juga  memperlihatkan  nyala  api yang  lebih  bagus  dari  ke-tiga  bahan  bakar  yang diuji. Hasil pengujian gasifikasi ini pun memperlihat bahwa  ke-empat  bahan  bakar  yang  diuji  mampu menghasilkan  bahan  bakar  gas  (syngas)  yang nantinya  dapat  digunakan  dan  dimamfaatkan untuk kebutuhan masyarakat pada umumnya juga dapat menjadi sumber enrgi alternative [2].
Unjuk  kerja  tungku  gasifikasi  dengan  bahan bakar  sekam  padi  melalui  pengaturan  kecepatan udara pembakaran. kecepatan udara mempengaruhi  kinerja  tungku  gasifikasi  semakin besar kecepatan udara temperatur pembakaran yang dihasilkan  semakin tinggi. Pada kecepatan udara V= 2.82  m/s  didapatkan  temperatur  pembakaran 288.82ÚC, pada V = 2.31 m/s didapatkan temperatur pembakaran  281.68 o C,  dan  pada  V=  1.90  m/s didapatkan  temperatur  pembakaran  235.52 o C. Untuk kecepatan udara V=2.82 m/s didapatkan nyala efektif 36 menit, V= 2.31 m/s didaptkan nyala efektif 45 menit dan V= 1.90 m/s didapatkan nyala efektif 48  menit  Lama  pendidihan  untuk  kecepatan udara V= 2.82 m/s adalah 18 menit, untuk V= 2.31 m/s lama
pendidihan  21  menit  dan  untuk  V=  1.90  m/s  lama pendidihan air 9 menit. Sedangkan untuk kecepatan udara  optimum  didapatkan  pada  kecepatan  udara 2.31 m/s [3].
Unjuk  kerja  reaktor  gasifikasi  sekam  padi sebagai alat  pembuatan gas pengganti elpiji pada rumah  tangga.  gas  secara  sempurna  karena perbandingan  udara  dan  sekam  padi  pada campuran  yang  pas  yaitu  Sekam  padi  dengan massa  10  kg  dengan  tekanan  udara  masuk  3,612 m/s.  Dari  hasil  campuran  tersebut  didapatkan kandungan synthetis gas  untuk  CH 4 yaitu  5,32 %; visualisasi  nyala  api  gas  selama  proses  gasifikasi serta  lama  waktu  gas  keluar  dari  reaktor  saat memasak [4].
Studi  pemanfaatan  briket  kulit  jambu  mete dan tongkol jagung sebagai bahan bakar alternatif. nilai  rata-rata  nilai  kalor  5969,6  cal/g, moisture 8,67  %,  kadar  abu  5,58  %,  fixed  carbon  47,61  %, volatile  matter 38,14  %,  kerapatan  0,578  g/cm 2 , dan  kuat  tekan  2,27  kg/cm 2 .  Efisiensi  sistem pembakaran briket pada percobaan pendidihan air dengan  menggunakan  kompor  briket  yaitu  untuk briket kulit jambu mete 100 % dengan perekat kanji (tepung tapioka) diperoleh 25,663 %, untuk briket tongkol  jagung    100  %    dengan    perekat  kanji (tepung    tapioka)  diperoleh  24,372  %,  untuk kombinasi  antara  kulit  jambu  mete  50  %  dan tongkol jagung 50% dengan perekat kanji (tepung tapioka)  diperoleh  24,658  %,  untuk  kombinasi antara kulit jambu mete 25 % dan tongkol jagung 75  %  dengan  perekat  kanji  (tepung  tapioka) diperoleh  24,566 %,  untuk  kombinasi  antara kulit jambu mete 75 % dan tongkol  jagung  25 %  dengan perekat  kanji  (tepung  tapioka)  diperoleh  25,280 %,  dan  nilai  kalor  5752-6148  cal/g.  Efisiensi tertinggi  dan  nilai  kalor  tertinggi  diperoleh  pada pembakaran    briket  kulit  jambu  mete  100  % dengan perekat kanji (tepung tapioka) [5].

## 2. Metode Penelitian
Rancangan alat gasifikasi diperlihatkan seperti gambar  1.  Rancangan  didasarkan  pada  berbagai aspek antara lain fungsi alat, ketersediaan bahan di pasaran,  ketersediaan  alat  di  laboratorium kemudahan fabrikasi, dan ergonomis.
Gambar 1. Rancangan alat gasifikasi
Gambar 2. Alat gasifikasi
Prosedur Pengambilan Data:
1) Menyiapkan alat dan bahan seperti yg disebutkan diatas.
2) Menjemur  sluruh  bahan  dibawah  terik matahari untuk memastikan bahan kering, hal ini bertujuan untuk mengurangi kadar air pada bahan.
3) Memasang  alat-alat  penelitian  ke  tabung reaktor yanh telah di lubangi
4) Masukan  air  secukupnya  kedalam  dan dinpinggir atas tabung reaktor agar tidak tidak terjadi kebocoran gas.
5) Lakukan  proses  pembakaran  awal  ,setalah bahan baku terbakar nyalakan blower
6) Memasukan bahan yang telah diukur massa (1 kg) ke dalam  reaktor
7) Mencatat data waktu dan temperatur setiap 5 menit
8) Syngas siap untuk di lakukan pengujian untuk memperoleh data.
Adapun parameter
perhitungan, menggunakan persamaan dibawah ini: Menghitung nilai FCR:
FCR = Massa (kg) Waktu (jam) (1)
Dimana: FCR   = fuel consumtion rate (konsumsi bahan rata- rata, kg/jam)
Menghitung diamter tungku reaktor: D = 1,27  × FCR SGR × 0,5                                            (2) Dimana: D = diameter Tungku (cm) SGR = specific gasification rate of rice husk (rata-
rata gasifikasi, 10-15 kg/jam.m 2 ) Menghitung tinggi reaktor:
H = SGR × t ρ rh (3)
Dimana: H = tinggi Tungku (m) T = waktu (menit)
ρ rh = densitas tandan kosong (112,04 kg/m 3 )

## 3. Hasil dan Pembahasan
Adapun  hasil  pengambilan  data  ditunjukkan pada table hasil pengujian di bawah ini:
Tabel 1. Hasil pengujian Campuran  Waktu Temperatur Keterangan (%) (detik) T1 ( o C) T1 ( o C) (Menyala) S.100 30 709 490 Ya 35 1078 467 Ya 40 869 400 Ya 45 625 354 M.100 20 676 356 Ya 25 783 363 Ya 30 978 400 Ya 35 1479 425 Ya 40 976 402 45 788 390 S/M 75:25 30 968 422 Ya 35 1020 462 Ya 40 803 416 Ya 45 624 392 S/M 50:50 30 969 427 Ya 35 1242 450 Ya 40 822 407 Ya 45 684 380 M/S 75:25 60 734 58 Ya 65 756 67 Ya 70 789 69 Ya 75 803 70 Ya 80 923 69 Ya 85 1007 72 Ya 90 1036 76 Ya 95 1115 80 Ya 100 1265 120 Ya 105 1387 126 Ya 110 1268 130 Ya 115 1145 98 Ya 120 1003 225 Ya 125 980 267 Ya 130 803 128 135 760 203 140 523 148 142 390 247
Pada  table  di  atas  didapatkan  besarnya temperatur baik T 1 maupun T 2 pada masing-masing bahan  bakar  dengan  waktu  jarak  waktu pengukuran yang digunakan yakni 5, 10, 15, 20, 25, 30,  35,  40  dan  45.  Adapun  pengaruh  besarnya temperatur  yang  dihasilkan  pada  masing-masing bahan bakar yang digunakan dijelaskan pada grafik di bawah ini:
Gambar 1. Perbandingan terhadap T1 pada campuran bahan bakar
Gambar 2. Perbandingan terhadap T1 pada campuran bahan bakar
Pada grafik 1 diatas menggambarkan pengaruh waktu  terhadap  temperatur  (T 1 )  yang  dihasilkan dari  proses  gasifikasi  pada  masing-masing campuran  bahan  bakar  yang  digunakan,  dimana dari  grafik  pada  terlihat  pada  campuran    I (specimen  pertama)  menunjukkan  besarnya temperatur  pada  bahan  bakar  sekam  padi  degan campuran 100 % sekam padi dengan ketinggian 36 cm,  pada  specimen  kedua  (II)  menunjukkan besarnya temperatur pada bahan bahan bakar kulit mente  dengan  campuran  100  %  kulit  mente
dengan  ketinggian  52  cm,  pada  specimen  ke  III menunjukan  besarnya  temperatur  pada  bahan bakar  campuran  sekam  padi  dan  kulit  mente dengan  campuran  75  %  sekam  padi  di  tambah dengan 25 % kulit mente dengan ketinggian 32 cm, pada  specimen  ke  IV  menunjukan    besarnya temperatur  pada bahan akar sekam padi dan kuli mente  dengan  campuran  50  %  sekam  padi  di tambah  dengan  50  %  kulit  mente  dengan ketinggian  43  cm  serta  pada  specimen  ke  V menunjukan    besarnya  temperatur  pada  bahan akar sekam padi dan kuli mente dengan campuran 25 %  sekam padi di tambah dengan kulit mente 75 %
Dari  grafik  tersebut  menunjukkan  perbedaan temperatur  pada  tiap-tiap  specimen  yang digunakan dengan campuran dan tanpa campuran, dimana  dari  hasil  perlakuan  yang  dilakukan didapatkan  hasil  pengukuran  temperatur  T 1 berbeda-beda  yakni  spesimen  bahan  bakar  dari kulit mente 100 % memiliki nilai yang paling tinggi dari  ketiga  specimen  bahan  akar  yang  lainnya, yakni sebesar 147 9 ˚C sedangkan T 1 yang memiliki nilai  paling  rendah  didapatkan  pada  komposisi campuran75 % sekam padi di tambah dengan 25 % kulit  mente  yakni  sebesar  1020  ˚C.  dengan membutuhkan  waktu  yang  lebih  besar  untuk menghasilkan  nyala  api  pada  waktu  60  menit dengan temperatur sebesar 734 ˚C .
Terjadinya  perbedaan  temperatur  pada masing-masing campuran dan kapasitas campuran bahan bakar diakibatkan dar karakteristik dari kulit jambu  mete  dan sekam padi yang berbeda, yakni kandungan  kadar  air  pada  kedua  bahan  bakar tersebut.    Ketika  proses  pembakaran  yang dilakukan didalam tabung reactor gasifikasi diamati jumlah asap yang keluar pada saluran keluar pada alat  gasifikasi  yang  digunakan,  dimana  asap  yang keluar  pada  proses  perlakuan  kulit  jambu  mete tanpa  campuran  sekam  padi  cenderung  lebih sedikit dibandingkan dengan sekam padi, sehingga temperatur  yang  dihasilkan  kulit  jambu  mete relative  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  sekam padi. Sedangkan pada specimen yang lainnya yakni campuran  antara  kulit  jambu  mente  dan  sekam padi  menghasilkan  temperatur  T 1 yang  berbeda diakibatkan  oleh  jumlah  volume  campuran  pada tiap-tiap  kapasitas  campuran,  hal  tersebut  dapat dilihat pada jumlah volume antara sekam padi 75 % dan  kulit  jambu  mete  25  %  lebih  tinggi  nilai temperatur  T 1 pada campuran antara sekam padi 50%  dan  kulit  jambu  mete  50  %  dan  campuran dengan kapasitas 100 %.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 142 Waktu (menit) Tem per at ur ( o C) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 40 45 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 Te mpe ra tu r ( o C) Waktu (Menit) M/S 75:25 S.100 M.100 S/M 75:25
S/M 50:50
Gambar 3. Perbandingan terhadap T2 pada campuran bahan bakar
Pada grafik di atas menunjukkan besarnya nilai T 2 yang dihasilkan pada campuran 100 % terdapat pada  bahan  bakar  sekam  padi  tanpa  campuran kulit jambu mete yakni sebesar 490 ˚C diandingkan dengan  bahan  bakar  kulit  jambu  mete  tanpa campuran  dan  kedua  bahan  yang  memiliki campuran.  Sedangkan  pada  campuran  dengan kapasitas 100 % membutuhkan waktu sebesar 125 menit untuk mencapai temperatur puncak sebesar 267 ˚C. Jika dilihat dari waktu proses gasifikasi yang digunakan antara kedua kapasitas campuran 75 % dan 25 % gram membutuhkan waktu yang sangat berbeda yakni antara 20 menit dan 60 menit untuk menghasilkan nyala api, ini terjadi karena kadar air yang terdapat dari kedua campuran yang berbeda tersebut  mempengaruhi  kinerja  dari  tangki gasifikasi  dalam  melakukan  proses  pembentukan gas  yang  terbakar.  Sedangkan  pada  ketiga  bahan bakar  yang  lainnya  untuk  kapasitas  100  % membutuhkan waktu yang relatih lebih lama untuk menghasilkan gas yang terbakar. Dari sisi besarnya temperatur yang dihasilkan sekam padi cenderung lebih  tinggi  dibandingkan  kulit  jambu mete  tanpa campuran  dan  kedua  campuran  yang  lainnya diakibatkan  karena  kepadatan  sekam  padi  lebih tinggi  yang  terdapat  dalam  tabung  reaktor gasifikasi  yang  digunakan.  Kepadatan  yang dihasilkan  dari  bahan  bakar  baik  yang  berupa campuran  dan  tanpa  campuran  dipengaruhi  pula oleh karakteristik  dan  bahan  bakar yang  terdapat dalam tabung reaktor gasifikasi baik 100 % maupun 25  %,  dengan  kondisi  tersebut  sehingga mengakibatkan efektifitas dan efisiensi pembakaran yang dihasilkan berbeda pula. Sekam padi  pada  keadaan  tanpa  campuran  bahan  bakar lain dan bentuk ukurannya yang mikro atau butiran halus  ketika  berada  dalam  tabung  reaktor  akan saling  mengisi  kekosongan  antara  satu  dengan sekam  yang  lainnya,  berbeda  dengan  jenis  bahan
bakar  jambu  mete  yang  ukurannya  lebih  besar dibandingkan  sekam  padi  dan  bentuk  fisik  yang cenderung  tidak  sama  sehingga  tidak  mengisi ruang  tabung  reaktor  secara  merata  atau  tidak sempurna didalam tabung.

## 4. Kesimpulan dan Saran
Dari penelitian yang telah dilaksanakan, maka disimpulkan  bahwa  rancangan  alat  gasifikasi updraft  untuk  kulit  jambu  mete  dan  sekam  padi berfungsi secara baik, karena dari proses gasifikasi yang dilakukan kedua bahan bakar yang digunakan menghasilkan gas yang mudah terbakar. Komposisi campuran terbaik terdapat campuran 500 gr sekam padi  dan  kulit  jambu  mete  500  gr  dengan temperatur  sebesar  450 ˚C kulit  jambu  mete  dan sekam padi yang menghasilkan bahan gas optimal. Umumnya bahan bakar yang digunakan menghasilkan pada menit ke 15-20 menit

## Daftar Pustaka
[1] Pudjiastuti, Konversi Energi, 2003.
[2]   D.  Irwan,  "Pemanfaatan  sampah  padat biomassa  menjadi  sumber  energi  alternatif melalui preses gasifikasi," Jurnal Enthalpy, pp. 3-4, 2017.
[3]   D.  P.  Subroto,  "Dwi  Prastiyo  subroto  (2013), penelitian  “Unjuk  kerja  tungku  gasifikasi dengan  bahan  bakar  sekam  padi  melalui pengaturan  kecepatan  udara  pembakaran," Media Mesin, Vols. Vol. 14, No. 2, pp. 51-58,
2013.
[4]   d.  Suliono,  "Unjuk  Kerja  Reaktor  Gasifikasi Sekam  Padi  Sebagai  Alat  Pemuatan  Gas Pengganti  Elpiji  Rumah  Tangga,"  in SENTRA , 2017.
[5]   E. Sinurat, "Erikson Sinurat (2011), melakukan penelitian  dengan  judul  Studi  pemanfaatan briket  kulit  jambu  mete  dan  tongkol  jagung sebagai  bahan  bakar  alternatif,"  Jurusan Teknik Mesin Universitas Hasanuddin,
Makassar, 2011.
0 500 1000 1500 2000 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 142 Waktu (menit) Te m per at ur ( o C) T2  (°C)