## PENGARUH GAS COOLER DAN FILTER PADA PROSES GASIFIKASI BIOMASSA CANGKANG BIJI KARET MENGGUNAKAN DOWNDRAF GASIFER
Bahtiar Muarif 1* , Dwi Irawan 2
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro Jl. Ki Hajar Dewantara 15 A Metro, Lampung. 1, 2) bahtiarmuarif@yahoo.co.id 1 , dwi_irawan12@yahoo.co.id 2

## Abstrak
Karet merupakan salah satu komoditas penting di indonesia maupun lingkup internasional. Dari perkebunan karet akan menghasilkan cangkang serta biji karet yang sangat banyak. Untuk para petani, biji  karet sebagian hanya  dijadikan bibit  dan sebagian lain di  buang sedangkan cangkang dari biji karet tersebut dianggap sebagai limbah oleh sebagian petani. Dari berbagai upaya cara penaggulangan limbah ini dapat dijadikan sebagai bahan bakar untuk gasifikasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan gas cooler dan filter terhadap suhu gas yang keluar dari burner dan untuk mengetahui pengaruh penambahan gas cooler dan filter terhadap lama waktu gas produktif yang  keluar.  Penelitian  ini  menggunakan  variasi  rangkaian  A1  (reaktor, cyclone ,  dan burner ),  A2 (reaktor, cyclone, gas cooler dan burner ) dan A3 (reaktor, cyclone, gas cooler , filter dan burner ) dan penelitian dilakukan di desa Tanjung Intan, Kec. Purbolinggo, Kab.Lampung timur. Hasil penelitian ini menyebabkan temperatur syngas di burner turun sebesar 18 ℃ setelah ditambahkan gas cooler dan turun 24 ℃ setelah ditambahkan gas cooler dan filter. Lama syngas yang keluar bertambah 15 detik seteleh  ditambahkan gas  cooler dan bertambah  lama 51 detik dengan  pemasangan gas cooler dan filter.  Penurunan  temperatur syngas berdampak  pada  kualitas  api  yang  semakin  membaik,  dimana suhu sebelum menggunakan gas cooler adalah 253 ℃ sedangkan setelah penambahan gas cooler dan filter suhu api menjadi 363 ℃ .
Kunci: Cangkang Biji Karet, Gasifikasi, Downdraft , Gas Cooler , Filter.

## Pendahuluan
Biomassa  merupakan  salah  satu  bentuk energi  terbarukan  yang  tersedia  dalam  jumlah besar  di  indonesia.  Karet (Hevea  brasiliensis Muell  Arg )  merupakan  tanaman  yang  berasal dari  Brazil.  Pada  tahun  2000  produksi  karet Indonesia  sebesar  1,501  juta  ton,  dan  pada tahun  2005  produksi  karet  sebesar  2,271  juta ton.  Luas  areal  perkebunan  karet  di  Sumatera Selatan hampir 1 juta hektar. Sekitar 900.000 ha adalah  perkebunan  rakyat,  dan  selebihnya dikelola  oleh  perkebunan  swasta . Dari perkebunan  karet  tersebut  akan  menghasilkan cangkang  serta  biji  karet  yang  sangat  banyak. Untuk  para  petani,  biji  karet  sebagian  hanya dijadikan  bibit  dan  sebagian  lain  di  buang sedangkan  cangkang  dari  biji  karet  tersebut dianggap sebagai limbah oleh sebagian petani, melihat  kondisi  di  lapangan  bahwa  limbah  ini
akan  meningkat  di  masa  mendatang  seiring dilakukannya  pembukaan  lahan-lahan  baru oleh  masyarakat  untuk  perkebunan  karet. Sehingga perlu adanya alternatif cara penanggulangan limbah tersebut. Dari berbagai upaya  cara  penaggulangan  limbah  ini  dapat dijadikan sebagai bahan bakar untuk gasifikasi.
Gasifikasi  bertujuan  untuk  mengkonversi bahan  bakar  cair  maupun  padat  menjadi flammable  gas menggunakan  suatu  reaktor yang  disebut  gasifier.  Suatu  sistem  gasifikasi terdiri  atas  reaktor  gasifikasi  yang  dilengkapi alat-alat untuk pengkondisian bahan bakar dan producer  gas .  Berdasarkan  arah fixed  bad , gasifier  dapat  dibedakan  menjadi  3  yaitu reaktor  aliran  berlawanan  ( updraft gasifier), reaktor  aliran  menyilang  ( crossdraft gasifier), dan  reaktor  aliran  searah  ( downdraft gasifier). Dari  ketiga  jenis  reaktor  ini,  reaktor  tipe
downdraft dinilai paling sesuai karena kadar tar yang dihasilkan relatif rendah [1].
Setiap unit gasifikasi memiliki karakteristik-karakteristik  tertentu  bergantung pada  umpan  biomassa  yang  berpengaruh terhadap kinerja unit tersebut. Dalam satu unit gasifikasi terdapat beberapa bagian yang sangat berpengaruh dalam proses gasifikasi biomassa, seperti  bagian  reaktor, gas  cooler ,  filter,dll. Dalam kinerja  unit gasifikasi ini,  penambahan gas cooler dan filter cukup berpengaruh.
Gas  cooler merupakan  salah  satu  alat pemurnian  gas  dimana  berfungsi  untuk menurunkan kadar bahan yang bisa dikondensasi  (misalnya  uap  air)  dari  tabung reaktor.  Uji  performansi downdraft gasifier (reaktor gasifikasi) biomass tipe imbert dengan gas cooler sebagai salah satu unit pemurniannya.  Pada  penelitiannya  untuk  uji performansi gas cooler , laju perpindahan panas sebesar  29.304  kkal/jam,  penurunan  tekanan dari gas yang masuk ke gas cooler 24.4 Pa, dan efisiensi gas cooler 17.2 % [2].
Filter adalah bagian yang berfungsi untuk membersihkan  gas  dari  debu  dan  tar.  Kajian pembersihan  dan  pendinginan  gas  produksi gasifikasi biomassa menggunakan filter serabut kelapa. Pada penelitiannya Penggunaan variasi kepadatan  serabut  kelapa  34,83  kg/m 3 pada pembersihan  dan  pendinginan  gas  produksi gasifikasi  menggunakan  filter  serabut  kelapa memberikan  kinerja  terbaik  dengan  rata-rata penurunan suhu 4,28 0 C, rata-rata penyaringan tar  280  gram  dan  rata-rata  lama  nyala  api kompor gasifier 27,33 menit [3].
Untuk  mengetahui  bagaimana  pengaruh kedua bagian ini terhadap kinerja unit gasifikasi ini nanti, maka perlu dilakukan pengujian. Pada penelitian  ini,  pengujian  menggunakan  unit gasifikasi  biomassa  tipe downdraft dengan menggukan  biomassa cangkang biji karet.

## Landasan Teori

## A. Gasifikasi
Gasifikasi  adalah  proses  konversi  energi dari  bahan  bakar  yang  mengandung  karbon (padat maupun cair) menjadi gas yang disebut syngas ( synthetis gas ) atau gas sintetis dengan cara oksidasi parsial dengan temperatur tinggi.

## B. Downdraft Gasifier
Berikut  prinsip  kerja  dari  alat  gasifikasi tipe downdraft dengan  menggunakan  bahan bakar  cangkang  biji  karet.  Bahan  bakar cangkang  biji  karet  dibakar  di  dalam  reaktor dengan  memasukkan  sedikit  demi  sedikit. Setelah  cangkang  biji  karet  yang  berada dibawah terbakar, bahan bakar dinyalakan dari bawah reaktor dengan terlebih dahulu membakar  potongan-potongan  kertas  untuk memancing  api  sehingga  cangkang  biji  karet terbakar. Kemudian cangkang karet dimasukkan  sedikit  demi  sedikit  hingga memenuhi reaktor.
Gas-gas  yang  terbentuk  dari  proses gasifikasi  di  reaktor,  keluar  melalui  pipa menuju cyclone . Cyclone berfungsi sebagai penyaring  abu  cangkang  biji  karet  yang memungkinkan terbawa keluar karena terdorong  oleh  hembusan  angin  dari blower . Pada cyclone ini  gas  yang  terhirup  akan berputar, sehingga akan terpisah antara gas dan abu,  dimana  gas  akan  keatas  sementara  abu akan kebawah.
Kemudian  gas  diteruskan  ke gas  cooler . Bentuk gas cooler yang berkelok memungkinkan untuk gas kehilangan panas dan tekanan.  Gas  yang  berkurang  panasnya,  akan mempermudah  pemisahan  gas  dengan  uap  air dan  tar  nantinya.  Setelah  melalui gas  cooler , lalu  gas  diteruskan  ke  filter.  Pada  filter  gas dipisahkan  dari  tar  dan  partikulat  lain  yang kemungkinan  masih  ada,  agar  pada  saat pembakaran  di burner nanti  tidak  banyak menimbulkan  jelaga.  Lalu  gas  langsung diteruskan  menuju  lubang burner .  Setelah  gas melewati burner , gas dibakar untuk menghasilkan api.
Kelebihan gasifier downdraft :
a. Tar  yang  terdapat  pada syngas sangat sedikit  (0.1%),  sehingga  biaya  untuk proses pembersihan gas lebih sedikit.
b. Kandungan  mineral  tertinggal  sebagai abu,  sehingga  kebutuhan  akan cyclone dapat dikurangi.
c. Desain sederhana dan murah, sehingga bisa dibuat untuk skala kecil.
Kekurangan gasifier downdraft:
a. Membutuhkan proses pengeringan, karena  umpan  diharapkan  memiliki kadar air dibawah 20 %.
b. Syngas yang  dihasilkan  keluar  pada suhu yang tinggi sehingga membutuhkan heat recovery system.
c. Jumlah karbon yang tidak terkonversi 4- 7 % [4].

## C. Gas cooler
Gas  cooler merupakan  salah  satu  alat pemurnian  gas  dimana  berfungsi  untuk menurunkan kadar bahan yang bisa dikondensasi  (misalnya  uap  air)  dari  tabung reaktor. Gas  cooler adalah  sebuah  alat  yang digunakan untuk membuang kalor ke lingkungan,  sehingga  uap  air  yang  bercampur syngas akan mengembun dan berubah fasa dari uap  ke  cair.  Sebelum  masuk  ke gas  cooler, syngas yang bercampur dengan uap air berupa uap yang bertemperatur dan bertekanan tinggi, sedangkan  setelah  keluar  dari syngas akan terpisah  dengan  uap  air,  dan  bertemperatur lebih  rendah  dan  bertekanan  sama  (tinggi) seperti sebelum masuk ke gas cooler .

## D. Filter
Filter  merupakan  bahan  berpori  yang memungkinkan  gas  untuk  menembus  namun mencegah berlalunya partikel. Filter ini secara efektif  menghilangkan  partikel  berdiameter dalam  kisaran  0,5-100 µm  yang  terdapat  pada aliran  gas.  Filter  dapat  dirancang  untuk menghapus  hampir  semua  ukuran  partikel, termasuk  menjangkau  ukuran  sub-mikron, tetapi  perbedaan  tekanan  di  filter  akan meningkat  sejalan  dengan  pengecilan  ukuran pori-pori.  Akibatnya,  ada  kendala  teknis  dan ekonomis  pada  pemisahan  partikel  berukuran sekitar 0,5 µm, terutama jika volume gas yang harus  ditangani  berjumlah  besar.  filter  secara berkala  dibersihkan  dengan  cara  mengalirkan gas  pada  arah  yang  berlawanan  dari  proses filtrasi.  Untuk  mengurangi  beban  partikel secara keseluruhan, filter ini biasanya ditempatkan setelah cyclone .
E. Efisiensi temperatur pada gas cooler Efisiensi gas cooler disini adalah bagaimana  penurunan  suhu  gas  setelah
ditambahkan gas cooler , dengan membandingkan gas produktif yang masuk dan keluar  dari gas cooler . Dapat dihitung dengan persamaan:
𝜂 f = 𝑇1 – 𝑇2 𝑇1 x 100% [5]
Dimana:
𝜂 f = Efisiensi temperatur pada gas cooler
T1  =  Rata-  rata  suhu  gas  produktif  sebelum masuk gas cooler ( ℃ )
T2  =  Rata-  rata  suhu  gas  produktif  sesudah keluar gas cooler ( ℃ )

## Metode Penelitian
Untuk mengetahui bagaimana pengaruh penambahan gas  cooler dan  filter  terhadap kinerja  gasifikisai downdraft ,  dimana  bahan bakunya menggunakan biomassa cangkang biji karet  500  gr,  serta gas  cooler menggunakan pendingin  udara  bebas,  dan  dilakukan  dengan memvariasikan rangkaian A1 (reaktor, cyclone , burner ),  A2  (reaktor cyclone,  gas  cooler, dan burner ),  dan  A3  (reaktor, cyclone,  gas  coole r, filter, burner ).
Gambar 1. Rangkaian A1
Gambar 2. Rangkaian A2
Gambar 3. Rangkaian A3 Komponen alat:
1. Blower
2. Reaktor
3. Cyclone
4. Gas cooler 5. Filter
6. Burner
Hasil dan Pembahasan A. Suhu gas di burner
Berikut ini rata rata suhu gas produktif  dari setiap  rangkaian  di  gambarkan  dalam  bentuk diagram batang.
Gambar 4. Diagram suhu syngas di burner pada setiap rangkaian
Salah  satu  faktor  yang  mempengaruhi kinerja  gasifikasi  adalah  suhu  gas  hasil gasifikasi ( syngas ). Pada diagram diatas terlihat bahwa  pada  rangkaian  A1  suhu syngas paling tinggi  yakni  pada  suhu  rata  rata  68 ℃ .  Untuk rangkaian A2 suhu syngas suhu syngas rata rata pada  suhu  49 ℃ ,  Selisih  cukup  jauh  dengan rangkaian  A1.  Hal  ini  dikarenakan  pada rangkaian A2 ditambahkan Gas cooler .  Disini terlihat  bahwa  bahwa  selisih  19 ℃ dari rangkaian  A1  (tanpa gas  cooler ),  jadi penurunan suhu karena pemasangan gas cooler rata rata sebesar 19 ℃ .
Pada  rangkaian  A3  suhu syngas berada pada  44 ℃ .  Hal  ini  karena  pada  rangkaian  A3 terdapat gas  cooler dan  filter  sehingga  terjadi penurunan  perbedaan  yang  signifikan  dari rangkaian  A1  yang  selisih  rata  rata  24 ℃ .  Dan terjadi  penurunan  yang  tidak  terlalu  jauh  dari rangkaian  A2  yakni  sebesar  5 ℃ .  Filter  yang berbentuk tabung, sehingga terjadi pembesaran penampang,  yang  berdampak  pada  penurunan suhu syngas .
Untuk  mengetahui  bagaimana  pengaruh penurunan suhu terhadap nyala api, Berikut ini
grafik  hubungan  suhu  api  dan  suhu  gas  di burner dari setiap rangkaian gasifikasi:
Gambar 5. Grafik perbandingan suhu api dan suhu gas
Dari  grafik  diatas  terlihat  bahwa  pada rangkaian A1 suhu api hanya mencapai 253 ℃ dengan suhu gas yang keluar di burner sebesar 68 ℃ karena api yang dihasilkan memudar atau gas  tidak  terbakar  sempurna.  Pada  rangkaian A2  suhu  api  mencapai  303 ℃ dengan  syngas yang keluar di burner sebesar 49 ℃ , ini karena api  yang  dihasilkan  terlihat  lebih  baik dibandingkan  dengan  api  pada  rangkaian  A1, namun  masih  terlihat  ada  gas  tidak  terbakar sempurna. Sedangkan pada rangkaian A3 suhu api bisa mencapai 363 ℃ dengan suhu gas yang keluar  di  burner  45 ℃ hal  ini  karena  api  yang dihasilkan terlihat terbakar lebih sempurna.
Dari  penjelasan  diatas  terlihat  bahwa penelitian ini seperti penelitian yang dilakukan oleh [5], bahwa penurunan suhu gas produktif setelah  penambahan gas  cleaner disebabkan oleh  hilangnya  sebagian  unsur  pengotor  (tar dan partikulat lainnya) yang memiliki kontribusi  terhadap  gas mampu  bakar. Sehingga setiap penurunan suhu gas produktif, akan  mempengaruhi  kualitas syngas yang keluar.

## A1              A2 A3 Gambar 6. Visualisasi Api

## B. Lama Gas Produktif
Berikut  ini  rata  rata  lama  gas  produktif  dari setiap  rangkaian  di  gambarkan  dalam  bentuk diagram batang
68 49 44 0 20 40 60 80 Rangkaian A1 Rangkaian A2 Rangkaian A3 Suhu G a s ℃ Suhu gas di burner pada setiap rangkaian 253 305 363 68 49 44 0 100 200 300 400 A1 A2 A3 suhu api suhu di burner
Gambar 7. Grafik perbandingan lama produksi gas Salah  satu  faktor  yang  mempengaruhi kinerja  gasifikasi  adalah  lama  gas  hasil gasifikasi ( syngas ). Pada diagram diatas terlihat bahwa  pada  rangkaian  A1  lama syngas yang paling  cepat  yakni  pada  waktu  rata  rata  142 detik, hal ini disebabkan karena pada rangkaian A1  hanya  menggunakan  Reaktor cyclone dan burner ,  sehingga  gas  hasil  gasifikasi  dari reaktor  hanya  melewati cyclone dan burner . Oleh  karna itu  uap  air  dan  tar    yang  ada  pada syngas tidak  banyak  ber  kurang,  yang mempengaruhi  terhadap  nyala  api  yang  cepat mati.
Untuk rangkaian A2 lama syngas rata rata pada  157  detik,  Selisih  tidak  jauh  dengan rangkaian  A1.  Hal  ini  dikarenakan  pada rangkaian A2 ditambahkan Gas cooler . Fungsi Gas  cooler disini  untuk  menurunkan  kadar bahan  yang  dapat  dikondensasi  (misalnya  uap air), namun hal ini tidak terlalu berdampak pada lama syngas yang keluar, yang hanya selisih 15 detik lebih lama dari rangkaian A1.
Pada  diagram  diatas  dapat  dilihat  bahwa pada  rangkaian  A3  lama syngas yang  keluar selama 193 detik. Terjadi penurunan perbedaan yang signifikan dari rangkaian A1 dan A2 yang selisih rata rata  51 detik dan 38 detik. Hal ini karena pada rangkaian A3 terdapat gas cooler dan filter. Filter pada dasarnya digunakan untuk membersihakan gas dari unsur unsur; senyawa- senyawa  sulfur,  senyawa-senyawa  nitrogen, debu yang terangkut oleh gas, kelembaban dari gas, temperatur gas.
Lamanya waktu nyala api juga terpengaruh terhadap  tempat  dimana  dilakukan  pengujian, diluar  atau  di  dalam  ruangan  karena syngas sangat  sensitif  dengan  hembusan  angin. Sehingga  hasil  nyala  api  tidak  dapat  konstan karena selalu padam saat terhembus angin.

## Kesimpulan
1. Temperatur syngas di burner turun  sebesar 18 ℃ setelah  ditambahkan gas  cooler dan turun  24 ℃ setelah  ditambahkan gas  cooler dan  filter.  Suhu  rangkaian  A1  (reaktor, cyclone , burner ),  memiliki  suhu  gas  di burner 68 ℃ , rangkaian A2 (reaktor, cyclone, gas cooler dan burner ) memiliki suhu gas di burner 49 ℃ dan  rengkaian  A3  (reaktor, cyclone,  gas  cooler ,  filter  dan burner ) memiliki  suhu  gas  di burner 44 ℃ . Penambahan rangkaian, akan mempengaruhi penurunan suhu syngas yang berdampak  pada  kualitas  api  yang  semakin baik.
2. Lama syngas yang  keluar  bertambah  15 detik  seteleh  ditambahkan gas  cooler ,  dan bertambah lama 51 detik dengan pemasangan gas  cooler dan  filter.  Lama waktu  gas  yang  keluar  pada  rangkaian  A1 (reaktor, cyclone dan burner )  adalah  142 detik, pada rangkaian A2 (reaktor, cyclone , gas cooler dan burner ) adalah 157 detik, dan pada  rangkaian  A3  (reaktor, cyclone , gas cooler , filter dan burner ) adalah 193 detik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Reed,  T.B.  and  Agua  Das,  1988, Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine  Systems ,  Solar  Energy  Research Institute, Colorado
[2]. Jakle,  Rahmad.  2006. Uji  Performansi Down-Draft  Gasifier  (Reaktor  Gasifikasi) Biomass  Tipe  Imbert  Dengan  Gas  Cooler Sebagi  Salah  Satu  Unit  Pemurnianya . Tugas  Akhir  Teknik  Pertanian,  Institut Pertanian Bogor. Bogor.
[3].  Rakhmatuloh,  Akbar.  2013. Kajian Pembersihan  Dan  Pendinginan  Gas Produksi Gasifikasi Biomassa
Menggunakan  Filter  Serabut  Kelapa . Tugas  Akhir  jurusan  Teknik  Pertanian, Universitas gajah mada. Yogyakarta.
[4].  Ciferno,  Jared  P.,  John  J.  Marano,  2002, Benchmarking Biomass Gasification Technologies  for  Fuels,  Chemicals  and Hydrogen Production . U.S. Department of Energy  and  National  Energy  Technology Laboratory.
[5].  Daniel,Hary,S.  2012. Kajian Pengaruh Kondisi  Operasi  Wet  Gas  Cleaner
142 157 193 0 50 100 150 200 250 Rangkaian A1 Rangkaian A2 Rangkaian A3 w a k tu (det ik ) Lama gas produktif  pada setiap rangkaian
Terhadap  Jumlah  Kandungan  Tar  Dan Temperatur Producer Gas Hasil Gasifikasi .  Skripsi  Jurusan  Teknik  Mesin Fakultas  Teknik  Universitas  Indonesia. Depok