## MEKANIKA : JURNAL TEKNIK MESIN
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Volume 10 No. 1 (2024) ISSN: 2460-3384 (p); 2686-3693 (e)

## PENGARUH KONVEKSI UDARA PAKSA PADA GASIFIKASI BIOMASSA JERAMI PADI DENGAN BONGGOL JAGUNG TERHADAP SYNGAS DAN NILAI TAR
Ibnu Irawan 1 , Fatanur Baity Tsulutsya 2 , Wildan Alim 3 , Rullie Annisa 4 1,3 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Trunojoyo Madura, Indonesia
2,4 Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Trunojoyo Madura, Indonesia email: (ibnu.irawan@trunojoyo.ac.id)

## ABSTRAK
Gasifikasi  menggunakan bahan jerami padi dengan  bongkol jagung  adalah teknologi yang baru, karena dapat mengkonversi bahan baku yang kaya unsur karbon menjadi syntetic gas (syngas) yang dapat dibakar dengan mudah. Reaktor gasifikasi adalah model downdraft . Metode eksperimental dengan perbandingan variasi jerami padi dan bonggol jagung yaitu 50 : 50.  Syngas  yang  diukur  adalah  Hidrogen  (H 2 ) g ,  Karbonmonoksida  (CO) g ,  Metana  (CH 4 ) g . Optimalisasi kerja reaktor gasifikasi ini, yakni dengan cara dengan meningkatkan temperatur pada zona oksidasi. Peningkatan temperatur di zona pembakaran dapat menyebabkan kualitas syngas menjadi baik. Syngas dengan kualitas yang baik akan mempengaruhi nilai kalor bahan bakar  dan  nilai  tar  yang  sedikit.  Hasil  syngas  yang  diperoleh  dengan  konveksi  udara  paksa 0.0086  kg/s  adalah  16.34  %  CO  dan  12.50  %  gas  H 2 .  Nilai  tertinggi  pada  gas  CH 4 pada konveksi udara paksa 0.0081 kg/s adalah 2.01 %. Volume tar paling rendah merupakan nilai terbaik pada gasifikasi dengan konveksi udara paksa 0.0086 kg/s yaitu 73.81 mg/m 3 . Massa abu paling sedikit pada konveksi udara paksa 0.0086 kg/s bernilai 80.43 gr. Maka kesimpulan dari variasi pengaruh konveksi udara paksa yang paling baik pada proses gasifikasi yaitu pada penggunaan konveksi udara paksa sebesar 0.0086 kg/s.
Kata kunci: Konveksi Udara Paksa, Gasifikasi, Bonggol Jagung, Jerami Padi, Syngas.

## PENDAHULUAN
Madura  memiliki  luas  wilayah  yang  besar  dengan  potensi  produksi  jagung  yang banyak.  Kawasan  dengan  potensi  jagung  tersebar  di  4  kabupaten  di  pulau  Madura.  Pulau Madura  sedikitnya  memiliki  luas  lahan  potensial  jagung  mencapai  300  ribu  hektar,  dimana produksi per hektar mencapai 10 ton. Biomassa jerami padi banyak terdapat di pulau madura juga dimana proses pengolahannya dipakai untuk pakan ternak dan ada Sebagian yang dibakar sehingga menimbulkan polusi udara.
Gasifikasi  adalah  reaksi  kimia  termal  yang  mengkonversi  unsur  karbon  di  dalam biomassa menjadi bahan bakar gas yang bermanfaat atau menjadi bahan baku kimia melalui proses oksidasi parsial dengan udara, oksigen, atau uap [2]. Proses gasifikasi umumnya dibagi 4 klasifikasi, yaitu pengeringan ( Drying) , hampa udara ( Pirolisis) , Pembakaran ( Oksidasi) , dan Pengurangan ( Reduksi) [6]. Syngas adalah hasil dari proses gasifikasi berupa gas yang terdiri dari gas karbon monoksida (CO), hidrogen (H 2 ), metana (CH 4 ) dan karbon dioksida (CO 2 ) serta hidrokarbon ringan, seperti etana dan propana, dan hidrokarbon yang lebih berat, seperti tar,
gas yang tidak diinginkan, seperti sulphidric (H 2 S) dan asam chloridric (HCl), atau inert gas, seperti nitrogen (N 2 ), juga terdapat dalam syngas [2].
Gasifikasi dengan model downdraft memiliki nilai baik dari efisiensi konversi gas yang tinggi,  dengan  nilai  tar  dan  kandungan  partikulat  yang  sedikit  dalam syngas dibandingkan model reaktor yang lain [8]. Pada gasifikasi dengan penambahan udara dari luar, merupakan faktor yang sangat penting, karena sedikit banyaknya nilai syngas yang dihasilkan, kandungan zat kimia dalam syngas , tingkat konsumsi biomassa, dan jumlah tar yang didapatkan semuanya dapat dipengaruhi yaitu dari jumlah udara yang dimasukkan kedalam reaktor gasifikasi [1],[4]. Hasil produksi syngas yang terhambat oleh abu didalam reaktor akan mengakibatkan kualitas syngas menurun, yaitu pada senyawa CO dan H 2 [5],[9].
Tar  merupakan  cairan  kental  berwarna  hitam  yang  dihasilkan  pada  proses  gasifikasi [2]. Tar merupakan indikator yang berhubungan dengan keadaan pirolisis pada reaktor terjadi atau tidaknya, sehingga semakin banyak nilai tar maka proses pirolisis kecil terjadi atau tidak sama sekali [3],[7]. Desain reaktor yang bagus akan menghasilkan nilai tar minimal 1 gr/m 3 . Pengambilan  nilai  tar  yaitu  dengan  menghitung  akumulasi  nilai  tar  yang  didapatkan pada keluaran kondensator dengan menggunakan rumus sebagai berikut [2].
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑇𝑎𝑟 = 𝑚 (𝑡𝑎𝑟) 𝑉 (𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑔𝑎𝑠) [ 𝑘𝑔 𝑚 3 ] (1)
Keterangan : M (tar) = Massa Tar (kg) V (sampling gas) = Volume gas saat pengambilan tar (m 3 )

## PROSEDUR EKSPERIMEN Instalasi Peralatan Pengujian
Gambar 1. Instalasi Peralatan Pengujian Reaktor Gasifikasi Tipe Downdraft
Keterangan Gambar :
1. Pengumpan 9. Penyemprot air 2. Reaktor 10. Pompa air 3. Termodigital 11. Filter Udara 4. Kran Udara 12. Fan Hisap 5. Fan 14. Gas deteksi luar 6&13. Titik suar 15. Kondensor Tar 7. Gas deteksi dini 16. Flowmeter Gas 8. Gas cyclone
17. Pompa vakum

## Syngas Meter
Alat ini berfungsi untuk mengukur nilai kandungan gas CH 4 , CO, dan H 2 yang mengalir pada saluran keluar proses gasifikasi.
Gambar 2. Syngas Meter

## Kondensator Tar
Alat ini berfungsi sebagai tempat mengkondensasikan hasil proses gasifikasi. Berikut adalah kondensator tar yang digunakan dalam penelitian.
Gambar 3. Kondensator Tar

## HASIL DAN PEMBAHASAN Nilai Syngas
Nilai syngas pada  proses  gasifikasi  menggunakan  bahan  baku  bongkol  jagung  dan jerami  padi  adalah  gas  CO,  CH 4 dan  H 2 ditunjukkan  pada  Gambar  4.  Kandungan  gas  CO diperoleh dengan jumlah paling besar jumlahnya daripada kandungan gas CH 4 dan H 2 . Selain itu jumlah kandungan gas CO terus mengalami peningkatan jumlahnya dengan semakin besar variasi laju alir massa udara yang digunakan.
Gambar 4. Grafik hubungan nilai syngas terhadap jumlah konveksi udara paksa
Data nilai syngas diatas diikuti dengan perbedaan temperatur di beberapa zona reaktor gasifikasi tipe downdraft ini.

## Nilai Tar
Nilai tar yang dihasilkan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 5. Nilai tar yang dihasilkan jumlahnya terus pengalami penurunan dengan semakin besar variasi laju alir massa
udara  yang  digunakan.  Nilai  tar  paling  rendah  diperoleh  sebesar  73.80[mg/m 3 ]  dengan menggunakan  variasi  penambahan  konveksi  udara  paksa  sebesar  0.0086  kg/s,  sedangkan kandungan tar tertinggi sebesar 120.22 [mg/m 3 ] dengan menggunakan variasi laju alir massa udara  0,0071  kg/s.  Nilai tar  yang  dihasilkan  dapat  dipengaruhi  juga  oleh  temperatur  selama proses  gasifikasi,  dimana  semakin  besar  temperatur  atau  semakin  tinggi  temperatur  yang dihasilkan maka semakin sedikit tar yang dihasilkan.
Tabel 1. Data Pengukuran Nilai Tar Pada Variasi Penambahan Udara Konveksi Paksa.
ṁ 0.0071 (kg/s) 0.0076 (kg/s) 0.0081 (kg/s) 0.0086 (kg/s) (%) tar 120.22  110.50 98.45 73.80

## Gambar 5. Grafik Hubungan Nilai Tar Terhadap Massa Udara Konveksi Paksa

## Nilai Abu
Pengukuran  nilai  massa  abu  pada  proses  gasifikasi  dapat  ditunjukkan  pada  Ganbar  6. Massa abu paling sedikit yaitu pada jumlah massa konveksi udara paksa sebesar 0.0086kg/s didapatkan  nilai  80.45  gr,  sedangkan  nilai  pengukuran  massa  abu  terbanyak  yaitu  pada penambahan massa udara konveksi paksa 0.0070 kg/s didapatkan nilai sebesar 130.39 gr.
Massa  abu  cenderung  mengalami  penurunan  nilainya  seiring  dengan  meningkatnya variasi massa konveksi udara paksa, hal ini disebabkan besarnya massa udara yang digunakan, sehingga  menyebabkan  pembakaran  pada  bonggo;  jagung  dan  jerami  padi  yang  digunakan lebih  cepat  terbakar.  Proses  pembakaran  tersebut  yang  menyebabkan  temperatur  semakin meningkat. Temperatur yang  semakin meningkat pada proses gasifikasi  di reaktor gasifikasi tipe downdraft ini  akan  menyebabkan  jumlah  massa  abu  yang  lebih  rendah,  oleh  sebab  itu semakin kecil nilai massa abu yang diperoleh maka semakin optimal proses yang dilakukan pada proses gasifikasi tersebut.
Tabel 2. Pengukuran Massa Abu ṁ 0.0071 (kg/s) 0.0076 (kg/s) 0.0081 (kg/s) 0.0086 (kg/s) Massa Abu 130.39  120.90  100.56  80.45

## Gambar 6. Grafik Hubungan Nilai Tar Terhadap Massa Udara Konveksi Paksa

## KESIMPULAN DAN SARAN
Penelitian  konversi  biomassa  menjadi  bahan  bakar  gas  atau  proses  konversi  energi dengan  menggunakan  bahan  baku  bongkol  jagung  yang  dicampur  dengan  jerami  padi  dan variasi  nilai  massa  udara  konveksi  paksa  yang  digunakan,  telah  disajikan  nilai  komposisi syngas pada senyawa karbon monoksida atau CO, senyawa gas hidrogen atau H 2 dan senyawa gas  metan  atau  CH 4 ,  Dimana  kandungan  nilai  gas  CO  paling  tinggi  dengan  menggunakan massa udara konveksi paksa  0.0086 kg/s didapatkan nilai 16.34%, gas H 2 paling tinggi juga menggunakan  variasi  massa  udara  konveksi  paksa  0.0085  kg/s  diperoleh  sebesar  12.50%, sedangkan gas CH 4 paling tinggi dengan menggunakan massa udara konveksi paksa 0.0080 kg/s didapatkan nilai sebesar 2.00%. Nilai tar yang paling rendah merupakan proses gasifikasi paling baik untuk nilai syngas yaitu dengan menggunakan massa udara konveksi paksa sebesar 0.0085 kg/s didapatkan nilai 73.80 mg/m 3 . Massa abu terendah, menggunakan variasi massa udara  konveksi  paksa  0.0086kg/s  didapatkan  nilai  massa  abu  sebesar  80.45  gr.  Maka kesimpulan  yang  dapat  ditarik  pada  penelitian  ini  adalah    variasi  terbaik  dari  massa  udara konveksi alami yang paling optimal pada proses gasifikasi tersebut yaitu menggunakan massa udara konveksi paksa sebesar 0.0086kg/s.

## REFERENSI
[1]  Abrar Ridwan, B.I. 2018. ‘Analisis Pengaruh Variasi Bahan Bakar Biomassa Terhadap Mampu Nyala Dan Kandungan Tar Pada Reaktor Gasifikasi Updraft’ , Jurnal ENGINE, 2(1), pp. 7–17.
[2]  Basu, P. 2010. Biomass gasification and pyrolysis: practical design and theory. Academic press.
[3]  Gafur, A., Sudarmanta, B. and Saleh, A.R. 2021. ‘ Pengaruh masukan udara bertingkat pada  proses  gasifikasi  pelepah  kelapa  sawit  terhadap  distribusi  temperatur  dan kandungan tar ’, Jurnal Dinamika Vokasional Teknik Mesin, 6(1), pp. 9–17.
[4]  Irawan,  I.,  Amir,  N.  and  Budiarto,  K.  2021.  ‘ Pengembangan  Studi  Gasifikasi  Tongkol Jagung Untuk Meningkatkan Performa Reaktor Downdraft Dengan Masukan Dua Udara Bertingkat ’, Rekayasa, 14(1), pp. 49–56.
[5]  Primawan, R.W. and Sudarmanta, B. 2017. ‘ Experimental Study on the Influence of Air Mass Flow Rate in the Gasification Process of Municipal Solid Waste (Msw) on Downdraft Gasifier to the Tar and Carbon Conversion Rate ’, National 12th Mechanical Engineering Seminar at Petra Christian University, pp. 44–47.
[6]  Red and Das 1988. ‘ Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems ’, p. 140.
[7]  Subroto and Saputra, N. (2016) ‘ Pengaruh Variasi Kecepatan Udara Terhadap Kinerja Tungku Gasifikasi Sekam Padi Tipe Downdraft Kontiniu ’, 17(2), pp. 13–22.
[8]  Suhendi,  E.  et  al.  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), pp. 45–53.
[9]  Trianto,  M.A.  and  Sudarmanta,  B.  (2017)  ‘ Pengaruh  Suhu  Proses  Gasifikasi  Pellet Municipal Solid Waste (MSW) Terhadap Ujuk Kerja Reaktor Gasifikasi Tipe Downdraft Berpengendali  Suhu  Pada  Zona  Partial Combustion  Sistem  Kontinyu ’, Advanced Drug Delivery Reviews, 135, pp. 989–1011.