## PENGOLAHAN SEKAM PADI MENJADI BAHAN BAKAR ALTERNATIF MELALUI PROSES PIROLISIS LAMBAT

## Suyitno

## ABSTRACT
The  aim  of  this  research  is  to  investigate  the  characteristic  of  alternative  fuel obtained  from  slow  pyrolysis  of  rice  husk.  The  focus  of  this  research  is  on  the  chemical characteristics, the physical characteristics and the performance of stove that using bio oil from  slow  pyrolysis  of  rice  husk.  The  reseach  was  conducted  experimentally  in  the laboratory. The construction of the slow pyrolysis reactor was an externally heating double pipe  counter  current  flow  heat  exchanger.  The  rice  husk  was  entered  the  reactor  using  a screw conveyor. The mass flow rate of rice husk was 5 kg/h. The reactor temperature at the wall near the flame source was controlled at 300, 400, and 500 o C. The moisture contents of the  rice  husk  were  about  10,1%  and  20,7%.  There  were  three  valuable  products,  i.e.  the upper part of the bio oil, the bottom part of the bio oil, and the char. The upper part of the bio oil can be used for making bio briquette binder. The bottom part of the bio oil can be used  as  stove  fuel  after  mixed  with  the  ethanol.  The  char  can  be  used  as  carbonization briquette. The substances in the bio oil was detected by GCMS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) and showed that more than 15 substances were detected. The bio oil was not stable  in  storage  more  than  7  days.  The  stove  performance  using  blending  of  bio  oil  and ethanol was measured by water boiling method (WBT) and was calculated around 34,3%.
Keywords : Rice Husk, Slow Pyrolysis, Bio Oil, Briquette

## PENDAHULUAN
Data  Biro  Pusat  Statistik  tahun 2008  menunjukkan  bahwa  produksi  padi di  Indonesia  seluruhnya  sekitar  55  juta ton  padi.  Dari  total  produksi  padi tersebut,  50%  nya  diproduksi  di  Jawa Timur,  Jawa  Barat  dan  Jawa  Tengah (Hambali,  2007)  sebagaimana  terlihat pada Gambar 1. Di Jawa Tengah, sebagai produsen  padi  ketiga  setelah  Jawa  Barat dan Jawa Timur dihasilkan padi sebanyak 8,5 juta ton atau ekivalen dengan 1,7 juta ton  sekam  padi  setiap  tahunnya.  Total potensi  sekam  di  Indonesia  sendiri
mencapai 13 juta ton per tahun atau setara dengan  16.500  unit  PLTD  berkapasitas 100 kW  (Kompas, 2003).  Jumlah sekam padi  ini  sangat  melimpah  dan  sampai sekarang  hanya  sejumlah  kecil  saja  yang dimanfaatkan  untuk  pembakaran  dan pembuatan  batu  bata.  Aktivitas  lain pemanfaatan  sekam  padi  adalah  untuk membuat  arang  sekam  untuk  media tanaman.  Bagaimanapun  juga  aktivitas untuk  memproses  sekam  padi  menjadi bahan  bakar  alternatif  melalui  proses pirolisis  lambat  masih  sangat  terbatas dilakukan di Indonesia.
0 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 2003 2004 2005 2006 Tahun P ro d u k s i P a d i (r ib u t o n ) Jawa Tengah
Jawa Timur Jawa Barat
Gambar 1. Jumlah produksi padi di Jawa Timur, Jawa Barat, dan Jawa Tengah dalam beberapa tahun terakhir  (Hambali, 2007).
Menurut    (Gaur  &  Reed,  1998) dari analisis ultimate dan analisis proximate pada  sekam  padi  (Tabel  1) terlihat bahwa sebagian besar sekam padi terdiri  dari  volatil.  Dengan  kadar  volatil yang  tinggi  diharapkan  dapat  diperoleh gas dan cairan dari proses pirolisis dalam jumlah  yang  banyak.  Kadar  karbon  dan kadar  oksigen  dalam  sekam  padi  juga hampir  berimbang  sekitar  35-38%.  Ini menunjukkan  bahwa  dalam  minyak pirolisis  nantinya  akan  mempunyai  kadar
oksigen  dalam  jumlah  yang  banyak. Kandungan  belerang  dalam  sekam  padi adalah  nol.  Akibatnya  hasil  pembakaran dari  minyak  pirolisis  sekam  padi  akan lebih  ramah  lingkungan  dibandingkan hasil  pembakaran  batubara.  Zat  silika yang terdapat dalam sekam padi mencapai  16,98%  (Hambali,  2007).  Nilai kalor dari sekam  padi  adalah sekitar 14,8 MJ/kg  dan  sedikit  dibawah  nilai  kalor kayu (~ 17-20 MJ/kg).
Tabel 1. Analisis proximate dan analisis ultimate dalam sekam padi  (Gaur & Reed, 1998)
FC (%) Volatil (%) Abu (%) C (%) H (%) O (%) N (%) S (%) HHV * (MJ/kg) HHV ** (MJ/kg) 15,8 63,6 20,6 38,3 4,3 35,4 0,8 0 14,8 14,4
* Diukur ** Dihitung
Dengan  menggunakan  pirolisis, bahan  bakar  padat  dapat  diolah  menjadi gas,  cairan  dan  padatan.  Teknologi pirolisis  yang  sederhana  adalah  pirolisis lambat.  Sifat-sifat  minyak  pirolisis  ( bio oil )  dari biomasa sangat  bergantung pada jenis  biomasa  dan  parameter  operasi
seperti  temperature  reaksi  dan  waktu tinggal biomasa dalam reaktor. Pemanfaatan  secara  konvensional    dari bio  oil adalah  sebagai  bahan  bakar  untuk kompor  minyak  skala  rumah  tangga. Namun demikian, sebelum minyak tersebut  dapat  digunakan  perlu  dilakukan
penelitian mengenai sifat-sifatnya. Diantara  sifat-sifat  utama  dari  bahan bakar  adalah  viskositas,  nilai  kalor, stabilitas, dan komposisi bahan penyusunnya.  Selain  itu,  unjuk  kerja  dari kompor  minyak  skala  rumah  tangga dengan  menggunakan  minyak  pirolisis juga perlu diteliti.
Walaupun  dengan  pirolisis  cepat dihasilkan  cairan  yang  lebih  banyak, tetapi  proses  ini  jauh  lebih  rumit  dan sangat  beresiko  dibandingkan  proses pirolisis  lambat.  Dengan  proses  pirolisis lambat  hanya  dihasilkan  cairan  sekitar 30%,  tetapi  35%  gas  yang  dihasilkan dapat dibakar langsung untuk menyediakan panas yang diperlukan pada proses pirolisis  (Suyitno, 2008). Beberapa peneliti telah
mempelajari  proses  pirolisis  baik  secara eksperimen  maupun  secara  numerik. Terdapat  beberapa  teknik  analitik  pada analisis termal yaitu analisis ultimeta dan proximate, TGA ( thermogravimetry analysis ), DTG ( differential thermogravimetry ),  DTA  ( differential thermal  analysis ),  DSC  ( differential scanning calorimetry ), and TMA ( thermo mechanical  analysis )    (Gaur  &  Reed, 1998).  Reaksi  yang  terjadi  dapat  diteliti dengan  melakukan  perekaman  perubahan massa    (TGA  dan  DTG),  perpindahan panas  (DTA  dan  DSC),  perubahan dimensi  (TMA)  sebagai  fungsi  dari waktu.
TGA telah digunakan untuk menganalisis  6  bahan  bakar  padat  non- konvensional dari laju panas  yang rendah (5°C/min)  sampai  laju  pemanasan  tinggi (sebesar 900 °C/min)  (Senneca, Chirone, & Salationo, 2002). Analisis ini melibatkan pirolisis inert, pirolisis oksidatif, dan pembakaran char
(Senneca,  Chirone,  Masi,  &  Salationo,
2002).  Mekanisme  degradasi  termal didiskusikan untuk menggarisbawahi perbedaan dan persamaan antara berbagai
material.  TGA  dan  FTIR  ( Fourier Transform Infrared
Spectroscopy ) digunakan  oleh  De  Jong,  W.,  dkk    (De Jong,  Pirone,  &  Wojtowicz,  2003)  untuk analisis  dua  jenis  bahan  bakar  biomasa ( pelletised  Miscanthus  Giganteus  and wood ).  Penelitian  eksperimen  dilakukan dengan  memvariaasikan  laju  pemanasan (10, 30 dan 100 o C/min) dengan temperatur akhir 900 o C.
Dengan  mengkombinasikan  data eksperimen  dan  pemodelan,  beberapa mekanisme reaksi pirolisis telah dikembangkan  oleh  beberapa  peneliti. Mekanisme utama adalah konversi biomasa  menjadi  gas,  cairan  (tar)  dan char  (lihat  Gambar  2).  Berbeda  dengan gas,  cairan  (tar)  adalah  gas  yang  dapat dikondensasi.  Peneliti  lain  mengusulkan reaksi  tar  sekunder  ( secondary  tar reaction )  yang  terjadi  pada  temperatur yang  tinggi.  Pada  proses  terakhir  ini,  tar terdekomposisi  menjadi  gas  dan  bentuk lain tar.
k g,1 k a,1 k T,1 LIGHT GASES TAR COKE SOLID MATERIAL
Gambar  2.  The  main  mechanism  of pyrolysis (Peters & Bruch, 2001; Larfeldt, Leckner,  &  Melaaen,  2000;  Di  Blasi, 2002)
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah untuk  mempelajari  karakteristik  bahan bakar  alternatif  yang  dihasilkan  dari pirolisis  lambat  sekam  padi.  Penelitian difokuskan  pada  karakteristik  kimia, karakteristik  fisik,  dan  unjuk  kerja kompor  yang  menggunakan bio  oil dari hasil pirolisis lambat sekam padi.

## MATERIAL DAN METODA
Penelitian dilakukan dengan
metode  eksperimen  di  laboratorium.
Material  yang  diteliti  adalah  sekam  padi dengan perlakuan pirolisis lambat.
Peralatan  pirolisis  yang  dimiliki  oleh laboratorium  Perpindahan  Panas  Jurusan Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik  UNS adalah  berupa externally  heated  counter current  flow  heat  exchanger dengan panjang  reaktor  1  m.  Laju  massa  sekam padi  masuk  ke  dalam  reaktor  pirolisis dapat  dikontrol  sekitar  5  kg/jam.  Sekam padi  kemudian  ditransportasikan  ke dalam  reaktor  melalui screw  conveyor . Panas  yang  diperlukan  untuk  proses pirolisis diperoleh dari pembakaran LPG.
Selama pengujian eksperimen beberapa parameter utama proses pirolisis akan  divariasikan,  yaitu  temperatur  gas pembakaran  (300 o C,  400 o C,  500 o C)  dan variasi  kadar air (sekitar  10% dan sekitar 20%).  Kadar  air  dalam  sekam  padi  akan diukur  dengan  menggunakan moisture tester merk  AND  dimana  sekam  padi dipanaskan  sampai  sekitar  100 o C  ±  2 o C sampai tidak terjadi perubahan massanya.
Gas  hasil  pirolisis  kemudian dipisahkan  dengan char (arang)  dengan menggunakan  siklon.  Gas  dari  siklon kemudian dikondensasi dengan
menggunakan unit pendingin.
Data yang diperoleh dari pengujian pirolisis sekam padi adalah laju massa  sekam,  waktu  pengujian,  massa padatan yang dihasilkan dan massa cairan yang  dihasilkan.  Data  ini  digunakan untuk menghitung jumlah produk pirolisis baik tar, gas, dan padatan.
Beberapa  pengujian  pasca  proses pirolisis  adalah  analisis  produk  pirolisis, viskositas  minyak  pirolisis,  kestabilan minyak  pirolisis,  komponen  penyusun, nilai  kalor,  uji  unjuk  kerja  kompor minyak  dengan  minyak  pirolisis  dan potensi  pemanfaatan  produk  pirolisis untuk  bahan  bakar  alternatif.  Viskositas diukur menggunakan alat ukur viskometer.  Kestabilan  minyak  pirolisis ditentukan  dengan  mengukur  viskositas minyak pirolisis setelah disimpan beberapa  hari.  Komponen  penyusun minyak  pirolisis  diukur  dengan  GC-MS QP2010S SHIMADZU. Nilai kalor minyak pirolisis  diukur  dengan  bomb  kalorimeter. Unjuk  kerja  kompor  minyak  pirolisis dihitung  dengan  menggunakan  metode WBT  ( water  boiling  test ).  Unjuk  kerja dihitung  dari  perbandingan  kalor  laten  dan kalor laten yang diperoleh air dengan kalor masukan dari bahan bakar.
Mekanisme  pengujian  pirolisis sekam padi dapat dilihat pada Gambar 1.
Sekam Sekam (Variasi 5 dan 10 kg/jam) (Variasi Kadar Air ~10 dan ~ 20%) Screw conveyor Hoper Siklon I Siklon II Motor Speed Reducer Panas Masuk (Variasi Temperatur 300, 400, 500 o C) Panas Keluar Padatan Padatan Pendingin masuk Pendingin keluar Penampung Minyak Pirolisis Uji Sifat Fisik - Viskositas
- Kestabilan Uji Sifat Kimia - Unsur penyusun - Nilai Kalor Uji Keterbakaran (WBT) Analisis Selesai Kesimpulan dan Saran Gas HE kondensasi
Biaya Produksi /
liter minyak
Gambar 1. Mekanisme pengujian pirolisis sekam padi

## HASIL
1. Produk Pirolisis
Bahan  baku  untuk  pirolisis  berupa sekam  padi  pertama kali diukur kadar  air dan  nilai  kalornya.  Pengujian moisture content dilakukan  untuk  mengetahui
kadar  air  yang  ada  di  dalam  sekam  padi. Pengujian dilakukan dengan
menggunakan moisture  analyser merek AND  pada  suhu  105 o C  hingga  laju penguapannya 0,05%/menit. Hasil pengukuran  kadar  air  sekam  padi  yang digunakan  selama  pengujian  adalah sekitar  10,1%  dan  20,7%  sebagaimana terlihat  pada  Tabel  1.  Harga  nilai  kalor sekam  padi  dari  pengujian  sekitar  15,5 MJ/kg.
Tabel 1. Kadar air dan nilai kalor sekam padi
Kadar Air Nila Kalor Sekam Kering Sekam Basah MJ/kg (%) (%) 10,10 20,7 15,5
Dengan  reaktor  pirolisis  lambat yang  dikembangkan  di  Lab.  Perpindahan Panas  Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas Teknik  UNS, pemasukan sekam  adalah 5 kg/jam.  Pada  pengujian  dengan  kapasitas pemasukan  sekam  padi  adalah  5  kg/jam dengan  kadar  air  yang  digunakan  adalah 10,1%  dan  dilanjutkan  dengan  kadar  air 20,7%. Temperatur reaktor (yaitu temperatur dinding bagian belakang dekat dengan  pusat  api)  divariasikan  dari 300 o C,  400 o C,  dan  500 o C.  Produk pirolisis  dan  padatan  hasil  pirolisis  dapat dilihat  pada  Gambar  2,  Gambar  3, Gambar 4, dan Gambar 5.
Padatan Minyak Pirolisis Gas 300oC 400oC 500oC 60% 17% 24% 52% 20% 28% 58% 20% 22% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Pr o s e n ta s e Hasil Pirolisis Temperatur Reaktor Gambar 2. Hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kg/jam, kadar air 10,1% Padatan Minyak Pirolisis Gas 300oC 400oC 500oC 48% 16% 36% 62% 17% 21% 57% 15% 28% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% P ro s e n ta s e Hasil Pirolisis Temperatur Reaktor
Gambar 3. Hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kg/jam, kadar air 20,7%
300 o C 400 o C 500 o C
Gambar 4. Padatan hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kg/jam, kadar air 10,1%.
300 o C 400 o C 500 o C
Gambar 5. Padatan hasil pirolisis sekam padi pada kapasitas 5 kg/jam, kadar air 20,7%.

## 2. Viskositas
Data viskositas dari minyak pirolisis hasil pirolisis lambat sekam padi sesaat setelah diproduksi dari reaktor pirolisis dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 2. Viskositas minyak pirolisis
Laju massa sekam  T_wall  Kadar Air Sekam  Viskositas minyak pirolisis (cP)
5 kg/jam 300 o C 10,1% 1,65 5 kg/jam 400 o C 10,1% 0,82 5 kg/jam 500 o C 10,1% 0,82 5 kg/jam 300 o C 20,7% 0,82 5 kg/jam 400 o C 20,7% 0,82 5 kg/jam 500 o C 20,7% 0,83

## 3. Kestabilan
Data  kestabilan  minyak  pirolisis  berupa  nilai  viskositas  setelah  penyimpanan beberapa hari dapat dilihat pada Tabel 3.

## Tabel 3. Data viskositas setelah penyimpanan beberapa hari
Sampel  Laju Massa Sekam  T_wall  Kadar Air Lama Disimpan (hari) Viskositas minyak pirolisis (cP) I 5 kg/jam 300ºC 10,1% 16 1,65 II 5 kg/jam 400ºC 10,1% 22 49,91 III 5 kg/jam 500ºC 10,1% 11 0,82 VII 5 kg/jam 300ºC 21% 5 0,82 VIII 5 kg/jam 400ºC 20% 11 4,98 IX 5 kg/jam 500ºC 20% 14 3,29

## 4. Unsur Penyusun
Data unsur penyusun minyak pirolisis dapat dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5.
Tabel 4. Data unsur penyusun minyak pirolisis pada pengujian kapasitas 5 kg/jam, MC 10,1%.
Nama Unsur Penyusun MW % Acetic Acid (CAS) Ethylic Acid C2H4O2 60 14,51 Phenol, 4-ethyl (CAS) p-Ethylphenol C8H10O 122 9,80 Phenol (CAS) Izal C6H6O 94 8,55 Phenol, 4-methoxy (CAS) Hqmme C7H8O2 124 8,23 2-Furancarboxaldehyde (CAS) Furfural C5H4O2 96 7,14 2,3-Dihydro-benzofuran atau Benzofuran, 2,3-dihydro- (CAS) 2,3-Dihydrobenzofuran C8H8O 120 6,89 Phenol, 3-methyl- C7H8O 108 6,47 2-methoxy-4-methylphenol C8H10O2 138 4,19 Phenol, 2-methoxy-4-(2-propenyl)-(CAS) Eugenol C10H12O2 164 3,95 2-Furanmethanol (CAS) Furfuryl alcohol C5H6O2 98 3,48 Phenol, 4-ethyl-2-methoxy-(CAS) p-Ethylguaiacol C9H12O2 152 3,48 1,2-Cyclopentanedione, 3-methyl- C6H8O2 112 3,13 Phenol, 2-methyl C7H8O 108 2,91 Hexadecanoic Acid (CAS) Palmitic Acid C16H32O2 256 2,88 Phenol, 4-ethenyl-2-methoxy C9H10O2 150 2,59 2-Propanone, 1-hydroxy-(CAS) Acetol C3H6O2 74 2,33 2-Cyclopenten-1-one, 3-methyl-2-(2-pentenyl) C11H16O 164 2,07 5-methyl furfural C6H6O2 110 1,90 Phenol, 2,6.dimethoxy-4-(2-propenyl)-(CAS) 4-Allyl-2,6- dimethoxyphenol C11H14O3 194 1,38 2-Cyclopenten-1-one, 2-methyl C6H8O 96 1,01 Hexadecane (CAS) n-Hexadecane C16H34 226 0,75 Hexadecanoic acid, methyl ester (CAS) Methyl palmitate C17H34O2 270 0,52 1-Pentadecene (CAS) Pentadec-1-ene C15H30 210 0,45 Cinerin I; (R)-3-(but-2-enyl)-2-methyl-4-oxocyclopent-2- enyl(R)-trans-chrysanthermate C21H30O3 330 0,4
Benzene, (1-methylene-2-propenyl)-(CAS) 2-Phenyl-1,3- butadiene C10H10 130 0,38 Furan,2,5-dymethyl C6H8O 96 0,35 Oleic Acid C18H34O2 282 0,26
Tabel 5. Unsur penyusun minyak pirolisis setelah disimpan lebih dari 1 bulan (bagian atas) dari sampel kapasitas 5 kg/jam dan MC 20,7%.
Nama Unsur Penyusun MW % Acetic Acid (CAS) Ethylic Acid C2H4O2 60 11,03 Phenol, 4-methoxy (CAS) Hqmme C7H8O2 124 10,38 Phenol, 4-ethyl (CAS) p-Ethylphenol C8H10O 122 7,99 2,3-Dihydro-benzofuran atau Benzofuran, 2,3-dihydro- (CAS) 2,3-Dihydrobenzofuran C8H8O 120 7,56 Phenol, 2-methoxy-4-(2-propenyl)-(CAS) Eugenol C10H12O2 164 6,6 2-methoxy-4-methylphenol C8H10O2 138 6,36 2-Furancarboxaldehyde (CAS) Furfural C5H4O2 96 5,54 Phenol, 4-ethyl-2-methoxy-(CAS) p-Ethylguaiacol C9H12O2 152 5,37 Phenol, 4-ethenyl-2-methoxy C9H10O2 150 5,19 Phenol (CAS) Izal C6H6O 94 4,69 Phenol, 3-methyl- C7H8O 108 3,97 2-Cyclopenten-1-one, 3-methyl-2-(2-pentenyl) C11H16O 164 2,9 2-Propanone, 1-hydroxy-(CAS) Acetol C3H6O2 74 2,62 Hexadecanoic Acid (CAS) Palmitic Acid C16H32O2 256 2,49 Phenol, 2-methyl C7H8O 108 1,65 Phenol, 2,6.dimethoxy-4-(2-propenyl)-(CAS) 4-Allyl-2,6- dimethoxyphenol C11H14O3 194 1,22 2-Furanmethanol (CAS) Furfuryl alcohol C5H6O2 98 1,12 2-Cyclopenten-1-one, 3-methyl-2-(2-pentenyl) C11H16O 164 1,11 2-Furanmethanol (CAS) Furfuryl alcohol C5H6O2 98 0,94 Benzene, methyl-(CAS) Toluene C7H8 92 0,92 Benzene, 1-ethyl-4-methoxy C9H12O 136 0,92 Furan,2,5-dymethyl C6H8O 96 0,89 2-Cyclopenten-1-one, 2-methyl C6H8O 96 0,89 2-Propanone, 1-hydroxy-(CAS) Acetol C3H6O2 74 0,86 1,2-Cyclopentanedione, 3-methyl- C6H8O2 112 0,85 Phenol (CAS) Izal C6H6O 94 0,76 1,2-Cyclopentanedione, 3-methyl- C6H8O2 112 0,71 Phenol, 4-ethyl (CAS) p-Ethylphenol C8H10O 122 0,68 Phenol, 2,6.dimethoxy-4-(2-propenyl)-(CAS) 4-Allyl-2,6- dimethoxyphenol C11H14O3 194 0,67 Phenol, 2-methoxy-4-(2-propenyl)-(CAS) Eugenol C10H12O2 164 0,5 Cinerin I; (R)-3-(but-2-enyl)-2-methyl-4-oxocyclopent-2- enyl(R)-trans-chrysanthermate C21H30O3 330 0,49 1,2-Cyclopentanedione, 3-methyl- C6H8O2 112 0,39 Hexadecanoic acid, methyl ester (CAS) Methyl palmitate C17H34O2 270 0,38
Hexadecane (CAS) n-Hexadecane C16H34 226 0,37 Cyclopenthanone C5H8O 84 0,36 Furan,2,5-dymethyl C6H8O 96 0,31 Benzene, methyl-(CAS) Toluene C7H8 92 0,27 2-Propanone, 1-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl) C10H12O3 180 0,05

## 5. Nilai kalor
Hasil pengujian nilai kalor minyak pirolisis dan arang sekam padi dapat dilihat pada Tabel 6.

## Tabel 6. Nilai kalor minyak pirolisis dan arang sekam padi
Nilai Kalor Minyak Pirolisis Sekam Padi Bagian Atas (MJ/kg) Nilai kalor 1 2,17 Nilai kalor 2 2,08 Nilai kalor 3 0,86 Nilai kalor 4 1,54 Rata-rata Bagian Atas 1,66 Nilai Kalor Minyak Pirolisis Sekam Padi Bagian Bawah (MJ/kg) Nilai kalor 27,6 Nilai Kalor Arang Sekam Padi (MJ/kg) Nilai Kalor 14,4 6. Efisiensi kompor minyak pirolisis
Unjuk  kerja  dari  kompor  minyak pirolisis  dilakukan  dengan  metode water boiling  test .  Nilai  efisiensi  diperoleh dengan menjumlahkan kalor yang digunakan  untuk  memanaskan  air  dan panas  untuk  menguapkan  air  dibagi dengan  perkalian  antara  laju  pembakaran minyak  dengan  nilai  kalor  dari  minyak pirolisis.  Perlu  dijelaskan  disini  bahwa karena  minyak  pirolisis  sulit  dinyalakan sehingga  perlu  ditambah  sekitar  20%
ethanol.  Sehingga  nilai  kalor  yang digunakan  pada  perhitungan  efisiensi minyak pirolisis adalah  penjumlahan dari 80%  nilai  kalor  minyak  pirolisis  bagian bawah  dengan  20%  nilai  kalor  ethanol. Tabel  7  menunjukkan  rekapitulasi  hasil pengujian  unjuk  kerja  kompor  minyak. Pada  pengujian  MC  20%,  5  kg/jam  dan temperatur  dinding  reaktor  300 o C  tidak dapat dilakukan karena campuran minyak dengan ethanol tidak dapat terbakar.
Tabel 7. Rekapitulasi pengujian keterbakaran dengan metode WBT Kondisi Efisiensi MC 10%, 5 kg/jam, 300 o C 33,8% MC 10%, 5 kg/jam, 400 o C 36,3% MC 10%, 5 kg/jam, 500 o C 34,1% MC 20%, 5 kg/jam, 400 o C 33,3% MC 20%, 5 kg/jam, 500 o C 34,1% Rata-rata 34,3%

## DISKUSI
Dari  Gambar  2  terlihat  bahwa proses  dekomposisi  sekam  padi  paling besar  terjadi  pada  temperatur  sekitar 400 o C  dimana  padatan  yang  tersisa sebesar  52%.  Minyak  pirolisis  terbanyak dihasilkan pada temperatur reaktor 300 o C dan  400 o C,  yaitu  20%.  Pada  temperatur reaktor  500 o C  terjadi  penurunan  minyak pirolisis dan kenaikan padatan menunjukkan  bahwa  pada  temperatur tersebut terjadi reaksi tar sekunder di luar partikel.  Sebagaimana  diketahui  bahwa pada  proses  reaksi tar sekunder  terjadi pemisahan menjadi gas dan padatan (lihat Gambar  6).  Akibatnya  padatan  yang dihasilkan semakin banyak pada temperatur 500 o C.
Gambar 6. Dekomposisi intraparticle dan extraparticle padatan yang berhubungan dengan konversi tar (Morf, 2001).
Dengan  peningkatan  kadar  air rata-rata  sekam  padi  menjadi  sekitar 20,7%, menyebabkan
proses
pemanasannya  semakin  lama.  Akibatnya pada temperatur 300 o C dan 400 o C, sekam yang terdekomposisi sedikit (lihat
Gambar 3). Pada Gambar 3 terlihat bahwa pada  temperatur  reaktor  400 o C,  jumlah padatan yang tersisa lebih banyak. Hal ini disebabkan karena sekam yang digunakan mempunyai  kadar  air  yang  tinggi  sekitar 23,4%. Perlu dicatat juga bahwa penggunaan  sekam  dengan  kadar  air tinggi  (sekitar  23,4%),  mampu  diuapkan dengan  baik  oleh  temperatur  reaktor 500 o C  dimana  padatan,  minyak  pirolisis, dan gas yang dihasilkan masing- masingnya adalah 52%, 21%, 27% seperti
dapat  dilihat  pada  Gambar  3.  Hasil penelitian  ini  tidak  jauh  berbeda  dengan hasil penelitian yang dilakukan Evans, R. pada  tahun  2004,  bahwa  hasil  pirolisis lambat  biomasa  menghasilkan  30%  gas, 35%  arang,  dan  35%  cairan (Evans,  R., 2004).
Pada  temperatur  500 o C  dengan menggunakan  sekam  berkadar  air  tinggi, hasil  minyak  pirolisis  dengan  kapasitas pemasukan  5  kg/jam  menurun.  Hal  ini menunjukkan terjadinya reaksi tar sekunder.  Sedangkan  pada  kapasitas pemasukan  sekam  10  kg/jam,  hasil minyak  pirolisis  mencapai  21%  (lihat Gambar 3) dan menunjukkan bahwa tidak terjadi  reaksi tar sekunder  karena  waktu tinggal dalam reaktor yang singkat.
Data viskositas dari minyak pirolisis hasil pirolisis lambat sekam padi dapat dilihat pada Tabel 2. Terlihat bahwa viskositas  minyak  pirolisis  lebih  besar dari  viskositas  air.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  minyak  pirolisis  lebih  kental dibandingkan  air.  Viskositas  minyak pirolisis  rata-rata  dari  seluruh  sampel adalah  sekitar  0,96  cP  (0,96  g/m.s).  Pada sampel  I  terlihat  viskositas  yang  lebih tinggi  dari  yang  lain  karena  sudah disimpan  lebih  dari  12  hari,  sedangkan yang  lain  diukur  rata-rata  pada  hari  ke-1 sampai ke-9.
Ukuran  dari  kestabilan  dapat dilihat dari seberapa jauh minyak pirolisis mengendap.  Terlihat  bahwa  dalam  1 minggu  hanya  terdapat  sedikit  minyak pirolisis  yang  mengendap.  Pada  hampir semua sampel terlihat bahwa pengendapan mulai terjadi setelah disimpan selama 1 minggu.  Di bawah 15 hari,  viskositas  minyak  pirolisis  yang mengendap 1,65 cP. Fenomena ini terjadi pada sampel 5 kg/jam, temperatur reaktor 400 o C  dan  kadar  air  sekam  10%,  harga viskostas  endapan  setelah  22  hari  adalah 49,91  cP.  Harga  kekentalan  sampel  ini setelah disimpan selama lebih dari 17 hari
hampir  setara  dengan  viskositas  minyak pelumas SAE 10.
Pada  pengujian  unsur  penyusun pada kapasitas 5 kg/jam, MC 10,1%, dan temperatur  reaktor  400 o C  sebagaimana dapat  dilihat  pada  Tabel  4  menunjukkan bahwa  unsur  penyusun  utama  minyak pirolisis  bagian  atas  adalah  acetic  acid (C 2 H 4 O 2 )  14,51%,  kelompok  Phenol 38,0%, kelompok Furan 14,03%,
Cyclopentanedione  3,13,  Hexadecanoic
Acid 2,88%, dan Acetol 2,33%. Terdapat juga  benzene,  cinerin,  dan  oleic  acid walaupun dalam jumlah kurang dari 1%.
Data unsur penyusun untuk minyak pirolisis dari sekam yang mempunyai kadar air sekitar 20,7% dapat dilihat  pada  Tabel  5.  Pada  pengujian unsur  penyusun  pada  kapasitas  5  kg/jam, MC 23,4%, dan temperatur reaktor 400 o C menunjukkan  bahwa  unsur  penyusun utama minyak pirolisis adalah acetic acid (C 2 H 4 O 2 )  11,03%,  kelompok  Phenol 49,67%, kelompok Furan 16,36%, Cyclopentanedione  5,61%,  Hexadecanoic Acid  3,24%,  Acetol  3,48%,  Benzene 2,0%, dan cinerin 0,49%. Pada kondisi ini tidak dijumpai adanya oleic acid walaupun dalam jumlah kurang dari 1%.
Dari penelitian ini, produk pirolisis lambat dapat berupa sekitar 20% minyak  pirolisis  (bagian  atas  dan  bagian bawah)  dan  sekitar  40-50%  adalah  arang sekam padi. Pemanfaatan minyak pirolisis bagian  bawah  seperti  sudah  dijelaskan  di atas  dapat  dipergunakan  sebagai  bahan bakar  kompor  rumah  tangga  setelah dicampur  dengan  20%  ethanol.  Efisiensi kompor  minyak  pirolisis  bagian  bawah setara  dengan  efisiensi  kompor  minyak tanah sebesar 34%. Efisiensi yang rendah juga dikarenakan sedikitnya unsur penyusun yang memiliki nilai kalor tinggi dikarenakan  masih  banyaknya  kadar  air yang tersimpan di dalam minyak pirolisis
(Richard C.R, 2005).
Pemanfaatan minyak pirolisis bagian atas, karena sulit terbakar dan nilai kalornya rendah dapat  digunakan sebagai binder  dalam  pembuatan  briket  biomasa. Sifat  briket  dengan  binder  minyak pirolisis  bagian  atas  dapat  dilihat  pada Gambar 7 dan Tabel 8. Kentungan briket yang  menggunakan  binder  ini  adalah dapat  menhambat  proses  pembakaran. Sebagaimana  diketahui  bahwa  biomasa umumnya  mempunyai  kandungan  volatil yang  tinggi  sehingga  cepat  habis  pada saat  dibakar.  Pada  pengujian  sifat  fisik biobriket  dengan  binder  minyak  pirolisis bagian  atas  terlihat  bahwa  penambahan panjang  briket  biomasa  tidak  lebih  dari 15%  dengan  harga relaxed density sebesar 670 kg/m 3 . Bentuk briket biomasa non  karbonisasi  dengan  binder  minyak pirolisis  bagian  atas  dan  bentuk  briket arang  sekam  padi  hasil  pirolisis  dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 7. Penambahan panjang briket dengan binder minyak pirolisis bagian atas.
Tabel 8. Relaxed density briket dengan binder minyak pirolisis Relaxed Density kg/m 3 Minyak Pirolisis 670 Molases 751 Kanji 768
(a) Briket biomasa mentah
(b) briket arang sekam
Gambar 8. Bentuk briket biomasa non karbonisasi dengan binder minyak pirolisis bagian atas dan bentuk briket arang sekam padi hasil pirolisis.
KESIMPULAN Dari  penelitian  terdapat  beberapa ringkasan yaitu minyak pirolisis
merupakan senyawa yang sangat kompleks  dengan  lebih  dari  15  unsur penyusun.  Pada  pirolisis  lambat,  hasil dekomposisi terbaik terjadi pada temperatur  reaktor  400  C,  kadar  air  10% dan  kapasitas  sekam  5  kg/jam.  Minyak pirolisis  stabil  disimpan  dalam  waktu  1 minggu  dan  kemudian  mulai  terjadi pengendapan.  Viskositas  minyak  saat keluar reaktor sekitar 0,96 cP. Nilai kalor minyak  pirolisis  bagian  atas  adalah  2,5 MJ/kg  dan  dapat  dimanfaatkan  untuk binder briket. Nilai kalor minyak pirolisis bagian  bawah  sekitar  27,6  MJ/kg  dan dapat  dimanfaatkan  untuk  minyak  bakar. Nilai  kalor  arang  sekam  hasil  pirolisis lambat  adalah  14,4  MJ/kg  dan  dapat dimanfaatkan  untuk  briket  karbonisasi. Efisiensi  kompor  dengan  menggunakan bahan  bakar  minyak  pirolisis  dicampur dengan 20% ethanol adalah 34,3%.
Dari  ringkasan  penelitian  tersebut di  atas  dapat  diambil kesimpulan bahwa dengan  teknik  pirolisis  lambat  dapat diperoleh produk yang
dapat dimanfaatkan,  yaitu  minyak  pirolisis bagian  atas,  minyak  pirolisis  bagian
bawah, dan arang sekam. Minyak pirolisis bagian  atas  dapat  dimanfaatkan  untuk binder  biobriket.  Minyak  pirolisis  bagian bawah  dapat  dimanfaatkan  untuk  minyak bakar untuk kompor rumah tangga setelah dicampur  dengan  20%  ethanol.  Arang sekam  dapat  dimanfaatkan  untuk  briket terkarbonisasi.
Rekomendasi dari hasil penelitian ini  adalah  bahwa  untuk  memperoleh minyak  pirolisis  dan  arang  sekam  dalam jumlah banyak sebaiknya reaktor pirolisis lambat  dioperasikan  pada  temperatur reaktor  400 o C,  laju  aliran  sekam  padi  5 kg/jam,  dan  kadar  air  awal  sekam  padi 10%.  Supaya  minyak  pirolisis  bagian bawah  dapat  digunakan  sebagai  minyak bakar  dengan  baik,  direkomendasikan untuk  dicampur  dengan  20%  ethanol. Untuk memanfaatkan arang sekam menjadi  biobriket  maka  direkomendasi- kan  untuk  mencampur  dengan  binder sebanyak 10% dan menggunakan tekanan pembriketan lebih dari 600 kg/cm 2 .

## Ucapan Terima Kasih
Tim penelitian mengucapkan terima kasih kepada Badan Penelitian dan Pengembangan  Provinsi  Jawa  Tengah atas  dukungan  pendanaan  melalui  skema
penelitian Riset Unggulan Daerah (RUD) tahun  2008.  No  kontrak:  074/94K/VI/ 2008.  Tim  peneliti  juga  mengucapkan kepada  ketua  Lembaga  Penelitian  dan Pengabdian Masyarakat Universitas
Sebelas  Maret  atas  dukungan  fasilitas
penelitian yang diberikan. Kepada saudara  Ervan  Hidayat  dan  Muh.  Rasyid Ridlo  terima  kasih  atas  kerja  kerasnya dalam pengambilan data di laboratorium.

## Daftar Pustaka
De  Jong,  W.,  Pirone,  A.,  &  Wojtowicz,
M. A. (2003). Pyrolysis of Miscanthus  Giganteus  and  Wood Pellets:  TG-FTIR  Analysis  and Reaction Kinetics. Fuels , 82 , 1139- 1147.
Di  Blasi,  C.  (  2002).  Modeling  Intra-and Extra-Particle  processes  of  Wood Fast  Pyrolysis. AIChE  Journal ,  48 (10).
Evans,  R.,  2004, Options  for  Renewable
Hydrogen Technologies , In. Proceeding of Energy & Agricultural
Carbon Utilization, Athens, Georgia
Gaur,  S.,  &  Reed,  T.  (1998). Thermal Data  for  Natural  and  Synthetic Fuels. Marcel Dekker.
Hambali,  E.  M.  (2007). Produksi  Padi dan Palawija.
Larfeldt,  J.,  Leckner,  B.,  &  Melaaen,  M.
C. (2000). Modelling and Measurements  of  the  Pyrolysis  of Large  Wood  Particles. Fuels ,  79 ,
1637-1643. Peters, B., & Bruch, C. (2001). A Flexible and  Stable  Numerical  Method  for Simulating the Thermal
Decomposition  of  Wood  Particles.
Chemosphere , 42 , 481-490. Rabe, R.C., 2005, A Model for the Vacuum Pyrolysis  of  Biomass ,  Stellenbosch, South Africa Senneca, O., Chirone, R., & Salationo, P. (2002). A Thermogravimetric Study of  Nonfossil  Solid  Fuels.  2. Oxidative Pyrolysis and Char
Combustion. Energy and Fuels , 16 , 661-668.
Senneca,  O.,  Chirone,  R.,  Masi,  S.,  & Salationo, P. (2002). A Thermogravimetric Study of
Nonfossil  Solid  Fuels.  1.  Inert Pyrolysis. Energy  and  Fuels ,  16 , 653-660.
Suyitno.  (2008).  Teknologi  Gasifikasi Biomasa  untuk  Penyediaan  Listrik dan  Panas  Skala  Kecil  Menengah. Dalam  Suyitno,  S.  As'ad,  A. Aisyati,  &  S.  Hadi, 32  UNS Membangun  Bangsa:  Potret  Hasil Karya IPTEK. Surakarta, Indonesia: UNS Press.