Volume  11  No.2 Juli 2019 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## PERUBAHAN KUANTITAS DAN NILAI KALOR CHAR DENGAN VARIASI TEMPERATUR PADA PIROLISIS LIMBAH BREM
Farid Majedi 1,* , Fredy Susanto 2 ,  Edi Munarwan 3 1,2,3 Program Studi Mesin Otomotif, Jurusan Teknik, Politeknik Negeri Madiun,
Jl. Serayu 84, Madiun, 63133 *E-mail: farid@pnm.ac.id Diterima: 4 Oktober 2018 Direvisi: 2 Februari 2019 Disetujui: 21 Februari 2019

## ABSTRAK
Pertumbuhan penduduk berbanding lurus dengan peningkatan kebutuhan energi. Konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia yang mencapai 586 juta barrel pada tahun 2014. Cadangan minyak bumi yang di dalam perut bumi semakin menipis dan terancam habis. Arang juga termasuk bahan bakar yang saat ini teknologinya dengan cara proses pembakaran biasa. Pirolisis   adalah proses dekomposisi  kimia bahan organik  melalui proses  pemanasan dengan  sedikit  atau  tanpa  oksigen,  dan  ini  merupakan  teknologi  penghasil  sumber  energi  alternatif.  Biomassa dalam  proses  pirolisis  ini  akan  mengalami  pemecahan  struktur  kimia  menjadi  fase  gas.  Proses  pirolisis menghasilkan  Char  (arang),  Tar  (bio  oil)  dan  gas.  Penelitian  ini  dilakukan  pada  penelitian  langsung  dengan proses pirolisis dengan variasi temperatur 250 o C, 350 o C, 450 o C, 550 o C. Dalam peneltian ini limbah brem dengan kadar  airnya  <  2%  dimasukkan  dalam  peralatan  pirolisis  dan  dilakukan  proses  pirolisis  dengan  variasi temperatur.  Berdasarkan  penelitian  ini  diperoleh  hasil,  semakin  besar  temperatur  pirolisis  maka  semakin  kecil massa char  yang dihasilkan.  Massa char terkecil pada temperatur 550 o C sebesar 160 gram dari  massa biomasa 500  gram.  Nilai  kalor  akan  semakin  meningkat  dengan  meningkatnya  temperatur.  Nilai  kalor  tertinggi  pada temperatur 550 o C sebesar 9358,131 Kkal/kg
Kata kunci: Pirolisis, Limbah Brem, massa, nilai kalor

## ABSTRACT
Population growth is directly proportional to the increase in energy demand. Fuel oil consumption in Indonesia, which  reached  586  million  barrels  in  2014.  Petroleum  reserves  in  the  bowels  of  the  earth  are  depleting  and threatened  with  exhaustion. Charcoal  also  includes  fuel  that  is  currently  the  technology  by  means  of  ordinary combustion processes. Pyrolysis is the chemical decomposition process of organic matter through a process of heating with little or no oxygen, and this is a technology that produces alternative energy sources. Biomass in the  pyrolysis  process  will  experience  the  breakdown  of  chemical  structures  into  the  gas  phase.  The  pyrolysis process produces Char (charcoal), Tar (bio oil) and gas. This research was carried out in direct research with pyrolysis processes with temperature variations of 250oC, 350oC, 450oC, 550oC. In this research, brem waste with a water content of <2% was included in the pyrolysis equipment and pyrolysis process was carried out with temperature variations. The smallest char mass at a temperature of 550oC is 160 grams from the mass of 500 grams of biomass. The heating value will increase with increasing temperature. The highest heating value at a temperature of 550oC is 9358,131 Kcal / kg
Keywords : Pyrolysis, Brem Waste, mass, heating value

## PENDAHULUAN
Pertumbuhan penduduk berbanding lurus  dengan  peningkatan  kebutuhan  energi (Gurnito  A.,  2016).  Konsumsi  bahan  bakar minyak  di  Indonesia  yang  mencapai  586  juta barrel  pada  tahun  2014  (BPH  Migas,  2017). Cadangan  minyak  bumi  yang  di  dalam  perut bumi  semakin  menipis  dan  terancam  habis (Didik  S,  2014).  Cadangan  minyak  bumi Indonesia sebesar 0,26% dari cadangan minyak bumi dunia, sementara cadangan gas bumi 2,8 %  dari  cadangan  dunia  pada  tahun  2013. cadangan  tersisa  hanya  bisa  untuk  memenuhi waktu 12 tahun ke depan yang terhitung sejak akhir  2012 (DEN  RI,  2014).  Arang  juga termasuk bahan bakar yang saat ini teknologinya  dengan  cara  proses  pembakaran biasa.  Nilai  kalor  arang  lebih  tinggi  dari  kayu (Gebresas,  Asmelash,  Berhe  &  Tesfay,  2015). Dari  data  ini  maka  diperlukan  pengembangan sumber  energi  yang  dapat  diperbarui  dengan cara  sintesa  carbon.  Sumber  bahan  dalam sintesis ini biomassa. Salah satu proses sintesa biomassa  yaitu  pirolisis.  Pirolisis    adalah proses  dekomposisi  kimia  bahan  organik melalui  proses  pemanasan  dengan  sedikit  atau tanpa  oksigen,  dan  ini  merupakan  teknologi penghasil  sumber  energi  alternatif.  Biomassa dalam  proses  pirolisis  ini  akan  mengalami pemecahan  struktur  kimia  menjadi  fase  gas (Farid M., 2015). Proses pirolisis menghasilkan Char (arang),  Tar  (bio  oil)  dan gas.
Makanan khas dari Kabupaten Madiun, Indonesia salah satunya adalah Brem. Brem  dibuat    dengan    bahan    dasar    beras ketan    putih/hitam,    dengan    melalui    tahapan proses fermentasi  dan  pengolahan  lanjut  maka dihasilkan brem, dari proses pengolahan  brem ini  akan  akan  tertinggal  limbah  brem  yang merupakan  limbah atau sampah. Limbah brem digunakan  makanan  ternak,  pupuk  organik, bioetanol  dll.  Kandungan  karbohidrat  limbah brem 14,7% dan protein 9,5% dan CO 2 19,5% (Ratih P., 2017).
Penelitian terdahulu,
Penelitian
Widya  W.  Dkk  (2013)  meneliti  tentang bagaimana  bentuk  Char  dan  produk  gas  dari pirolisis  biomassa  kayu.  Dalam  penelitian  ini dengan melakukan eksperimen variasi temperatur pirolisis dan heating rate 400K/jam. Pirolisis  yang  digunakan  adalah  pirolisis lambat. Dari hasil pengujian: proses
pembentukan  arang  dibagi  tiga  wilayah;  i) Wilayah  dehidrasi  dari  biomassa,  ii)  wilayah pirolisis  selulosa  dan  iii)  wilayah  pirolisis lignin.  Dalam  produk  gas,  komposisi  laju  alir gas  dan  gas  ditemukan  tergantung  pada  suhu pengaturan. Farid M. (2016) meneliti P engaruh variasi  temperatur  dan heating  rate terhadap terhadap massa dan nilai kalor. Variasi heating rate  adalah  673  K  /  jam  dan  1073  K  /  jam. Temperatur pirolisis yang digunakan bervariasi 523 K, 623 K, 723 K, 773 K dan 873 K untuk setiap  laju  pemanasan  ( heating  rate ). Efek perubahan  temperatur  dan heating  rate: semakin  tinggi  temperatur  dan heating  rate maka  semakin  kecil  massa  dan  volume char yang  terbentuk.  Dengan  kenaikan  temperatur maka  nilai  kalor  semakin  besar.  Nilai  kalor pada heating rate 1073 K/jam mempunyai nilai lebih  besar  daripada  nilai  kalor heating  rate 673  K/jam.  Ikhwanul  Q  (2015)  meneliti
Pengaruh Variasi Temperatur Terhadap Kuantitas Char Hasil  Pirolisis  Serbuk  Kayu Mahoni ( Switenia Macrophylla ) Pada RotaryKiln. Hasil  pengujian  semakin  tinggi temperatur  pirolisis  semakin  rendah  massa yang terbentuk.
Dari permasalahan yang telah dikemukakan,  penulis  ingin  meneliti  tentang Perubahan  Kuantitas  Dan  Nilai  Kalor Char Dengan  Variasi  Temperatur  Pada  Pirolisis Limbah  Brem.  Dalam  penelitian  ini  dilakukan dengan  cara  melakukan  pengujian  langsung menggunakan  alat  pirolisis  untuk  mengetahui pengaruh  temperatur  pirolisis  terhadap  nilai kalor  arang  dari  limbah  brem.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  variasi temperatur terhadap massa dan nilai kalor char. Dan  dengan  arang  hasil  pirolisis  diharapkan dapat  menghasilkan  arang  dengan  nilai  kalor tinggi.

## METODE PENELITIAN Alat dan Bahan
Limbah brem digunakan bahan biomassa,  dikeringkan  120  menit  pada  suhu 110  –  125 o C  kemudian  diayak  dengan saringan  mesh  18  sehingga  memiliki  diameter partikel  (Dp)  sekitar  =  1000  mikron.  Setelah kering,  limbah  brem  dimasukkan  ke  mesin untuk dipirolisis.

## Prosedur Pengujian
Pengujian penurunan massa pada biomassa
Jurnal Teknologi 11 (2) pp 91- 96 © 2019
Penelitian  pembentukan  arang  pada biomassa  selama  proses  pirolisis  dilakulan pada  instalasi    eksperimen  (Gambar  1). Sampel limbah brem kering diambil 500 gr dan dimasukkan  dalam  tabung  kecil.  Setelah  itu dimasukkan    dalam    tabung  pirolisis.  Gas  N 2 dengan flow  rate 3  l/menit  dialirkan  ke  dalam ruang pemanas pirolisis sampai kadar O 2 < 2 % dari  volume  ruang  pemanas  dan  buka  katup buang  pada  tabung  Pirolisis  supaya  gas  O 2 keluar. Tabung  dipanaskan  variasi  temperatur 250 o C,  350 o C,  450 o C,  550 o C  selama  2  jam. Hasil  massa  char  yang  didapatkan  dari  variasi temperatur,  dianalisa  prosentase  massa  dan volume  biomassa.  Char  yang  terbentuk  diukur nilai kalor pada masing-masing temperatur.
Gambar 1. Instalasi Pirolisis
Keterangan gambar: 1.   Tabung Gas N2.. 2. Regulator N2.
3.   Katup 1 Pembuka N2.
4.   Katup 2 Pembuka N2.
5.   Manometer.
6.   Sumbu Pemanas .
7.   Tabung Pyrolizer . 8. Termocouple dan Controler.
9.   Saluran Inlet pendingin. 10. Tabung Pendingin.
11. Saluran Outlet pendingin 12. Gelas Ukur 13. Saluran Outle tar . 14. Rangka/ frame.
15. Pompa Air.
16. Bak tempat air pendingin .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  Variasi  Temperatur  Pirolisis terhadap Massa Char
Gambar  2  merupakan  gambar  pengaruh temperatur  pirolisis  terhadap  massa  char. Variasi  temperatur  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah    yaitu  250˚C,  350˚C, 450˚C  dan  550˚C.  Pada  grafik  5.1
menunjukkan bahwa semakin besar temperatur pirolisis  maka  semakin  kecil  massa  char  yang dihasilkan.  Hal  ini  disebabkan    semakin  besar temperatur pirolisis maka unsur-unsur di dalam limbah  brem  semakin  banyak  terdekomposisi. Dengan  semakin  banyaknya  komponen  yang terdekomposisi maka massa char yang dihasilkan  semakin  kecil.  Massa  char  yang terbentuk semakin kecil dengan semakin besar temperatur  maka  tapi  kadar  C  semakin  murni. Pada  proses  pirolisis  reaksi  primer  atau dekomposisi dari selulosa terjadi pada temperatur 623 – 723 K sehingga produk yang dihasilkan hanya berupa gas dan char . Produk berupa  gas 1 , tar 1 dan char 1 terjadi  pada temperatur 723 – 1073 K dan pada temperatur 723  –  1073  K  terjadi  reaksi  tambahan  yaitu sebagian  dari tar 1 menjadi  gas 2 .  Sehingga semakin  tinggi  temperatur  maka  produk  gas yang  dihasilkan  akan  semakin  banyak  (Ken- Iciro,  T.,  2007).  Limbah  brem  yang  bahannya dari  ketan  banyak  memgandung  Kandungan karbohidrat  limbah  brem  14,7%  dan  protein 9,5% dan CO 2 19,5% (Ratih P., 2017). Protein tersusun  atas  unsur  karbon  (C),  hidrogen  (H), oksigen  (O),  nitrogen  (N),  dan  terkadang mengandung  zat  belerang  (S)  dan  fosfor  (P). Dari  komposisi  kimia  protein  terlihat  banyak unsur C dan H yang merupakan unsur penting dalam suatu bahan bakar.
Gambar 2. Kurva Massa Char dengan Variasi Temperatur Pirolisis
Pada  temperatur  250˚C  hanya  terjadi evaporasi  air  dan  sebagian  ikatan  atom  C-C (energi  ikatan  yang  paling  kecil)  yang terdekomposisi. Karena hanya air dan sebagian ikatan  atom  C-C    yang  terdekomposisi menyebabkan massa char menjadi paling besar dibandingkan  dengan  temperatur  350˚C, 450˚C, 550˚C.
Pada temperatur 350˚C terjadi evaporasi air,  ikatan  atom  C-C  dan  energi  ikatan  yang lebih besar (C-H, H-H, C-O) akan banyak yang terdekomposisi.  Hal  ini  menyebabkan  massa char  yang  dihasilkan  pada  temperatur  350˚C dari proses pirolisis lebih kecil daripada massa char yang dihasilkan pada temperatur 250˚C.
Pada temperatur 450˚C sampai temperatur  550˚C  terjadi  evaporasi  air,  ikatan atom  C-C  dan  energi  ikatan  yang  lebih  besar (C-H, H-H, C-O) sudah seluruhnya terdekomposisi.  Hal  ini  membuat  massa  char semakin  kecil  dengan  semakin  bertambahnya variasi temperatur.
Dalam  reaksi  dekomposisi  umumnya menggunakan panas untuk membantu reaksinya.  Saat  senyawa  memanas,  atom  akan bergetar  lebih  keras,  dan  dapat  memutuskan ikatan  kimia.  Sebagai  contoh,  jika  kalsium karbonat  (CaCO 3 )  dipanaskan  dengan  suhu tinggi,  akan  terurai  menjadi  kalsium  oksida (CaO)  dan  karbon  dioksida  (CO 2 ).  Dalam menguraikan senyawa menggunakan temperatur  tergantung  pada  kekuatan  ikatan yang  menjaga  tetap  bersama-sama.  Dalam contoh  ini,  kalsium  karbonat  kehilangan  atom karbon  dan  dua  atom  oksigen  sebagai  CO 2 , tetapi  kalsium  berpegang  pada  satu  atom oksigen  karena  ikatan  kalsium-oksigen  yang sangat  kuat  dan  tidak  bisa  dipatahkan  oleh pemanasan dengan suhu yang biasa.

## Pengaruh  Variasi  Temperatur  Pirolisis terhadap Volume Char
Gambar  3. Kurva  Volume  Char  dengan Variasi Temperatur Pirolisis
Pada  Gambar  3  adalah  volume  akhir char karena  pengaruh  variasi  temperatur  dan heating  rate hasil  piroliisis  limbah  brem.
Dalam  grafik  ini  trend  hampir  sama  dengan massa char .  Maka  pembahasan  hampir  sama dengan massa akhir char .
Pengaruh  Variasi  Temperatur  Pirolisis terhadap Nilai Kalor Char
Gambar  4  menunjukkan  semakin  tinggi temeperatur pirolisis maka semakin tinggi nilai kalor char .  Hal  ini  disebabkan  dengan bertambah  naiknya  temperatur  maka  semakin banyak  ikatan  atom  yang  dipegang  atom  C pada  karbohidrat  dan  proten  banyak  yang terputus  sehingga  didalam  ruang  reaksi semakin  banyak  kadar  C  (arang)  dan  semakin murni, maka dengan demikian nilai kalor akan semakin meningkat dengan meningkatnya nilai temperatur.
Nilai  kalor char secara  keseluruhan nilainya  jauh  lebih  besar  daripada  nilai  kalor arang    kayu.  Nilai  Arang  Kayu  Jati  ( Tectona
Grandis) Dengan Sistem Pengarangan Campuran Pada Metode Tungku Drum sebesar
7141 Kkal/kg (Rais S., 2016)
Gambar  4. Kurva  Nilai  Kalor  Char  dengan Variasi Temperatur Pirolisis

## KESIMPULAN
Semakin  besar  temperatur  pirolisis  maka semakin kecil massa dan char yang dihasilkan. Nilai  kalor  akan  semakin  meningkat  dengan meningkatnya temperatur

## DAFTAR PUSTAKA
BPH  Migas.  2017.  www.bphmigas.go.id/ konsumsi-bbm-nasional  diakses  tanggal 8 Maret 2018 pukul 09.32 wib
Dewan  Energi  Nasional  Republik  Indonesia.
2014 .  Laporan  Dewan  Energi  Nasional 2009-2014 . Jakarta Gebresas,  A..  Asmelash,  H.,  Berhe,  H.,  & Tesfay, T., 2015. Briquetting of Charcoal  from  Sesame  Stalk . Journal of Energy: 1–6.
Gurnito,  A.,  Sudarmanta,  B.,  2016. Pengaruh Ignition  Timing  Mapping  Terhadap Unjuk  Kerja  dan  Emisi  Engine  SINJAI
Jurnal Teknologi 11 (2) pp 91- 96 © 2019

## 650 CC Berbahan Bakar Pertalite RON
90 . Jurnal Teknik ITS. 5 (1): B30-35
Majedi,  F.,  Wijayanti,  W.,  Hamidi,  N.,  2015 , Parameter  Kinetik  Char  Hasil  Pirolisis Serbuk Kayu Mahoni (Switenia Macrophylla)  dengan  Variasi  Heating
Rate  dan  Temperatur ,  Jurnal  Rekayasa  Mesin 6 (1) : [1-7.p] Purwasih  R.  , Pemanfaatan  Limbah  Pabrik Brem Sebagai Bahan Baku Bioetanoluntuk  Bahan  Bakar  Alternatif , JPTM, 06 (02): 25-36
Qiram,  I  ,  Widhiyanuriyawan,  D.,  Wijayanti,
W., 2015, Pengaruh Variasi Temperatur Terhadap Kuantitas Char Hasil Pirolisis Serbuk Kayu Mahoni (Switenia
Macrophylla)  Pada  Rotary  Kiln. Jurnal
Rekayasa Mesin 6 (1): 39-44 Rahardja,    Istianto  B.,  Paryatmo  W.,  2017,
Analisa  Dan  Optimasi  Sistem  Pltgu Biomassa  Gas  Metan  Dengan  Daya  20 Mw, Jurnal Teknologi UMJ , 9 (2): 65-76
Salim, R., 2016, Karakteristik dan Mutu Arang Kayu  Jati  (Tectona  grandis)  dengan Sistem  Pengarangan  Campuran  pada Metode  Tungku  Drum ,  Jurnal  Riset Industri  Hasil Hutan  8 (2): 53 – 64 Sugiyanto  D.  2014. Pengaruh  Variasi  Jenis Busi  Dan  Campuran  Bensin  Methanol
Terhadap  Kinerja  Motor  4  Tak .  Jurnal Sainstech Politeknik Indonusa Surakarta. 1 (2) : [8.p.] Tanoue,  Ken-Iciro,    Hinauchi,  Tatsuya.,    Oo, Thaung., Nishimura, Tatsuo.,
Taniguchi,  Miki.,  dan  Sasauchi,  Ken- Ichi.,  2007 Modeling  of  heterogeneous chemical  reactions  caused  in  pyrolysis of  biomass  particles ,  Japan  : Advanced Powder Technol. , 18 (6): 825–840
Farid Majedi, Fredy Susanto , Edi Munarwan :Perubahan Kuantitas Dan Nilai Kalor  Char Dengan Variasi Temperatur Pada Pirolisis Limbah Brem
Jurnal Teknologi 11 (2) pp 91- 96 © 2019