## TOREFAKSI KONTINU MUNICIPLE SOLID WASTE (MSW) PADA SCREW CONVEYOR REAKTOR DENGAN SISTEM PEMANAS HEAT TRANSFER OIL

## Agus Apriyanto
Fakultas Teknik Universitas Sang Bumi Ruwa Jurai agus.apriyanto89@gmail.com
Abstrak. Teknologi konversi sampah kota menjadi bahan bakar yang saat ini sedang dikembangkan adalah melalui proses torefaksi. Salah satu jenis reaktor kontinu yang sedang dikembangkan untuk torefaksi sampah adalah  tipe  tubular.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  merancang  dan  membuat  unit  reaktor  torefaksi kontinu  tipe  tubular  yang  mampu  meningkatkan  kualitas  sifat-sifat  sampah  sebagai  bahan  bakar  padat, terutama nilai kalornya. Eksperimen menggunakan sampel Municipal Solid Waste (MSW) yang terdiri  dari campuran sampah rumah tangga, sampah komersial dan sampah di areal umum perkotaan. Pengolahan MSW memang  menjadi  isu  terkini  dalam  pengembangan  sumber  energi  berkelanjutan  di  Indonesia.  Paradigma umum  yang  masih  menjadi  andalan  dalam  penyelesaian  masalah  sampah  ini  adalah  melalui  pemusnahan dengan landfilling di TPA yang berdampak serius terhadap kesehatan dan lingkungan. Oleh karena itu upaya yang  signifikan  telah  dilakukan  untuk  memanfaatkan  MSW  sebagai  sumber  energi  baru  dan  terbarukan. Penelitian  in  bertujuan  untuk  mempelajari  pengaruh  temperature  torefaksi  mulai  dari  225°C-325°C  dengan waktu tinggal selama 30 menit menggunakan reaktor kontinu tipe screw conveyor. Karakteristik b ahan bakar padat  hasil  torefaksi  mempunyai  nilai  kalor yang  lebih  tinggi  dari  bahan  mentah  sebelum  ditorefaksi  yakni sebesar  5424,60  kcal/kg  setara  dengan  batubara  subbituminus  B  yang  berlangsung  pada  temperatur  275°C, dan  terbukti  bahwa  kandungan  fixed  carbon  (FC)  yang  semakin  tinggi  dan  turunnya  rasio  atom  O/C  akan meningkatkan  nilai  kalor  produk  torefaksi.  Ini  menunjukan  bahwa  proses  torefakasi  kontinu  efektif  untuk digunakan sebagai model pengembangan sistem torefaksi skala besar.
Kata kunci: Analisys Ultimate , Municiple Solid Waste , Proximate , Nilai Kalor, Torefaksi Kontinu.

## I. PENDAHULUAN
Peningkatan  konsumsi  energi  dan peningkatan  timbunan  sampah  merupakan dua  permasalahan  yang  sering  muncul seiring dengan peningkatan populasi penduduk dan tingkat ekonomi. Sesuai data tahun  2015,  tercatat  konsumsi  energi  di Indonesia meningkat dengan laju peningkatan  rata-rata    pertahun  3,99%  dari 555,88 juta SBM (Standar Biaya Masukan) ditahun  2000  menjadi  961,39  juta  ditahun 2014.  Sementara  sumber  energi  saat  ini masih  bergantung  pada  energi  primer  pada bahan  bakar  fosil  yang  masih  terbatas  dan tidak bisa diperhaharui menimbulkan kekhawatiran  akan  krisis  energi  dimasa yang  akan  datang  jika  tidak  ditemukan sumber energi yang baru.
Dari kenyataan tersebut maka diperlukan  usaha  yang  intensif  untuk mencari  sumber  energi  baru  yang  bersifat terbarukan. Potensi sumber energi baru dan terbarukan yang belum dimanfaatkan secara optimal  adalah  sampah  padat  perkotaan atau Municiple  Solid  Waste (MSW). Perkiraan  total  produksi  sampah  kota  di Indonesia  adalah  45,5  juta  ton  pertahun yang  umumnya  mencakup  sampah  rumah tangga,  sampah  komersial,  industri  dan sampah  diarea  umum  lainnya.  Pengolahan MSW  memang  menjadi  isu  terkini  dalam pengembangan sumber energi berkelanjutan di Indonesia. Paradigma umum yang masih menjadi andalan dalam penyelesaian masalah sampah ini adalah melalui pemusnahan dengan landfilling dan insinerasi  di  TPA  yang  berdampak  serius terhadap kesehatan dan lingkungan .
Agus Apriyanto : Torefaksi Kontinu Municiple Solid Waste (MSW) Pada Screw Conveyor Reaktor Dengan Sistem Pemanas Heat Transfer Oil
Salah  satu  metode  untuk  mengatasi permasalahan  sampah,  saat  ini  telah dikembangkan  proses  termal  teknologi melalui  torefaksi . Torefaksi  adalah  metode perlakuan panas untuk meningkatkan biomassa mentah menjadi bahan bakar yang disempurnakan dengan sifat yang lebih baik seperti  nilai  kalor  yang  tinggi  dan kandungan  karbon  [3].  Torefaksi  biasanya dilakukan dalam temperature 200°C- 300°C untuk  waktu  tinggal  selama  30-60  menit dalam  lingkungan inert pada  tekanan atmosfir.  Sebagai  akibat  dari  torefaksi, biomassa  menunjukkan  perilaku  rapuh  dan penurunan  kekuatan  mekanik  sehingga menghilangkan masalah grindability miskin biomassa  mentah.  Selain  itu,  torefaksi meningkatkan hasil energi biomassa produk torefaksi  karena  peningkatan  kandungan karbon. Karena sifat-sifat yang ditingkatkan ini,  nilai  dalam  hal  kandungan  karbon  dan nilai  kalor  dari  biomassa  yang  dikeringkan sebagai bahan bakar secara signifikan lebih tinggi daripada biomassa mentah.
Penelitian  tentang  torefaksi  bukanlah ide baru dalam dunia teknologi thermocemical. Dalam  proses  torefaksi, jenis  reaktor  sangat  berpengaruh  terhadap ketelitian pengaturan proses dan keseragaman  yang  baik  serta  menghasilkan produk  dengan  kualitas  tinggi.  Secara umum  banyak  karya  ilmiah  yang  terdapat dalam  literature  menggunakan  toferaksi dalam proses batch. Padahal dalam aplikasi dunia  industri,  torefaksi  kontinu  lebih menguntungkan digunakan
untuk
memproduksi  bahan  bakar  padat  karena pertimbangan kesinambunagan antara massa  material  yang  masuk  dengan  laju panasnya..  Maka  dari  dasar  inilah  perlu dikembangkan  torefaksi  kontinu  termasuk jenis reaktornya.
Salah  satu  temuan  dari  penelitian  ini adalah rancangan sebuah reaktor tipe screw conveyor  yang merupakan  jenis  reactor kontinu.  Reaktor  ini  berbentuk  tabung dengan  dua  dinding  tetap  dan  yang
bergerak  adalah  material  di  dalam  reaktor tersebut  dengan  sistem secrew  conveyor. Reaktor  dirancang  menggunakan  pemanas oli  jenis heat  transfer  oil tipe Calflo TM AF yang  ditempatkan  antara  dinding  luar tabung  reaktor  dan  dinding  dalam. Heat transfer  oil dipanaskan  dengan  nyala  api burner,  kemudian  panas  yang  dihasilkan diteruskan  pada  dinding  dalam  reaktor  dan dikontrol sampai dengan variasi temperatur proses  torefaksi  yang  telah  ditentukan. Keuntungan  dari  reaktor  ini  meliputi reaktor  berjalan  secara  kontinu,  penyaluran panasnya lebih cepat dan merata dibandingkan dengan menggunakan pemanas  electrik  atau  minyak  pelumas biasa  dan  permukaan  perpindahan  panas yang lebih besar.
Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk  melakukan  eksperimen  torefaksi MSW  pada  variasi  suhu  antara  225°C- 325°C  menggunakan  reaktor  koninu  tipe screw  conveyor reaktor  pada  tekanan atmosfer  selama  30  menit..  Analisis  akhir berupa  analisis  proksimat,  ultimate  dan nilai  kalor  (HHV)  juga  diukur  dan dibandingkan  antara  MSW  mentah  dan hasil  torefaksi.  Pengaruh  suhu  torefaksi yang  berbeda  pada  hasil  massa  dan  hasil energi juga diteliti.

## II. MATERIAL DAN METODE

## Material
Dalam  penelitian  ini,  sampel  MSW yang digunakan terdiri dari campuran daun, ranting,  nasi,  kulit  jeruk  dan  kulit  pisang. Penentuan  sampel  biomassa  diperoleh dengan  cara  mensimulasikan  kompososisi komponen  yang  lazim  untuk  sampah perkotaan terutama di kawasan umum. Pada kawasan  umum  biasanya  mengandung sedikit  sampah  sisa  makanan  yang  terdiri dari  nasi,  kulit  jeruk  dan  kulit  pisang  dan didominasi oleh daun-daun yang berserakan
akibat  pohon-pohon  yang  ada  di  ruang terbuka hijau (RTH) tata kota.
Kandungan lignoselulosa sampel mentah masing-masing diuji terlebih dahulu dan  hasilnya  adalah  kulit  pisang  memiliki komposisi  10,03%  hemiselulosa,  34,32% selulosa  dan  24,32%  lignin.  Kulit  jeruk memiliki  komposisi  19,53%  hemiselulosa, 45,32%  selulosa  dan  14,16%  lignin.  Daun memiliki  komposisi  10,15%  hemiselulosa, 29,33%  selulosa  dan  35,14%  lignin. Ranting memiliki komposisi 14,54% hemiselulosa, 51,59 % selulosa dan 39,66% lignin.
Standar  SNI  14-1304-  1989  untuk  uji hemiselulosa,  SNI  0492-2008  untuk  lignin dan in  house  method untuk  total  selulosa. Sampel  campuran  MSW  mentah  dicacah dengan  ukuran  partikel  seragam  ±  1  cm kemudian  dikeringkan  dengan  kadar  air kurang dari 10 % kemudian dipindahkan ke dalam wadah kedap udara sampai eksperimen torrefaksi dilakukan.

## Eksperimen Torefaksi
Percobaan torefaksi dilakukan menggunakan  reaktor  tubular  horizontal tipe screw  conveyor dengan  panjang  1600 mm, diameter tabung dalam 203.2, diameter tabung luar 254 mm, menggunakan  burner  LPG.  Pengujian  ini dilakukan    pada  temperatur  proses  225°C, 250°C,  275°C,  300°C,  325°C,  waktu tinggal  ±  30  menit  dengan  massa  sample umpan adalah 1 Kg. Parameter yang diukur meliputi  waktu  pengujian,  bukaan control valve LPG, temperatur reaktor dan temperatur  oli  pemanas  pada  ketiga  titik thermocouple yang  dipasang  pada  posisi masuk material (Inlet), posisi bagian tengah tabung  reaktor (Centre) dan  posisi  keluar material (Outlet).
Mekanisme  pengujian  sebagai  berikut mulanya reaktor dilakukan pemanasan awal (initial  heating) sampai  mencapai  kondisi steady  state sesuai  pada  tempeartur  proses
yang  ditentukan,  kemudian  sampah  umpan 1  kg  dimasukan  melalui feeding  hooper secara  perlahan,  sekaligus  membuka  katup nitrogen yang berfungsi membatasi oksigen didalam  reaktor  yang  dapat  menyebabkan reaksi  dengan  senyawa  gas methane yang dikhawatirkan dapat menyebabkan ledakan. Material  sampah  dibawa  melalui screw conveyor selama durasi 30 menit, kemudian sampah  akan  keluar  dari  dalam  reaktor tersebut dan masuk kedalam tabung cooling char untuk  didinginkan  selama  10  menit, dan kemudian material sampah akan keluar melalui exhaust line berupa arang.
Arang kemudian ditimbang dan dipindahkan  ke  wadah  kedap  udara. Percobaan dilakukan selama 3 kali dan rata- rata  percobaan  disajikan  dalam  penelitian ini.  Analisis  untuk  biomassa  mentah  dan hasil  torefaksi  meliputi  analisis  ultimate, proximate dan nilai kalor. Analisis proximate dilakukan dengan standar ASTM D1762-84,  dan  untuk  nilai  kalor  diukur dengan  menggunakan boom  calorimeter dengan standard ASTM D388.
Analisis  proximate  dilakukan  untuk mengetahui  komponen  penyusun  bahan bakar padat seperti kandungan karbon tetap (fixed carbon), zat volatile (volatile matter), kadar  air  dan  abu.  Pengujian  nilai  kalor bertujuan  untuk  mengetahui  nilai  kalor yang  terkandung  dalam  biomassa  mentah dan  produk  torefaksi.  Sementara  uji ultimate dilakukan untuk mengetahui komposisi  hidrokarbon  bahan  bakar  yang dinyatakan dalam unsur elemen dasar yaitu C,  H,  O,  S  sedangkan  kelembapan, kandungan  anorganik,  abu  (ash)  tidak berkaitan dengan analisis ultimate.
Pengujian  proximate  dan  nilai  kalor dilakukan  di  Laboratorium  Penguji  dan Kalibrasi  Balai  Riset  dan  Standardisasi Industri  Bandar  Lampung  (BARISTAN). Sementara  uji  ultimate  dilakukan  di Pengujian
Pusat
Penelitian dan Pengembangan Teknologi Mineral
Agus Apriyanto : Torefaksi Kontinu Municiple Solid Waste (MSW) Pada Screw Conveyor Reaktor Dengan Sistem Pemanas Heat Transfer Oil
Batubara  Bandung  (Puslitbang  Tekmira) Kota Bandung.
Gambar 1. Skema proses torefaksi kontinu

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Temperatur Internal Reaktor
Pada  pengujian  temperatur  reaktor, langkah  pertama  yang  dilakukan  adalah pemanasan  awal  (initial  heating)  reaktor dalam  kondisi  kosong,  hal  ini  untuk mengetahui  waktu  yang  dibutuhkan  untuk dapat  mencapai  temperatur  proses  yang ditentukan yakni 225°C- 325°C.
Hasil pengujian diperoleh indikasi awal bahwa  dalam  periode  waktu  pemanasan dikatahui  terdapat  kecenderungan  semakin tinggi  temperatur  oli  pemanas  maka  selisih temperatur  antara  oli  dengan  dinding reaktor  dalam  (ΔT)  semakin  kecil.  Proses pemanasan  yang  kontinu  dari  nyala  api burner pada permukaan dinding luar reaktor yang  berisi  oli  pemanas  menyebabkan temperatur  dalam  reaktor  yang  terus meningkat,  seiring  dengan  meningkatnya temperatur  oli  pemanas.  Selama  periode waktu pemanasan 75 menit, beda temperatur  dinding  luar  dan  dalam  reaktor (ΔT)  cukup  tinggi  namun  terus  menurun dan mendekati nol sampai dengan temperatur 325 °C selama durasi 135 menit.
Hal ini membuktikan bahwa perpindahan  panas  yang  terjadi  pada permukaan  dinding  reaktor  semakin  besar. Penurunan  densitas  oli  akibat  peningkatan temperatur  menyebabkan  difusivitas  termal semakin meningkat, sehingga akan semakin cepat  penjalaran  panas  ke  dinding  dalam reaktor. Pada pemanasan awal ini
maksimum temperatur dalam reaktor dibatasi sampai dengan mencapai ± 325 °C, karena range temperatur yang akan digunakan selama proses torefaksi menggunakan  material  sampah  biomassa adalah  ±  225°C  sampai  dengan  temperatur maksimal  ±  325  °C  proses  tanpa  oksigen pada tekanan atm.
Proses  torefaksi  yang  lebih  dari temperatur maksimal tersebut akan menyebabkan  dekomposisi  zat-zat  volatile dan  karbon  yang  besar,  juga  kehilangan lignin  pada bimassa yang  tinggi. Sehingga kerugian  tersebut  dapat  menyebabkan produk  hasil  torefaksi  kurang  baik,  terlalu rapuh  dan  sulit  untuk  dibentuk.  Selain  itu temperatur yang terlalu tinggi juga membuat hancur kandungan selulosa menyebabkan pembentukan tar pada temperatur > 325°C. Ini alasan menentukan batas  maksimum  temperatur  torefaksi  pada pengujian ini adalah ± 325°C.
Gambar 2. Grafik laju kenaikan temperature dinding dalam reaktor (T in ) dan oli pemanas (T out )
Namun  dilihat  dari  Gambar  2.  ada kecenderungan  temperatur  reaktor  dan  oli terus  meningkat  sampai  pada  titik  dimana terjadi  kondisi  isotermal.  Gambar  3. menunjukan  bahwa  variasi  suhu  yang berbeda  pada  posisi  aksial  didalam  reaktor selama  durasi  pengujian  190  menit  secara konsisten, suhu reaktor dalam reaktor lebih rendah  dari  suhu  dinding  reaktor.  Pada durasi  60  menit  T in .  226°C,  T out 255°C dan  seterusnya  pembacaan  temperatur diketahui  bahwa  selisih  antara  temperatur dalam  dan  dinding  reaktor  semakin  kecil, hal ini kemungkinan terjadi reaksi
eksotermik  karena  ada  efek  pendinginan dari  nitrogen  dingin  yang  masuk  kedalam reaktor.
Gambar 3. Grafik temperatur maksimum reaktor
Setelah proses pemanasan awal, eksperimen selanjutnya adalah mengunakan sampel sampah biomassa campuran yang terdiri dari daun, ranting, nasi, kulit jeruk dan kulit pisang. Pengujian ini dilakukan pada temperatur proses 225°C, 250°C, 275°C, 300°C, 325°C, waktu tinggal ± 30 menit dan waktu pendinginan ± 15 menit, dengan massa sample umpan adalah 1 Kg.
Pada mulanya terdapat beberapa permasalahan  umum  saat  pengoperasian reaktor  dengan  pengujian  sampel  sampah biomassa  ini  diantaranya:  panas  dari  nyala api  burner  pada  saat running  test dan pemanasan awal pada pengujian sebelumnya membuat v-belt yang digunakan  sebagai  transmisi  daya  dari electromotor ke  poros screw  conveyor mengalami  pemuaian  sehingga  proses pemindahan  daya  tidak  berjalan  maksimal ( v-belt sering  terjadi  selip)  dan  solusi  yang diberikan  adalah  dengan  menyetel  kembali dudukan  dari electromotor dan pulley tersebut  dan  mengganti v-belt yang  sudah kendor.
Permasalahan  yang  lain  adalah  poros rotary  valve yang  bengkok  akibat  tidak mampu mendorong material masuk kedalam ruang reaktor dikarenakan sampah yang  macet  diantara  dinding rotary  valve dengan  sudu  impelernya,  terutama  untuk jenis sampah ranting yang memiliki tekstur keras.  Pada  kondisi  tersebut  percobaan
dibatalkan  dan  diulang  setelah  dilakukan perbaikan  terhadap rotary  valve tersebut. Masalah  tersebut  bisa  diselesaikan  dengan cara  memperkecil  kembali  ukuran  partikel sampah  umpan  dan  memperbesar  diameter poros serta memperlebar jarak antara rumah rotary  vave dan  sudu  impelernya  sampai batas  toleransi  maksimum  yang  juga  harus diperhatikan agar tetap oksigen tidak masuk dan  berkontak  dengan  gas methane di dalam reaktor.
Dengan  demikian,  ini  menyiratkan bahwa  ukuran  partikel  sampah  umpan merupakan  faktor  yang  penting  dalam proses  torefaksi,  terutama  untuk  reaktor kontinu yang menggunakan sistem air  lock rotary valve. Implikasi dari proses penyumbatan  bisa  berakibat  fatal,  dengan demikian menyarankan agar proses tersebut meminimalkan prevalensi gesekan  antar partikel  dan  memperhalus  ukuran  partikel sampah umpan.
Pada  pengujian  awal  menggunakan sampah  biomassa  proses  torefaksi  terjadi pada  temperature  225°C.  Gambar  4. menunjukan  profil  temperatur  yang  terjadi diruang reaktor dan selimut oli. Temperatur pemanasan awal sampai dengan temperatur reaktor mencapai 225°C berlangsung dalam waktu  45  menit  dengan  bukaan  control valve  sebesar  200°  sampai  dengan  220°, selanjutnya gas nitrogen diinjeksikan kedalam  reaktor,  kemudian  temperatur reaktor dijaga dalam kondisi steady selama 50  menit,  setelah  temperatur  reaktor mampu mempertahankan kondisi steady nya kemudian  sampah  umpan  sebanyak  1  kg dimasukan  melalui feeding  hooper dan sekaligus menghitung waktu proses torefaksi  sampah  mulai  masuk  sampai dengan  sampah  mulai  keluar  dari  reaktor, dan  dari  hasil  pengujian  tercatat  bahwa sampah  mulai  keluar  dimenit  ke  135  atau dengan  waktu  tinggal  sampah  didalam ruang  reaktor  adalah  selama  45    menit dengan  ±  30  menit  waktu  untuk  proses
T in =  225°C T out =  260°C t = 60 mnt max T = 375°C
Agus Apriyanto : Torefaksi Kontinu Municiple Solid Waste (MSW) Pada Screw Conveyor Reaktor Dengan Sistem Pemanas Heat Transfer Oil
torefaksi  di  ruang  reaktor  dan  ±  10  menit waktu pendinginan di dalam cooling char.
Gambar 4. Grafik proses torefakasi pada temperature 225°C
Gambar 5. Grafik proses torefakasi pada temperature 250°C
Gambar 6. Grafik proses torefakasi pada temperature 275°C
Gambar 7. Grafik proses torefakasi pada temperature 300°C
Gambar 8. Grafik proses torefakasi pada temperature 325°C
Kemungkinan  hal  ini  dipengaruhi akibat temperature proses yang tinggi, yang mengakibatkan  tidak  hanya  kandungan hemiselulosa  yang  terdekomposisi,  namun ada  sebagian  kandungan  selulosa  yang terdekompisisi.
Waktu  tingggal  sampah  biomassa didalam ruang reaktor, berpengaruh terhadap  degradasi  termal  dari  biomassa. Waktu  tinggal  yang  lebih  lama  membuat massa  yield yang  lebih  rendah  namun memberikan  densitas  energi  yang  lebih tinggi.  Terlepas  dari  itu,  waktu  tinggal dalam proses torefaksi tidak terlalu dominan  dibandingkan  dengan  temperature torefaksi. Reaktor Kontinu tipe tubular hasil pembuatan  dan  digunakan  sebagai  alat pengujian  dirancang  untuk  waktu  tingggal selama 30 menit.
Tabel 1. Waktu tinggal masing-masing temperatur
Temperatur (°C) Initial Heating (menit) Reside nce Time (menit) Cooling Time (menit) Total (menit) 225 95 30 10 135 250 101 30 15 146 275 115 30 15 160 300 170 30 20 220 325 185 30 20 235 Rata- Rata 132 30 16 179
Pada  hasil  pengujian  yang  terakhir yakni  temperatur  325°C,  terjadi    fenomena
0 30 51 59 69 79 86 90 91 98 102 106 116 126 136 146 156 Waktu (Menit) Toil (T4) (°C) 350 300 250 Waktu (Menit) 50 Toil (T6) (°C) 100 Treaktor (T3) (°C) 150 Toil (T2) (°C) 200 Treaktor (T1) (°C) 400
keluarnya  cairan  tar  dibeberapa  titik diantaranya: saluran  pembuangan  gas methane , bearing  poros  screw  conveyor dan saluran keluar produk hasil torefaksi.
Hasil  pengujian  telah  menunjukan prediksi  perubahan  hasil  produk  dengan berubahnya  temperatur  torefaksi  selama waktu  tinggal  30  menit.  Dengan  kondisi parameter  proses  yang  divariasikan  dalam penelitian  ini,  perubahan  yang  paling mudah  diamati  adalah  variasi  dalam temperatur  reaktor,  kenaikan  temperatur reaktor  menurunkan  hasil  produk  padatan. Efek tersebut konsisten dengan teori bahwa meningkatnya  baik  temperatur  maupun waktu  tinggal  dari  proses  torefaksi  akan menyebabkan devolatilisasi produk padatan yang  lebih  ekstensif  dan  dengan  demikian menghasilkan produk padatan yang rendah.
a).Pra Torefaksi
b). T225°C c). T250°C c). T275°C d). T300°C e). T325°C
Gambar 9. Perubahan warna char hasil torefaksi
Laju  aliran  nitrogen  dalam  muatan sampah  biomassa  pada  reaktor  tidak memiliki  dampak  signifikan  terhadap  hasil produk sehingga pengaruhnya dapat diabaikan.  Proses  torefaksi  merubah  sifat fisik  sampah,  jika  dilihat  dari  warnanya, sampah  biomassa  hasil  torefaksi  berubah warnanya menjadi kehitaman, seperti arang. Perubahan  yang  lain  yang  terlihat  dalam
kekerasan  dan  keuletan,  sampah  hasil torefakasi mejadi lebih lunak dan getas.
Hasil perolehan massa (mass yield) dan energi (energy  yield) untuk  torefaksi sampah  kondisi  kering  dapat  dilihat  pada Gambar 10.
Gambar 10. Grafik perolehan massa dan energi
Gambar 10 menunjukan bahwa kandungan  energi  yang  tersimpan  dalam produk  torefaksi  masih  tersisa  sekitar  52% sampai  81%  dan  perolehan  massanya sebesar  46%  sampai  78%.  Semakin  tinggi temperatur  proses  torefaksi  perolehan massa  produk  torefaksi  semakin  kecil. Ketika  temperatur  proses  meningkat  dari 225°  C  sampai  325°C  perolehan  massa menurun  secara  drastis  mencapai  30% fraksi massa.
Hasil  uji  nilai  kalor  produk  torefaksi komponen  sampah  campuran  bervariasi antara  4747.08  kcal/kg  sampai  dengan 5424.60  kcal/kg.  Nilai  kalor  yang  diukur adalah  untuk  masing  masing  variasi temperatur proses dengan waktu  tinggal  30 menit.
Gambar 11. Grafik Nilai Kalor produk torefaksi
Agus Apriyanto : Torefaksi Kontinu Municiple Solid Waste (MSW) Pada Screw Conveyor Reaktor Dengan Sistem Pemanas Heat Transfer Oil
Gambar 11. menunjukan hasil pengujian  terlihat  bahwa  produk  torefaksi sampah biomassa campuran mengahasilkan nilai  kalor  yang  lebih  tinggi  dibandingkan sampah mentah. Nilai kalor tertinggi terjadi pada  temperatur  proses  275°C  yakni sebesar  5.424,60  kcal/kg,  namun  pada temperature  300°C  dan  325°C  hasil pengujian  menunjukan  nilai  kalor  yang lebih rendah. Hemiselulosa sampah terdekomposisi  dalam  jumlah  yang  besar pada  temperatur  torefaksi  225°C  hingga 275°C.  Hal  ini  dapat  diindikasi  dengan melihat  selisih  nilai  kalor  yang  besar  dari kedua temperatur tersebut.
Gambar 12. Grafik hasil uji proximate produk torefaksi
Gambar  12  menunjukan  hasil  uji proximate pada basis kering dengan metode pengujian  ASTM  D  1762-84  terhadap komponen  sampah  biomassa  campuran. Hasil  yang  diperoleh  menunjukan  bahwa kandungan  komponen  sampah  didominasi oleh volatile  matter (VM)  dan Fixed Carbon (FC).  Komponen  VM  berpengaruh terhadap  nilai  kalor  hasil  pembakaran, namun  tidak  sebesar  nilai  kalor  yang dihasilkan  oleh  FC.  Semakin  tinggi kandungan FC semakin meningkatkan nilai kalor bahan bakar. Kandungan FC tertinggi pada  temperature  325°C  yakni  sebesar 47,99%  dan  terendah  pada  sampel  mentah sebesar  21,05%.  Sedangkan  fraksi  massa zat  volatile  menurun  dari  47,00%  menjadi 40,13%.
Kandungan air yang dimiliki komponen  sampah  hasil  torefaksi  cukup
rendah  yakni  kurang  dari  8%.  Sementara hubungan yang kuat juga terlihat antara FC yang  diukur  dalam  produk  padatan  dan hasil  massa  produk  padat (massa  yield) yang  dicapai  selama  pengujian  torefaksi. Pengujian  sampel  dengan  temperature proses  torefaksi  yang  tinggi  menyebabkan kandungan tinggi FC yang tinggi sebanding dengan  kehilangan  massa  dan  energi, namun  menghasilkan  densitas  energi  yang tinggi  sehingga  berpengaruh  terhadap  nilai kalor bahan bakar padat hasil torefaksi.
Ketika  MSW  dibakar  pada  suhu  yang lebih tinggi, lebih banyak volatil dilepaskan dan  diperoleh  hasil  massa  yang  rendah dalam  bentuk  padatan.  Dengan  demikian limbah  padat  biasanya  mengandung  lebih banyak  abu  dan  FC  tetapi  kurang  VM karena  kehilangan  massa  selama  proses torefaksi.
Gambar 13. Grafik hasil uji ultimate produk torefaksi
Hasil  uji ultimate pada  basis  kering menunjukan bahwa konsentrasi atom berturut-turut  adalah  C  >  O  >  H  >  N  >  S. Persentase  berat  konten  C  meningkat dengan peningkatan suhu torefaksi. Sebaliknya,  persentase  berat  H  dan  O menurun dengan konstan. Hal ini disebabkan  oleh  efek  dehidrasi  dan  de- karbon dioksida yang terjadi selama proses torefaksi  biomassa.  Ketika  temperatur torrefaksi meningkat, diharapkan kandungan  lebih  banyak  zat-zat  volatil seperti  karbon  monoksida  (CO),  karbon dioksida  (CO 2 )  dan  air  (H 2 O)  dengan demikian menghasilkan penurunan
kandungan  H  dan  O  untuk  hasil  torefaksi MSW.  Sementara  itu,  kandungan  N  sedikit meningkat  tetapi  kandungan  S  tidak mengalami  perubahan  signifikan  ketika suhu torefaksi meningkat.
Kandungan  kimia  produk  torefaksi dapat  dilihat  pada  Gambar  13.  Hasil pengujian  menunjukan    bahwa  pengaruh kondisi operasi temperatur torefaksi terhadap  kandungan  atom  dari  sampah campuran  biomassa  sangat  jelas  terlihat. Sebagai  contoh  untuk  kandungan carbon semakin tinggi temperatur sisa atom carbon semakin  besar.  Sampah  mentah  memiliki kandungan carbon sebesar  42.6%,  setelah dilakukan  proses  torefaksi  naik  hingga komposisinya  mencapai  54.94%  seiring dengan naiknya temperatur proses.
Sebaliknya  kandungan  oksigen  yang tersimpan  pada  sampah  mentah  sebesar 44.78%  setelah  dilakukan  proses  torefaksi diperoleh  residu  oksigen  turun  hingga  27 %.  Seperti  halnya  dengan  penurunan kandungan hidrogen dan sulfur. Kandungan unsur carbon sebanding dengan Nilai Kalor. Unsur  C  terdapat  dalam fixed  carbon dan volatile  matter ,  sementara  unsur  H  dan  O berasal dari kandungan hidrokarbon dan air yang terdapat dalam produk torefaksi.
Tabel 2. Perbandingan O/C dan HC
Sampah Mentah T.225 °C T. 250 °C T. 275 °C
T. 300 °C
T. 325 °C
O/C
(%) 0.78 0.63 0.56 0.45 0.53 0.36 H/C (%) 1.78 1.55 1.48 1.27 1.33 0.97 Ketika temperatur
torefaksi ditingkatkan  dari  225°C  menjadi  325°C, hasil  rasio  molar  H/C  menurun  dengan konstan  dari  1.78  ke  1.55,  1.48,  1.27,  1.33 dan  0,97.  Pada  rentang  suhu  yang  sama, kandungan  oksigen  pada  sampah  produk torefaksi  lebih  sedikit  dari  sampah  mentah, sehingga  rasio  O/C  sampah  hasil  torefaksi menurun.  Rasio  molar  O/C  menurun  dari
0.78  ke  0.63,  0.56,  0.45,  0.53  dan  0.36. Selama  torefaksi,  karena  suhu  meningkat, persentase berat  konten  C meningkat  tetapi persentase  berat  H  dan  O  menurun  yang menjelaskan penurunan rasio H/C dan O/C. Selain  itu,  rasio  O/C  yang  lebih  rendah biasanya menguntungkan karena nilai kalor cenderung  meningkat.  Penurunan  O/C sekaligus  H/C  ini  akan  meningkatkan kualitas  bahan  bakar.  Peningkatan  kualitas yang  diperoleh  cukup  signifikan,  dimana bahan bakar padat produk torefaksi sampah biomassa campuran yang mewakili sampah kota mendekati batubara.
Gambar 14. Plot posisi bahan bakar produk torefaksi dengan Diagram Van Krevelen

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Dari  penelitian  ini,  analisis  akhir menunjukan  bahwa  pengaruh  terhadap perubahan  fisik  sampah  produk  torefaksi secara  visual  berbada,  semakin  tinggi temperatur, warna produk torefaksi semakin kehitaman  dan  tingkat  keuletan  produk semakin  getas  atau  rapuh.  Persentase  berat isi  C  dalam  produk  torefaksi  meningkat tetapi  persentase berat  kandungan H dan O menunjukkan  tren  sebaliknya.  Hal  ini menghasilkan  kecenderungan  penurunan rasio  molar  H/C  dan  O/C  untuk  produk torefaksi.  Analisis  proksimat  menunjukkan pola  menurun  untuk  abu  dan  FC  tetapi HHV  cenderung  meningkat  ketika  suhu
Gambut Lignit Batubara Antrasit Sampah Mentah 225°C 250°C 275°C
Agus Apriyanto : Torefaksi Kontinu Municiple Solid Waste (MSW) Pada Screw Conveyor Reaktor Dengan Sistem Pemanas Heat Transfer Oil
torefaksi  meningkat.  Bahan  bakar  padat hasil  torefaksi  mempunyai  karakteristik nilai  kalor  yang  lebih  tinggi  dari  bahan baku  yakni  sebesar  5424,60  kcal/kg  pada temperatur  275°C  setara  dengan  batubara subbituminus B.

## DAFTAR PUSTAKA
Amrul.  Hardianto,  Toto.,  Suwono,  Aryadi., Pasek,  Darmawan.  2011. Balance
Energi pada Proses Torefaksi Sampah Kota  Menjadi  Bahan  Bakar  Padat Ramah  Lingkungan  Setara  Batubara untuk Memperhitungkan Tingkat Kelayakannya .  Prosiding  Optimalisasi Peran Teknik Mesin Dalam Meningkatkan Ketahanan Energi Seminar  Nasional  Teknik  Mesin  X Universitas Brawijaya. ISBN 978-602-
19028-0- 6.
Amrul.  2014. Pemanfaatan  Sampah  Menjadi Bahan  Bakar  Padat  Setara  Batubara Melalui  Proses  Torefaksi .  Disertasi
Institut Teknologi Bandung. Bandung.
Batidzirai, B., Mignot, A.P.R., Schakel, W.B., Junginger,  H.M.,  Faaij,  A.P.C.  2013. Biomass  Torrefaction  Technology :
Techno-economic  Status  and  Future
Prospect . Energy 62 (2013) 196-214.
Basu  Pabir.  2013. Biomass  Gasification, Pyrolysis, and Torrefaction: Practical Design  and  Theory,  Second  Edition. Elsevier, Oxford, UK.
Basu  Pabir  dan  Dhungana  A.  2013. An Investigation  Into  the  Effect  of
Biomass Particle Size on its Torrefaction . Chem. Eng.
Chen,  Dezhen.,  Lijie,  Yin.,  Huan,  Wang., Pinjing, He. 2014. Pyrolysis
Technologies  for  Municipal  Solid Waste: A Review . Waste Management.
Faris  Muhammad  2017. Perancangan  dan Simulasi  Termal  Reaktor  Torefaksi Kontinu Tipe Tubular Untuk Produksi Bahan  Bakar  Padat  Dari  Sampah Kota . Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung. Bandar Lampung.
Chen,  Lin,  Chang,  Ong,  2017. Fuel  Property
Variation  of  Biomassa  Undergoing Torrefaction . Elsevier. Energi Procedia 105(2017) 108-119.
Sukiran,  Abnisa,  Daud,  Abubakar, Loh 2017.
A Review Of Torrefaction of oil Palm Solid  Waste  For  Biofuel  Production . Elsevier  Energy  Conversion  and Management 149 (2017) 108- 120.
Nachenius,  Wardt,  Ronsse,  Prins,  2015. Torrefaction of Pine in a Bench-Scale Screw  Conveyor  Reaktor .  Elsevier. Biomassa and Bioenergi xxx (2015) 1- 9.